COMMENT DÉVELOPPER LA COMPÉTENCE DE CRÉATIVITÉ
AUTONOME DES ÉLÈVES PAR L’USAGE DES EXPÉRIENCES
DANS L’ENSEIGNEMENT DE PHYSIQUE
Dieu Nga NGO
Faculté de Physique, ENS Hanoi, Vietnam
MOTS-CLÉS : ENSEIGNEMENT DE PHYSIQUE – EXPÉRIENCE
RÉSUMÉ : L’usage de l’expérience dans l’enseignement de physique pour contribuer au développement de la créativité autonome des élèves, a donné des résultats : les élèves sont plus actifs et autonomes dans leurs études, leur capacité d’identifier un problème et de le résoudre augmente clairement, la possibilité de relier, appliquer les connaissances obtenues par la résolution des problèmes nouveaux devient de plus en plus créative, leur compétence à pratiquer des expériences est bien stimulée.
1. INTRODUCTION
L’expérience de physique est l’action intentionnée et systématisée de l’homme sur des objectifs de la réalité. L’expérience est le moyen de perception des connaissances, et en même temps, le moyen de contrôle sur la sûreté des connaissances reçues. L’expérience est aussi le moyen de l’application des connaissances reçues dans la réalité et aussi d’une partie des méthodes de cognition. Dans l’apprentissage de la physique, les expériences peuvent être utilisées dans toutes les différentes étapes du processus de l’enseignement. C’est un moyen simplifié et intuitif qui contribue au développement de la personnalité de l’élève. Cependant, si on peut utiliser les expériences avec profit, le nombre d’ expériences à retenir reste encore un grand problème auquel les éducateurs ont fait et continuent à faire attention. Dans cet article, nous abordons seulement une unique question : « Comment développer la compétence de créativité autonome des élèves, par l’usage des expériences dans l’enseignement de physique. »
2. ANALYSE DE CETTE CONCEPTION DE L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE 2.1. Les expériences utilisées.
Du point de vue de la méthodologie de l’enseignement de physique, on peut classifier les expériences comme suit :
Les expériences utilisees dans l’enseignement de Physique
Les expériences pratiquees par les élèves Les expériences
demonstrees par les
professeurs experience presentative Experience demarrative experience renforcante experienc e en face experienc e pratiquee experienc e a la maison experience
observative experiencedemonstrativ e experienc e personnell e experienc e en commun des élèves experienc e en groupe experienc e personnell e experienc e en groupe experienc e personnell e 2.2. Le rôle du professeur
- Déterminer clairement la logique du processus de l’enseignement dans lequel l’usage de l’expérience doit être la partie organique pour résoudre un problème concret.
L’usage des expériences dans l’enseignement doit comporter les étapes suivantes :
• Bien déterminer le but de l’expérience : Le but de l’expérience n’est pas suggéré par le professeur, mais est défini par les échanges, les conversations avec les élèves pour que ceux-ci reconnaissent l’importance de l’expérience et décident eux-mêmes du but de l’expérience. Les échanges conversationnels pour bien déterminer ce but peuvent être initiés par l’objet d’étude choisi ou bien par les observations dans la nature ; ce peut être aussi par le résultat d’une expérience précédente. • Identifier l’expérience projetée :
• Se baser sur le but de l’expérience et sur les connaissances de l’élève ou des élèves pour bien choisir l’expérience.
• Guider la discussion sur les projets d’expériences afin de trouver l’expérience la meilleure et qui soit réalisable.
• Choisir les matériels pour réaliser l’expérience: sur la base du projet d’expérience retenue, l’élève ou bien les élèves choisiront les outils importants (le nom des outils, les données techniques des outils…) et expliciteront les modalités de l’expérience.
• Le professeur dirige la discussion des élèves et approuve les propositions qui conviennent. • Réaliser l’expérience :
• Si c’est une expérience montrée par le professeur,en se basant sur le but de l’expérience par rapport au sujet de la séance et son niveau de difficulté, le professeur pourra ou non demander la participation des élèves à quelques moments de sa réalisation comme le montage de l’expérience selon le projet choisi ou bien l’observation de son déroulement ou encore lire les indications du galvanomètre, noter les résultats de l’expérience.
• . Si c’est une expérience des élèves face au professeur, celui-ci divise la classe en groupes de 3 ou 4 élèves et distribue les matériels pour qu’ils puissent eux-mêmes faire l’expérience d’après le projet choisi et noter les résultats obtenus. Pendant que les élèves font l’expérience, le professeur les observe et leur apporte son aide quand ils rencontrent des difficultés.
• Traiter les résultants de l’expérience et en tirer des conclusions : en se basant sur le but et les résultats de l’expérience les élèves en tirent des observations sur les signes, les relations réelles des événements. Pour les expériences qualitatives les élèves doivent énoncer les résultats obtenus, les analysant et en déduisant logiquement des conclusions. Mais pour les expériences quantitatives, les résultats doivent être présentés sous forme de schémas, graphiques et tableaux. (faire attention aux courbes des graphiques et aux mesures résultant des expériences).
Dans cette étape si les élèves se trouvent confrontés à des difficultés le professeur doit énoncer des questions pour orienter le travail des élèves afin qu’ils puissent faire des observations préliminaires et aboutir à des conclusions sur le problème étudié.
Donc, lors de l’utilisation d’expériences dans l’enseignement de physique, les élèves peuvent être actifs personnellement ou en commun à toutes les étapes, la définition des buts de l’expérience, la proposition de projets d’expériences, le choix des outils et les modalités des expériences, le traitement des résultats et la formulation de conclusions. Pour chaque étape le professeur n’est que l’organisateur, qui propose des questions pour guider, aider les élèves à surmonter les difficultés et systématiser les connaissances. En procédant ainsi l’autonomie et la créativité des élèves sont sollicitées et développées.
