Réalisation d’une expérience de physique en mode projet

Mise en place d’une activité pédagogique expérimentale conçue par les étudiants dans le cadre de la seconde année du cycle préparatoire intégré.

Les Projets Sciences sont l’occasion pour les étudiants du cycle préparatoire d’appréhender les sciences exactes, pour la première fois en toute autonomie mais avec l’aide d’un enseignant chercheur, en respectant avec rigueur une démarche scientifique. Le Projet Sciences Physiques demeure le projet le plus complexe en faisant appel à des compétences transversale. Cette activité permet aux élèves d’étudier un phénomène physique en lien avec les cours académiques suivis, en aboutissant à la conception d’une expérience pour sa mise en évidence.

Les étudiants suivent les cours de physique dans l’enseignement supérieur afin d’acquérir la maîtrise des lois fondamentales. Cet enseignement est décliné dans divers approches des domaines de la physique et demande nécessairement une formalisation mathématique, avec des développements que les étudiants jugent la plus part du temps difficiles et abstraits [1]. Depuis les changements des programmes dans l’enseignement secondaire, les compétences nécessaires s’avèrent défaillantes [2]. Les étudiants subissent un vrai décalage lors du passage lycée/études supérieures tant sur le plan pédagogique que sur celui des connaissances scientifiques. La réalisation d’expériences de physique en lien avec des phénomènes décrits en cours, peut être une approche pédagogique qui peut remédier à ce problème [3].

Les expériences proposées doivent être complètement réalisées et gérées par les étudiants, l’enseignant n’intervenant que pour les guider ponctuellement. Les séances de projets se déroulent mensuellement tout au long du semestre. Les étudiants sont repartis par groupe de 3 ou 4 étudiants et doivent se confronter directement au mode de fonctionnement par projet :

  • approfondissement bibliographique du phénomène pour aller au-delà des connaissances de cours ;
  • choix pertinent d’un protocole expérimental pour illustrer le phénomène étudié ;
  • recherche d’une modélisation du sujet étudié ainsi que du matériel disponible ou de récupération ;
  • réalisation d’une analyse critique des résultats obtenus par leur expérience en passant par les erreurs expérimentales, la pertinence des résultats obtenus, le rôle des approximations dans la modélisation ;
  • travail en équipe indispensable, etc.

A l’issue du projet, les étudiants rédigent un rapport en utilisant le langage LaTeX synthétisant leur compréhension du sujet. Ils présentent leurs projets dans le cadre d’un forum organisé à l’école afin de les familiariser à la communication scientifique de leur travail.

L’implication des étudiants est d’autant mieux consentie car ils sont motivés par une problématique concrète [4]. Même pour des expériences de cours, courtes et simples à mettre en œuvre, on constate une participation plus forte dans la démarche scientifique indispensable à la bonne appréhension d’un phénomène physique.

Ces types de projets sciences sont un défi aussi pour les enseignants, car ils nécessitent la mise en place d’un séquençage pédagogique pertinent, facilitant la conception et la réalisation des expériences de cours. En particulier, il faut prévoir du matériel spécifique ou du matériel de récupération en intégrant les nouvelles technologies. Cette initiative est en phase avec la mise en place de nouvelles pédagogies encouragées par notre structure d’enseignement supérieur.

 

Mihaëla BOUDEBS
Enseignante-chercheuse en Sciences à l’ESAIP

[1] https://epu2015.sciencesconf.org/resource/page/id/2

[2] N. Lebrun, R. Barbet-Massin, S. Magnier, D. Dumora, « Impact des programmes de physique au lycée sur la première année d’enseignement supérieur. Une enquête de la SFP » Reflets phys.46 (2015) 30-33.

[3] La physique autrement,

http://hebergement.u-psud.fr/supraconductivite/grandpublic.html

[4] F. Petitet-Gosgnach, « Concevoir et réaliser des expériences de physique », Editeur de Boeck.

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