Autrans, 2 juin 2005 Simulations de cinétiques et d'équilibres XMLlab Stéphane Mottelet et André...
-
Upload
adelphe-cheron -
Category
Documents
-
view
102 -
download
0
Transcript of Autrans, 2 juin 2005 Simulations de cinétiques et d'équilibres XMLlab Stéphane Mottelet et André...
Autrans, 2 juin 2005
Simulations de cinétiques et d'équilibres
XMLlab
Stéphane Mottelet et André Pauss
Avec le soutien du consortium UNIT, et du Pôle Régional de Recherche STEF de la Région Picardie
Autrans, 2 juin 2005
Simulations dans l’enseignement supérieur
Maîtrise des concepts
Comprendre et prédire les phénomènes, et leurs évolutions
Analyser la sensibilité des paramètres les définissant :
1. (décrire un phénomène par une équation), un modèle,2. insérer cette équation dans un logiciel de simulation,3. simuler en imposant des paramètres et des variables, 4. visualiser et interpréter les résultats de la simulation,5. réaliser une analyse de sensibilité de ces variables
Autrans, 2 juin 2005
_ Très grande variété de contenu et de qualité,_ La plupart du temps spécifiques à une discipline, voire à un phénomène, informatiquement très souvent « figés»- en 2002 :
Biologie 140 50
Chimie 130 53
Physique 575 435
Simulateurs dans l’enseignement, pour les sciences expérimentales
NombreGratuiciels ou accessibles sur internet en mode synchrone
(applets)
Autrans, 2 juin 2005
soit utilisable facilement par n’importe quel enseignant soit utilisable par l’enseignant quelle que soit la discipline
scientifique dont l’équation à simuler émane soit capable de simuler virtuellement n’importe quel problème
(équations différentielles, systèmes d’équations non linéaires, fonctions implicites, ...)
pérennise les contenus sur la durée, et ce quelle que soit la plate-forme informatique (Windows, Unix, MacOS)
soit basé sur des logiciels ou prologiciels de type “ open source ”
soit facilement intégrable à des logiciels informatiques en réseaux
Le simulateur idéal … !?
Autrans, 2 juin 2005
XMLlab : choix techniques
Ecriture des équations en XML, puis compilation en Scilab (actuellement). Logiciel multiplateforme et d’utilisation libre (GPL)
Fichier XMLCréé à l’aide de xxe
Environnement créateur(enseignant)
Environnement utilisateur(étudiant)
DTD : contraintes
Choix de la langue
Fichier tk
Fichier Scilab
Autrans, 2 juin 2005
XMLlab : DTD
Paramètres de la simulation : scalaires, matrices, groupes de paramètres, base de données
Modèles mathématiques : domaines, courbes et surfaces, équations différentielles, non linéaires ou aux dérivés partielles
Affichage des résultats : courbes 2D, 3D, courbes animées
Sauvegarde : paramètres, résultats; Scilab et/ou CSV
Commentaires et images
Autrans, 2 juin 2005
Pendule
Autrans, 2 juin 2005
Tension dans un condensateur
Autrans, 2 juin 2005
Depuis automne 98 (ancien logiciel) et octobre 2001,
± 1200 étudiants
Logiciel implanté sur serveur UNIX, accessible en tout temps par les étudiants, sur consoles ou PC
Simulateur pour les équilibres acido-basiques Utilisation en TP, et en accès libre
Simulateur pour les cinétiques chimiques Accès libre, sans indication
Enquête de satisfaction auprès des étudiants depuis 2001
Utilisation de XMLlab en chimie générale (1er cycle ingénieur)
Autrans, 2 juin 2005
Cours : démonstrations de courbes type
Travaux Pratiques : 1ère semaine : manipulations de titrages suivant un
protocole classique 2ème semaine :
comparaison des courbes expérimentales et simuléessimulation libre des étudiants pour répondre aux questions
phénoménologiques posées dans le polycopié de TP
« quelle est la différence minimale entre deux pKa pour observer deux sauts distincts de pH ? »
Utilisation de XMLlab en chimie générale - équilibres acido-basiques
Autrans, 2 juin 2005
Equilibres acide-base
Version 1.3Version 1.3
Version 1.4Version 1.4
Notes
Autrans, 2 juin 2005
Equilibres acide-base
Autrans, 2 juin 2005
Cinétiques chimiques
Autrans, 2 juin 2005
Autrans, 2 juin 2005
Cinétique complexe (2 équ. successifs)
Autrans, 2 juin 2005
Méthodologie Envoi d’un questionnaire aux étudiants par E-mail,
questions booléennes ou semi-quantitatives (de 1 à 5). Trois mois après l’utilisation 105 réponses (61,4 %) la 1ère année, 75 réponses (48
%) la seconde année
Evaluation technique et évaluation pédagogique
Enquête de satisfaction
Autrans, 2 juin 2005
Enquête de satisfaction
Résultats Utilisation aisée du logiciel et quasi-absence de
problèmes techniques Meilleure compréhension des phénomènes complexes
des équilibres acido-basiques Nécessité d’un encadrement par des assistants de
Travaux Pratiques, et nécessité d’une formation préalable de ces derniers
Faible utilisation du logiciel en dehors des heures encadrées
Autrans, 2 juin 2005
Distribution : www.xmllab.org
Autrans, 2 juin 2005
Universités Numériques Thématiques L'Université Médicale Virtuelle Francophone (
http://www.umvf.prd.fr/ 23 + 3 universités)
L'Université Numérique Ingénierie et Technologie (http://www.unit-c.fr 32 écoles d’ingénieur et 5 universités)
L’Université Numérique Juridique Francophone (http://www.unjf.org )
UNT- EG (Economie et Gestion) UNED (Sciences de l’Environnement)
XMLlab - UNIT
Autrans, 2 juin 2005
Evolutions et améliorations du logiciel Extension de la modélisation et des animations Supports de publication (dans d’autres logiciels, sur
serveur) Scénarisation (utilisation asynchrone) Amélioration de l’édition …Évaluation de l’impact pédagogiqueCréation de communautés « métiers » et développement
et diffusion d’animations spécifiques
qui en chimie ?
XMLlab – futur
Autrans, 2 juin 2005
Les simulations sont à la base de la démarche scientifique
En enseignement, elles permettent de poser une démarche scientifique mais aussi de mieux appréhender la complexité de phénomènes
L’utilisation de simulateurs en enseignement entraîne une réflexion sur la structuration de l’enseignement, et une clarification des objectifs
De nombreux simulateurs sont disponibles, très souvent spécifiques, et de qualité très variable
Conclusions