ARTheque - STEF - ENS Cachan | JIES IV - L'informatisation de l'éducation scientifique

L'INFORMATISATION

DANS L'ÉDUCATION SCIENTIFIQUE

r---<

7

Centre Jean Franco - Chamonix

QUATRIÈMES JOURNÉES

INTERNATIONALES

SUR L'ÉDUCATION

SCIENTIFIQUE

- :2

-EdÜé avec Le C0l1wu'l6 de J'a V.i/leàiol1 def> B;'buothèquef> de!> /.Ili.!>ée6 et de L' l 116OJUna.t{.on Sc;'enu6ique

et

TechrùqlLe (AtirÙ6:tè.~e de L'Educa~ uon NCLuonaLei

et

de L'AMoc{.(Luon POU!è -Ce développement de La Re-che~che

en

V;dacuque de6

Sc;enceh.

ORGANISEES PAR l'UNIVERSITE DE PARIS VII (U.E.R. DE DIDACTIQUE) ET L'UNIVERSITE DE GE NEVE (FACULTE DES SCIENCES, F.P.S.E., SECTION SCIENCES DE L'EDUCATION,LABORATOIRE DE DIDACTIQUE ET EPISTEMOLOGIE PES SCIENCES) avec le concours des Universit~s de Rouen, de Paris VI, de Paris VIII, de Poitiers, de Rome, du C.N.R.S., du Mus~e de la Villette, du Paiais de la D~couverte.

Coordination des journ~es et des actes

et

Andr~ GIORDAN

UnJversité de Genève F.P.S.E. Section Sciences Laboratoire de Didactiques et Epist~moJngie des sciences Jean Louis ~ARTINAND Ecole Norm~le Sup~rieure de Fontenay

Secrétariat U.E.R. Didactique des disciplines (A. GIORDAN et J.L. MARTINAND)

Tour 45-46 1er étage

2, Place Jussieu 75005 PARIS

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COMITE D'ORGANISATION

AENARROCHE Marcel CAU7T_{NILLE Evelyne} r'E FEL lCE Jasée GIORDAN André GOY Gérard GRIBENSKY André GUYON Jeanine HALBWACHS Francis HOST Victor KRAKOWSKI Annette U=I'EIGNAt-' Gérard LEVY LEBLONO Jean-Marc MARTINANO Jean-Louis rMTHIEU Jacques PENEL Jean RONCIN Maiténa TOUSSAINT Jacques VERGNAUD Gérard VHiH Bi\NG WEIL-BARAIS Annick Université de Provence C. N. R. S. Université de Paris 7 Université de Genève Observatoire de Genève Université de Rouen Lycée de Saint-Quentin ~niversité d'Aix-Marseille A.P.O.R.S.

Lycée Claude Monet L.I.R.E.S.P.1. Université de Nice

L.I.R.E.S.P.1. et E.N.S. de Fontenay Université de Rouen

Palais de la Découverte, Président des Ecrivains Scientifiques

Lycée François Villon I.rLR.p.

Maison des Sciences de l'Homme Université de Genève

COORDINATION

COMITE D'ACCUEIL

Andr~ GIORDAN et Jean-Louis MARTINAND

U.E.R. de Didactique des Disciplines - Tour 45-4h

UNIVERSITE DE PARIS 7 - 2, Place Jussieu 75005 PARIS T~l. : 336 25 25 poste 56 33 Jeanine GUYON Alain PILOT JacquelIne GOY Christian NIDEGGER Charles DECARLINI

RELATION AVEC LA PRESSE Malténa RONCIN Madeleine LAVERGNE

RELATION AVEC LES EDITEURS Malténa RONCIN

RELATION AVEC LES PROFESSIONNELS Jacques MATHIEU Jasée DE FELICE

SECRETARIAT DU COMITE

REALISATION DES ACTES

Lydie SIMON

Christian NIDEGGER

Rolande LEFEIVRE Jocelyne GREGOIRE

MATERIEL (responsable) : Philippe DUPUY

AUDIOVISUEL (responsable) Freddy SCHUH

CENTRE JEAN FRANCO Raymond JOLY Marc PETILLOT Françoise SCHUH Freddy SCHUH Philippe DUPUY Directeur Intendant Accueil et gestion Responsable audiovisuel et sport Responsable animation et matériel

ORGANISMES REPRESENTES

- A. D. E •~1. l . R • - A.P.B.G. - A.P.M.E.P.

- Centre For~ation I.D.E.N. - C.E.P.E.C. Lyon - C.I.A.P. Poitiers C.I.E.F.O.P. Paris CNAt-J - CREEf1 - C.N.E.C. - Commission U.N.E.S.C.O. - C.R.P.P. Genève - D.G.T. - D.l.P. Genève

- Ecole d'inqénieur Bienne

- Ecole Nat. des Industries minérales Rabat

- E.N. D'Etiolles, Blois, Bruxelles, Auteuil, Batignolles

- [.N.S. de St cloud, Fontenay

- Editions Belin, Hachette, Flammarion, Nathan

- E.P.I.

- E.S.C.I.l. Villeurbanne - Etudes Pédagogiques Genève - Goupil - G.E.R.S.U.l.P. - G.F.E.N. - HAlWETT PACKARD - I.N.R.P. Paris - '.N.R.A.P. Dijon - I.R.E.M. De Paris Sud - I.N.S.E.A. Rabat

Nombre de participants 288 Nombre de nationalités 15

- L.l.R.E.S.P.T. Paris

- Lycées et collèges de St Quentin, Vitrolles, Thonon, Nevers, Paris, Fontenay s/bois, Metz, Genève, Orléans, Nimes, Caen, Tours, Toulouse, Grenoble,

- LOGABAX MICRAl - M.l.F.l.S.T.

- Ministères Education: France, Algérie, ~Iaroc, Mexique, Québec, Belgique.

- Musée National de la Villette - Observatoire de Genève - Palais de la Découverte - PlATO - S.N.C.S. - S.N.E.S. - S.N.E.S. Sup. - U.D.P.

- Union des physiciens Suisse - Universités: Aix-Marseille,

Genève, Haute-Normandie, Lille, Louvain, Lyon l, Nice, Paris V (René Descartes), Paris

VI

(P. et M. Curie) Paris VII (Jussieu), Paris VIII (Vincennes-St Denis), Paris X (Dauphine), Paris XI (Orsay), Paris XII (Créteil), Rome, Strasbourg.

- TELETEl

Scientifiques (chercheurs et universitaires) 89

Enseignants secondaire 71

Enseignants primaire 12

Chercheurs sciences de l'Education 15

Chercheurs en sciences humaines (psycho, socio, etc ) 14

Inspecteurs 6 Journalistes ,1 Vulgarisateurs A Edi teurs 5 Formateurs . .. . .. . .. .. 27 Etudiants . . Administrateurs q

ISTE DES PARTICIPANTS LL,~L Limi" NDRA~LT François RDITI Irène THENOUR Christian UDIGIER Marie-No~lle AERISTWTEL Edith AIN Daniel ANSART Claude ARON Georges Louis ARON Maryvonne AUDE Jacques AUMARD Jean-Mar;~ AlAN Mirtha ENARROCHE Marcel ENHALIMA Ali Cherif ERARD Jean-Michel ERDONNEAU Catherine ERTRAND Roland ERIRAND Yves ERUT Gilbert ILLA T Chris tian KOUCHE Rudolf DSSUET Gérard RETON Philippe ROUSSE Danièle RUN Jean

e BUEGER-van des BORGHT C. lJRGAT Roger AILLOT Michel e CARLINI Charles ATTIN Jean-Paul ~ABRIER Jean ~APPAl Georges ~ATEAU Marie-Christine LAVENNA Claude LAVEROLY Gérard DURTIEUX Gérard AUlINILLE Evelyne ALCQ Alhert ARCIS SAC Marc ::BART Patrice C BEIGNIERES Anne :: FELICE Jasée ::LACOTTE Goery ::LAMARE Ar lette cLCOURT Gérard ::LEDICQ André ::LEDICQ Hélène ::LRUE Nadine :: MEEsTER Daniel ::NIER Jean-Paul ::SENFANT Guy ::SPREAUX Louis

FPSE, Universite II, Genève, Suisse, (USA) CIEFORP, paris, France

D.E.P., Université Paris, France Faculté des Sc'pnces de Nice, France INRP, Paris, F~ènce

Université Il, Genève, Suisse

Centre de Recherche Psycho-pédagogique de Genève,Suisse Rectorat de Paris

INRP, Montrouge, France ENM du Calvados, France

Secrétaire grcupe Sciences Naturelles, Villejuif, France Professeur dl' Sc.i.ences ~Iaturelles, Beaupreau, France Lycée Montevideo, Uruguay

Professeur

à

l'Université de Provence, Marseille, France Inspecteur de l'Enseignement Moyen, Oran, Algéri e Inspecteur Pédagogique Régional, Rectorat de Paris,France Professeur, Paris, France

Ministère de l'Education Nationale, Paris, France Chercheur, Ministère de l'Education Nationale, Québec cepee, Lyon, France

Ministère de l'Education Adémir, Paris, France Université Lille 1 et IREM de Lille, France

