Cette séquence est enseignée dans la discipline des sciences de la nature sur le thème des énergies.

Elle s’adresse à une demi-classe de 11 VP de 14 élèves.

 

Elle suit la séquence sur l’électricité où la notion de puissance électrique a été mise en avant comme la vitesse à laquelle une énergie est fournie ou consommée par un élément du circuit électrique. La notion d’énergie y était abordée par le modèle du tas de charbon transporté par les charges électriques, tas de charbon fourni par la source d’énergie (le générateur) et consommée par les autres éléments du circuit.

 

Cette seconde séquence a pour but de définir l’énergie dans un sens plus large, de faire prendre conscience d’autres formes d’énergies, de modéliser les transformations d’énergie d’une forme vers l’autre, avec la mise en avant du concept de rendement lors de ces transformations

Une fois ces transformations d’énergies travaillées, on aborde la production d’énergie à partir de sources renouvelables d’énergie ou des sources d’énergie fossile.

Finalement, un TP étudie le rendement de différents modes de chauffage d’eau liquide en étudiant l’énergie électrique consommée et le transfert d’une partie de cette énergie à cette quantité d’eau liquide (énergie thermique).

 

Le numérique sera intégré à cette séquence en procédant à des évaluations formatives à l’aide de l’outil Plickers, la rédaction du rapport de TP sur le thème des transferts d’énergie à l’aide de l’outil Explain EDU et de la synthèse des notions abordées en construisant une carte heuristique du réseau conceptuel à l’aide de l’outil Framindmap.

 

 

L’évaluation formative qu’elle soit faite à l’aide de l’outil sélectionné Plickers ou tout autre moyen numérique comme Kahoot permet d’avoir une vue en direct du niveau de maîtrise des élèves, d’évaluer si la lacune ou la mécompréhension est générale ou non et d’agir directement par une remédiation.

L’outil Plickers (www.plickers.com) a l’avantage de ne pas nécessiter l’utilisation de tablettes ou ordinateurs et de réinvestir ce temps dans davantage de tests et surtout de remédiation.
Il est à noter l’engouement des élèves pour le rituel hebdomadaire de 5-10 minutes de tests, l’avantage de l’anonymat des réponses lors de la diffusion des résultats, l’utilisation d’un QR code évitant les « copies » de réponses entre élèves par rapport à des cartes de couleur pour donner sa réponse et surtout l’analyse immédiate des résultats permettant la remédiation par l’enseignant. 

Pour la réalisation du rapport de TP à l’aide de l’outil Explain (www.explaineverything.com), en se substituant au format papier, elle apporte plus de fonctionnalités, de flexibilité (augmentation) et elle permet plus de créativité des élèves en utilisant un support multimédia intégrant des commentaires sonores, des photos, des films, des tableurs et de présenter le tout sous forme d’une animation vidéo au format mp4 qui peut être partagée et diffusée (modification). Une version permet de partager sur le cloud le document explain afin que plusieurs utilisateurs le modifient simultanément (redéfinition) mais requiert un abonnement particulier.

 

L’utilisation numérique Framindmap pour la réalisation de cartes heuristiques apporte de la fléxibilité à cette activité de consolidation des connaissances. Par rapport à la version papier de la carte heuristique, l’application numérique permet de rajouter aisément des notions, de gérer plus facilement l’espace (substitution, amélioration), d’ajouter des liens ou des notes, de le publier (modification) et de partager le document avec d’autres élèves pour une production plus aboutie (redéfinition). 

 Utilité du numérique (retour après expérience):

 

Concernant l’application Plickers, cette application numérique m’a permis d’évaluer au fur et à mesure les savoirs et savoir-faire des élèves. Ce test formatif est devenu un rituel durant les 10 premières minutes de ce cours très matinal (7h40), les élèves prenant du plaisir à cette ludification et y trouvant une forme de motivation. L’évaluation immédiate, par élève et par classe, m’a permis de revenir sur des connaissances non maîtrisées au niveau de la classe ou de manière individuelle voire de pouvoir poursuivre le thème en étant sûr que les bases pour la suite étaient maîtrisées.

