Rendre les étudiants actifs à distance : le cas de travaux pratiques (TP) en Sciences - FIED

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Rendre les étudiants actifs à distance : le cas de travaux pratiques (TP) en Sciences - FIED
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   Rendre les étudiants actifs à distance :
le cas de travaux pratiques (TP) en Sciences

 Laurence Chérigier-Kovacic, RED21 – Rencontre de l’enseignement à distance, jeudi 20 mai 2021
  Aix Marseille Univ, CNRS, PIIM (Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires), Marseille
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Introduction

                                                    Contexte

               Objectif : créer une courte activité de type TP à distance à titre d’exercice

    1/ Méthodes et moyens pour concevoir une activité pratique autonome : création d’une
    activité type TP autonome 10 min

    2/ Conception (30 min) / Restitution (20 min)

    3/ Outils 10 min
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Introduction

                                                  Sondage

                                 https://www.wooclap.com/GKHUAQ
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      Chronologie de conception recommandée

                                                                    2- Qu’est-ce qui constitue une preuve d’atteinte d’un objectif ? Evaluer
                                                                    a.   Qu’allons-nous choisir comme preuves de l’atteinte des objectifs ?
1- Quelle « compétence » de l’étudiant est attendue à l’issue de
                                                                    b. Quels rôles les évaluations jouent-elles dans l’apprentissage ?
la formation? (Objectifs d’apprentissage)
                                                                    c.   Comment organiser les évaluations ?

                                       3- Quelles activités, quelles situations et quelles expériences
                                       pour stimuler l’intérêt et favoriser l’apprentissage afin
                                       d’atteindre les résultats attendus ?                                  Philippe Padula, formation APP CIPE 2018
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Exemple : créer (en groupe) une activité type TP autonome

                                                     Objectifs
    •   Définir les objectifs de son activité
    •   Définir les moyens d’évaluation de l’activité en fonction de l’objectif
    •   Faire la liste des documents nécessaires à l’activité prévue (en rédiger une partie si le temps
        le permet)

    •   Discuter des documents produits par les groupes de travail
    •   Identifier les avantages et les difficultés rencontrés
    •   Créer sa propre activité dans le futur
    •   S’approprier la méthode pour l’adapter à sa façon de travailler
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Exemple : créer (en groupe) une activité type TP autonome
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Exemple : Exemple : créer (en groupe) une activité type TP autonome

                                        Comment évaluer le résultat ?

    •   Document reprenant les trois points de la démarche (attendus, preuves, contenu)

                                                   Que créer ?

    •   Un power point pour expliquer la démarche attendue
    •   Un document tableau de verbes d’action type Bloom
    •   Un document exemple grille d’évaluation
    •   Contexte atelier en ligne limité dans le temps : trois salons, tableau blanc

     Trois sujets d’activités disciplinaires (mais liberté d’en choisir un autre)
     Préparation d’un tableau blanc dans chaque salon, pré-formaté pour gagner du temps
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Mise en situation : construire une courte activité (30min)
     Trois salons thématiques
         Le pendule simple
         https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_en.html

         Concentration et loi de Beer Lambert
         https://phet.colorado.edu/sims/html/beers-law-lab/latest/beers-law-lab_en.html

         Addition des vecteurs
         https://phet.colorado.edu/en/simulation/vector-addition

     Désigner
     • Un contrôleur du temps (30 min)
     • Un animateur / gestionnaire du groupe
     • Quelqu’un à l’aise avec les outils informatique si possible pour être
          • Le scribe qui écrira sur le tableau blanc l’avancée de vos réflexions
          • Le rapporteur du travail du groupe (faire une copie d’écran en fin de séance)
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      Première étape : les attendus

1- Quelle « compétence » de l’étudiant est attendue à l’issue de
la formation? (Objectifs d’apprentissage)

                     Rédiger les attendus, en terme de verbes d’action

                     Indépendant de l’énoncé du devoir !
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Deuxième étape : quel type d’évaluation faire ?

                                                    2- Qu’est-ce qui constitue une preuve d’atteinte d’un objectif ? Evaluer
                                                    qu’allons-nous choisir comme preuves de l’atteinte des objectifs ?

       Le type de preuve et le niveau d’exigence attendu (par exemple grille)
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Quelles activités mettre en place

 3- Quelles activités, quelles situations et quelles expériences
 pour stimuler l’intérêt et favoriser l’apprentissage afin
 d’atteindre les résultats attendus ?