Institut de Programmation, Université 6, Paris, France Université Louis Pasteur, Strasbourg, France

UNESCO, Paris, France

FPSE, Université II, Genève, Suisse, (France)

Laboratoire de Pédagogie des Sciences, Louv~in-la-Neuve Collège Jean Moulin, Alès, France Belgique LIRESPT, Université Paris 7, Paris, France

Etudes Pédagogiques de l'enseignement Secondaire, Genève

Collège Rlldé, Genève, Suisse Suisse

Collège Bigot, Nimes, France

Université de Provence, Marseille, France Lycée Jean Lurçat, Paris, France

Etudes Pédagogiques Secondaires, Genève, France Progrés de Lyon (Journaliste), France

Mission du Musée National des Sciences et de l'Industrie, Université Paris 8, St Denis, France Fr2nce Unité GEOR - Louvain-la-Neuve, Belgique

CRDP, ou Lycée Cr2mpollion, Grenoble, France Lycée Jean Rostand, Caen, France

Université Paris-Dauphine, Paris, France

Université Paris 7, Didactique des Disciplines, Paris, EPPV, Musée de la Villette, Paris, France France Lycée V. Duruy, Paris, France

Centre Régional de Fcrmation de PEGC, Dijon, France IREM Paris-Sud, Université Paris 7, France

IREM Paris Sud, Université Paris 7, France Bruxelle, Belgique

Etablissement public Parc de la Villette, Paris, France INSEA de Rabat, Maroc

Formateur en micro-informatique, Echire, France Musée de la Villette, Paris, France

- 12 -DEVELEY Eric DEVOUGES Jany D'HALLUIN Chantal DOISNEAU Jean-Claude DRURE Roland DUBOIS Nicole DUBOS Phil i ppe DUFOURD Ghislaine DUGAST Jean Maurice DUMONT Bernard DUPONT Jean-Yves DUPONT Michelle DUPOUY Suzanne DUREY Alain DUVERGER Jean EDELIST-MARTINET Claire ERRECALDE Paule EliGENE FAUCONNET Serge FOURME Josette GRIEMEL Edouard GROSSARD Gérard GABAIL Maurice GAGLIARDI Raul GAUTHERON Véronique GENIN Christiane GIORDAN André GIUSEPPE Marucci G0SSEU~1 Ec'oPère: GOUDET Pierrp G0Y Gérald GRANIER André GRZESKOWIAK Michel GUBLET Yvonne GUYON Jeannine HALBWACHS Francis HASCOET Michele HEBENSTREIT Rachel HOST Victor HUBAC Jean HUGON Jean JACOB Henriette JAllA Jacqueline JANTZEN Réal JOBERT Guy JOLIMARO Danielle JULIAN M. KERVIEL Denise KRAKOrSKI Annet~e LACOMBE Daniel LACOMBE Geneviève LANIERI Pierre LAURENT Michel LEBO~Claude LEERS Yves LE COMPTE Bemard lEME~r.NANGérard LEMEUR André LE MOAL Josette

Faculté de Médecine, Genève, Suisse Lycée St f~rtin, Toulouse, France

UER r~'h(natiques, Université de Lille l, France Université Paris 7, P2r]s, France

Editions Belin, Paris, France CES Didier Dumont, St Godins, Fr2r-ce

Dep. Education Permanente, Univ. Paris-Dauphine, France Col120,e G. Chepfu, Villiers les Nancy, France

Lycée Privé St Charles, Angers, France Université de Tunis, Tunisie

Lycée P. Courier, Tours, France

Chargé de ~ours

à

Paris 7, Paris, France Lycée St Sernin, Toulouse, France E.N.S. St C~oud, St Cloud, France

Inspecteur Professeur, E.N.S. Auteuil, Paris, France Ma!tre assistant à l'Université Paris 6, France IREM de Paris Sud, Université de Paris 7, Paris; France INRP Paris, France

Lycée Colbert, Paris, France

Lycée Fustel de Coulanges, Massy, France Université Paris 8, Paris, France INRAP, Dijon, France

Lôho-Sclences S.A., Paris, France· } Université de Genève, Suisse, (Argentine)

IREM de Paris Sud, Université Paris 7, Paris, France Universitp. de Provence, UER de Physique, France

Labo, Didac .. Epistémologie Sciences,Université de Genève, Suisse Universita di Roma, Italie

Nieuwenrode, Belgique INRAP, Dijon, France

Observatoire de Genève, Suisse

Centre de Formation des IDEN, Par!s, France

Faculté de Psychologie et des Sciences de~'Education, Genève Présidente Comité Scientifique des Réserves Naturelles de Hte Lycée H. Martin, St Quentin, France Savoie, Chamonix Université d'Aix-Marseille, France

E.N.M., Evreux, France

IREM Paris Sud, Université Paris

1,

France Président APDRS, France

Direction PTT, France

Lycee Charles Poncet, Cluses, Frances Collège Calvin, Genève,Suisse

Lycée de Creil, GOllrnay, France

Etablissement Pullc Parc de la VUlette, Paris, France Université de Paris-Dauphine, Paris, France

CES Villeneuve, Grenoble, France

Enseignement Pubtic et Informatique (EPI), Villejuif, France L~cée Frédéric Chopin, Nancy, France

Lycée Claude 14onet, Ftànce

Didactique des Disciplines, Université Paris 7, Paris Lycée route de Toulouse, 5t Gaudens, france

L5.C.1.t. Villeurbanne, France E.N.5. St Cloud, St Cloud, France C.F.I.A.P. Université de Poitiers, France Journaliste AFP, France

Ecole Normale Etiolles, Soisy sur Seine, France LIRE5PT. Paris 6 France

EPI. Villejuif, France

_EONI Fabio _ID Marouerite _OPATA Geneviève _UCAS Sylvie 1ATHOT Léon 1AITTE Bernard 1ALOISEL Arlette 1ARCORELLES Florence 1ARUCCI 1ARTHALER Frédéric 1ARTINAND Jean Louis 1ARZER Josiane 1ATHIEU Jacques 1ENAHEN Marc

1ENDES Da COSTA Yolande nCHARD Alain 1ICHAUD-BONNET Jacques 1ICHDU-SAUCET M.A. 1ICHDU-SAUCET Christian 10REL RaYlCond 10YAT Maryse 1UHLRAD-GREIL Catherine JGOSSD Isodore JIDEGGER Christian JOEL Dominique JUNEZ Maria Salud ~l'TTIN Jos )ELLEGP.èNI :liER.OY Jean-Paul )<:'-'.':T~ERM. Claire )TER?AP-DMarie-Anne )ETILLOT Nichel )ETIT Jean-Pierre )EYOtI Francette )-,I_OT A!.èin )OC~:ON Jacqueline )RADEILLES Raymond )REVIT ~ean-Pierre )?OVOST Sylvie WENNOZ Laurent ~ASTOULRégine lAYNAUD Jean-Mariè lEV Jean-François liCHE Nicole UGAUL T Claude WORIGUEZ Nicole WGALSKI Janine WNA Moniau<' lONCIN MaIténa ,AEGESSER François ,ALLABERRY Jean-Claude 'AROUL t:5.chel :;'UVAGEOT Marie 'CHAER J<'an-Pierre iCHWDB t10nique ,ERVANT-CARDONA A.M. ,IQUET Michel ,OL Gilbert ;OUCHOM Christian ;OURDILLAT Frédéric

Etudiant, Genève, France

Université de Genève, Suisse, (Ile Maurice) C.N.E.C., Vanves, France

Université Paris-Dauphine, Paris, Franc

Inspecteur de Sciences dans l'Education Secondaire, Andenne,

Université de Lille l, France Belgique

Lycée Berlioz, Vincennes, France Lycée Charlemagne, Paris, France Université de Rome, Italie

Ecole d'ingénieur, dép. Physique, Bienne, Suisse E.N.S. de Fontenay, Fontenay, France

Collège Genève, Présidente professeurs de physique, Suisse Université de Haute-Normandie, France

Editeur, Paris, France

Université Libre de Bruxelles, Belgique I.N.R.I.A. Valbonne

Université de Provence, Marseille, France

Université de Lyon, Laboratoire Chimie Biochimie, France Université de Lyon, France

Collège Calvien, centre calcul électronique, Genève, Suisse CES Henri Fabre, Vitrolles, France

Assistante Mathématiques Paris 7, France INRP, Montrouge, France

FPSE, Genève, Suisse

Pensionnat Marie-Thérèse, Grand-Lancy, Genève, Suisse Departamento de Investigaciones Educativas, Mexico, Mexique

Université de Genève, Suisse

Ecole Nationale de l'Industrie ~inérale, Rabat, ~aroc Lycée Jean-Jacques Rousseau, Thonon, France

Ecole Normale, Blois, France Collège Adam Billot, Nevers, France Editions Belin, Paris, France

Ecole Normale d'Instituteurs d'Etiolles, Soisy/seine, France Professeur de Biologie, France

Université Pierre et Marie Curie, Paris, France

Collège Genève, Président des Professeurs de Physioue, Suisse EPI, Villejuif, France

