BONS ET MAUVAIS USAGE DES T.I.C. À L'ÉCOLE
Giuseppe MARUCCI*, Adrian OLDKNOW"
*
Ministero della Pubblica Istruzione, Rome**
Chichester Institute of Higher Education, BrightonMOTS-CLÉS: MODÉLISATION - ACTIVITÉS EXPÉRIMENTALES-NOUVELLESTECHNOLOGŒS
RÉSUMÉ : L'importance des modèles et de leur utilisation n'appartiennent seulement à la communauté scientifique mais ils se diffusent aussi dans la connaissance commune. Nous pensons que des appareils portables et la possibilité d'avoir des capteurs dans les plus divers situations donne de solutions a l'utilisation massive de l'utilisation des activités expérimentales et des laboratoires, dans l'enseignement scientifique, intégrée avec les nouvelles technologies.
SUMMARY: The models and theirs applications its not important only in me scientific community, but inailme society. We think mat me handle instruments and sensors used in me very differents situations give more possibilities to develop me utilisation of me experimentals activities and me laboratories in me schools, in scientific education integrated with new technologies.
1.
MODÉLISATION ET ÉDUCATION SCIENTIFIQUE
L'imponance des modèles et de leurs utilisation est lié a la considération que le langage et le modèle n'appartiennent pas seulement
à
la communauté scientifique mais ils se diffusent aussi dans la connaissance commune. Il naît ainsi un concept de modèle comme "interprète" utile pour décrire les connaissances et les encadrer par rappon à cenaines hypothèses. Une construction et un travail sur des modèles, supposent une connaissance de la complexité de la réalité, mais aussi une possibilité de la fractionner par critères pour ensuite l'analyser, la schématiser et enfin la recomposer.Dans l'éducation scientifique la "résolution de problèmes" et la construction de modèles sont à considérer comme l'activité normale des élèves. Il s'agit de montrer, en premier lieu, que les connaissances permettent de construire une bonne interprétation des phénomènes; il s'agit, en second lieu, de montrer la faisabilité technique, en terme de moyens instrumentaux de temps de réalisation. L'ordinateur, les calculaoices graphiques peuvent être présentés comme un de moyen offen pour pouvoir répondre a ces nécessités. L'évaluation de l'activité didactique sur la résolution de problèmes et les activités expérimentales ne regarderons pas la comparaison à une certaine "conformité attendu", mais sur la cohérence interne de la Réponse de l'élève".
2. SIMULATION
ÀL'ORDINATEURS ET UTILISATION DES NOUVELLES
TECHNOLOGIES DANS LA DIDACTIQUE DES SCIENCES EXPÉRIMENTALES
Nous pouvons parler de modélisation comme:- modélisation descriptive: la mise en évidence d'un componement empirique et sa description quantitative... c'est-à-dire découvrir des relations et décrire par une relation mathématique... car le passage à une représentation quantitative formelle et calculable.
- modélisation interprétative: les données expérimentales ainsi modélisées constituent un nouveau référent empirique, une nouvelle phénoménologie et l'objectif sera alors celui de fournir l'interprétation théorique. Dans cenain cas tracer la courbe théorique et ainsi la comparer aux mesures - validation expérimentale d'un componement théorique: dans l'enseignement il est possible construire des situations où l'investigation est d'abord théorique et où l'expérience est tout à la fois le retour et le recours: le modèle physico-mathématique d'un système une fois établi à partir des équations de la Physique peut être mis en fonctionnement par simulation numérique.Lamanipulation est alors celle du modèle et l'exploration peut mettre en évidence un comportement inattendu qui demandera alors à être confronté à l'expérience.
Les laboratoires sont présents dans les écoles mais ils ne sont pas utilisés ou sont mal utilisés. Nous avons fait une enquête dans les lycées et les raisons de cette situation semblent liées:
- àla préparation des enseignants
- au temps de préparations des expériences,
- àl'intégration de situations expérimentales dans les leçons ordinaires.
Les élèves préfèrent les expériences ouverts sur la résolution de problèmeàl'expérience-standard qui vérifie une loi..
Dans les laboratoires, surtout dans les lycées techniques, sont présents les ordinateurs et les périphériques pour des expériences on-line, mais de degré d'intégration avec le laboratoire traditionnelle n'est pas très fort et surtout dans les lycées n'est pas tres significatif.
4. LE PROGRAMME DE DÉVELOPPEMENT DU MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE ITALIEN
Le Programme d'introduction généralisée de Nouvelles technologies dans les écoles italiennes de tous les degrés a déterminé une présence des ordinateurs, de logiciels et d'actions de formation de base généralisée. Mais il a été curieux de voir comment les T.I.C. sont surtout par les professeurs d'Humanités: la plus grand diffusion d'application concerne l'élaboration de textes et l'utilisation des logiciels multimédiaux. L'élaboration de données et les simulations sont très peu développée. Le logiciel scientifique est resté très sérieux pour le grand public des enseignants et des élèves.
