LES EXPÉRIENCES DE CHIMIE ET L’INFORMATIQUE
José Manuel JUÁREZ-CALDERÓN
Laboratorio de Química, UPIICSA, Instituto Politécnico Nacional, México
MOTS-CLÉS : CHIMIE - INFORMATIQUE - GÉNIE INDUSTRIEL - ÉVALUATION
RÉSUMÉ : Un ordinateur, une interface et des capteurs pour la mesure du pH, température et pression, ainsi qu’un logiciel en CD-ROM ont été associés aux expériences de chimie au laboratoire et en classe théorique pour étudiants de génie industriel (1er cycle). La technique en micromatériel est appliquée et les données sont présentées sous forme de tableaux et graphiques. On présente les résultats en ce qui concerne l’apprentissage.
ABSTRACT : A computer and a series of elements such as an interface, some sensors (pH, temperature and pressure) and a program in CD-ROM have been acquired for laboratory experiments and demostrations for students of industrial engineering in their first cours of chemistry. Microscale technique is used and data are presented in tables and graphs. Results when this kind of technical resource is applied are shown.
1. INTRODUCTION
La chimie est une science expérimentale et comme telle doit être enseignée à l’aide des moyens actuels de transmission de l’information et des nouvelles technologies. L’ordinateur, qui a été conçu au début pour le calcul, permet aujourd’hui de visualiser d’une façon rapide et précise l’interprétation mathématique d’un phénomène physique. Les premiers travaux d’enseignement assisté par ordinateur ont concerné la simulation des phénomènes et la création d’une banque de réactifs (questions-réponses et exercices numériques), puis la recherche via Internet et via les livres électroniques. Maintenant, l’ordinateur est associé aux expériences de laboratoire grâce à une série de capteurs qui permettent le recueil de données. Le métier d’ingénieur industriel comprend divers domaines auxquels la chimie participe d’une façon plus ou moins directe. Notre présentation montre quelques photos des montages faites aux laboratoires et, de même, des exposés, ce que l’on appelle les démonstrations.
2. CONSIDÉRATIONS DIDACTIQUES
L’expérimentation occupe une place essentielle dans les situations d’apprentissage en sciences physiques, dans ce cas, en chimie pour les futurs ingénieurs. Parfois l’étudiant est censé trouver une loi ou un concept physique à partir de constatations issues d’une observation des faits. Ces sont les pas de l’induction, une séquence hiérarchisée et indispensable pour réussir un cours de travaux pratiques : observation, mesure, comparaison et généralisation. Mais, comment faire pour que l’étudiant puisse fournir un cadre pour replacer les connaissances qu’on enseigne ? Du point de vue de l’épistémologie, la réponse est une activité de modélisation. À l’aide des nouvelles techniques, les étudiants présentent leurs interprétations théoriques, motivées et justifiées par les expériences.
3. LES EXPÉRIENCES AU LABORATOIRE
Un projet de travail a été présenté aux enseignants du laboratoire afin de discuter les avantages issus de cette nouvelle technique. Les expériences ont été choisies et testées chez les étudiants d’un groupe pilote (février-juin, 1999). En suivant les directives affichées à l’écran, on peut compléter les documents papiers correspondants imprimables. La structure est basée sur un principe d’analyse avec des ressources nécessaires pour atteindre les objectifs. Il y a, là, un encouragement vers l’autonomie de l’enseignement expérimental à partir des observations et des manipulations.
Tables des matières des travaux pratiques
Lois des gaz (Boyle-Mariotte) Équilibre chimique (Principe Le Chatelier) Équilibre physique (Point triple) Acides, bases et sels (pH, Ka)
Enthalpie de réaction (Combustion, ∆Hc) Électrochimie (Piles, électrolyse, Faraday) Cinétique chimique (vitesse, activation) Processus industriels (savon, aspirine)
La technique en micromatériel a été utilisée pour illustrer les concepts qui concernent le cours théorique (démonstrations) et dans ce cas l’image obtenue par ordinateur a été projetée sur un écran. La figure 1 montre le cas d’un phénomène en étude.
Figure 1
4. CONCLUSIONS
On présente un matériel d’actualité et d’une très bonne qualité avec lequel il est possible d’acquérir facilement des données expérimentales. Il est aussi possible de réaliser plusieurs expériences avec peu de matériel et de substances. Le protocole d’une séance d’activités expérimentales devient plus convenable à cause de la facilité d’interprétation d’un phénomène chimique. Il faut réfléchir en ce qui concerne la culture de l’enseignement et l’apprentissage en chimie à propos du rôle que représentent les nouvelles techniques telles que l’informatique comme aide didactique pour les étudiants qui ne seront pas tout à fait chimistes. De nos jours, les ordinateurs font donc partie de l’équipement d’un laboratoire de chimie de la même façon que le fait une balance ou bien, un tube à essai.
BIBLIOGRAPHIE
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