Lycée Technique F. Buisson, Elbeuf, France

Faculté de psychologie et des Sciences de l'Education, Genève Institutrice, Paris, France

Collège Paul Klee, Thiais, France EPI, Villejuif, France

Laboratoire OPE, Université Paris 7, Paris, France Télé-Université du Québec, Canada

EPI, Villejuif, France SNCS-FEN, Paris, France

Collège Il'ctnr JJurl'y, Fontenay-sous-Bois, France Lycée François Villon, Paris, France

Assistant de recherche au CRPP, Genève, Suisse Lycée de Riberac, France

CEPEC, Lyon, France

Collège M. Aymé, Marsannay-la-Côte, France Etudes Pédagogiques, Genève, Suisse Lycée G. de la Tour, Metz, France

CES V'ctor Duruy, Fontenay-sous-Bois, France Professeur Informatique, Lasne, Belgique CES Courteline, Paris, France

UER Didactique des Disciplines, Université Paris 7, France CNAM, Laboratoire Informatique, Paris, France

- 14 -TAMISIER René TA TIN Josiane TEISSIER Maryvonne THORIGNY Philippe TOUCHARD Jean-Baptiste TOUSSAINT Jacques VANDROUX René VASéEUR Alexis VASSEUR ~lichèle VERDETTJ Jean VESLIN Jean VESDERINI Charlotte VILLARDIER Louis WEBER Jacques WEGMULLER Edith WEIL-BARAIS Annick WEISS Martin WINTHER Jean

Collège de Candolle, Cenève, Suisse

Départer'lent rie Biologie appliqué<>, 'l'T, Crpteil, France Université Paris 7, France

SNES, Paris, France

IREM Paris-Sud, Université Paris 7, France Lycée Voltaire, Orléans, France

Lycée J.J. Rousseau, Thonon, France Université de Poitiers, France Universitp de Poitiers, France

Faculté des Sciences de Grenoble, Fr?nce Collège Villeneuve, Grenoble, France Institutrice, Paris, France

Université du Québec, Canada Université de Genéve, Suisse

Assistance Universitaire, Jussy, 5uisse Université Paris 8, France

Animateur Pédagogique, tNRAP, Dijon, France Lycé Rasp~il, Paris, France

UNIVEI{SITB DE PARIS FACULTÉ

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LETTRES

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au mot "ordinateur" d

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TABLE DES MATIE RES

PRESENTATION DES QUATRIEMES JOURNEES SUR L'EDUCATION SCIENTIFIQUE:

L'informatique à l'assaut de l'éducation scientifique A. GIORDAN 23

PARTIE l SEANCES PLEINIERES ET TABLE RONDE 31

1.1. TRANSFORMATIONS DES CONTENUS SCIENTIFIQUES PAR L' INTRODUCTTON DES DEMARCHES INFORMATIQUES ET DES MACHINES A TRAITER LES DONNEES J. L. MARTINAND

- Les sciences physiques dans l'expérience des 58 lycées M. SCHWOB

- Le centre de calcul électronique de l'enseignement secondaire à Genève R. MOREL

- Applications de l'informatique à l'enseignement de la chimie J. WEBER, J.J. COMBREMONT, M. ROCH

- Essai d'établissement d'une méthode d'analyse critique des didacticiels proposés pour l'enseignement d'une discipline le cas de la biologie M. DUPONT, C. SOUCHON

- Quelques réflexions sur les modifications de forme et de contenus subies par les textes présentés sur le système Vidéotex français J. DE FELICE-KATZ

1.2. RECHERCHES COGNITIVES A PROPOS DE L'UTILISATION DE MOYENS INFORMATIQUES A. WEIL-BARAIS 33 37 43 49 57 67 77 103 85 93 - Origines cognitives des difficultés rencontrées dans l'utilisation

d'une machine à calculer simple

E. FRIEMEL, J.F. RICHARD, L. SILVART, A. WEIL-BARAIS - Didactique de l'informatique A. MICHARD

- Quelques processus fondamentaux dans la progrilmmation informatique E. CAUZINILlE-MARMECHE, J. MATHIEU

Quelques exemples de comportements d'enfants de l 'école pri~aire

dans un environnement LOGO C. BEROONNEAU, G. BOSSUET III La progranvnation informatique

à

J'école? Les exigences de cette

- 18

-1.3. PROBLEMES POLITIQUES, ECONOMIQUES ET SOCIAUX DE L'INFORMATISATION DE L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES: QUELLES PERSPECTIVES, QUELLE PROSPECTIVE TANT AU PLAN NATIONAL QU'INTERNATIONAL? QUELLE FORMATION DES ENSEIGNANTS

EN LIAISON AVEC LA RECHERCHE? A. KRAFOWSKI 135

- Le rôle de l'EPI dans J'informatisation de l'enseignement J.P. PREVIT

Ordinateur personnel, communications et connaissances G. COURTIEUX

- Quelles perspectives après la conférence WCCE-8J C. PELLEGRINI

PARTIE 2 : TRAVAUX DE COMt·lISSIONS

... 139

· 143

· ... , ... ] 5i

157

f.l. RECHERCHES PEDAGOGIQUES A PROPOS DE L'INFORMATISATION DE L'EDUCATION SCIENTIFIQUE, QUELS THEMES ? QUELS TYPES DE TRAVAUX ? QUELS MOYENS?

M.N. AUDIGIER - A. WEIL-BARAIS 159

2.2. INNOVATION EN ENSEIGNEMENT (SCIENTIFIQUE) ASSISTE PAR ORDINATEUR

J. DE FELICE 167

- Platoln) : un système d'enseIgnement assité par ordinateur

adéquat à l'enseiqnement des mathématiques B. DUMONT 169 - Recherches sur les applications éducatives du Vidéotex intéractif

P. GUIHOT 175

- Etude de résolution de problèmes de physiques et utilisation de

microordinateurs S. FAUCONNET 181

- MÉdiatèque et transformôtion didactique C. RIGAULT, L. VILLARDIER .... 187 - L'ordinatp'ir : super-ardoise ou super-tableau A. DELEDICQ 193 - Le Musée National des sciences et de l'industrie: un centre

de ressources G. COURTIEUX · ... , ... 199

2.3. RAPPORTS ENTRE EXPERIt1ENTA TIaN, SIMULATION, flODELISA TION El

exemples Enseignement avec l'ordinateur

A. DUREY, M. LAURENT

- L'ordinateur comme aide à la résolution de problèmes

... 213

221 229 M. CAILLOT

Informatique et sciences naturelles J.Y. DUPONT, S. DUPOUY, R. VANDROUX, M.C. PELLETIER.

- L'expérience Alma: une utilisation de la démarche

infor-matique dans l'enseignement des mathéinfor-matiques G. DUFOURD 237 - Un exemple d'utilisation du micro-ordinateur dans un

en-seignement de biochimie : Etude comparée de deux systèmes

analytiques complexes J. TATIN 245

2.4. UTILISATION DES DONNES INFORMATISEES ACCES AUX BANQUES DE DONNES

DE TOUTES TAILLES. TRAITEMENTS DIVERS R. MOREL, Y. BERTRAND 249

Les banques de données en sciences naturelles S. DUPOUY - Les banques d'information Y. BERTRAND

- Comportements significatifs

"à

travers" l'ordinateur G. LOPATA

251 257

267 - L'exploitation des banques de données-textes. Apports

méthodo-logiques

à

la didactique littéraire A. DELAMBRE 273 2.5. LE CHOIX DES MATERIEI..s, DES PROGICIELS ET DES LOGICIELS

G. GLOY, C. PELLEGRINI ...•.. 287

L'enseignement des sciences physiques et l'informatique

J. WINTHER 295

- Apports pédagogiques des clubs informatiques C. BRILLAT 299 - Informatique et éducation, "le défi informatique" de B. LUSSATO

N. DELRUE 303

- Informatique, enseignement des mathématiques

illustration G.L. BARON .•...•.. 309

- Initiation à la programmation pour des étudiants biologistes

r.

MARTINET- EDELIST 317

- 20

-2.6. ATELIERS ET COMMUNICATIONS SPECIALISEES J. MATHIEU, F. HALBWACHS 329

un enseignement asssist~sans ordinateur

PARTIE 3

Calculateur programmable et table traçante au niveau second cycle G. FROSSARD

- Utilisation de l'ordinateur ou de la calculette programmable pour valoriser certains objectifs de la m~canique ~l~mentaire P. GOI:DET

- L'informatique, outil pour l'enseignement scientifique et l'aide à la d~cision dans des ~coles d'ing~nieurs J.P. DENIER, J.P. PEROY

- Cybernop~die F. MARTHALER

- Approche LOGO C. BERDONNEAU

- R~daction de questionnaires par la m~thode de la bibioth~que de QCM du CNEC de Vanves G. LOPATA

- De la courbe que d~crit un chien ~~ courant apr~s son martre J.B. TOUCHARD, P. HUET

OBEJECTIFS ET FINALITES D'UNE EDUCATION SCIENTIFIQUE M. BENNAROCHE, F. HALBWACHS, A. DRAKOWSKI, J.L. MARTINAND

· . . . .. 331 339 · 345 · 353 · 359 · 365 · 369 · 371

- A propos des finalit~sde l'enseignement scientifique M. BENNAROCHE

- Sur les finalit~sde l'enseigne~ent scientifique F. HALBWACHS - Sur les objectifs et finalit~sde l'~ducationscientifique en 1982

P. THORIGNY

- Finalit~s des enseignements scientifiques aujourd'hui

372

378

385

J. ROGALSKI 389

- Final't~s et objectifs de l'dlphab~tisation scientifique au cours

de la scolarit~obligatoire V. HOST 393

- Quelle recherche sur les fins de l'~ducationscientifique?

