Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour l

Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour
l’enseignement de la physique
Outil de
simulation
Outil
d’autoformation
F. Frising
Département de physique
FUNDP - Namur
Et l’expérience ?
Source d’informations
Forfor – Janvier 2011
Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour l’enseignement de la physique
Outil de simulation
Illustrer une notion abstraite
Donner de la vie aux formules
Montrer le rôle de la modélisation :
force et faiblesse
F. Frising - Forfor – Janvier 2011
Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour l’enseignement de la physique
Outil de simulation
Illustrer une notion abstraite
Applet de mécanique quantique (Ecole polytechnique – Palaiseau)
Simulation de l’expérience des fentes de Young
Variation du taux d’émission des particules
Taux faible
Taux élevé
Par exemple, dans le domaine des microondes (f = 10 GHz), un faisceau de 10 W incident sur une surface S
correspond à un taux d’arrivée de
N = 10/(hf) = 10/(6.62 10-34 1010) = 10 1024/6.62 = 1.5 1024 photons/seconde/S.
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Outil de simulation
Donner de la vie aux formules
1. Les ondes
f ( x, t ) = Asin(
2π
λ
x−
2π
t)
T
+ notions de battement
et onde stationnaire
« Physlet » de W. Christian
Superposition de deux ondes
2. Gravitation
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Outil de simulation
Montrer le rôle de la modélisation
force
faiblesse
Ex: Applets de J.J.
Rousseau Université du
Mans
Interférence de N
sources
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Outil de simulation
Montrer le rôle de la modélisation
force
faiblesse
Ex: OhmZone
Laboratoire virtuel
I am a lightbulb
My resistance = 10 ohms
Les appareils de mesure se
placent « automatiquement » !
Les ampoules ont une
résistance fixe !
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Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour l’enseignement de la physique
Outil d’autoformation, d’autoévaluation
Avantages : interactivité et feedback immédiat
• A partir de quel angle d’inclinaison le bloc va-t-il
glisser ?
• Que faut-il modifier pour que le bloc soit toujours au
repos à θ = 35°?
• Si θ = 0°, quelle force extérieure horizontale faut-il
appliquer pour faire démarrer le bloc ?
Ex : Applets de Fu-Kwun Hwang
Taiwan University
Dynamics - Free-Body Force Diagram
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Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour l’enseignement de la physique
Outil d’autoformation, d’autoévaluation
Avantages : interactivité et feedback immédiat
! Pour les étudiants,
utilisation de l’ordinateur = réponse en quelques « clics »
Ex : CDRom de cinématique
Département de physique - FUNDP
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Outil d’autoformation, d’autoévaluation
Exemple : les QCM
Expérience aux FUNDP, étudiants de bac1 et bac2
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Sites « portails » et autres sources d’informations
Open Source Physics
Raccourci vers ejs_gallis_mech_RollerCoaster.lnk
ex : Roller Coaster Physics
Applications téléchargeables
Raccourci vers ejs_bu_freefall_airresistance.lnk
PSRC, Physical sciences resource center
Ressources pour l'enseignement et l'apprentissage de la physique, fournies par l'AAPT
(American Association of Physics Teachers)
MPTL, Multimedia in Physics Teaching and Learning
Le site d'une conférence européenne annuelle sur le matériel multimedia pour
l'enseignement de la physique. Le lien « Evaluations of MM » donne accès à des évaluations
par thèmes.
Merlot, Mutlimedia Educational Resource for Learning and Online Teaching
Un portail d'entrée avec moteur de recherche vers des outils d'apprentissage multimedia
La plupart des outils sont commentés et évalués.
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Exploitation pédagogique du matériel multimedia pour l’enseignement de la physique
Sites « portails » et autres sources d’informations
Des informations qu’on ne trouve pas dans les livres…
Aide à la mise en oeuvre des programmes, sites du Segec et de l’ABPPC
Centre de Documentation pour l'Enseignement Secondaire et Supérieur de l'UCL
Site EOEdu : Site éducatif pour la découverte de la télédétection
lien Satellites et capteurs : altitude et période de révolution des satellites
Google Earth fournit actuellement la carte du ciel.
How Everything Works
un site qui répond à des questions sur la physique des objets de tous les jours
Ex : Microwave oven, radio,…
How stuff works : Un site sur la physique des objets de tous les jours
Ex : dans la rubrique « entertainment » - « toys », on peut trouver des explications sur le
yoyo, le boomerang,…
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Et l’expérience ?
Capteurs en tous genres + analyse de vidéos
Exemples
Capteur de position CBR2
de Texas Instruments
Tracker : logiciel
d’analyse de vidéos
position (m)
2,5
2
1,5
position (m)
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
vitesse
(m/s)
2
vitesse (m/s)
8
6
4
2
vitesse (m/s)
0
-2
0
0,5
1
1,5
2
-4
-6
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Et l’expérience ?
Vidéos d’expériences (ex : vidéos du département de physique - FUNDP)
t1
t=0
En t1
Freal
vr
Fcf
F Fcor
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Et l’expérience ?
Vidéos d’expériences (ex : vidéos du département de physique - FUNDP)
T = 24 h / sinφ
En Belgique : 1
degré en 5 minutes
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Et l’expérience ?
Expériences contrôlées à distance (interfaces, webcams, serveur web)
Plusieurs projets en Europe :
Université de Kaiserslautern
Universités tchèques
Exemple : l’effet
photoélectrique
Raccourci vers photoelectric_en.lnk
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Et l’expérience ?
Expériences contrôlées à distance (ex: l’effet photoélectrique)
avec filtre F1
avec filtre F4
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Et l’expérience ?
Expériences contrôlées à distance (ex: l’effet photoélectrique)
| U 0 |, tension d’arrêt
avec filtre F1
λ1 = 365 nm
Tensions d’arrêt
-1.45
-0.4
f, fréquence de la
lumière incidente
avec filtre F4
λ2 = 546 nm
e | U 0 |= hf − W
avec W = le travail d’extraction
h=
e∆ | U 0 |
e∆ | U 0 |
=
1
1
∆f
c( − )
λ1
λ2
h = 6.2 10-34 Js
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Et l’expérience ?
Expériences contrôlées à distance Simulations
University of Colorado, Boulder
Raccourci vers photoelectric_en.lnk
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l’enseignement de la physique
Vidéos
QCM
Département de
physique
Simulations
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