A 0 0,29 0,46 0,62 0,70 0,93 1,09 1,20 1,39

Transcription

1 Date Objectif Compétence Scénario Octobre 2h ou plus Former à la validation VALIDER Niveau 1 : travail individuel, puis mise en commun Niveau 2 : Individuel, puis par 4. Niveau 3 : Individuel Documents donnés aux élèves. Niveau 1 : Critiquer des validations Problématique : Peut-on utiliser la spectrophotométrie pour évaluer la quantité d ions nitrate? Question scientifique : Y a-t-il proportionnalité entre la concentration C en ions nitrate et l absorbance A mesurée à l aide d un indicateur coloré? C en mg/l A 0 0,29 0,46 0,62 0,70 0,93 1,09 1,20 1,39 Validation 1 : Calcul du coefficient permettant de passer de C à A : Mesure 1 = 0 Mesure 2 = 68,9 Mesure 3 = 65,2 Mesure 4 = 64,5 Mesure 5 = 71,4 Mesure 6 = 64,5 Mesure 7 = 64,2 Mesure 8 = 66,7 Mesure 9 = 64,7 Les coefficients ne sont pas égaux. Il n y a donc pas de proportionnalité. Validation 2 : Lorsque C augmente A augmente aussi. Il y a donc proportionnalité entre A et C. Mais attention on n a pas fait de mesures pour une solution très concentrée en ions nitrate (supérieur à 100). Donc on ne peut pas savoir au-delà de cette valeur si cela continue à être proportionnel. Validation 3 : Validation 4 : En calculant le coefficient qui permet de passer de la 1 ère ligne à la 2 ème on trouve une valeur aux alentours de 65. Ces valeurs ne sont pas parfaitement égales mais en même temps il s agit de mesures et donc elles contiennent des incertitudes on peut donc considérer que ces coefficients sont égaux. Il y a donc proportionnalité entre ces valeurs de A et C. On peut donc se servir de la mesure de A pour trouver la valeur de C.

2 Niveau 2 : Rédiger la validation Problématique : Comment mesurer les 12 C? Question scientifique : Existe-t-il une relation entre la température et la valeur de la résistance d une thermistance? T en C R en ohm ,91 0,86 0,78 0, ,68 0,66 0,64 0,59 0,56 0,51 0,48 0,45 0,43 0,39 VALIDER DES RÉSULTATS Critères de réussite 1 Mettre en forme les résultats de façon judicieuse (tableau, graphe, phrase, schéma ). 2 Exploiter les résultats (trouver une relation, calculer un coefficient de proportionnalité, estimer une incertitude, modéliser une observation, ). 3 Confronter les résultats et les exploitations à l hypothèse ou aux objectifs. 4 Rédiger une conclusion sur la validation de l hypothèse ou sur l atteinte des objectifs. 5 Indiquer les limites des résultats obtenus. Niveau 3 : Rédiger la validation Exemple 1 : Question scientifique : Comment varie la résistivité d un métal avec la température? Élément Résistivité enµω cm pour différentes températures 77 K 273 K 373 K Li 1,04 8,55 12,4 Cu 0,2 1,56 2,24 Zn 1,1 5,5 14,7 Pb 4,7 19,0 27,0

3 Exemple 2 : Problématique : Quels sont les paramètres qui influent sur la cinétique d une réaction chimique? Question scientifique : La quantité de matière d un des réactifs d une réaction chimique influe-t-elle sur la vitesse d une réaction? On dispose des solutions suivantes : Réactif 1 C1 = 1,00 x 10-1 mol L -1 Réactif 2 C2 = 1,00 mol L -1 On effectue 3 expériences à la même température. Expérience 1 Expérience 2 Expérience 3 Volume du réactif 1 40 ml 20 ml 10 ml Volume d eau distillé 10 ml 30 ml 40 ml Volume du réactif 2 5 ml 5 ml 5 ml Dans chaque bécher, on verse la solution du réactif 1 et l eau. Puis à la date t = 0 on verse 5 ml de la solution du réactif 2 dans le bécher et on déclenche le chronomètre. On l arrête quand la croix placée sous le bécher n est plus visible, c est-à-dire que la réaction chimique a produit la même quantité de produit. On note ti la date correspondant à cette disparition pour chaque mélange. Résultats des mesures : 1 ère expérience t1 = 35 s 2 ème expérience t2 = 1 min 50 3 ème expérience t3 = 3 min 30