- De la compétence scientifique à la compétence Éco-sociale Y. BERTRAND

Savoir faire et savoir utiliser R. GACLIARDI

409

423 - Apprentissage du champ conceptuel de l'énergie pour des él~ves

inqénieurs F. HARTHALER

- Quel~ues représentations d'él~vesà propos de la chaleur

429

437

- Niveau d'explication des él~ves et son importance dans l'acqui-sition scolaire d'un concept scientifique: le son

M.S. NUNEl 443

Quelques représentations et concepts de la reproduction en classe de

PRESENTATION DES QUATRIEMES JOURNEES

SUR L'EDUCATION SCI ENTI FIQUE

L'INFORMATIQUE A L'ASSAUT DE L'ÉDUCATION SCIENTIFIQUE

AndréGIORDAN

Université de Genève Laboratoire de Didactique et d'Epistémologie des Sciences

Les 4è.rœs journœs InternatiCrnalcs ~;;Lll" ]IEàtlcation SC:ic::ntj j sont CX)nsacrées à "1Iintrcx:luction de l'jnforTi.lLltiqucl! dans cette ('(1uc.:.~t_i-,;n.('lest l1'1 thÈne d'actualité ... mais qui Ll (té tlè:s peu débattu SD;C, c·"j, an'lle spi--' cifique : celui de l'ÉDucation scic-ntifiqup, donaint:' qui [DSl'"' nOL:l)~·CL1>c

problsTcs que nous tentons de net.tre en évidence delXÜs qLlE--'lque:_: aru1ées ct

qù'une actualité récente vient de mettre en avant (1).

Or i l est illle constàJ1te : l'éducation, sauf quelques C!:,cq~~lons, est~..tl.~ jours en retard sur l'actualité. Elle continue à se p2rp<:'tucr pn vase clos, dans

un rronde en é"volution rapide, COITlffi2 du telr~s oÔ t: lie avait rX)UY fonct~icndf2

trans-Iœttre le savoir établi dans illl univers qui variait peu. C'est fX'ut-€tre cet état de chose qu'il est souhaitable de rrodiÜer : l'éducation se doit d'intégrer Je changerrent et rrêrœ de le devancer puisqll 'elle est en principe chargée de s'oc-c"Upersoitdesgénérationsfutures, soit du recyclage c'est-à-dire du futur.

Or s'il est UI'! événerœnt des cinq demiaes années, c'est bien la généralisation

des noyens de traiterœnt, de t,ransport et de stockage de l'information, c'est-à-dire le développerre.nt de l' infonnatique. Jusqu'à illle ép:que rÔcente, l ' inforrratique était très chère1 peu performante, ésotérique et de cc fait. cantonnée à illl

nom-bre restreint d'individus - dans le cadre d'entreprise d'ailJeurs - qui pouvaient y avoir accès.

IRs progrès récents et =ntinus, une évolution de leurs composants et leur miniaturisation qui défie l'imagination ont complètenLnt modifié cet état. Les conséquences prévues ou prévisibles sont à la Iœsure de cette mutation, en effet

des parties de logiciels de base sont inscrits directelœnt ùans la rratiae augmentill1t les capacités de traiterœnts

les langages sont de plus en plus "transparents" et accessibles, pr=hes des langues véhiculaires

les banques de données allient de fantastiques car~citésde stockage et des possibi.lités d'accès faciles

- - - _ . _ - - - _ .

- sans oublier les conditions de transport facilitées par de multiples rooyens de télécCllTlllJIlications, etc.

Le tout dans des ordinateurs de petites tailles, et peu =ûteux, désormais à la portée des systèmes éducatifs formels et même à celle des individus pris isolérrent.

On se trouve devant un succès technique et économique évident, et dès lors il n'y a qu'W1 pas pour lui prédire également W1 succès culturel.

Que peut-on prévoir en la matière? Il était important de faire le point et de préciser les l:esoins futurs, à la lumière des réalisations existantes (1).

c'est la voc:ation bien établie de ces journées de faire chaque année l'état d'une question en tenant canpte des expériences et des innovations réa-lisées, et cela à plusieurs voix, puisqu'on canpte 3CX)participants de15 pays, de toute origine : scientifiques, chercheurs, enseignants, journalistes scien-tifiques, administrateurs, vulgarisateurs, éditeurs scientifiques auxquels il faut rajouter cette année des industriels et des ingénieurs de l'informatique.

le développerrent de l'infonnatique peut-il transfonrer, m:xlifier ou sim-plement apporter quelque-chose à l'éducation scientifique ou avons-nous affaire à une nouvelle node, ~ln nouveau qourou dan-s un domaine où ceux-ci se succèdent.

vU J'acuit(: des problèmes.

D'entrée, qclaIld on analyse la plupart des innovations sérieuses on ne se fait pas d'illusions : le robot ne remplacera pas le pédagogue. Une initia-tion scientifique et teclmique ne se limite pas à une simple cam11.JIÙcainitia-tion d'informations, aucune machire si bien program:née ne saurait prendre en char-ge la lente maturation, les cheminements très diverchar-gents et individualisés, le contact avec le latoratoire que nécessite l'appropriation de chaque parcelle du savoir scientifique.

cependant s'il n' est une panacée, ces nouveaux Troyens ont un certain nanbre de potentialités qui méritent qu'on s'y arréte.

(1) Un certain nombre de précurseurs - présents- se préoccupent de cet aspect depuis 1964, et leur nombre est allé en s'amplifiant ces dernières années.

26

-L'ordinateur peut être un outil intéressant sur un certain nombre de plans. Il peut faciliter des applications numériques de lois, la réalisation d'exercices d' auto-contr61e, pe.nœttant à l'élève de savoir s'il a bien assimilé ses =nnais-sa..'1ces des cours, ou =mpris les heuristiques à ffi?t tre en place dans la résolu-tion de tel problème.

L'infomatique dOC\.ll1El1taire, les banques de données vidéodisques deviennent des instru ments facilitants àevant l' aCctillllllation des connaissances.L 'analyse ,statistique des données ne se limitent plus à des calculs fastidieux et superficiels (tel eI1 bio-ITÉtrie, ou épidémiologie) p::lur faire place à des mises en évidence de corré-lations, à des tests d'hypothèses.

L'échelle des simulations s'accroît, les logiciels se prêtent bien à des nodélisations. Dans ces exemples les divers paramètres peuvent être nodifiés au r.hoix de l' p.lève et lui pe.nœttent de ==oborer ses prédictions, de prendre conscience de leurs importances respectives ou synergigues, d'envlsager l ' évo-lution de la situation, de déterminer des ÉqUilibres. L'ordinateur j:eut aiàer égalerœnt à traiter des problèmes complexes pr=hes du réel : dépannage de rro-teur ou appr=he d'éco-systère. Ces divers aspects sont déjà utilisés dans la recherche scientifique compléœntairement au travail expérirœntal. Pourquoi ne peut-1:ID pas envisager son développenent égalerrent sur le plan éducatif ?

Derrêrre, la conception assistée par ordinateur, la sinulation d'actions délicates ou périlleuses en vraie grandeur est déjà particulièrement utilisée

p::n.rr la fonnation des personnels concernés : architectes, ingénieurs, pilotes. Des applications peuvent être conçues sur d'autres plans, en particulier au ni-veau de l'apprentissage de techniques, pour familiariser les élèves.

Poussées à l'extrêIœ, ces mutations j:euvent transforrrer la relation édu-cative. En effet, ces chemineffi?Dts d'apprentissage individualisés faits de dia-logues, d'itérations successives, j:euvent changer la relation au savoir car on y retrouve une relation de tyj:e préceptoral, enrichie par les capacités multi-ples de la machine, notamment au niveau des calctlls et des moyens de visualisa-tion, en liaison avec les vidéodisques ou banques de données.

De rrêrre que signifie alors les notions de cursus, de programœs s=laires pré-établis, les ,césures entre disciplines dès lors que l'on aborde des situa-tions, problànes complexes interdisciplinaires, que le ryt.hrre et la nature des activités varient d'un élève à l'autre, gue le travail j:eut réaliser

indifférem-rœnt et carrplÉm2Iltaireindifférem-rœnt en classe et à la maison.

Le r6le de l'enseignant peut être rema:lelé, i l ne se limite plus à être simple.'llent un diffuseur d'informations. ces nouvelles techniques peu-vent le décharger de la pure présentation fastidieuse de connaissances anecdo-tiques (le plus souvent des définitions, des listes de données ou des apports techniques) pour lui permettre de se consacrer à des tâches plus délicates : celles aui consistent à rrotiver ou à donner des repères.