Pour ce qui est du TP, les élèves se sont rapidement appropriés le projet et l’outil (nouveau pour eux), démontrant leur compétence en termes de créativité ce qui est apparu dans la diversité des présentations, utilisant les fonctionnalités multimédia et de présentation. En revanche, le fait de ne pouvoir modifier simultanément un document a limité la collaboration engendrant frustrations et a eu des conséquences sur la durée de cette phase de la séquence. Une production écrite n'aurait pas engendré ce style de déconvenue. Nous y reviendrons par la suite.

Quant à la réalisation de cartes heuristiques avec Framindmap, les élèves de cette classe n’avaient jamais synthétisé leurs cours de cette manière. Auparavant, j’avais réalisé des cartes mentales en mathématiques de manière manuelle avec une autre classe. Dans la classe de 11VP, la flexibilité qu’apporte une application numérique dans la présentation, dans la gestion de l’espace à disposition, dans la modification des données a été un grand avantage. Néanmoins, il ne faut pas négliger le temps dédié à la prise en main de l’application et une concertation entre collègues sur l’application de mindmapping qui serait utilisée dans tout l’établissement serait bienvenue pour optimiser ce temps

 

Afin de pouvoir mener ces différentes activités numériques, il appartient à l’enseignant de maîtriser les outils dans leur intégralité, et donc de connaître les différentes fonctionnalités afin d’exploiter au mieux la ressource et accompagner les élèves.

 

Les compétences Sqily correspondants à cette séquence sont « Gamifier/Ludiciser sa classe avec le numérique » et MODELE SAMR ainsi que « Création et utilisation du MindMapping. 

 
Veille technologique

Concernant l’outil d’évaluation, le mise en place de l’enseignement à distance lors du confinement COVID en 2019 m’avait permis de tester certaines applications telles que Quizizz et Socrative. Dans ce contexte, l’avantage de ces dernières étaient de pouvoir être utilisées de manière asynchrone. Par contre elle nécessite l’attribution d’un appareil numérique à chaque élève avec tous les problèmes qui peuvent en découler (utilisation du téléphone portable à d’autre fins, mise en service, détérioration de matériel, connexion internet …). Comme l’idée première était de réaliser quasi hebdomadairement des tests formatifs pendant une courte période, l’utilisation de cartes Plickers attribuées à chaque élève me semblait plus appropriée, tout en donnant les mêmes possibilités d’analyse de résultats.

 

En ce qui concerne, l’outil de présentation pour le rapport de TP, les applications Keynote ou Powerpoint permettent la réalisation d’une vidéo de présentation en intégrant un commentaire audio mais n’offrent pas la possibilité de mixer, de modifier les éléments intégrés que ce soient des dessins, des liens internet, des photos, de l’audio ou de la vidéo, de faire des zooms in ou out des différentes diapositives lors de la présentation.

Quant à l’outil de mindmapping, certains logiciels tels que SimpleMind ou MindMaster offrent des options intéressantes mais doivent être installés sur les ordinateurs ce qui demande certaines autorisations. C’est pourquoi, il m’a semblé plus approprié d’utiliser un logiciel en ligne, qui plus est, soit exempt de publicité en ligne. Le logiciel Framindmap remplissait ces critères.

 

 

 

Dans la discipline des Sciences de la nature, les objectifs du PER travaillés lors de cette séquence sont :

 

MSN 36 Analyser des phénomènes naturels et des technologies à l’aide de démarches caractéristiques des sciences expérimentales…

8.. en organisant des prises de mesures et en formalisant les résultats d’une expérience

6… en choisissant et en utilisant des instruments d’observations et de mesure

 

Apprentissages visés :

·      Reconnaissance des différentes formes d’énergie : cinétique, potentielle de gravitation, chimique (combustion de matières courantes), thermique, électrique, rayonnement

·      Identification des différentes sources d’énergie

·      Discussion sur le caractère renouvelable ou non des sources d’énergie

·      Application du principe d’énergie à des situations de la vie quotidienne modélisées par des chaînes de Transformations et de transfert

·      Quantification de l’énergie électrique et de l’énergie thermique

·      Calcul et comparaison de rendement

 

Utilisation de la démarche scientifique :

·      Observations, questionnement, identification de facteurs pertinents et leur éventuelle corrélations susceptibles de caractériser le phénomène étudié.