Le Ministère a insisté pour une utilisation augmentée dans les lieux et le temps des appareils et des didaciticiels
S. LES CALCULATRICES GRAPHIQUES, LES INTERFACES CBL, CBR ET LES SENSEURS
Les techniqueson-Une n'ont pas eu le développement préconisé par les producteurs des appareils. Les appareils coûtent encore chers etily a des difficultés d'interface entre logiciels de gestion et les ordinateurs. Une tendance est celle de substituer le laboratoire traditionnel totalement avec des expériences simulées. Une autre tendance est de faire des activités avec des didacticiels disciplinaires. Nous pensons que des appareils portables et la possibilité d'avoir des capteurs dans les plus divers situations dans l'école comme dans la maison ou dans la rue donne de solutionsàl'utilisation massive
à
des activités expérimentales et des laboratoires, dans l'enseignement scientifique, intégrée avec les nouvelles technologies.6. LABTEC
Nous avons mis en place une expérimentation que s'appelle LABTEC pour vérifier si l'utilisation des appareils portables et pas chers, d'acquisitions de données et d'interface entre ordinateur et autres senseurs donne des avantages en terme de :
· utilisation des laboratoires des sciences expérimentales
· élaboration et traitement des données plus que de vision multimédiale des phénomènes · représentation graphique des phénomènes et modélisation des cas réels
7. UN EXEMPLE SUR LE REBOND DE BALLON ET L'UTILISATION DES CALCULATRICES GRAPHIQUE TI 83/92 ET CBL ET CBR
Des expériences de physique en classe de mathématiques et de sciences physiques. Dans celle expérimentation, on a utilisé des calculatrices graphiques de type Texas Instruments 83 avec une tablette de rétroprojection et des connexions si nécessaire avec des micro-ordinateurs. Les programmes en ROM de la TI-83 sont assez puissants pour faire des représentations graphiques, des modélisations algébriques et statistiques. Pour la saisie des mesures en mécanique, les classes ont utilisé le capteur de distance CBR (Calculalor Based Ranger) piloté par la TI-83 et le logiciel RANGER intégré au capteur. Grâce à celle chaîne de mesures (calculatrice et capteur),ilest possible d'afficher sur l'écran de la calculatrice, en temps réel ou non, la courbe de variation d'une distance, d'une vitesse ou d'une accélération en fonction du temps.
Celle expérience est faite à des élèves de lycées qui ont déjà vu en sciences physiques les divers types de modélisation. Le programme RANGER du CBR prévoit une application qui s'appelle "Ball Bounce" : un ballon est lâché en dessous du capteur, le système enregistre la distance en fonction du temps et affiche le graphe t/d.
Le programme RANGER offre la possibilité de sélectionner une partie des mesures, partie qui va être ensuite modélisée par la calculatrice. En utilisant d'autre part une régression quadratique proposée par les calculs statistiques intégrés dans la calculatrice, on trouve un accord remarquable.
On voit donc la nécessité de définir un domaine pour une modélisation continue d'un phénomène discret. Le rebond du ballon est un exemple d'interprétation pluridisciplinaire de mathématiques et de sciences physiques. Celle expérience très simple à réaliser a permis, à partir des lois physiques, de mettre en pratique l'étude mathématique des fonctions quadratiques, des suites géométriques, des courbes paramétrées, des processus infinis et leurs limites.
Mais il faut être vigilant quant aux analyses des résultats et faire allention aux unités, aux modèles discrets ou continus.
8. CONCLUSION
Les professeurs des sciences physiques et de mathématiques ont trouvé très intéressant d'utiliser ce matériel, en particulier pour lier les différentes disciplines
à
plusieurs niveaux. Les expériences, avec ce matériel portable et facileà
mettte en œuvre, ont suscité le même enthousiasme aussi bien des inspecteurs des écoles que des professeurs et des élèves qui ont participéàce petit projet.BIBLIOGRAPHIE
MARUCCI G.,Simulazione al computer, Roma: Garamond, 1995.
MARUCCI G.,Educazione e galassia elettronica, Torino: ANIAT, 1997.
MARTINANDJ.-L., Modèles et simulation, Paris: LIREST, 1987.
MARUCCI G., CATALANO L., FILIPPESCHI V., COLOMBAT H., Lacalcolatrici grafiche ed i CBL nel, Laboratorio di Fisica, Roma, MPI-TEXAS, 1998.
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