Je ne développerai pas ces points plus longuement, puisqu'il s'agit d'évidences jOUTI1ali.ères par un certain nanbre d'entre vous. Je les ai simplement rappe-lés car c'est sur cet ensemble de questions et bien d'autres, qu'il est néces-saire de se pencher pour essayer de faire un bilan honnête.

certes, il est pennis de rêver en caaœnçant ces journées, car un cert~ain ncmbre de réalisations qui vont être présentées sont à ce niveau-là. Elles mon-trent q~e c'est envisageable, même à court terme, certaines sont à ce stade de généralisation.

Malheureuse.rrent tout n'est l-1êlS à cette hauteur. J'ai eu l'occasion pour

prépa-rer ces journées de tester des didaticiels. Dans U'1 certain nanbre de cas, peut-être dirais-je un peu provocateur, on a affaire à de la "belle quincaillerie" ,>our faire passer les mêmes sornettes, c'est-à-dire des connaissances anecdo-tiques, scus des versions à peine voilées de la bonne pédagogie dogmatique. Dès lors, notre préoccupation sera de savoir en quoi les possibilités offer-t.E-_~S prr c""eS nOu\reaux moyens peuvent renouveler les traIL...emissions des savüir.'5

€'ct des savoirs faire scientifiques.Vont--i.ls entra.ÎDer une s:iJrple gadgétisation, vunt-ils au contraire faciliter l'ascension à une réelle culture?

Je prolongerai quelque peu cette introduction pour insister sur des consi-dérations qui ne doivent pas seulenent rester en to.ile de fond.

Il y a d'abord un ensemble de questions qui ont trait aux processus d'appren-tissage. Il convient de ne pas oublier la particularité des situations nouvel-les prorosées aux élèves, nouvel-les attitudes et nouvel-les démarches spécifiques qu'elnouvel-les requièrent et les difficultés cognitives ou affectives afférentes. Une étude des obstacles perrœttrait de mielLx fonder les choix pé:lagogiques.

28

-Un autre champ de questiorB a trait aux défirÜtions des stratégies d' in-novation (éducation ou culturelle) en la matière et à ce propos l'expérience du ratage éducatif de l'audiovisuel faute d'une réflexion préalable suffisante est à mé:liter .Je relisais les textes d'un certain nombre de travaux, et de =llcques qui ont eu lieu lors du développement de l'audiovisuel. Tout ce qui se dit aujourd'hui sur l'informatique s'est écrit à l'époque

"phéncxnènes majeurs de l'histoire des civilisations" "transformations des rrodes d'acquisition des connaissances" "bouleversenEnts des rrodes de relations entre les harrnes"

Aqui le développement de l'audiovisuel a-t-il profité? Il est peut-être encore trop tôt pour répondre, mais on peut déjà dire que la plupart des élèves en fin de scolarité sont encore analphabète,' de l'image.

Cet aspect ne peut être éludé de nos travaux, surtout qu'un certain nombre de paramètres peuvent déjà jouer un rôle d'indicateurs:

- le milieu de l'éducation formelle n'est pas prêt, il s'agit-là du problèlre de formation à envisager

- des problères de fiabilité, de maintenance, de coût et de canpatibilité de système existent.

Il est alors utile de nous interroger au préalable sur les acteurs de la trans-formation et les =ûts scx::iaux à prendre en canpte (pour nos sociétés mais plus précisément dans les pays en voie de développement) •

Une dernière d:iJœnsion à envisager porte sur l'impact scx::io-culturel de oes innovations. En effet, ne peut--{)n pas aller jusqu'à dire que l'informatique joue aujourd 'hui dans nos scx::iétés, le rôle qu'occupaient hier les technologies mécaniques; l'ordinateur n'a-t-il pas remplacé la fusée et la voiture

dans

l'imaginaire collectif pour symboliser le progrès ... D'OÙ peut-être les espoirs dÉmentiels de certains, et les =aintes virulentes des autres renforcées par cet aspect un peu magique qui provoque un étrange mélange de fascination et de répulsion.

Or, caIITe toutes les autres technologies ... les technologies de l'information

ne sont pilotées que par les usagers auxquels on les destine. Elles traitent l'information qu'on veut bien y rrettre au travers des paradigmes, des ITOdèles

de cœp:lrten€nt, des méthcxjes d' apprcx:he de la réalité, des schffias d' orga-nisation du travail et des valeurs ,reconnus.

On voit à quel point est grand le risque que les systÈmes de gestion habituels ou tout simplement la culture anglo-saxonne dominante dans ce danaine, étouffe les potentialités offertes par la technologie et en quoi ces technologies ne sont pas autonares mais tributaires des buts qu'on leur assigne. Le sirrq:Jle pro-blÈme pédagogique de la transmission du savoir scientifique est ici dépassé. Il s'c1git d'abord de se préoccuper d~'problèrlesde choix et de finalités.

PARTI E

SËANCES PLËNIERES ET TABLE RONDE (1)

1.1.

TRANSFORMATIONS DES CONTENUS SCIENTIFIQUES PAR L'INTRODUCTION DE DEMARCHES INFORMATIQUES, DE MACHINES A TRAITER LES DONNEES.

Réflexions sur ces tentatives et modération

- 3/,

-1. L'informatique pénètre touLes Jes activités humaines. L'impact industriel, commercial, adfilinistratif, des démarches traitement de l'informatioI1 et des instruments de ce traitempnt, automatisation et télématique, ne peut être ignoré. (1)

Il est impossible que l'éducation ~chappe à cette lution. Pour

flOUS, é~llcateurs responsables de la forrrlation scientifigl12 expéri-'

mentale, la question se pose serons-nous acteurs, spectateurs

et victimes? l)ans le premier- cas, i l s'agit de cor:(jujre et de

réus-sir une innovation volontaire

Cette innovation pose aux di.dactj.ciens deux séries cIe problèmes

quels besoins de la pratique didactlque, quels object1fs de la for-mation scientifique, est-il possible de mieux iJr8ndre ~n charGe ~ quelles possibilités nouvelles surgiss~nt, pour enrichi_ri et même reconstruire les contenus d'enseignolnent ? Quelles contrain-tes et besoins nouveaux introduit l'in~ormatique?

Les contributions qui suivent présEntent des informations et amor-cent la discussion à propos d'exemples d'innovations et des ré-flexions qu'ils inspirent.

II. Je voudrais ici insister sur J_c risque de sousesti~er les boule-versements nécessaires des contenus pédagogiques.

On dit souvent "l'informatique n'est" qu'un moyen au service de l'enseignement et rien de plus". Mais co~~ent imaginer que les buts et le contexte n'évoluent pas quand les moyens changent?

Pensons un instant ~ l'automobile qui a bouleversé nos rythmes de travail et de vie, m~me lorsque nous ne llutilisons EJas nous som-mes loin maintenant des premiers !'monstrcs'f démarqu0s des voitures à cheval. L'informatisation de lléducalion n'est est qu'à ses débuts! Mais elle nous propose des instruments nouveaux de ~Frésenta~ion, de prévision, de manipulation des phénomènes. Si on réfléchit, com-me je peux le faire, en physicien éducateur, on ne peut qu'étre sensible aux possibilités que cela nous donne

numération de position, les conquêtes du " ca l culll

- des mo}'_e_.n----'s_o'-"e_'_c_a_l_c_u=l. Or 11histoire est_ jalonnée d(~s progrès oc-casionnés par

ou "notation" vectorielle par exemple. Et ceux qui ont lu les pa-ges de Galigée sur le mouvement rectiligne uniforme, où i l uti-lise la théorie des proportions d'Euclide, ont pu apprécier la "chance" des élèves qui savent manipuler les proportions algé-bri.ques (2)

le champ des possibles. Des lois, des théories peuvent ainsi offrir des accès plus directs et plus continus à la "manipulation" (3).

- des BQvpns d'Rlaborarinn dps rlonnées dans l'expérience. Ici, on peut modifier les procédures et mêmes les objets de l'investigation scientifique, comme on le fait déjà dans la recherche (analyse des évènements en physique des particules par exemple) .

Notre discipline peut-elle vraiment rester la même ?

- faut-il garder les mêmes modèles fondamentaux mathématiquement ré-solubles (mouvement uniformément accéléré, oscillateur harmonique, lentille mince . .. ) qui forment les grands chapitres de nos cours, ou introduire des ph~nom~nes plus complexes

mais dorénavant prévisibles et donc'~artrisables"?

- comment penser maintenant les voies de la construction conceptuel-l e ? Quels sont les rapports entre expérimentation, simulation et conceptualisation ?

- n'est-il pas souhaitable de considérer les automatismes et les ba-ses physiques du traitement des signaux, avec les concepts spéci-fiques, comme aussi important que le point de vue énergétique?

Il n'est pas évident que tout doive être bouleversé. Du moins faut-il être prêt à le faire et donc nous donner les moyens de réexami-ner de fond en comble les domaines d'étude, les concepts fondamen-taux, les approches traditionnelles.

