L’Apprentissage par problèmes et par projets en physique

1. L’Apprentissage par problèmes et par projets en physique Une intégration dans le cours d’Activité de synthèse au Collège de Rimouski par Suzanne Desjardins

2. «Il est facile de donner des problèmes aux élèves, mais il n’est pas aussi facile de placer les élèves dans des situations qui leur posent effectivement problème. » -Soukini et Fortier

3. Résolution de problèmes en NYA (Mécanique) et NYB (Électromagnétisme) • En parallèle aux cours magistraux • Aide du professeur • Énoncé portant sur une matière déjà vue en classe • Peu ou pas de recherche à effectuer • Tout le trimestre pour résoudre • Exemples : Stimulateur cardiaque (circuit RC de charge-décharge) ou Santé et sécurité au travail (Biot-Savart avec courant créé par le déplacement d’une courroie chargée)

4. Activité de synthèseCe qui est proposé aux élèves : • Intégration des mathématiques et de la physique • Approche favorisant la méta-cognition Par voie de : • APP • Projets de recherche (dont rétroingénierie) • Apprentissages autonomes : calcul, électronique

5. Apprentissage par problèmes (APP) Nouveaux concepts, lois, théories échafaudés sur d’anciennes connaissances ; ex : résonance Abordé par un problème Problème mal défini ; ex : concevoir un filtre de synthonisateur radio pour capter une fréquence f avec une largeur de bande répondant à certaines nécessités (couvrir toutes les fréquences de la voie humaine) Apprentissage autonome Matière en continuité avec du déjà vu ; ex : loi d’Ohm appliquée en c.a. Abordé par une lecture personnelle en bibliothèque (référence fournie) ; ex : Boylestad en électronique Exercices clairs et courts ; ex : calculs d’impédance, asso en série et en parallèle Activité de synthèse

6. Apprentissage par problèmes (APP) Axé sur une méthode de travail favorisant la méta-cognition But : développer une méthode de travail Rapport de recherche et présentation orale En équipe ou groupe de travail Tutorat orientant Apprentissage autonome Axé sur l’acquisition de connaissances But : réponse aux exercices Examen reproduisant les exercices demandés Individuel ou concerté Capsules magistrales sur les outils de calcul (vecteurs de Fresnel) Activité de synthèse

7. Activité de synthèseMéthode de travail suggérée pour APP : Étapes • Observation (brainstorming + recherche) • Mathématisation • Validation (expériences et/ou modèle informatique) • Conclusion : rétroaction (Hypothèses valides? Restrictions? Ouvertures?)

8. Activité de synthèseExemple formatif : baril de déchets radioactifs BUTS : • Observer les élèves en résolution de problèmes • Les déstabiliser par rapport à leurs anciennes techniques de travail • Favoriser une rétroaction sur ces techniques et leurs limites MÉTHODE: • « Abandon du navire!!! »

9. Activité de synthèseExemple formatif : baril de déchets radioactifs • 1ière heure : brainstorming avec secrétaire choisi par les élèves ; tuteur, assis à l’arrière de la classe, surveille, oriente • 2ième heure : mathématisation et résolution où la classe peut former une seule grande équipe ; tuteur demande à ne pas être dérangé • 3ième heure : commente leur débrouillardise, recueille les commentaires des élèves

10. Élèves Formées au descriptif et au procédural Réflexe : utiliser la cinématique (4 équations) pour résoudre le problème du baril Cheminement : en ∫→ v → t → y(t) Tuteur Doit orienter vers le conditionnel (« ouvrir » les voies de solution) MAIS… pas M.R.U.A. car? Constat : 2e loi avec a = dv/dt = d²y/dt² Activité de synthèseExemple formatif , le cheminement de la 1ière heure

11. Activité de synthèseLes réactions instantanées à gérer chez certains élèves • Anxiété ou agressivité • Hyper-contrôle du travail des coéquipiers • Résistance passive (« poids mort ») : • Se repose sur le reste de l’équipe • Tente de susciter la pitié • Se défile des rencontres d’équipe • Résistance active (« proactif ») : • Questionnement incessant de la méthode ou des problèmes choisis • Sabotage avec l’assistance d’autres enseignants

12. Activité de synthèseLes réactions à posteriori chez certains élèves maintenant à l’université • Évaluation du programme par nos anciens: • Méthode APP excellente mais c’est différent à l’université • « Ça m’a appris à structurer mon travail » (méta-cognition : l’élève a appris à apprendre)

13. Analyse rétroactive de l’APP • Approche interdisciplinaire (décloisonnement) • Approche approuvée et acceptée en département et en programme • Il nous manque une évaluation sommative individuelle après chaque APP (Lachiver, GEL de l’US)

14. Aspects à considérer pour le tuteur • La transmission verticale du savoir presque complètement abolie • Il faut préférer l’apprentissage à l’enseignement (plus de contacts avec les élèves qu’avec la matière) • Il faut contenir son savoir car l’élève doit découvrir par lui-même • Déstabilisant car sans cesse évolutif selon diverses voies • Cela dévoile les limites de l’expertise disciplinaire du prof car les élèves « ratissent large » • Cela améliore les compétences sociales en rapprochant les élèves entre eux et du prof

15. Pourquoi j’ai choisi l’APP? • J’ai eu la chance qu’on me l’offre!!! • Ambiance informelle • Discipline de classe n’est plus assumée essentiellement par l’enseignant • Meilleure transition psychologique et cognitive : pour mes élèves, ça réduit la hauteur de la « marche à monter » entre le cégep et l’université • Meilleur transfert des compétences pour les élèves… et pour moi!

16. La parole est à vous…