4 Scénario Niveau 1 : Critiquer des validations. Consigne donnée : Lire, critiquer et identifier les points positifs et négatifs des validations proposées. Mise en œuvre : a) L élève réfléchit en groupe de 4 et écrit ses analyses. b) Mise en commun orale. c) L enseignant formalise et propose un tableau récapitulatif. Niveau 2 Rédiger une validation. Consigne donnée : Écrire toutes les étapes de la validation (individuellement). Mise en œuvre : a) L élève écrit individuellement sa validation avec les critères de réussite. b) L enseignant photographie et projette quelques exemples de productions. c) Les élèves prennent la parole pour analyser les propositions, émettre d éventuelles critiques et proposer des améliorations. d) L enseignant anime les échanges jusqu à obtenir des propositions correctes. Niveau 3 : Rédiger une validation Consigne donnée : Rédiger la validation individuellement et s autoévaluer pour chaque exemple. Mise en œuvre : a) L élève écrit individuellement sa validation avec les critères de réussite. b) L élève s autoévalue avec les critères de réussite. c) L enseignant évalue avec les critères de réussite.

5 Travaux des élèves et analyse : Niveau 1 : Il s agit pour les élèves de pointer tout ce qu il y a à prendre en compte pour valider avec rigueur et méthode des résultats, ici expérimentaux. Les exemples donnés dans cette séance sont constitués de résultats expérimentaux de mesures car c est dans un premier temps plus simple pour l élève. Par la suite, dans l année, il sera confronté à des résultats constitués d observations visuelles d expérience, de résultats calculatoires, d arguments présentés L idée est de travailler sur la méthode de validation. Validation 1 : Calcul du coefficient permettant de passer de C à A : Mesure 1 = 0 Mesure 2 = 68,9 Mesure 3 = 65,2 Mesure 4 = 64,5 Mesure 5 = 71,4 Mesure 6 = 64,5 Mesure 7 = 64,2 Mesure 8 = 66,7 Mesure 9 = 64,7 Les coefficients ne sont pas égaux. Il n y a donc pas de proportionnalité. Analyse des élèves : La présentation des résultats n est pas correcte. Un tableau ou une courbe aurait été mieux. La conclusion ne tient pas compte des incertitudes des mesures. Il y a proportionnalité si on prend en compte les incertitudes. Validation 2 : Lorsque C augmente A augmente aussi. Il y a donc proportionnalité entre A et C. Mais attention on n a pas fait de mesures pour une solution très concentrée en ions nitrate (supérieur à 100). Donc on ne peut pas savoir audelà de cette valeur si cela continue à être proportionnel. Analyse des élèves : L argument avancé est faux. Cela ne suffit pas. Il a raison de dire qu on ne sait pas au-dessus de 100. Validation 3 : 1,5 1 0,5 A= f(c) La courbe passant par 0 et étant une droite croissante il y a bien proportionnalité entre A et C

6 Analyse des élèves : La courbe est une bonne idée. On voit bien. Pour justifier l allure de droite (car ce n est pas tout à fait une droite) il aurait dû évoquer les incertitudes de mesure. Il n interprète pas son exploitation il aurait pu calculer le coefficient de proportionnalité. Il ne répond pas à la problématique. Validation 4 : En calculant le coefficient qui permet de passer de la 1 ère ligne à la 2 ème on trouve une valeur aux alentours de 65. Ces valeurs ne sont pas parfaitement égales mais en même temps il s agit de mesures et donc elles contiennent des incertitudes on peut donc considérer que ces coefficients sont égaux. Il y a donc proportionnalité entre ces valeurs d A et C. On peut donc se servir de la mesure d A pour trouver la valeur de C. Analyse des élèves : Les résultats ne sont pas présentés correctement : le calcul des coefficients devrait apparaitre dans un tableau avec la valeur moyenne (et son unité). La validation tient compte des incertitudes. Il répond à la question scientifique. Il répond à la problématique mais il ne dit pas comment faire. Analyse finale : L enseignant regroupe les analyses des élèves et fournit alors un tableau présentant les critères de réussite. Ce tableau sera ensuite utilisé dans les niveaux 2 et 3. Toute l année il sera ensuite un outil précieux. VALIDER DES RÉSULTATS Critères de réussite 1 Mettre en forme les résultats de façon judicieuse (tableau, graphe, phrase, schéma ). 2 Exploiter les résultats (trouver une relation, calculer un coefficient de proportionnalité, estimer une incertitude, modéliser une observation, ). 3 Confronter les résultats et les exploitations à l hypothèse ou aux objectifs. 4 Rédiger une conclusion sur la validation de l hypothèse. Répondre à la QS et à la problématique. 5 Indiquer les limites des résultats obtenus en termes d incertitude, de domaine de validation