III. Deux remarques pour terminer.

Face à ce genre de question, l'expérience a montré la nécessité de l'utopie. On raconte que Bohr avait un jour donné son avis sur une théorie en disant "tout le monde est d'accord pour dire que votre théorie est folle mon avis est qu'elle n'est pas assez folle pour avoir des chances d'être vraie". Pour être "viable", une innovation dldactique doit aussi être "folle". Il lui faut trouver un "point de fonctionnement" suffisamment éloigné du présent pour empêcher tou-te relaxation. Il ne servirait donc à rien de traiter séparément ins-truments, démarches, objectifs et formation des martres.

Bien sOr cela ne suffit pas: S'il n'y a pas prise en charge par les praticiens eux-mêmes, rien ne change, il y a rejet. Les acquis de

l'innovation, le rôle des assoclations, sont précieux: c'est par eux que passe l'avenir.

36

-(1) A. SOULIER L'informatique et ses développcments-microformatiques, télématique, burpJ(jtiquPl

Masson, 1982

robotiq<"':2.

(2) GALlLEE Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles, début de la troisième journée Ed. H. Clavelin, A. Colin, 1970, p. 125-130

(J) \oir S. PAPERT Jaillissement de l'esprit-ordinateurs et ap-prc.ntissage, Flammarion, 1981, les chapitres sur les micromonc1es 'et la tortue d'accélération" (p. 151-168)

Résumé

LES SCIENCES PHYSIQUES DANS L'EXPERIENCE DES 58 LYCEES

nonjque SCHWOB

Professeur au Lyc~e G. de la Tour 57000 METZ

Groupe de recherche INRP

Rapide panorama de l'expérience des 58 lycées et de l'utilisation de l'informatique en sciences physiques au cours de cette expérience.

- 38

-, _ L'EXPERIENCE DES "58 lYCEES" (~)

Résumons brièvement les objectif~ de l'~xpérience d'introd~otionde l'informatique dans l'enseignement eedonjaire (dite actuellem~nt "expérience des 58 lycéee") 1

dévelo;oper chez les élèves une culture g{>néra le infcrmatique1

intro~utre l'inform~tique en tant que démarche de pensée nouvelle par le biais des disciplines existantes et donc promouvoir une

ce~taine rénovation pédagoGique.

Les moyens mis en œuvre pour atteindre ce~ objectifs ont été les suivants 1

- rormation d'enseignants de

'970

à 1976 ; 513 enseignante de toutes disciplinee, dont 73 ~~ sciences physiques, ont pu suivre une formation approfondie dans divers centres universitaires et 5000 enseignants environ ont suivi un cours de sensibilisation difrusé par le CnTE.

58 lycées dans lesquels i l y avait au moins un enseignant formé en info~matiqueont été équipés d'un rniniordicateur , eYrloi+~ en

terps partagé

(e

consoler,) et muni ult~ri~urementd'une entrée-sortie rapide (disquet+es).

définition sous la responsabilité de Mr Rebenstrett (école supé-rieure d'electricité) d'un lan[age de prograI:lClation de s)'ntaxe française, spécialement adapté aux problèmes de l'enseignement et destiné à assurer la portabilité des didacticiels (le LSE : langa-ge s;,'mbolique d'enseignement).

- mise en plaoe à l'InHP d'une section "informatique et enseignement" chargée d'animer et de coordonner l'ense~bledes travaux erfectués par les enseignants. Un certain nombre d'heures de décharge sont mises à leur disposition pour Besurer simultanément et selon des protocoles différents selon lee établissements

l'animation des centres informatiques des lycées, la rec'Jerche, la mise au peint et l'expérimeLt;,.tion de nouve~ux lcgiciels.

Il est à Doter qu'2ucune directive n'~tait donn{e ~us ~~sei[~~:_ts

quant ~ la r~partitionpt ~u contenu ~[ ~E~'G t~3\~UX, ca qui

du Uf":('f'C ::.:r0C 1. r',~, ' 8 l'Ilîfor )~tti...(,jr;~

- de

'976

à '?r~, u~~ analyse ~p l'enfe~bJe de l'expéri€nce q It4 r~alisée per la section "inforill~ti~u~et snBei~ne~ent"

np

l'I:mP avec le concours d'enseilT.ant~ pn~~g~g dans l'expé~ience ~t e abouti à 1~ public~tion d'un rarport (publié par l~ r€'~e Recherche péd~g~cique, n· 11~)

Depuis 1980, une nouvelJe action, d'abord connue ~ous le nom "o~ér~tion

10000 microordin8teurs", se met en place. Nous ne l'abornerons pES d2rs oet article, notre propos se bornant

R

èreeser un r~pidc bil3n ne

l'utilisation de l'informatique en sciences physiques durant l'expérience dss

58

lycées.

2 - LES LOGICIELS (BIBLIOTHEQUE INRP)

Une part importante des travaux des enseignants impliqués dans l'expérience s'est matérialisée par la recherche, l'écriture et l'expérimentation de logicisls. Ils ont été regroup~etdiffusés par l'INRP et constituent pour les sciences physiques une bibliothèque de

83

logiciels (partiel-lement en cours de transcription poar leur utilisation Bur les micro-ordinateurs dont sont actuelleffient équipés les établissements scolaires). Tout en sachant que tous les logiciels crées par les enseignants n'ont pas été publiés, et malgré leur diversité (taille, sujets, méthodologie ••• ) l'étude de cette bibliothèque et de sss utilisations permet de

dégager quelques grandes tendances.

- diversité des objectifs pÉdagogiques; on peut distinguer ":

des logiciels de contrale de connaissances, exercices d'entrai-nement permettant à l'élève de tester ses connaissances et ses lacunes,

• des logiciels visant au contraire à acquérir des connaissances ou des savoirs-faire nouveaux.

les principaux objectifs méthodologiques mis en œuvre dans le domaine des sciences physiques Rent : modélisation, recherche d'une loi, limite de validité d'un modèle; recherche d'une stratégie expérimentale, dé~arche systématique d'analyse des raramètres d'un phénomène •••

des 105iciels de traitement, sans objectifs p~dagogiquesinternes, utilitaires à la dicpcsition des enseign~nts.

40

-- diversité des stratégies utilis{eE pour atteindre ces objectifs. On pourra là aussi distinguer 1

• des logiciels de simulation, au sens large du te~e, où l'ordi-nateur utilise un modèle plus ou moins élaboré du phénomène • • des logiciels d'enseignement assisté plus trAditionnels,

utili-sant en particulier les possibilités conversationnelles des matériels. Certains de ces 10giciels étant d'autre part plus ou moins prévus pour une utilisation en libre-service, on voit s'amorcer des possibilités d'enBeigne~entde soutien. des logiciels de traitement, outils de calcu~numérique plus ou moins élabor~s.

- diversité dans l'utilisation de ces logiciels:

D'un lycée à l'autee, le choix des logiciels, des stratégies ••• est sxtrèmenent variable ce qui renforce l'idée qu'il ne doit pas y avoir une utilisation privilégiée et que les moyens mis à la dispo-sition des enseignants doivent leur laisser la possibilité de cette pluralité.

On notera simplement que les logiciels de sim.lation représentent plus de la moitié des utilisations, et une relative prédilection pour des logiciels de chimie de type enseignement assisté tradition-nel (en particulier en libre-service).

3 - AUTRES TYPES DE RECHERCHES.

L'expérience des 58 lycées, mais également le développement général de l'informatique, l'acquisition par certamns établissements de watériels spécifiques, la~iffusionfulgurante de calculettes de plus en plus sophistiquées ont suscité d'autres types de travaux qui ne se sont pas toujcurs traduits pEr l'écriture et l'utilisation de didacticiels. Bien que plus difficiles à cerner et n'ayant pas encore fait l'objet d'un recense~entsystématique, on peut distinguer plusieurs tenG~nCeR, utilisant des matériels tr~s variés, de la calculette à l'ordinateur.

- traitements de résultats expéri~entaux,élaboration d'un modèle, vérirication de l'adéquation d'un modèle aux résultats expérimentaua, tout€8 démarches utilisant 30uvent dee méthodes de calcul numprique. Dans bien des cas, les élèves déchargé8 de l'aspect répétitif des des calculs, sont amenés à analyser le problème en vue de BB programmstion, souvent sur de simples calculatrice8 progra~~ablee. - Des simulations permettant de prolonger certaines expériences,

sur des ~atériels pouvant aller de la simple calculatrice au calculateur analogique, en passant par les nini- et micro- ordina-teurs.

Des rechercheB s'amorçent qu~~t à la conduite et au traitement automatique d'expériences.

Pour terminer, insistons sur le fait que la plupart de ces réflexions sont centrée~ su~ les ~éthode8 algortthrriq~esqui sont à la base des 1iverses ap>lic~tior.s de l'infor~atiqueet ~ue l'ont peut esp~rer qu'elle" nous ccn~ui~cns prog~€csive~entà rnpenAer une pa~tie de not~ê engeigne~ent.

LE CENTRE DE CALCUL ELECTRONIQUE

DE L'ENSEIGNEMENT SECONDAIRE A

GENEVE

R. r~OREL

Centre de Calcul Electronique de l'enseiqnement secondaire à Gen~ve

SEI)te.'JlJ:,re [969 Premier cCJurs dfJ calcul électronique au Collège de Genève, gl·J.C?

c~ j ',C;P.p-,"· départF.'Tieot J:: 1tinstr"uctiun puhl.igue et du responsable informaLiqu<é:

cie .l'Ulii',-ersité.