·      Préparation d’un protocole d’observations, de mesures, de calculs

·      Choix, réglage et utilisation d’un instrument de mesure

 

Compétence MITIC :

·      Utilisation d’un environnement multimédia

·      Éducation aux médias
.      Production de réalisation médiatique
.      Echange, communication et recherche sur internet

 

Autres éléments du PER

 

1.     CT : 

·      Collaboration lors du travail en groupe et la rédaction du rapport de TP en commun : prise en compte de l’autre, action dans le groupe.

·      Communication : codification du langage, circulation de l’information

·      Stratégies d’apprentissage :  gestion d’une tâche, acquisition d’une méthode de travail

 

2.     CM 31 – Condition physique et santé : application des règles de sécurités relatives à l’expérimentation lors de manipulation d’objets électriques ou chauds.

3.     MSN 34 – Grandeurs et mesures : estimation et choix de l’unité adéquate de puissance (W, kW, MW), d’énergie (J, Wh, kWh), de temps (s, min, h).

 

 

Lors de l’activité d’évaluation des connaissances à l’aide de Plickers, je pense avoir une attitude directive pour expliquer correctement le déroulement de l’activité.

Il s’agit par la suite de faire une remédiation lorsque les résultats ne sont pas corrects

Quant à la partie création du rapport de TP à l’aide EDU Explain, après une phase directive où j’introduis le logiciel notamment en présentant les possibilités d'intégration de différents médias, les élèves recevront une grille d’évaluation avec des objectifs disciplinaires et MITIC ainsi que l’énoncé du TP.
Le rapport devant intégrer un tableau, les élèves doivent savoir utiliser le logiciel Number. Un premier sondage auprès des élèves a mis en lumière que certains avaient déjà utilisé Number notamment sur I Mac. Je pensais donc déléguer à ces élèves expérimentés la prise en main du logiciel et l'enseignement de ses fonctionnalités de bases aux autres élèves, comme la construction d'un tableau et son remplissage lors de la réalisation du rapport.

Concernant la réalisation de l'activité expérimentale, je laisserai les élèves en relation avec le savoir. Pour la réalisation du rapport multimédia, les élèves devront élaborer le scénario de leur présentation, en respectant les critères de l’évaluation d’un point de vue disciplinaire et MITIC. Lors de cette phase, je serai le médiateur et modérateur pour les différents groupes.

Quant à la réalisation de la carte heuristique des notions abordées lors de ce chapitre, après une présentation de l’outil, je laisserai dans un premier temps chaque élève créer sa propre carte. Dans un second temps, après une synthèse avec toute la classe, il complétera ou modifiera sa production.

Style pédagogique (retour après expérience)

 

Le style pédagogique pour la phase Plickers semblait convenir et n’a donc pas été adapté.

 

Pour le rapport de TP réalisé avec EduExplain, la grille d’évaluation que j’ai donnée aux élèves était très directive. Elle demandait par exemple d’introduire un commentaire audio pour expliquer certains calculs. Je pense qu’à l’avenir, il serait bon d’être moins spécifique sur le média à utiliser, laissant plus d’inventivité et de flexibilité aux élèves, tout en s’appuyant sur les critères d’évaluation pour s’auto-évaluer. 

Concernant l'utilisation de Number pour l'intégration de tableaux, je trouvais intéressant de permettre aux élèves expérimentés de transmettre leurs connaissances et d'utiliser une forme de tutorat. Malheureusement, je n'avais pas évalué leur connaissance du logiciel ainsi que la difficulté de passer d'un environnement I Mac à I Pad. J'ai dû donc me positionner en tant que modèle en diffusant à l'écran les différentes étapes de construction d'un tableau. Cette non-anticipation de difficultés a d'ailleurs eu un impact sur le temps consacré à la réalisation du rapport comme on le verra par la suite.

