La résolution de problème scientifique page 1/3
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LA RESOLUTION DE PROBLEME SCIENTIFIQUE LA RESOLUTION DE PROBLEME SCIENTIFIQUE LA RESOLUTION DE PROBLEME SCIENTIFIQUE LA RESOLUTION DE PROBLEME SCIENTIFIQUE Ce que dit votre programme…
Ce que dit votre programme…
Ce que dit votre programme…
Ce que dit votre programme…
La résolution de problème scientifique est décrite dans le préambule du programme de Physique-Chimie de CPGE dans les termes suivants :
« Dans l'acquisition de l'autonomie, la résolution de problèmes est une activité intermédiaire entre l'exercice cadré qui permet de s'exercer à de nouvelles méthodes, et la démarche par projet, pour laquelle le but à atteindre n'est pas explicite. Il s'agit pour l'étudiant de mobiliser ses connaissances, capacités et compétences afin d'aborder une situation dans laquelle il doit atteindre un but bien précis, mais pour laquelle le chemin à suivre n'est pas indiqué. L'objectif à atteindre doit être clairement donné et le travail porte sur la démarche à suivre, l'obtention du résultat et le regard critique porté à ce résultat.
La résolution de problèmes permet de se confronter à des situations où plusieurs approches sont possibles, qu'il s'agisse de la méthode mise en œuvre ou du degré de précision recherché. Ces situations se prêtent bien à une résolution progressive pour laquelle un premier modèle permettra d'obtenir rapidement un résultat, qui sera ensuite discuté et amélioré. Cette résolution étagée doit permettre à tous les étudiants d'aborder le problème selon leur rythme en s'appuyant sur les compétences qu'ils maîtrisent.
Elle s'inspire ainsi modestement de l'activité authentique d'un scientifique. »
Qu’attend Qu’attend Qu’attend
Qu’attend----on de vous on de vous on de vous ???? on de vous
La résolution de problème est une tâche complexe, c'est-à-dire qu’elle doit vous amener à utiliser, en les articulant, des ressources internes (culture, capacités, connaissances…) et externes (documentation scientifique, protocoles expérimentaux, notices, recherche sur Internet…).
Le tableau ci-dessous propose une méthodologie générale pour la résolution de problème
E ta p E ta p E ta p E ta pe 1e 1e 1e 1
S'approprier S'approprier S'approprier S'approprier
Faire un schéma modèle.
Identifier les grandeurs, physiques, pertinentes, leur attribuer un symbole.
Évaluer quantitativement les grandeurs, physiques inconnues et non précisées.
Relier le problème à une situation modèle connue.
E ta pe 2 E ta pe 2 E ta pe 2 E ta pe 2
Établir une stratégie de Établir une stratégie de Établir une stratégie de Établir une stratégie de
résolution résolution résolution résolution ((((Analyser Analyser Analyser). Analyser ). ). ).
Décomposer le problème en des problèmes des plus simples.
Commencer par une version simplifiée. .
Expliciter la modélisation choisie (définition du système, ...)
Déterminer et énoncer les lois physiques qui seront utilisées
E ta pe 3 E ta pe 3 E ta pe 3 E ta pe 3
Mettre en Mettre en Mettre en
Mettre en œuvre œuvre œuvre, la œuvre , la , la , la stratégie (
stratégie ( stratégie (
stratégie (R R R Réaliser). éaliser). éaliser). éaliser).
Mener la démarche jusqu'au bout afin de réponde explicitement à la question posée
Savoir mener efficacement les calculs analytiques et la traduction numérique.
Utiliser l'analyse dimensionnelle.
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E ta pe 4 E ta pe 4 E ta pe 4 E ta pe 4
Avoir un regard critique Avoir un regard critique Avoir un regard critique Avoir un regard critique sur les résultats obtenus sur les résultats obtenus sur les résultats obtenus sur les résultats obtenus
((((V V Valider). V alider). alider). alider).
S'assurer que l'on a répondu à la question posée.
Discuter de la pertinence du résultat trouvé
(identification des sources d'erreur, choix des modèles, formulation des hypothèses,...).
Comparer le résultat obtenu avec le résultat d'une autre
approche (mesure expérimentale donnée ou déduite d'un document joint, simulation numérique,...).
Étudier des cas limites plus simples dont la solution est plus facilement vérifiable ou bien déjà connue.