De Septembre I969 à Juin 1972, le Collége utilise les services de l'ordinateur

CDe..: -'800 de l'Etat (:.'e Gen,z.',/e. Les progrdrnmes 5c'nt réal.rsÉs sur cartes perforér?5 et tra~s~is â l'ordinateur par un service de camionnettes quotidien.

De St"pte·:'inhre 197T à Juin 1972, un s~Jstè!7iemixte est mis en place. A côté àe l'or-dinateur d~ l'Etat, on recourt aux services d'une ~aison d'ordinateurs. C'est le

du TJ..me-sharin9 un te:rm.inal est relié par ligne téléphonique à Zur,'-ch. En 5ppte~bre 1972, nous recevons notre premier ordinateur time-sharing, HB 1642 fabI_'l:"'/ p3T HoneY~y'el1-Bul1. Nous abandc·nnons alors progressivement la cne 3800.

FenlcJJt spt ann~es, sur le systéme HB If42, le Coll~ge Calvin, qui ~tait le centre pi ..Zo ,ju Cc)11Ès;(c' de GenèvE, va organiser l'introduction de l'informatique. Une décentlalisatioT; progressiT/E' dans chaque établissement du Collège de Genève va s~, rr:d.l1..ser. En S e p t e m b r e , ]':~~rji:7.at'''-''..1rHcneywell, usé et saturé, est remp.lJcé

[Jar Ij''1 sIJSt:È.''!7(} Pr1m2, qui àe'Jj'2ndra Juin 1980 lecentn;: <1e calcul électronique

secc-ndaiI'2 ,'CCEES" , desserv3.nt quelques seize établissements cultur( générale, EcolES supérieures de commerce, des MAV, Cours industriels du sOIr). L'explcitat ,-~)àl: un cir:Jupe d'c.'xplûitation cù sont représentÔ9s

44

-Pour avoir facilement une id~e de la configuration du systême actuel, il convient de se reporter au sch~ma de la page annexe: on y constate une architecture de r~seau.

L'exploitation du systême se fait actuellement en time-sharing.

Dans ce mode d'exploitation, les ~lêves disposent simultan~ment de plusieurs langages, dont principalement:

- FORTRAN-IV, BASIC, PMA (langage assembleur), COBOL, ED (langage

d'~dition et de recherche s~quentielle de caractêres), PASCAL,

FORTH (langage interpr~tatif, r~cursif et structur~), FORTRAN-77, PLII, PLP, SNOBOL, LISP 1.5, RPG II et quelques cross-compilateurs (Z80, 8080, 6800 ••• ).

Parmi les Quelques 1500 utilisateurs de ce systême, il existe en fonction des ~coles, des cours obligatoires, ~ option et facultatifs utilisant les divers langages de programmation disponibles. Ci-dessous

est d~crite la situation actuelle au Collêge de Genêve.

Le cours de calcul ~lectronique est un cours facultatif de deux heures hebdomadaires, qui dure deux ans, pour tous les ~Lêves de toutes les sections. A partir de l'~tude d'un langage de programmation (BASIC, FORTRAN ou PASCAL) avec travaux pratiques sur terminal, le cours d~borde rapidement sur une connaissance sommaire des ordinateurs et de l'informatique, dès l'utilisation des p~riph~riques (disque, bande magn~tiQue, plotter, etc.), la compr~hension du mode d'exploitation (time-sharing) ou l'~tude, dans une seconde phase, du

langage assembleur PMA.

Le souci des enseignants qui ont organis~ ce cours n'est pas de faire de nos ~lêves de brillants programmeurs, mais d'atteindre une

s~rie d'objectifs, que l'on peut ranger en deux cat~gories :

- d~velopper l'esprit de cr~ativit~

- favoriser l'interdisciplinarit~

- pr~parer les ~lèves à vivre et à travailler dans le monde de demain

- aider les ~lêves à poursuivre leurs ltudes

- affiner en eux l'esprit de pr~cision, de rigueur et de pers~v~rance.

- aborder lt~tude dtun langage avec des exercices pratiques - faire comprendre,et exploiter la notion dtalgorithme - introduire le concept de ~odêle et des exemples simples - inculquer des notions g~n~rales d'informatique

- donner une connaissance sommaire des ordinateurs - utiliser les possibilit~sgraphiques

- d~velopper ltanalyse critique des possibilit~s de l'ordinateur et

des limites de son emploi.

Dans cet ~tat d'esprit, les ~lêves du cours de calcul ~lectronique essaientt suivant leurs comp~tences et leur int~r@t, de r~soudre et de comprendre des problêmes

a

leur niveau dans des domaines aussi vari~s Que

- d~veloppement du software

- statistiques et probabilit~s - g~ographie (cartes, statistiques>

- math~matique, analyse num~rique

- linguistique

- th~orie des graphes - musique

- biologie

- contrOle de processus - informatique, simulation - physiQuet chimiet astronomie - dessin, g~om~trie descriptive - jeUXt

Ltutilisation didactique de l'ordinateur est certainement une voie nouvelle de la recherche p~dagogique. Il s'agit en effet de consid~rer Quels sont les avantages que peut apporter un ordinateur dans ltenseignement. Fr~quemment. l'enseignant a besoin d'illustrer un fait. de motiver ou de simuler une situation. Dans l'utilisation didactique de l'ordinateur, il trouve une aide pr~cieuse qui facilitera en plus le renouvellement de la m~thodologiede la discipline concern~e en introduisant d'int~ressantes modifications tant sur la maniêre d'enseigner Que sur la matiêre

a

enseigner.

N'~tant ni un cours de calcul ~lectronique, ni une forme

d'enseignement programm~ et encore moins un emploi irr~fllchi de la bibliothêQue de programmes offerte par le constructeur. l'utilisation didactique de l'ordinateur concr~tise au contraire un courant d'id~es autour de la notion de modêle et de simulation (d~marche mod~lisante).

Une des formes possibles d'application de ces id!es a ~t~ concr~tis~e par la notion de ·package", ensemble du mat~riel nlcessaire pour une uti lisation didactiaue cohlrente de l'ordinateur. De nombreux exemples de r~alisations existent; ils ont l t l crlls ou adapt~s par des ma,tres et des ~lêves.

- 46

-Ainsi, par exemple

- Biologie

-Chimie

- Math~matique

- G~ographie

d~termination de la grandeur d'une population

animale dans une r~gion pr~cise; exp~rience simple de g~n~tique pour prouver la nature statistique des lois de Mandel; comp~tition d'espêces.

r~action cin~tiQue; influence du pH sur

l'activit~ des enzymes; contr~le de

processus.

lois de probabilit~s pour une variable

al~atoire binominale, normale ou de Poisson;

introduction aux ~Quations diff~rencielles; logique, analyse num~riQue.

algorithme d'identification des climats; cartes topographiques, isobariques.

- Ph ys ique simulation d'un

force de grav1t~ ~quipotentielles lIlagn~tiQues. mouvement et vitesse et ligne satellite; libê'ration; de champs

- G~om~trie descriptive intersection de droites, de plans ou

cylindres.

de

- Sciences ~conomiques

- Astronomie

~quilibre d'une balance commerciale;

r~~valuation.

simulation d'un plan~tarium.

taux de

Il faut noter qu'il n'est pas Question ici de remplacer l'enseignant par la machine. L'utilisation didactique de l'ordinateur peut @tre, par un choix ad~quat entre diff~rents domaines d'une discipline, un ~~mQlfm~nl utile aux lIl~thodes utilis!es dans l'enseignement. Elle ne remplace toutefois pas les s~ances de travaux pratiques ou de laboratoires. Une profonde r~flexion tant p~dag09iQue que m~thodologiques'impose pour ne pas mettre d'anciennes id~es sur de nouveaux supports.

Gr~ce à la construction de modêles et

a

leur exploitation lors de

simulation, on rend possible l'exp~rilIIentation de situations

irr~alisablesdans un ~tablissement scolaire,

a

cause de leur coOt trop

~lev~, de leur d~roulement trop rapide ou trop lent, voire du danger

qu'elles pr~sentent, ou parfois aussi des manipulations trop d~licates, du volume d'inforlllation trop grand qu'elles n~cessitent.

L'emDloi de l'ordinateur permet de soulager

secr~tariat et de direction d'~coles

les travaux de

- Exploitation de l'horaire 3 partir d'un horaire concu 3 - Etablissement des bulletins scolaires et des registres de - statistiques de relev~ des absences aux cours.

- Etablissement des certificats de maturit~. - Etc.

la main. classe.

Il est ~ noter Que les informations d'origine sont g~r~es par le SIG (Service d'informatique et de gestion) sur l"ordinateur de l'Etat.