 

Lors de la prise en main du logiciel Framindmap, j'ai dû me positionner en tant que modèle, en construisant avec eux les premières étapes de la réalisation de la carte heuristique.  Si la réalisation individuelle d’une première production a été chronophage, cette phase a permis aux élèves de réaliser individuellement l’exercice de synthèse de leur connaissance, de la mise en lien entre les différents concepts, comme le montre la production élève ci-dessous.

La mise en commun a permis aux Es de confirmer leur production voire d’ajouter certains éléments et liens grâce à la flexibilité de l’application. La synthèse finale après mise en commun est illustrée ci-dessous.

A l’avenir, je pense qu'il serait bon de définir un logiciel de mind mapping pour l’établissement et de généraliser sa pratique durant tout le Cycle 3, toute discipline confondue.

 

 

Les activités Plickers serviront d’évaluations formatives pour la consolidation des connaissances, des concepts (énergies électrique, thermique, rendement) avant leurs réinvestissements de l’activité pratique, qui sera évaluée.

Parmi les critères d’évaluation du TP, certains seront en lien avec les objectifs MITIC (Utilisation d’un environnement multimédia : moyens audiovisuels adaptés, utilisation de ressources numériques d’apprentissage, chercher des productions médiatiques de manière autonome, respecte formellement le droit d’auteur et de l’image, cite ses sources …) :

·      Description du protocole de mesure à l’aide de photos.

·      Présentation des résultats de mesures en insérant un tableau issu du logiciel Number.

·      Présentation d’un calcul à l’aide d’un commentaire audio.

·      Présentation du classement des appareils de chauffage (quantité d’énergie thermique   fournie, rendement) à l’aide d’un commentaire audio.

·      Recherche sur internet des modes de fonctionnement des différents appareils (plaque électrique, thermoplongeur, bouilloire, micro-onde) afin d’expliquer leur rendement.

·      Résumé de ces modes de fonctionnement sans plagiat et en donnant les sources.

·      Réalisation d’un diagramme de fonctionnement à l’aide des options graphiques d’Explain EDU pour certains appareils, illustrant ainsi leur faible rendement.

·      Réalisation de la présentation du rapport sous la forme d’une vidéo.

De plus, à la fin de cette séquence, je compte recueillir de la part des élèves une évaluation sur les dispositifs mis en place et leurs propositions d’amélioration.

Évaluation (évaluation des acquis et régulation)

 
Le logiciel Plicker m'a permis d'évaluer en direct les acquis.  Son interface permet d'identifier les notions sur lesquelles il faut revenir avant de poursuivre le cours. De manière générale, les élèves ont appréciés cette forme d'évaluation.

Pour ce qui est de la réalisation du rapport de TP à l'aide d'EDU Explain, les questions ont permis d’ancrer les connaissances dans une démarche pratique. La part de créativité a contribué à l’engagement des élèves dans la tâche (capacité transversale pensée créative). La nécessité de se répartir les tâches pour une production commune scénarisée, ainsi que la vérification de la production finale à l'aide de la grille d'évaluation, ont permis aux élèves de développer les capacités transversales de la collaboration et de stratégies d’apprentissages, voire de coopération lors des interactions entre pairs. De même l’utilisation de divers médias et d’une production finale sous la forme d’une vidéo a permis aux élèves de développer la capacité transversale de communication. Le fait de faire une recherche sur internet et de devoir citer sa source a sensibilisé les élèves à la pratique des médias. En revanche, je pense que j’ai eu beaucoup de chance d’avoir des élèves qui ont l’habitude de travailler ensemble notamment lors de la préparation et présentation d’exposés dans d’autres matière. L’aspect collaboratif et coopératif peut s’avérer plus ardu dans des classes avec un mauvais climat et demander plus d’implication de l’enseignant dans la constitution des groupes et la répartition des tâches. En ce qui concerne la grille d'évaluation, à l'avenir je serai moins directif. J'imposerai l'utilisation de photos, d'un média audio ou vidéo mais sans spécifier dans quel contexte l'intégrer. Cela laisserait beaucoup plus de créativité aux élèves dans l'élaboration du rapport.

