L’ACTIVITÉ DE SYNTHÈSE AU COLLÈGE DE RIMOUSKI Par Laurent Chénard, professeur de chimie Suzanne Desjardins, professeure de physique Philippe Etchecopar, professeur de mathématiques

Formation et Sciences Développement des connaissances wAccumulation exponentielle de connaissances wDéveloppement accéléré des technologies et de l’informatique wDéveloppement des communications et interrelation des phénomènes Enseignement des sciences wApproche multidisciplinaire wDéveloppement d’une culture scientifique, d’autonomie et d’esprit critique wIntégration des outils informatiques et communication wMéthode de travail, résolution de problèmes wApplication locale : deux filières

Plage commune aux deux filières   Situations problèmes - trois problèmes préliminaires - un problème synthèse Équipe de trois membres - animateur - secrétaire - porte-parole    Une présentation publique

Filière chimie-biologie   Filière chimie-biologie séquence des cours trimestre 1 - chimie 202-NYA 3-2 trimestre 2 - biologie 101-NYA 3-2 trimestre 3 - biologie 101-FEG 3-2 - chimie 202-FEG 3-2 trimestre 4 - chimie 202-NYB 3-2 - activité synthèse 360-FEE 3-2

Filière chimie-biologie contenus disciplinaires   contenus disciplinaires Fchimie 202-NYA - géométrie - polarité - nomenclature organique - groupements fonctionnels Fchimie 202-FEG - biochimie - glucides - lipides - protides

Filière chimie-biologie sept premières semaines activité synthèse   1- contenus disciplinaires sept premières semaines uproblème 1 (formatif) - protéines - macromolécules - glucides-lipides -protides..... u problème 2 - respiration cellulaire - enzymes - glycémie uproblème 3 - photosynthèse - chlorophyle - cholestérol sanguin - lipides, savons et détergents

Filière chimie-biologie sept dernières semaines activité synthèse   2- épreuve synthèse sept dernières semaines   usituation problème au choix de chaque équipe - élaboration d'un devis de recherche   - présentation en classe (évaluation individuelle et de l'équipe) - rapport de recherche (évaluation individuelle et de l'équipe) - présentation publique

Filière chimie-biologie évaluation contenu disciplinaire - travail d'équipe 5 % - comptes rendus (équipe) 10 % 50% - journal de bord (individuel) 10 % -examen mi-trimestre (individuel) 25 % épreuve synthèse - devis de projet 5 % - présentation en classe (individuel et équipe) 8 % 50% - rapport de recherche (individuel et équipe) 32 % - présentation publique 5 %  

Filière mathématiques-physique séquence des cours trimestre 1 - maths 201-NYA 3-2  trimestre 2 - maths 201-NYB 3-2 - physique 203-NYA 3-2  trimestre 3 - maths 201-NYC 3-2 - physique 203-NYB 3-2 au choix : RDM ou Statistiques  trimestre 4 - maths 201-FEG 3-2 - physique 203-NYC 3-2 - activité synthèse 360-FEE 3-2

Filière mathématiques-physique activité synthèse Contenus disciplinaires uproblème 1 (formatif) - mouvement de projectile dans un plan - équations différentielles u problème 2 - résonance en mécanique - équation différentielle d’ordre 2 uproblème 3 - résonance en circuit électrique Apprentissages autonomes physique : courant alternatif et circuits RLC calcul : intégrales curvilignes algèbre : diagonalisation de matrices

Filière mathématiques-physique activité synthèse   Épreuve synthèse (telle que dans l’autre filière)   usituation problème au choix de chaque équipe - élaboration d'un devis de recherche   - présentation en classe (évaluation individuelle et de l'équipe) - rapport de recherche (évaluation individuelle et de l'équipe) - présentation publique

Filière mathématiques-physique évaluation contenu disciplinaire - deux présentations orales 5 % 35% - deux rapports d’équipe 30 % épreuve synthèse - devis de projet 5 % - présentation en classe (individuel et équipe) 8 % 50% - rapport de recherche (individuel et équipe) 32 % - présentation publique 5 %   examen final sur l’apprentissage autonome 15%

