PerfecTIC Description générale Titre Apprendre à résoudre des problèmes de cinématique Objectif d apprentissage Résoudre différents problèmes de cinématique à accélération constante Résumé À quatre reprises, durant la session, l enseignant propose aux élèves des périodes d exercices qui consistent à résoudre différents problèmes de cinématique : 1.mouvement rectiligne à accélération constante (ou nulle); 2.mouvement circulaire uniforme et mouvement parabolique; 3.diverses combinaisons de mouvements variés dans le plan, impliquant plusieurs corps, possiblement avec plusieurs séquences de mouvement; 4.mouvements de rotation avec accélération constante. Pour chaque période d exercices, l enseignant explique les notions préalables puis distribue l énoncé de trois ou quatre problèmes. À domicile ou au laboratoire informatique du collège, les élèves doivent résoudre ces problèmes avec l assistance du logiciel AIDER et remettre une copie imprimée de leurs résultats. Durée Pour l enseignant et pour les élèves : Environ une heure pour rédiger l énoncé de tous les problèmes Quatre périodes de une heure pour enseigner les notions préalables aux périodes d exercices Pour les élèves : Environ quatre périodes d exercices de une heure pour résoudre les problèmes Habiletés technologiques requises Pour l enseignant et pour les élèves : Connaissance de base de l ordinateur PC ou Macintosh Maîtrise du logiciel AIDER N. B. Le logiciel AIDER est facile à utiliser. Il offre des fonctions d assistance qui décrivent les opérations possibles. Vous pouvez également consulter son guide d utilisation.
Matériel requis Si les exercices sont à faire en dehors des heures de cours : Ordinateur PC ou Macintosh, 8 Mo de RAM, lecteur de cédérom, moniteur 256 couleurs, résolution 640 X 480, espace disque 2,5 mégaoctets, une imprimante, à domicile ou en accès libre au laboratoire informatique du collège Cédérom AIDER Si les exercices sont à faire durant les heures de cours : Possibilité d accès à un laboratoire informatique comprenant un ordinateur PC ou Macintosh par élève et quelques imprimantes disponibles, durant quatre périodes d une heure Logiciel AIDER installé sur chaque disque dur ou sur le réseau du collège Avantages liés à l utilisation des TIC La résolution de problèmes de cinématique met en jeu toute une série de processus cognitifs indépendants les uns des autres : précision du type de mouvement, choix d un système de coordonnées, détermination du signe des variables décrivant le mouvement, choix des équations et opérations algébriques. Pour l enseignant, il est difficile de savoir où, dans la démarche de résolution de ces problèmes, chaque élève éprouve de la difficulté, et de corriger la situation, à moins d intervenir auprès de chacun, ce qui est malheureusement inconcevable dans le contexte pédagogique actuel, compte tenu du temps dont l enseignant dispose et du nombre d élèves dont il a la charge. Le logiciel AIDER assiste individuellement chaque élève lorsqu il résoud des problèmes de cinématique. Il fournit de la rétroaction sur demande, sans toutefois donner les réponses : il attire l attention de l élève sur ses erreurs potentielles, relève ses contradictions à chacune des étapes de la résolution du problème, l aide à se poser les bonnes questions, fait des suggestions, etc. Il soulève la réflexion et l interrogation. L élève peut, dès lors, corriger ses choix en fonction de la rétroaction individualisée qu il obtient. Il va donc développer des stratégies et des habiletés de résolution de problème. De plus, avec le logiciel, l élève n est plus contraint d effectuer les opérations algébriques pour résoudre les équations, ce qui permet à l enseignant de reconnaître ceux et celles qui n éprouvaient des difficultés que pour cette raison. PerfecTIC Apprendre à résoudre des problèmes de cinématique 2
