Les enjeux des Travaux Pratiques en Sciences fhqed.free.fr/files/tp_sp.pdf · PDF...

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  • HANAT FranoisDeug SM 1re anne

    M.O.E. 1 G4Mme Najjari

    Ple ScientifiqueSaint Leu

    2003/2004U.P.J.V

    LLeess eennjjeeuuxx ddeess TTrraavvaauuxxPPrraattiiqquueess

    eenn SScciieenncceess PPhhyyssiiqquueess

  • SSSOOOMMMMMMAAAIIIRRREEEPage

    Introduction ------------------------------------------------------------------------ 1

    I. Confrontation avec la Nature -----------------------------------------------

    1. Faire manipuler pour intresser llve -------------------------------

    2. Rompre avec limage Thorique des Sciences Physiques -----

    3. Transmettre des Techniques ---------------------------------------------

    4. Transmettre une attitude ---------------------------------------------------

    . Lamlioration -----------------------------------------------------------. La persvrance -------------------------------------------------------. Lobjectivit --------------------------------------------------------------. La patience --------------------------------------------------------------

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    II. Structurer la rflexion ----------------------------------------------------------

    1. Utiliser la pdagogie diffrencie --------------------------------------

    2. Saisir les concepts en formant lintuition ----------------------------

    3. Intgrer la symbolique des mathmatiques en SciencesPhysiques ----------------------------------------------------------------------

    . Briser lapprhension lencontre des mathmatiques enphysique-chimie ---------------------------------------------------------

    . Aider llve formaliser ce quil observe -------------------------

    4. La dmarche scientifique -------------------------------------------------

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    Conclusions ------------------------------------------------------------------------ 13

    Bibliographie ----------------------------------------------------------------------- 14

    Annexes :1. Le Lyce dHirson --------------------------------------------------------2. Le droulement du stage -----------------------------------------------3. Richard Feynman --------------------------------------------------------4. T.P Informatis ------------------------------------------------------------5. La devise Shadok --------------------------------------------------------6. Ralisation dune chelle de teinte ----------------------------------

    161718192021

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    IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCTTTIIIOOONNN

    Les sciences physiques ne peuvent se rduire un tas de formules, aussicomplexes soient elles. Nimporte quel lve peut tre capable de retenir la formule delattraction gravitationnelle, ou mme lquation de Schrdinger, mme si elle estenseigne bien aprs le lyce. Nanmoins, savoir de quoi ces formules parlent et cequelles impliquent ncessite un travail certain et une rflexion trs pousse.

    Mais au lyce, les professeurs de sciences physiques ont un vecteur dapprochequi leur permet de confronter les lves avec la nature, et de structurer leur rflexion,par leur propre exprience. Depuis 1902, les sances de travaux pratiques (T.P.) fontpartie de lenseignement des sciences physiques. Le volume horaire si important matoujours intrigu, et je me suis souvent demand pourquoi tant defforts, aussi bienhumainement que financirement, sont dploys pour ces travaux pratiques.

    Le choix de mon lieu de stage sest port naturellement sur le lyce (annexe 1)dans lequel jai tudi, pour y retrouver le cadre qui ma donn envie denseigner cettematire. Les quatre jours de stage (annexe 2) mont permis de suivre des lves dediffrentes filires et niveaux, pour observer ce qui est propos aux lves, et lamanire dont ils sinvestissent dans ces sances.

    La problmatique du dossier et de savoir quels sont les enjeux rels de travauxpratiques, afin de montrer quils participent lacquisition du raisonnement scientifiquepar llve.

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    I. Confrontation avec la nature1. Faire manipuler pour intresser llve

    Depuis le dbut de sa scolarit, llve a t confront des activits manuelles.De la cration dun cadre dcor avec des ptes pour la fte des mres, la peinture(de la maternelle la troisime), ces activits sont le plus souvent apprcies par leslves, puisquelles leur permettent de sortir du cadre purement scolairedapprentissage. Ces heures particulires leur permettent dtre rellement acteurs deleurs dcouvertes.

    Dans les couloirs, on entend dailleurs beaucoup moins dlves se plaindre endisant quils vont en Travaux pratiques que dlves faisant la moue lide de faire lamoindre heure de sciences ! Et ce got pour les travaux pratiques est lier directementavec lambiance plus dcontracte qui rgne dans ces salles si spciales du lyce. Voirdes lves aussi bien de seconde que de terminale se lever en pleine sance nechoque pas, la libert de mouvement tant accorde aux lves pour faire face unquelconque dfaut de produits chimiques, ou de matriel physique ! Et cette libert nestpas contre-productive, au contraire, car llve va aussitt chercher ce quil lui manquepour achever sa manipulation.