Filière mathématiques-physique approche par problème versus exercice Exercice («fermé») Accent mis sur l’aspect procédural : wsituation connue wcadre défini wlimites respectées wdéfinitions claires établies w « recherche de la bonne formule » wréponse = une fin en soi Problème («ouvert») Accent mis sur l’aspect conditionnel: wsituation imprécise wdonnées incomplètes wcontraintes à préciser wconcepts nouveaux à définir wmanque de critères pour déterminer la résolution

Filière mathématiques-physique exemple comparatif Exercice : Mécanique NYA Exercice : Mathématiques NYB Un objet partant du repos tombe en chute Intégrez la fonction suivante libre jusqu’à ce qu’il atteigne la vitesse de 12 m/s. Quelle distance parcourt-il durant sa chute? Procédé : énoncé établi comme un exercice de cinématique ou d’intégrale = élimine l’aspect conditionnel, peu de choix à faire

Filière mathématiques-physique ordinateur et démarche algorithmique   Utilisation de l’ordinateur en mathématiques Calculs, graphiques Démos Apprentissage de l’informatique Propriétés mathématiques Démarche algorithmique   Démarche algorithmique et résolution de problème Compréhension globale de la problématique Définitions d’étapes : Données, instructions à effectuer, résultats Rigueur et ordre logique Compréhension vs réponse unique Généralisable et transférable

Filière mathématiques-physique vers la résolution de problème (Baril) Observation Problématique Mathématisation Modèle Protocole Synthèse Rapport Expérimentation Laboratoire

Filière mathématiques-physique Mathématisation (baril) Modèle Équation différentielle : my’’ = mg-Pa-gy’ Deux conditions initiales : y(0) = 0 et y’(0) = 0 Protocole Calcul : résolution Graphique : position et vitesses Simulations : paramètres, conditions initiales

Filière mathématiques-physique Démarche progressive NYA : Maîtrise de l’informatique, problème type, modélisation, protocole de lab NYB : schématisation NYC Renforcement AS et Calcul 3 : programmation Modélisation, simulation Compréhension du modèle et non réponse particulière

Filière mathématiques-physique quatre étapes de la méthode Observation Problématique : brainstorming, critique, définir problème en une phrase Recherche bibliographique : cueillette et tri de l’info Hypothèses : concepts applicables, simplifications, paramètres,variables Mathématisation Modèle : schéma, équation littérale Protocole de laboratoire : calculs, graphique et simulations Expérimentation Réalisation du protocole : vérifier la plausibilité des résultats Validation : calculs et expériences nécessaires? 4) Interprétation Rapport final : résultats commentés, influence des paramètres, limite du modèle Présentation orale : communiquer aux pairs (auditoire critique)

Filière mathématiques-physique améliorations pédagogiques Importance croissante… Aux dépens de… Définition des étapes pour comprendre un problème Calculs pour obtenir une réponse numérique Système cohérent d’équations Résolution pour un cas particulier Évaluation critique des résultats Valeur numérique Autonomie Reproduction des exemples enseignés Expérimentation par les élèves Approche magistrale

Filière mathématiques-physique Projets   Cadre des projets Environ 6 semaines; Travail d’équipe Cahier de charge ou devis, Rapport, Présentation, Exposition Type de projets Projets réguliers : recherche sciences ou technologie Projet conjoint sciences épistémologie : vulgarisation Projet conjoint Uqar : rétro-ingénierie Projet conjoint IUT Paris Orsay  vulgarisation mathématique  

Bilan et perspectives Problèmes et questionnement Les acquis Ressources humaines insuffisantes Mise à jour et amélioration Isolement Meilleure connaissance du monde des sciences Les acquis Préparation à l’université, développement des APP Méthode de travail : autonomie, communication Maîtrise des outils informatiques Sensibilisation à la culture scientifique Approche multidiciplinaire Les perspectives Mise à jour Travail en sciences et informatique Les attentes des universités Les jeunes et la science Conclusion provisoire : décloisonnement Décloisonnement des disciplines Décloisonnement de l’enseignement Ouverture sur l’étranger