ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE - PROJET NUMERIQUE ET EXPERIMENTAL

ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE

Projet expérimental et numérique

bit.ly/CONSIGNES-PEN

Présentation

C'est un projet qui repose sur la mise en oeuvre d’une démarche scientifique expérimentale Il comporte les trois dimensions énoncées dans le programme officiel : -Utilisation d’un capteur : un appareil permettant des mesures chiffrées. - Acquisition de données numériques. - Traitement mathématique, représentation et interprétation de ces données.

Description

Les objectifs sont les suivants : - Le projet s’articule autour de la mesure et des données qu’elle produit, qui sont au coeur des sciences expérimentales. - Pratiquer une démarche scientifique expérimentale, utiliser des capteurs et logiciels, analyser de façon critique vos résultats. - L’objet d’étude peut être choisi librement, en lien avec le programme ou non. - La dimension numérique repose sur l’utilisation de matériels (capteur éventuellement associé à un microcontrôleur) et de logiciels (tableur, environnement de programmation).

Le matériel

- Un téléphone portable, une tablette, un appraeil photo, Arduino , tensiomètre, thermomètre ... Tout appareil suscpetible de fournir des données chiffrées.- Des applications de mesure utilisant les capteurs intégrés : caméra, gyroscope, accéléromètre, gps, microphone : "Phyphox" ,"FizziQ ", "Noise Capture", "Motion shot", "Moniteur Fréquence Cardiaque / Instant Heart Rate" - Des logiciels de traitement en ligne : Tableurs, Mesurim2, Audacity, Edition vidéo

Les étapes

SEMAINE 1 : présentation du projet et constitution des groupes.

SEMAINE 2 : problématique, mesures (capteur) et traitements logiciels envisagés.

SEMAINES 3 - 4 : protocole expérimental et réalisation.

SEMAINES 5 - 6 : traitement des données et mises en forme.

SEMAINES 7 - 8 : rédaction et préparation de l'oral.

SEMAINES 9 - 10 : évaluation, présentation orale des projets.

SEMAINE 1 : présentation du projet et constitution des groupes. -> Groupes de 2 à 5 élèves, avec un maximum de 8 groupes différents dans la classe. -> Idéalement, mélangez les spécialités au sein des groupes. ->"Brainstorming" à propos du sujet, de vos centres d'intérêts, recherches internet...

Pas d'idées

SEMAINE 2 : problématique, mesures (capteur) et traitements logiciels envisagés. -> Programme : "L’objet d’étude peut être choisi librement, en lien avec le programme ou non. Il s’inscrit éventuellement dans le cadre d’un projet de classe ou d’établissement." -> Formulation d’une problématique : c’est un questionnement scientifique ouvert dont la réponse n’est pas immédiate. -> Émission d’hypothèses : ce sont des réponses possibles à la problématique. Pour chaque hypothèse, précisez la conséquence vérifiable, c’est-à-dire ce que l’on devrait observer pour valider l’hypothèse. -> Validation obligatoire de la problématique par le professeur.

SEMAINES 3 - 4 : protocole expérimental et réalisation. C'est une étape qui utilise du matériel, des capteurs et éventuellement des microcontrôleurs pour l’acquisition numérique de données. -> Permet de tester vos hypothèses. -> Doit utiliser un/des capteur(s) donnant des valeurs chiffrées. -> Si votre sujet nécessite de "mesurer des dimensions, surfaces", utilisez Mesurim2 pour obtenir des valeurs chiffrées. -> Détails des étapes de réalisation à rédiger, schématiser, photographier -> Penser à un ou des témoins. Tester un seul paramètre à la fois. -> En classe ou à l'extérieur, si besoin sur temps libre.

SEMAINES 5 - 6 : traitement des données et mises en forme. -> Présentation et analyse des résultats : représentation des résultats obtenus pour les analyser et en faire un traitement mathématique. -> Utilisation d'un tableur, création d'un ou des tableau(x) ET graphique(s) de vos résultats -> Expliquer / interpréter et critiquer les résultats -> Formuler une réponse à la problématique.

SEMAINES 7 - 8 : rédaction et préparation de l'oral. -> De 10 à 15 min par groupe. -> Support de présentation vidéoprojeté (diaporama, microsite, extraits vidéos, extraits audio,etc...) -> Doit retracer toutes les étapes de votre démarche expérimentale : montrer vos expériences, leurs traitements informatiques, vos critiques, interprétations et conclusions. -> Doit être vivant, attrayant...

SEMAINES 9 - 10 : évaluation, présentation orale des projets. -> Evaluation continue pendant toute la durée du projet : - Respect du planning prévisionnel. - Dynamique du groupe. - Tenue d'un carnet de projet disponible à tout moment à la demande du professeur. - Autonomie et sérieux du groupe. - Suivi des conseils. - Qualité de l’expérimentation. -> Evaluation de votre oral : - Respect du cahier des charges du projet. - Qualité de fond : Rigueur, maîtrise des contenus,vocabulaire. - Qualité orale. - Qualité du support. - Variété des supports utilisés .

L´organisation du travail de groupe

Les objectifs du travail en groupe sont les suivants : - Tenir un carnet de projet (Dates, recherches et travaux menés lors des séances) - Permettre un échange d´idées, de protocoles de mesure, de réalisation des expériences ... Discuter, débattre, imaginer ! - Favoriser l´évaluation des productions au sein du groupe afin d´améliorer leur qualité

L´évaluation

L´évaluation

Le brainstorming est une étape essentielle du travail à effectuer. Il permet de trouver naturellement une problématique dans laquelle s'inscrit une expérience. Cela permet d'avoir une idée qui plaît à l'ensemble du groupe et évite d'avoir un sujet trop vague qui se limiterait à une recherche sans exploitation de données. Il ne faut pas hésiter à interagir un maximum sur les idées de chacun et faire preuve d'originalité. Toutes les idées sont bonnes et les diverses étapes du brainstorming permettent d'en éliminer certaines.

L'ensemble de cette réflexion peut se faire sous la forme d'une carte mentale. Celle-ci peut être plus ou moins large, il ne faut pas restreindre vos idées. 1. Une idée séduisante. La première étape est de trouver une idée qui plaît à l'ensemble du groupe. Elle peut traiter d'une actualité ou d'un projet d'avenir. 2. Des mots spontanés. Il faut ensuite spontanément associer un maximum de mots en lien avec l'idée initiale. 3. Un paramètre. Il faut désormais essayer de trouver un ou plusieurs paramètres, ou notions vues en classe, qui se rapprochent au maximum de chaque mot. 4. Un capteur associé. Pour terminer, il faut si possible associer à chaque paramètre un appareil de mesure qui permet de l'évaluer ou de le calculer. Une fois cette étape accomplie, il vous suffit d'associer votre paramètre à votre idée afin de formuler une problématique.

Montrez que vous savez faire preuve d'esprit critique : n'hésitez pas à discuter vos résultats et à parler des autres expériences que vous auriez pu faire ! Une hypothèse est validée si la valeur théorique est proche de la valeur expérimentale. Un témoin permet de valider votre manipulation. En utilisant un seul facteur variant, il permet de montrer l'effet de ce facteur. L'incertitude de la mesure rend compte de la qualité d'une manipulation ou du matériel utilisé. Plus l'incertitude est faible, plus la valeur expérimentale est précise et le travail de qualité. Une valeur expérimentale fausse ou aberrante ne doit pas arrêter votre projet. Il faut analyser les raisons de cette erreur afin de trouver des solutions pour réduire ces sources d'erreurs.