    Bref, lintelligence de la main existe bel et bien, et lexprience desenseignants (et des chercheurs !) nous dit quelle amne l envie du cerveau !

    2. Rompre avec limage Thorique des Sciences Physiques

    Laversion dune grande part des lves vis--vis de cette matire est palpable,les grognements dlves dans les couloirs o mme devant le professeur auraient dequoi dcourager. On entend les pires adjectifs propos de lenseignement : ennuyeux,inutile, trop space (adjectif lycen, qualifiant toute chose trange et inintelligible !),pour ne citer que les plus corrects. Il est vrai quouvrir un livre de physique, mme determinale, pourrait faire peur beaucoup de personnes. Mais le mrite nest pas deconstater le caractre ardu de certains cours, mais bien de sintresser ce paquetdquations, aussi atroce soit il.

    Mais si ce paquet dquations forme la finalit de cette science dure, ces lvesoublient quil na pas t trouv en regardant le ciel (sauf pour les astrophysiciens, peuttre !). Il sappuie sur des phnomnes bien rels, des phnomnes de la Nature,comme aime lexpliquer Richard Feynman (Annexe 3) dans ses nombreux ouvrages.Les travaux pratiques mettent llve dans la mme situation que Galile, Newton, etautres Dieux du Parthnon de la Physique, face ces phnomnes naturels, que lonttudie au travers dexpriences. Et tout lve peut alors ressentir un sentimentdimpuissance, dcrire ce quil a sous les yeux avec rigueur.

    Llve est il dsarm ? Feynman ne le pense pas :

    La vie sur notre plante a volu, jusqu cequapparaissent des animaux volus, dous dintelligence. Je ne

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    pense pas seulement aux humains, mais aussi ceux des animauxqui sont capables de jouer et de tirer des leons de lexprience(les chats, par exemple). .

    Par l, il explique que son intelligence naturelle lui permet de tirer des leons dece quil vit, de ses gestes, de ce quil provoque sur la Nature. Les sances de travauxpratiques sont le lieu o lon permet llve de suivre ce cheminement, qui fait bien srrfrence aux travaux de Piaget, sur le dveloppement cognitif de lenfant. Llve esten interaction avec la Nature lors de lexprience, tout comme Galile ltait avec lesplantes du systme solaire, ou Newton avec sa pomme !

    Les sciences physiques sont une science exprimentale, qui tire ses leons delobservation de la Nature. Les sances de travaux pratiques sont la preuve pour leslves du caractre exprimental des sciences physiques. En effet, rares sont leslyces proches de laboratoires de recherches duniversit. Le lyce dHirson est loigndes ples scientifiques qui lentourent (Lille, Paris, Amiens). Et dans un cadre rural oles dplacements sont rduits au maximum, la physique (plus que la chimie il est vrai)parait effectivement des plus abstraites

    3. Transmettre des techniques

    Le fait que les Sciences Physiques soient une science exprimentale tantacquis, intressons nous aux moyens de cette discipline, qui sont parfois pour lestravaux pratiques une finalit. Chaque branche de la matire a son matriel, quiimplique plus ou moins de prcaution. Cependant, il nest pas rare de manquer de cematriel, et den tre rduit au systme D, au lyce dHirson comme dans beaucoupdautres.

    Llve reoit la responsabilit de son matriel, quil doit savoir nommer, etutiliser correctement. Certaines sances sont consacres exclusivement ltude dunappareil, cest le cas du clbre T.P. oscilloscope . Il est trs courant en physique,de part ses nombreuses fonctions etparamtrages. Il ma t permis dassister cettesance, o des lves de 1re Gnie Electriquedcouvrait lappareil et ses nombreux boutonsDu fait de la complexit de lappareil, la sance luia t entirement consacre, mais en gnral,lapprentissage de lutilisation dun appareil de mesure ou dun outil exprimental estintgr dans un TP dont le but est plus gnral.

    A chaque sance, lenseignant distribue un polycopi (ou alors utilise celui djprsent dans le livre) contenant toutes les manipulations raliser par llve, desquestions pour lobservation, et demandant certains calculs. Ce document est appelprotocole. En le suivant tel une recette de cuisine, on amne en une ou deux heuresllve aux mmes observations que des scientifiques ont mis des jours obtenir.

    loscilloscope

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    On peut ranger les transmissions de savoirs techniques dans deux catgories :lexprimentation et la mesure. Il est du ressort de lenseignant de faire acqurir cesdeux facettes de la manipulation scientifique. Prenons un exemple de travaux pratiquesen chimie, le dosage, c'est--dire la mesure de la concentration, de soude dans leDestop. Ce produit tant trs concentr, on le dilue, ce qui oblige llve savoir utiliserpipette et propipette correctement. Il doit aussi respecter une rgle dor en chimie, cellede ne pas prlever di