Déroulement pas à pas Préparation pédagogique préalable Pour l enseignant : Préparer un cours sur les notions reliées à chaque période d exercices : - Période d exercices 1 : mouvement rectiligne à accélération constante, notions de coordonnées et de vitesse instantanée - Période d exercices 2 : mouvements circulaire et parabolique et notions de vecteurs - Période d exercices 3 : aucune notion préalable - Période d exercices 4 : cinématique des rotations à accélération (angulaire) constante Lire le guide d utilisation du logiciel AIDER. Rédiger l énoncé de trois ou quatre problèmes de difficulté variée pour chacune des quatre périodes d exercices (voir exemple d énoncé en annexe et dans le guide d utilisation). S assurer qu il est possible de trouver avec le logiciel AIDER la solution des problèmes énoncés. Pour les élèves : Lire le guide d utilisation du logiciel AIDER et faire les exemples proposés dans les sections 3, «AIDER par l exemple, étape 1» et 4 «AIDER par l exemple, étape 2». Si les exercices sont à faire en dehors des heures de cours, réviser les notions préalables : - Période d exercices 1 : mouvement rectiligne à accélération constante, notions de coordonnées et de vitesse instantanée - Période d exercices 2 : mouvements circulaire et parabolique et notions de vecteurs - Période d exercices 3 : aucune notion préalable à réviser - Période d exercices 4 : cinématique des rotations à accélération (angulaire) constante Préparation technique préalable Pour l enseignant : Entrer l énoncé de chacun des problèmes dans la zone «Énoncé du problème» du logiciel AIDER et sauvegarder chacun de ces problèmes dans des documents distincts. Demander au technicien en informatique du collège d installer le logiciel AIDER ainsi que les documents contenant les énoncés de problème sur chaque disque dur ou sur le réseau. PerfecTIC Apprendre à résoudre des problèmes de cinématique 3
Si les exercices sont à faire durant les heures de cours, réserver un laboratoire informatique contenant un ordinateur par élève pour les quatre périodes d exercices. Pour les élèves : Si les exercices sont à faire en dehors des heures de cours, installer le logiciel AIDER sur le disque dur de leur appareil ou réserver un ordinateur au laboratoire informatique du collège pour quatre périodes de une heure chacune, aux dates proposées par l enseignant. N.B. Les élèves qui ont un ordinateur à domicile peuvent aller copier les documents contenant les énoncés de problème sur une disquette et les installer sur leur disque dur. Étape 1 (Environ 1 heure) En classe, l enseignant : explique les notions reliées à la période d exercices : - Période d exercices 1 : mouvement rectiligne à accélération constante, notions de coordonnées et de vitesse instantanée - Période d exercices 2 : mouvements circulaire et parabolique et notions de vecteurs - Période d exercices 3 : aucune notion préalable à expliquer - Période d exercices 4 : cinématique des rotations à accélération (angulaire) constante si les exercices sont à faire en dehors des heures de cours, explique aux élèves où trouver les documents contenant les énoncés de problème et précise quand ils doivent remettre leurs résultats. Étape 2 (Environ 1 heure) Au laboratoire informatique ou à domicile, selon le cas, les élèves : font individuellement les exercices proposés; font imprimer leurs résultats; remettent une copie imprimée de leurs résultats, à la fin de la période d exercices ou selon les délais précisés par l enseignant. PerfecTIC Apprendre à résoudre des problèmes de cinématique 4
Pour plus de renseignements Auteur de l atelier René Lepage Établissement Centre collégial de développement de matériel didactique Site Web : http://www.ccdmd.qc.ca Téléphone : (514) 873-2200 Télécopieur : (514) 864-4908 Adresse électronique lepage_perusse@sympatico.ca Référence principale AIDER. (Logiciel). Montréal : Centre collégial de développement de matériel didactique, 2000. Réalisé par P. Ouellette. 1 cédérom. Configuration : ordinateur PC ou Macintosh, 8 Mo de RAM, lecteur de cédérom, moniteur 256 couleurs, résolution 640 X 480, espace disque 2,5 mégaoctets, une imprimante. Référence suggérée Nil PerfecTIC Apprendre à résoudre des problèmes de cinématique 5
Annexe Exemple d énoncé de problème Énoncé 1 : Vous devez concevoir une «collision» entre deux voitures pour un film d action. Les deux autos doivent s arrimer l une à l autre, alors qu elles avancent en freinant sur une route rectiligne. La première voiture roule à 20 m/s et freine de façon à s arrêter sur une distance de 70 m. Elle est suivie par une deuxième voiture, qui se déplace dans la même direction que la première, avec une vitesse de 32 m/s, alors qu elle freine de façon à arrêter sur une distance de 100 m. Quelle distance doit séparer initialement les deux voitures, si on veut qu elles aillent toutes les deux à la même vitesse lorsqu elles viendront en contact l une avec l autre? PerfecTIC Apprendre à résoudre des problèmes de cinématique 6