2.3. Exemples
Nous avons utilisé le recours à l’expérience pour établir la loi de Lenz (programme de physique en classe de 11e au Vietnam).
2.3.1.Première étape. Bien identifier le but de l’expérience.
- Les élèves ont fait quelques expériences et sont arrivés à une conclusion : Chaque fois que le flux magnétique passe à travers un circuit fermé, il apparaît un courant électrique qui varie dans le circuit inductif.
- La question posée : « Est-ce que la direction du circuit inductif dépend de la variation du flux magnétique ? Si oui, comment en dépend-elle ? »
Ici, l’élève peut proposer que, pour bien répondre à cette question, il faut refaire des expériences sur le mouvement relatif de l’aimant par rapport à la bobine de fil B.
La bobine A est installée dans la bobine B et le courant électrique dans la bobine A varie, mais l’attention principale est portée sur la direction du courant inductif.
2.3.2. Deuxième étape : Etablir le protocole de l’expérience
• Les expériences sont répétées mais un nouveau problème vient d’apparaître: Comment peut-on reconnaître la direction du courant inductif ?
• À partir de leurs pratiques antérieures et de leurs connaissances personnelles les élèves ont avancé 2 solutions :
Première solution :
• Relier la pile 15v au galvanomètre pour trouver la relation entre le sens de rotation de l’aiguille du galvanomètre et la direction du courant électrique à travers le galvanomètre.
Supposons que nous ayons le résultat :
- l’aiguille du galvanomètre tourne à droite, quand le courant électrique entre par le pôle(+) du galvanomètre.
- l’aiguille du galvanomètre tourne à gauche, quand le courant électrique entre par le pôle(-) du galvanomètre.
• Relier le galvanomètre à la bobine B, observer la direction de l’aiguille du galvanomètre ; on saura quelle sera la direction du circuit inductif à travers le galvanomètre en concordance avec la direction de la bobine et on trouvera la direction du circuit inductif dans la bobine.
Deuxième solution
• En se basant sur le comportement d’un circuit avec des LED, utiliser 2 sortes de LED, verte et rouge, disposées sur 2 rangées parallèles à sens contraires (quand la lampe verte s’éclaire, la lampe rouge s’éteint et vice versa)
• Contacter ces 2 l LED à deux extrémités de la bobine B
• Chaque fois que, quand un circuit inductif passe par la bobine,en se basant sur l’éclairement d’une ou l’autre LED, on peut déterminer le sens du courant inductif.
Par la proposition et la discussion sur les modalités des expériences, les élèves sauront que les deux solutions sont réalisables. Cette méthode a placé les élèves en position de chercheur scientifique, ils devaient trouver eux-mêmes la solution d’un problème pratique. C’est pourquoi elle contribue au renforcement de la créativité autonome des élèves.
2.3.3. Troisième étape. Choix des outils et montage de l’expérience.
• Selon les conditions concrètes de chaque école, les élèves choisiront la première ou la deuxième solution.
• Pour la première solution, les élèves doivent trouver le galvanomètre G qui convient et savoir utiliser les graphiques et figures pour déterminer la direction du circuit inductif.
• Pour la deuxième solution, les lycéens doivent calculer pour choisir les lampes LED, le nombre des lampes LED à chaque rangée et comment relier 2 rangées à la bobine pour que les lampes soient éclairées au cours de l’expérience.
En procédant ainsi cela contribue au développement de la pensée scientifique et technique et à l’application créative des principes de physique à la réalité.
2.3.4. Quatrième étape. Le déroulement de l’expérience.
• Les groupes d’ élèves font l’expérience choisie. Ils notent les résultats sur une fiche d’étude que le professeur a préparée ;
2.3.5. Cinquième étape. Traiter les résultats et formuler les conclusions.
• A partir des expériences, les élèves savent la direction du circuit inductif dans chaque cas concret mais ils ne trouvent pas les lois communes aux directions du circuit inductif. Pour cela, le professeur pose des questions qui doivent guider leur réflexion :
Champ magnétique B de l’aimant (ou du courant électrique dans la bobine A) et champ1 magnétique B , produit par le circuit inductif. Comparez les directions de ces 2 champs2
magnétiques B et 1 B quand le flux magnétique passant la bobine B augmente et quand ce flux2 diminue . Donnez vos observations !
• En répondant aux questions du professeur, les élèves en tirent des conclusions : - Quand il y a augmentation,B 1 B2
-Quand il y a diminution, B 1 B2
• Le professeur institutionnalise les connaissances. Le circuit inductif s’établit pour que le champ magnétique qu’il produit soit contre la variation du flux magnétique.
À ce moment, les élèves ne peuvent que montrer le résultat observé de leur expérience. Le professeur aide les élèves à généraliser pas à pas pour en déduire une conclusion. Cela contribue au développement de la pensée logique et de la pensée dialectique des élèves.
3. CONCLUSION GÉNÉRALE
Après des années d’étude sur ce problème et par la réalité de l’enseignement nous avons trouvé que l’usage de l’expérience dans l’enseignement de physique, présenté ci dessus, nous a donné les résultats suivants :
les élèves sont plus actifs et autonomes dans leurs études ;
la capacité de découvrir le problème et de le résoudre chez les élèves augmente clairement ;
la possibilité de relier, appliquer les connaissances obtenues par la résolution des problèmes nouveaux devient de plus en plus créative ;
la compétence de pratiquer des expériences chez les élèves est bien stimulée.
BIBLIOGRAPHIE
Duc Tham NGUYEN, Ngoc Hung NGUYEN, Xuan Que PHAM, 2002. Les méthodes d’enseignement de physique dans les écoles secondaires. Éditions ; Université pedagogique.