          Rédiger la ou les questions
          Rédiger l’énoncé

          Se mettre à la place de l’étudiant pour lui fournir
          tout ce dont il aura besoin pour travailler
          et répondre aux attendus au niveau d’exigence attendu

          Rédiger les documents périphériques
                                       Quels outils l’étudiant doit utiliser ?
                                       Quels outils pour concevoir l’activité ?
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Présentation de Miro

Passage sur les salons vocaux 30 min max
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Restitution : présenter votre tableau blanc et discuter (10 min)

     A chaud :
     • Discuter d’un des documents produits par un groupe de travail
     • Identifier les avantages et les difficultés rencontrés (non liés au travail de groupe)
     • Sondage wooclap : Créer des activités pratiques à distance, s’approprier la méthode pour
        l’adapter à sa façon de travailler
                                   https://www.wooclap.com/GKHUAQ
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Ressources utiles
   ressources de contenus pédagogiques toutes disciplines :
   UNISCIEL : tout type des ressources, interactives ou pas, cours, TD, vidéos et bien plus... dans
   toutes les disciplines (http://www.unisciel.fr/)
   Canal U : vidéos toutes disciplines (https://www.canal-u.tv/)
   PhET : simulations interactives toutes disciplines scientifiques (https://phet.colorado.edu/)
   Jove : publications d'article et de tutos d'expériences vidéos, sciences (sur abonnement,
   https://www.jove.com/)
   The virtual brain : simulez un cerveau sur votre PC (https://www.thevirtualbrain.org/tvb/zwei)
   Argonautica : données de balises et cartes océanographiques
   (http://argonautica.jason.oceanobs.com/html/argonautica/tutorial/welcome_fr.html)
   The Open Science Laboratory : simulations ou expériences pilotées à distance
   (https://learn5.open.ac.uk/course/view.php?id=2)
   Site de Paul Falstad : applications en math et en physique, pour android, iphone/ipad
   (https://www.falstad.com/)
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Ressources utiles

     ressources de contenus pédagogiques pour la physique :
     Travaux pratiques à distance : vrais TP interactifs, manipulation des appareils à distance, via
     interface web
     •http://rcl-munich.informatik.unibw-muenchen.de/
     •https://unilabs.dia.uned.es/
     •https://remotelab.ap.polyu.edu.hk/experiments
     OpenTP : TP de physique (http://opentp.fr/)
     Smartphonique : utilisation de smartphone pour des mesures en physique
     La physique à main levée : tutoriels vidéo pour des TP de physique (http://phymain.unisciel.fr/)
     Simulations numériques en physique (université du Mans, http://subaru.univ-
     lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/mnmecanique.html)
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Boite à outils utiles

      •   Tableau blanc
      •   Smartphonique                                https://smartphonique.fr/?p=51
      •   Vidéo :
                  • Videoproc                          https://www.videoproc.com/video-editor/
                  • Camtasia                           https://www.techsmith.fr/camtasia.html
                  • Windows10
      •   Zoom, Livestorm, BBB, autre
      •   Sondage wooclap                              https://www.wooclap.com/fr/
      •   Qrcode                                       https://www.unitag.io/fr/qrcode
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Merci

        Aux participants :
                    En espérant que la présentation et l’atelier vous seront utiles…

        Aux organisateurs
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Exemple : passeport TP, les bases de l’oscilloscope (portail)

                                                   Objectifs

   Si l’étudiant :
   • Connait le vocabulaire spécifique de base associé à l’oscilloscope
   • Mesure correctement l’amplitude et la période/la fréquence d’un signal périodique pour un
        oscillo préréglé (niveau 1)
   • Règle l’oscillo de façon à mesurer correctement l’amplitude et la période d’un signal
        périodique donné (niveau 2)
   Alors les objectifs sont atteints.
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Exemple : passeport TP, les bases de l’oscilloscope (portail)
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Exemple : passeport TP, les bases de l’oscilloscope (portail)

                                        Comment évaluer le résultat ?

    •   Acquisition du vocabulaire niveau 1 : quizz, mots croisés, textes à trous, etc.
    •   Acquisition du vocabulaire niveau 1 : construire un glossaire partagé
    •   Mesure niveau 1 : quizz, exercices
    •   Mesure niveau 2 : pratique en salle (simulation ?)

                                                   Que créer ?

    •   Apprendre : un cours (document pdf) avec de nombreux exemples, un glossaire, une vidéo
    •   S’entraîner/s’évaluer : des activités numériques type mots-croisés, quizz…

                                                             Laurence Chérigier-Kovacic, Réunion équipe de formation 26 mai 2020
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Exemple : Battements (moiré) (portail)
                                                              Victor Vasarely, Holld (Moiré Tower), 1989
                         Objectifs niveau 1

   Si l’étudiant :
   • Reconnait un phénomène de battements sur une figure de
        moiré
   • Décrit le phénomène observé sur la sculpture et avec ses
        documents
   Alors les objectifs sont atteints.

