« Modélisation d'un phénomène scientifique » Séquence Technico ...

« Modélisation d’un phénomène scientifique »Séquence Technico-sciences2 e et 3 e année du 2 e cycleNOTES :Cette activité a été élaborée dans le cadre de sessions de formation. Elle peutnécessiter des adaptations avant de l’utiliser auprès d’élèves.Une étroite collaboration entre les enseignants de science et de mathématique estpossible. L’expérience pourrait être enrichissante pour tous (élèves et enseignants).Fonction de l’évaluation :Aide à l’apprentissageDurée :Démarche proposée pour réaliser lesdifférentes expériences:Liens interdisciplinaires possiblesMatérielSelon l’expérience analysée et le type deprésentation (environ 30 minutes par expérience)EmpiriqueAvec les sciences et l’histoireSelon l’expérience analysée1. Intentions pédagogiques à mettre en évidence lors de la réalisation• Susciter l’intérêt et l’implication des élèves• Découvrir les modèles mathématiques à travers l’analyse de différentsphénomènes scientifiques• Défaire les fausses conceptions• Modéliser un phénomène à l’aide de registres de représentation• Analyser, traiter et interpréter des données expérimentales• Associer le bon modèle mathématique au phénomène étudié• Démystifier le rôle des variables• Utiliser une structure d’analyse commune• Étudier les propriétés d’un modèle mathématique• Recourir à la manipulation• Favoriser le transfert des connaissances• Valider l’acquisition et le transfert de certaines connaissances• Développer une méthode de travail efficace• Favoriser le travail d’équipe• Favoriser une approche empirique• Développer l’intuition de l’élève (émettre des hypothèses).Centre de développement pédagogiqueDocument de travail Octobre 20121

2. Éléments du programme de formation ciblésCompétence mathématique : Déployer un raisonnement mathématiqueComposantes :• Construire et exploiter des réseaux de concepts et de processus mathématiques.• Émettre des conjectures.• Réaliser des preuves ou des démonstrations.Concepts :Concepts et processus mathématiquesProcessus :Relation, fonction et réciproque- Fonctions réelles- Paramètre multiplicatif• Analyse d’une situation liée à uncontexte scientifique.• Expérimentation, observation,interprétation, description etreprésentation graphique dedifférentes fonctions réelles.Distribution à deux caractères- Corrélation linéaire et autre• Modélisation d’une situation à l’aidede registres de représentation.• Analyse à l’aide d’outils appropriés.• Prise de décisions concernant lasituation donnée.• Représentation graphique d’un nuagede points.Centre de développement pédagogiqueDocument de travail Octobre 20122

Distribution à deux caractères (suite)- Corrélation linéaire et autre• Approximation et interprétation ducoefficient de corrélation(graphique et TIC)• Représentation graphique de ladroite de régression• Interpolation ou extrapolation àl’aide du modèle fonctionnel lemieux ajusté à la situation• Interpréter et décrire le lienunissant deux variables• Appréciation qualitative d’unecorrélation et appréciationquantitative dans le cas d’unecorrélation linéaire• Approximation du coefficient decorrélation linéaireDomaines généraux de formation :- Environnement et consommationCompétences transversales :Exploiter l’information :Systématiser, s’approprier et tirer profit del’informationIntention éducative :- Amener l’élève à entretenir un rapportdynamique avec son milieu, tout engardant une distance critique à l’égard dela consommation et de l’exportation del’environnementSe donner des méthodes de travailefficaces :Visualiser la tâche dans son ensemble, régulersa démarche et analyser sa démarcheCentre de développement pédagogiqueDocument de travail Octobre 20123

Axe(s) de développement :• Utilisation responsable de biens etde services• Connaissance de l’environnement.• Conscience des aspects sociaux,économiques du monde de laconsommation• Construction d’un environnementsain dans une perspective dedéveloppement durableExploiter les technologies de l’information etde la communication :S’approprier les technologies, mettre latechnologie au service de ses apprentissageset évaluer l’efficacité de l’utilisation de latechnologieExercer son jugement critique :Construire, exprimer et relativiser son opinion3. Description des expériences (idée générale)Modélisation d’un phénomène scientifiqueLes expériences présentées peuvent se faire sous forme de laboratoires. Cesexpériences peuvent se vivre en interdisciplinarité avec les sciences. Il est égalementpossible de les faire sous forme d’ateliers ou de démonstrations et de permettre lebon déroulement des activités mathématiques prévues ici.Les expériences permettent aux participants d’étudier, d’analyser et de modéliserdifférents phénomènes scientifiques. L’objectif ultime est d’arriver à modéliser lesphénomènes à l’étude à partir de données expérimentales tout en les associant à labonne famille de fonctions. Les différents registres de représentation sont égalementutilisés.À travers un cadre défini, l’élève a à analyser certaines propriétés du modèle identifiétout en respectant les limites du phénomène étudié.Note : Pour obtenir plus détails, sur chacune des expériences, vous pouvezconsulter le document « Description des expériences ».Centre de développement pédagogiqueDocument de travail Octobre 20124

5. Références, prolongements, variantes, commentaires/suggestionsRéférences• Certaines situations d’apprentissages développées par le Centre dedéveloppement pédagogique disponibles sur le site cité en bas de page:o Le char d’Éole (la vidéo et le transducteur)o Le MIM (moteur à interrupteur magnétique)o Les experts (véhicule à ressort).Prolongements• Présenter un reportage en lien avec le (s) phénomène (s) analysé (s).• Faire une recherche sur le (s) phénomène (s).• Établir les liens avec d’autres phénomènes.• Changer les variables de la situation (dans les expériences déjà étudiées).• Demander aux élèves de choisir un autre phénomène que ceux à l’étude afin del’analyser en adoptant la même structure.• Regrouper différents phénomènes scientifiques et demander aux élèves de lesassocier à la bonne famille de fonctions.• À partir d’une représentation graphique quelconque, demander aux élèves dedéduire le phénomène étudié.• À partir de certaines propriétés d’un modèle mathématique, demander auxélèves de déduire le phénomène étudié.Liens intéressantshttp://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/divers/bernou1.htmlhttp://www2.cslaval.qc.ca/cdp/pages/documentation.htmlCentre de développement pédagogiqueDocument de travail Octobre 20126

Centre de développement pédagogiqueDocument de travail Octobre 20127