Réviser par le jeu les concepts de la mécanique newtonienne

Mise en place d’une activité pédagogique ludique dans le cadre du cours de physique de la première année du cycle préparatoire intégré.

Mais qu’est-ce vraiment que le mouvement ?

C’est ce qui bouge, répondrez-vous peut-être, en estimant que c’est évident. Oui, mais qu’est-ce que ça veut dire exactement? Comment définir et quelles sont les caractéristiques qui interviennent lorsque nous parlons de mouvement?

Le programme de mécanique du second semestre prévoit l’étude des mouvements mécaniques spécifiques. Il faut davantage se préoccuper de la compréhension des phénomènes que de la maîtrise des outils mathématiques nécessaires à leurs descriptions. En attendant la progression pédagogique des cours de mathématiques, pour cette maîtrise (certains outils n’ont pas été encore abordés, tels que les développements limités, les équations différentielles linéaires de second ordre, etc.), un petit arrêt dans le déroulement pédagogique habituel du cours de physique, nous a amenés à trouver un moyen pour faire « passer le temps ».  Nous avons trouvé opportun de voir si les concepts physiques de base de la mécanique newtonienne sont correctement acquis et maitrisés. Et cette situation a été mise à profit sous forme de jeu d’équipe :

Quelle sera la meilleure équipe d’apprentis de Newton ?

Principe du jeu :

Le groupe a été partagé en plusieurs équipes de quatre étudiants. Chaque équipe devait franchir les trois étapes du jeu en cumulant un maximum de points.

Première étape : les étudiants ont été conviés à faire l’inventaire des connaissances acquises au premier semestre en établissant une liste des 10 concepts de base de la mécanique newtonienne. Récompense : 1 point par concept trouvé.

Deuxième étape : Retrouver ces fameux concepts de base en piochant à 4 reprises  dans une urne trois cartons contenant des définitions plus ou moins facile à deviner. Le nombre de points attribués est en fonction de la difficulté comme dans l’exemple ci-dessous :

L’ensemble des positions successives d’un corps au cours du temps. Plus elle est grande et plus il est difficile de modifier la vitesse du point matériel. Quantité invariante dans un changement de référentiel.

Récompense : par concept trouvé

0,5 points 1 point 1,5 points

 Troisième étape : « contre la montre » de 5 minutes max – avec les résultats des premières étapes, établir la liste finale de dix concepts.

Récompense 5 points les deux premières minutes.

 

Suite aux changements des programmes après la réforme, l’enseignement de la physique dans le secondaire fait ressortir des profils d’étudiants curieux, posant davantage de questions, qui en savent un petit peu sur beaucoup de sujets mais ont rarement approfondi sur un sujet donné (https://epslyon2016.sciencesconf.org/resource/page/id/8). L’approche différente dans l’enseignement de la physique dans le supérieur leur provoque une perte de motivation. Une vision altérée ne leur permet pas de percevoir une image correcte des exigences de cette discipline.

Notre souhait est de faire évoluer l’attitude défaitiste face aux appréhensions et aux difficultés ressenties par une valorisation de leurs efforts après un semestre. Ils ont pu remarquer par eux-mêmes leurs nouvelles capacités d’aborder les phénomènes physiques, l’acquisition d’une rigueur de modélisation mathématique dans le cadre des hypothèses bien établies.  Ils se sont pris au jeu dans une démarche de réflexion naturelle, en étant force de propositions bien argumentées.

Le but de l’apprentissage dans cette discipline a bien mis les bases d’une formation aux démarches scientifiques en particulier celles impliquées dans l’activité de  modélisation et plus  généralement confrontation entre un modèle et l’observation.  Cette activité ludique a permis une fois les outils mathématiques acquis, une  meilleure progression pédagogique au deuxième semestre.

 

Mihaela BOUDEBS
Enseignant chercheur en Sciences à l’ESAIP

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