   Pour aller plus loin : manipulation de réseaux et mesures
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Exemple : Battements (moiré) niveau 1 : portail
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Exemple : Battements (moiré) niveau 2 : portail
                                                               Victor Vasarely, Holld (Moiré Tower), 1989
                          Objectifs niveau 2

   Si l’étudiant :
   • Reconnait un phénomène de battements sur une figure de
        moiré
   • Mesure la période des battements
   • Vérifie la relation entre le pas des réseaux et la période
        des battements
   Alors les objectifs sont atteints.

   Pour aller plus loin : Vasarely, art et sciences

   Mais difficulté :
   Manipulation de figures dans power point
   Outil de mesure non conventionnel
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Exemple : Battements (moiré) niveau 2 : portail
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Exemple : Battements (moiré) niveau 2 : portail

                                        Comment évaluer le résultat ?

    •   Par écrit, compte-rendu
    •   Par oral, 30 min de présentation (max)

                                                   Que créer ?

    •   L’énoncé, avec les outils de travail (les réseaux à manipuler)
    •   Une séance préalable au travail pour expliquer la manipulation des outils
    •   Une grille d’évaluation qui sera communiquée aux étudiants pour qu’ils puissent vérifier qu’ils
        répondent aux attentes
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Exemple : moiré
                                                               Victor Vasarely, Holld (Moiré Tower), 1989
                Objectifs niveau 3 : art et sciences

  Si l’étudiant :

  •   Fait une recherche autour de l’oeuvre
  •   Démontre le phénomène observé sur l’image ci-contre (le
      reproduit, sur d’autres exemples simples)
  •   Explique ce phénomène de moiré (physique)

  Alors les objectifs sont atteints.
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     Exemple : moiré niveau 3, art et sciences
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Exemple : mesure célérité du son dans l’air (portail)

                                                    Objectifs
    •   Mesurer un temps sur l’oscilloscope et une distance, sur une photo ou un film (3 manips
        différentes)
    •   Évaluer l’incertitude sur la mesure (du temps et de la distance – sur le document et celle qu’on
        aurait en salle !)
    •   Calculer la célérité et donner le résultat avec l’incertitude dans le cas du document

    •   Critiquer les moyens mis à disposition pour faire le TP à distance
    •   Choisir la méthode la plus appropriée d’après les résultats de mesure sur photo/film
    •   Proposer une autre méthode de mesure (avec l’aide d’une photo du matériel)

    En salle : jusqu’à présent, une seule manip = 30 min
    • Mêmes objectifs mais : augmenter l’autonomie, l’efficacité (gain de temps) et la qualité des
       résultats
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Exemple : mesure célérité du son dans l’air (portail)

                                         Comment évaluer le résultat ?

     •   Guider les étudiants
     •   Appliquer, analyser, évaluer  rédaction, donc compte-rendu
     •   Minimisation de la correction et guidage des étudiants  compte-rendu à remplir

                                                    Que créer ?

     •   Une vidéo de 2min40 présentant les 3 manips + le film de l’expérience (1min, pas d’audio)
         pour une des méthodes
     •   L’énoncé à trous (photos du matériel, des montages, de l’écran de l’oscilloscope pour faire la
         mesure, un copié-collé de wikipedia « célérité du son » pour leur permettre d’avoir une valeur
         de référence à laquelle comparer leurs résultats) = document power point, 12 pages (trous
         pour rédiger, une page par question)
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Exemple : mesure célérité du son dans l’air (portail)

                                                    Que créer ?

     •   Une séance Adobe Connect pour présenter le TP (< 2h) avec des étudiants « actifs »
     •   Un court rappel sur les incertitudes = document pdf (pas maîtrisées par les étudiants)

     •   Un retour sur les différences entre les attendus et les résultats
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                Histogramme des notes

                                                                              Propositions pour la suite :

                                                                              • Reproduire une (toutes les) manip(s)
                                                                              en salle ?
Effectifs /27

                                  Etudiants ayant assisté à la
                                  séance Adobe Connect
                                                                              • Faire une manip « pour aller plus loin »
                                                                                (autre méthode, autre matériel – ressort
                                                                                par exemple, autre paramètre à mesurer –
                                                                                température avec article wikipedia, …)

                                                                              • Rendre un meilleur compte-rendu

                               Notes /20
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