 

Carte heuristique : Plus que la production finale, c’est la démarche de mise en lien entre les notions et différents points abordés qui été effective et appréciée par les élèves eux-mêmes. Ils m’ont fait part de leur sentiment d’avoir, à l’aide de cet outil, une maîtrise de ce thème, en saisissant en une seule vue, l’ensemble des concepts étudiés. C’était déjà le cas avec l’autre classe en mathématiques mais je pense que la flexibilité de l’outil a permis de laisser de côté la frustration que peut engendrer ce type de production quand elle est faite manuellement.

 

 

Éducations aux médias.

 

Lors de la réalisation du rapport d’activité pratiques, les élèves peuvent prendre des photos mais aussi introduire des illustrations issues d’internet.

Il me semble donc important de dédier du temps dans cette séquence à l’éducation aux notions de droit d’image, de musique et de vidéo.

Ils auront à disposition un document créé par la DIP (2019-2020), le lien de la vidéo boîte à outils mitic (2016) https://edu.ge.ch/sem/usages/outils/la-protection-des-donnees-ne-se-traite-pas-la-derobee-1656, et le lien de cette campagne scolaire correspondante (www.respectcopyright.ch).

Retour après expérience.
Les élèves ont tenu compte des notions abordées lors de l’éducation au média. Ils ont cité leurs sources. Ils n’ont pas repris directement les informations trouvées lors de leur recherche internet. Ils les ont reformulées et la plupart du temps synthétisées.

 

Le thème des énergies fait partie du programme de 11H et fera suite à celui de l’électricité comme déjà spécifié. La séquence était prévue initialement sur 16 périodes :

 

. Semaine 1 (2 Périodes) : Introduction au thème des énergies/ les 6 formes d’énergie

. Semaine 2 (2 périodes) : Introduction à Plickers, QCM n°1, Principe de conservation de l’énergie, Transfert d’énergie, Diagramme de fonctionnement, d’énergie, exercices sur les transferts d’énergie

. Semaine 3 (2 périodes) : QCM n°2, Exercices sur les transferts d’énergie (suite), notion de relais et de réservoir, Énergies renouvelables, non renouvelable, prise en main de l’I-Pad (compte utilisateur, vérification de mots de passe valide).

. Semaine 4 (2 périodes) : QCM n°3, Sources d’énergies d’origines solaires, Production d’énergie électrique, relation énergie, puissance, chargement du logiciel Explain EDU sur les comptes I-Pad des élèves depuis l’application Self-Service, Education aux médias.

. Semaine 5 (2 périodes) : QCM n°4, Découverte du logiciel Explain EDU à l’aide de la ressource pdf, conversion des différentes unités d’énergie, exercices sur la relation puissance/énergie/temps.

. Semaine 6 (2 périodes) : exercices sur la relation puissance/énergie/temps (suite). Énergie thermique (masse, chaleur massique, variation de température) et exercices. Distribution de l’énoncé du TP et de sa grille d’évaluation.

. Semaine 7 (2 périodes) : QCM n°5, Réalisation du TP, conception du scénario de la présentation via Explain EDU, début de la création du rapport.

. Semaine 8 (2 périodes) : Fin de la réalisation du rapport, Distribution des objectifs du TS, Réalisation d’un mindmap à l’aide du logiciel en ligne Framindmap. 

 

 

L’utilisation de Plickers ne nécessite pas d’appareil spécifique pour chaque étudiant. Par contre la rédaction du TP sur Explain nécessitera un I Pad par groupe de TP et la réalisation du MindMap, d’un I Pad par élève.

Du temps sera alloué pour la prise en main de l’I-Pad (compte utilisateur, changement de mot de passe) et pour s’assurer du téléchargement d’Explain sur la session des élèves.

Une ressource au format pdf pour l’utilisation du logiciel Explain EDU sera distribué aux élèves au début de la cinquième semaine. Le maître passera dans les rangs pour vérifier la maîtrise des différentes options d’Explain et aidera les élèves en difficultés.
Ce document correspond à la ressource disponible au lien suivant: https://www.sqily.com/msmitic-2019/workspaces/2888

Lors de la réalisation du TP et lors de la rédaction du rapport multimédia le maître passera dans les rangs pour appuyer la conception du scénario et sa mise en œuvre.