E ta pe 5 E ta pe 5 E ta pe 5 E ta pe 5
Communiquer Communiquer Communiquer Communiquer
Présenter la solution et la rédiger en expliquant le raisonnement et les résultats.
En conclusion En conclusion En conclusion En conclusion
Dans la résolution de problèmes scientifiques vous serez confronté à une question précise, où on cherchera à évaluer vos capacités à :
Prendre des décisions Prendre des décisions Prendre des décisions
Prendre des décisions
: sachant que les chemins de résolution sont multiples, votre créativité, votre engagement seront encouragés (être autonome, faire preuve d'initiative) ;Articuler des données issues de son expérience personnelle, de ses acquis et des documents Articuler des données issues de son expérience personnelle, de ses acquis et des documents Articuler des données issues de son expérience personnelle, de ses acquis et des documents Articuler des données issues de son expérience personnelle, de ses acquis et des documents mis à disposition
mis à disposition mis à disposition mis à disposition
....Les données utiles ne sont pas apportées au fil de l'énoncé comme dans un exercice classique, mais elles peuvent être regroupées au début ou à la fin du document présentant la résolution de problème ; il peut y avoir des données inutiles mais aussi des données manquantes que vous devrez identifier et dont vous devrez éventuellement estimer une valeur, un ordre de grandeur [« s’approprier » ; « analyser »]
Schématiser Schématiser Schématiser
Schématiser la situati la situati la situation physique ou chimique la situati on physique ou chimique on physique ou chimique, identifier et nommer des grandeurs, mobiliser on physique ou chimique des modèles relevant de la physique ou de la chimie, jugés pertinents pour faire des prévisions et/ou apporter des arguments;;;;
[« s’approprier » ; « analyser »]Construire et mettre en Construire et mettre en Construire et mettre en
Construire et mettre en œuvre œuvre œuvre une stratégie œuvre une stratégie une stratégie une stratégie qui peut recourir à l'expérience dans le cadre de résolutions de problème expérimentales
[« analyser » ;« réaliser» ] ;R R
R Rendre compte de ses travaux endre compte de ses travaux endre compte de ses travaux endre compte de ses travaux à l'écrit, comme à l'oral, individuellement ou collectivement
[« communiquer »];A A A
Avoir un regard critique voir un regard critique voir un regard critique voir un regard critique
sur le(s) résultat(s) trouvé(s) qui peut vous amener à reconsidérer votre démarche, à améliorer le modèle choisi [« valider »] ;Vous devez ainsi d'emblée prendre conscience des caractéristiques de cet exercice particulier : la réponse n'est ni évidente, ni immédiate (sinon ce n'est plus une résolution de problème), ni forcément précise (ordre de grandeur parfois à choisir et valeurs de grandeurs à estimer) et pas toujours unique (la réponse dépend du modèle choisi, l'utilisation d'un modèle plus élaboré ou la prise en compte de paramètres négligés dans un premier temps peuvent conduire à des réponses différentes) ;
Toute démarche cohérente, même si elle ne débouche pas sur un résultat abouti, sera évaluée positivement par l’examinateur. Il en est de même de toute analyse critique du travail réalisé et des résultats obtenus.
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Exemple Exemple Exemple
Exemple :::: Autonomie d’une lampe de vélo Autonomie d’une lampe de vélo Autonomie d’une lampe de vélo Autonomie d’une lampe de vélo
La lampe de vélo représentée ci-dessous (photo n°1) a une puissance de l’ordre d’une dizaine de Watt. Elle fonctionne avec des DEL (Diodes ElectroLuminescentes) alimentées par 3 piles rechargeables LR03 de 1,5 V (du même type que les 2 représentées sur la photo n°2).
Document Document Document Document n°1 n°1 n°1 n°1
Indication sur le fonctionnement d’une DEL :
Une DEL est un dipôle qui peut servir de source lumineuse. Son fonctionnement est fondamentalement quantique.
On pourra considérer que chaque électron passant dans une DEL donne naissance à un photon.
Déterminer l’autonomie de la lampe de vélo et la condition sur la tension nécessaire à son Déterminer l’autonomie de la lampe de vélo et la condition sur la tension nécessaire à son Déterminer l’autonomie de la lampe de vélo et la condition sur la tension nécessaire à son Déterminer l’autonomie de la lampe de vélo et la condition sur la tension nécessaire à son bon fonctionnement.
bon fonctionnement.
bon fonctionnement.
bon fonctionnement.