Les sept ann~es d'utilisation de l"appareil HB 1642 puis. d~s septembre 1979, du syst~me PrIme. nous permettent de conclure au succ~s de leur emploi: l'enthousiasme des ~l~ves pour ce nouveau mode de travail d~passe toutes les pr~visions. Nous arrivons actuellement ~ un niveau rte service proche de la saturation: l·activit~ du centre a plus Que tripl~ entre septembre 79 et septembre 80. date 3 laquelle les 100 terminaux connect~s ~taient insuffisants pour r~pondre aux besoins

(un troisi~me ordinateur sera install~ ~ la rentr~e 1982 pour compl~ter

le r~se3u).

Les problèmes non n~gligeablesde la diffusion de l"information et de la formation du corps enseignant, Qui sont avant tout d'ordre techniaue et administratif, ne doivent en aucun cas masquer les aspects très positifs de l"introduction de l'informatique dans l"enseignement gymnasial genevois

JI)

L'arriv~e d'ordinateurs time-sharing dans l'ensei~nement secondaire a ~t~ un immense succès et a eu un effet b~n~fique sur les ~lêves: leur esprit de cr~ativit~ a litt~ralement explosè et la notion d'interdisciplinarit~a fortement progress~.

(1) R. t!OREL

Centre de calcu!. é)_ectron5_~ue (~e J.'ense5.çnenenf: secondaire

Case postale 112

1211 GENEVE Tél. 27 22 28

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CM1, CM2 Dl, 02, 03 Pl F1, F2, F3, F4 MTO consoles ~a'tresses

disques de 80 Mbytes chacun (02 est en "dual port") imprimante à 430 lignes 1 minute

disquettes (floppy disks)

bande magn~tique (BOO 1 1600 bpi, 75 ips)

1) Les deux ordinateurs NORD 10 sont utilis~s dans les Ecoles de commerce.

2) Ne figurent pas sur ce sch~ma toute une s~rie (Smaky et Apple) qui sont utilis~s soit co •• e soit de manière ind~pendante.

de micro-systèmes ter~inal graphique,

3) Les grappes de terminaux dans chaque ~tablisse.ent sont reli!es par une ligne t~l~phonique et une paire de multiplexeurs (concentration de communications bas~e sur un ~icroprocesseur).

APPLICATIONS DE l'INFORMATIQUE

A L'ENSEIGNEMENT DE LA CHIMIE

Jacques WEBER

Jean-Jacques COMBREMONT Michel ROCH

Laboratoire de Chimie Théorique Appliquée Université de Genève

30 quai Ernest Ansermet 1211 GENEVE

Résumé : Dans cet article, nous décrivons les applications possibles de l'infographie en chimie, en faisant ressortir avant tout les

avantages qui en découlent pour l'enseignement. L'accent est mis en particulier sur la représentation àes processus dynamiques

50

-1. INTRODUCTION

Parmi les nombreux aspects que revêt l'Enseignement Assisté par Ordinateur (E.A.O.) en chimie, l'infographie, ou ensemble des techniques de représentation sous forme graphique de l'in-formation traitée par ordinateur, est appelée à prendre une place importante. En effet, et c'est la première application infographique à la chimie qui vient à l'esprit, il est essentiel pour pouvoir comprendre le comportement chimique d'un composé, et évaluer par la suite sa réactivité, de se représenter la structure géométrique tridimensionnelle (3D) de l'édifice molé-culaire. Les chimistes ayant toujours été des constructeurs de modèles, on a utilisé dans ce but de très nombreux procédés dont les plus connus sont encore en usage dans tous les labo-ratoires: bâtonnets en plastique ou fil de fer pour simuler les liaisons chimiques, boules pour simuler les atomes, etc ... Bien qu'ayant fait leurs preuves depuis longtemps dans l'enseignement de la chimie, ces modèles mécaniques présentent deux inconvé-nients majeurs:

i l devient très difficile, sinon impossible, de les construire et de les manier pour les grosses molécules d'intérêt biologique (par exemple les protéines, l'ADN, etc .. . ); - ils sont par définition statiques et ne

per-mettent pas de représenter les mouvements et déformations internes qui animent le composé

à température aniliiante ou sous l'effet d'un apport d'énergie (vibrations, interconver-sions, réarrangements, etc ...J.

L'utilisation de ressources infographiques pour la représenta-tion tridimensionnelle de systèmes moléculaires (1) permet de surmonter ces difficultés et, selon notre expérience, un équi-pement infographique interactif se révèle être un outil de travail incomparable pour l'enseignement de la stéréochimie. En effet, l'interactivité permet à l'étudiant de visualiser un édifice moléculaire de taille quelconque sous tous ses angles et d'en saisir pleinement toutes les caractéristiques

raIes. En outre, si l'on dispose d'un équipement offrant des possibilités d'animation suffisantes, les processus dynamiques tels vibrations, interconversions, etc . . . pourront également être représentés, ce qui constitue la deuxième application infographique à la chimie. A nos yeux, ce type d'application est d'une importance au moins égale à la première, car les pro-cessus dynamiques sont à la base de nombreux mécanismes réac-tionnels essentiels en chimie et i l est grand temps que l'en-seignement de ces concepts fasse appel à des techniques d'ani-mation infographiques (2). En effet, seule une représentation graphique dynamique peut décrire complètement et de façon didac-tique des processus de ce type, par opposition à des techniques audiovisuelles statiques telles les transparents pour rétro-projecteurs ou les diapositives qui ne peuvent fournir qu'une succession de vues figées.

Parmi les autres applications de l'infographie à la chimie, citons la visualisation de propriétés moléculaires calculées par les méthodes de chimie théorique, telles les densités élec-troniques, surfaces d'énergie potentielle, etc •.. (3); l'illus-tration des mécanismes de synthèse organique (4), et enfin la représentation 3D des interactions de composés d'intérêt biolo-gique avec divers récepteurs (5). Notons qu'il est parfois dif-ficile de faire une distinction nette entre celles de ces

applications qui concernent plus particulièrement l'enseignement et celles qui ont trait à la recherche. Toutefois, les deux premières applications (représentation 3d de structures culaires et simulation de processus dynamiques dans les molé-cules) ont des caractéristiques nettement orientées vers l'E.A.O. en chimie.

(2) J. Weber, G. Bernardinelli, J.J. Combremont and M. Roch, Proceedings of Eurographics 80, C.E. Vandoni (ed.), North-Holland, Amsterdam, 19&0, p. 139.

(3) M. Roch, J.J. Combremont and J. Weber, à paraître dans Chimia. (4) S.C. Stinson, Chem. & Eng. News 58 (24), 24 (198~).

2. DESCRIPTION DE L'EQUIPEllliNT

Nous disposons depuis trois ans d;un système infographique composé d'un mini-ordinateur hôte PDP 11/60 et d'un écran calligraphique 3D Vector General 3404 (fig. 1).

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Core memûry 256 Kbytes

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Monitor

Fig. l Diagramme représentant la configuration de notre équipement

Par opposition au système dit "à balayage de trame" (raster scan) basé sur le principe de la télévision, notre équipement se distingue par la qualité du trait dans le dessin, une grande facilité à réaliser des dessins animés et un haut degré d'in-teractivité matérialisé par de nombreux moyens d'Entrée/Sortie conversationnels: potentiomètres, touches de fonction, manche-à-balai, tablette graphique. Ce système graphique permet de réaliser très rapidement par hardware des transformations telles que translations, rotations, facteur d'échelle, etc .. d'images 3D. Les programmes d'application sont écrits habi-tuellement en FORTRAN et font usage d'une librairie graphique fournie par le constructeur.

3. APPLICATIONS

Dans cette présentation, nous voudrions mettre l'accent sur l'application qui nous semble la plus inédite dans le domaine de l'enseignement de la chimie, à savoir la représentation de pro-cessus dynamiques dans les molécules. Les réarrangements molécu-laires internes tels l'interconversion du cyclohexane ou l'in-version de l'ammoniaque (1) font partie des mécanismes de réac-tion parmi les plus simples de la chimie. Au cours de ces pro-cessus, la structure géométrique des composés est modifiée progressivement, sous l'effet d'un apport d'énergie (le plus souvent sous forme thermique), de façon à les faire passer d'une forme stable à une autre en franchissant une barrière d'énergie. La représentation simultanée du mécanisme de réar-rangement 3D et de la courbe d'énergie qui lui est associée constitue le plus souvent une description complète et détail-lée du processus et en fait un enseignement basé sur des moyens audiovisuels modernes devrait tendre à ce but.

Les caractéristiques de notre équipement infographique étant surtout axées sur les possibilités de dynamisme, nous avons développé plusieurs programmes d'application simulant sur l'é-cran graphique de tels mécanismes et l'accueil qu'ils ont rencontré de la part des étudiants et des enseignants a été encourageant. A titre d'exemple, la figure 2 représente une photographie de l'écran prise lors de la simulation de l'in-version de la molécule d' armnoniaque (NH₃).

Les principaux problèmes rencontrés lors de la mise au point d'applications de ce type sont les suivants:

Préparation de la base de données définissant les géomé-tries successives du composé lors de son réarrangement; un modèle théorique doit le plus souvent être utilisé car les structures intermédiaires ne sont en général pas accessibles par l'expérience.

- Choix d'un point de vue esthétiquement et didactiquement convenable pour la représentation.