La réalisation du rapport de TP a pris 3 périodes de plus que ce qui était envisagé initialement. Les raisons sont les suivantes :

·      La prise en main de l’application Number sur I Pad a demandé plus de temps. Certains élèves connaissaient la version sur I-Mac mais les subtilités de la version sur I Pad ont dû être apprivoisées. J’ai dû donc me positionner comme modèle en diffusant sur le tableau numérique les différentes étapes pour réaliser le tableau. Par contre, ce fut l’occasion de présenter aux élèves la création de fonctions de calcul sur le tableur ainsi que leur reproduction par copie.

·      La version EDU Explain disponible sur les I Pads de mon établissement ne permettait pas aux élèves d’un même groupe de travailler depuis leur I Pad individuel simultanément sur le même projet Explain. Pour intégrer cet aspect collaboratif, la procédure est de créer un compte, créer un projet puis le partager à l’aide d’un code. La version disponible limitait le compte professeur à 3 projets en collaboratifs, chacun limité à une seule diapositive par projet. Les élèves ont dû patienter pour intégrer leur partie à l’ensemble du projet du groupe. Cela a créée beaucoup de moment d’attente et de frustration, ce dont ils m’ont fait part. Je me suis alors demandé si les questions du TP n’étaient pas trop nombreuses pour une telle configuration. En remontant mes observations auprès de mon référent MITIC, une solution a été trouvée bien que trop tardivement par rapport au projet. En effet, mon collège est un établissement pilote pour le numérique et après certains échanges certains collègues étaient intéressés à utiliser EDU Explain dans leur discipline mais était dubitatifs par rapport à cette limitation de la collaboration et son impact sur la planification et la gestion de classe. Finalement, une solution a été trouvée. L’établissement pouvait finalement financer un compte avec plus d’options collaboratives permettant de créer un compte professeur avec plus de projets simultanés, et plus de diapositives par projet. Je me réjouis donc de réinvestir mon expérience avec Edu Explain pour de futurs projets collaboratifs.

 

1. Introduction de l’outil plickers

2. Divers évaluation de diverses évaluations formatives à l’aide de plickers pendant la partie théorique sur l’énergie.

3. Introduction de l’outil EDU Explain

4. Éducation aux médias et sensibilisation aux droits d’auteur

5. Réalisation du rapport de TP via EDU Explain par groupe de 3-4 élèves

6. Introduction à Framindmap

7. Réalisation d’un MindMap via Framindmap de manière individuelle et mise en commun pour modification.

 
Parmi les facteurs de réussite je citerai premièrement une bonne préparation des élèves aux logiciels avant leur utilisation. Elle fut rapide pour Plickers, a été anticipé pour Edu Explain même si j’ai dû consacrer plus de temps à la prise en main du logiciel Number sur I Pad. A l’avenir, je pense qu’il est important de se concerter avec les collègues pour définir les outils numériques utilisés dans l’établissement et familiariser les élèves tout au long du cycle. L’autre facteur est la créativité lors de la réalisation du rapport de TP. La diversité des moyens pouvant être utilisés a permis l’engagement des élèves dans la tâche. J’ai été surpris de voir avec quelle facilité les élèves peuvent s’approprier des moyens numériques lorsqu’il s’agit de créer.

Enfin l’approche ludique de Plicker comme outil de diagnostic a permis de dédramatiser ce qui perçu comme un test.

 

Parmi les facteurs d’échec, je citerai 

·      La prise en main d’un certain nombre de nouveaux outils numériques.

·      Le contexte : il est difficile de faire des enregistrement audio ou vidéo dans une salle où travaillent plusieurs groupes simultanément. La salle de préparation et le couloir ont été utilisés pour travailler dans un cadre silencieux mais ne sont pas forcément appropriés.

·      L’absence d’utilisation simultanée d’un projet qui se veut collaboratif. La solution trouvée avec mon référent MITIC me permettra à l’avenir de réinvestir cette expérience avec Edu Explain

Bibliographie :

Deterding, S., Dixon, D., Khaled, R., & Nacke, L. (2011). From Game Design Elements to Gamefulness: Defining “Gamification”. Paper presented at the MindTrek’11, Tampere, Finland. http://www.sciencesdujeu.org/index.php?id=7278