Le MOOC physique de l’ULiège : Un outil concret et motivant pour faciliter la transition entre les enseignements secondaire et supérieur

Au cours de notre expérience dans l’encadrement de cours de physique en première année de bachelier à l’ULiège, nous avons constaté des difficultés récurrentes chez les étudiants, et ce, quelle que soit la section d’études dans laquelle ils sont inscrits. Il y a bien sûr des difficultés classiques liées notamment à l’acclimatation à l’université ou encore des difficultés institutionnelles. A titre d’exemple, citons le fait que le taux d’encadrement ne cesse de diminuer dans l’enseignement supérieur en raison de l’augmentation du nombre d’étudiants entamant des études chaque année et d’un budget n’augmentant pas proportionnellement. Par ailleurs, nous avons remarqué que les étudiants rencontrent souvent des difficultés à lier les modèles et théories enseignés dans le cadre de leur cours de physique avec le « monde réel ». Nous constatons également chez de nombreux étudiants des « blocages » psychologiques quant à l’utilité et la difficulté de la physique. De plus, ils sont souvent influencés par des conceptions ou représentations alternatives qui semblent persister, même après un premier apprentissage de la matière dans l’enseignement secondaire [1][2]. A ce propos, Bachelard remettait en question les méthodes d’apprentissage, et considérait déjà en 1938, qu’en phase d’apprentissage « […] il s’agit alors, non pas d’acquérir une culture expérimentale, mais bien de changer de culture expérimentale, de renverser les obstacles déjà amoncelés par la vie quotidienne » [3]. En conséquence, les taux d’échec et d’abandon sont dès lors très importants, et cela est particulièrement vrai dans le cadre des cours des sciences, et plus singulièrement, en physique. Afin de faciliter la transition entre les enseignements secondaire et supérieur dans le cadre des cours de physique, nous avons décidé de concevoir un outil gratuit, facilement disponible et utilisable n’importe quand et n’importe où moyennant une connexion internet. Un MOOC nous a semblé répondre à l’ensemble de ces critères. Un MOOC (Massive Open Online Course) est un cours en ligne gratuit, ouvert à tous et composé d’outils interactifs. Il est possible d’y incorporer des vidéos, des exercices, des forums, des quiz, des évaluations par les pairs et une multitude d’autres objets interactifs. Ces cours, gratuits et conçus pour être suivis entièrement à distance par de très larges cohortes de participants à travers le monde, s’intègrent dans une démarche de démocratisation maximale des savoirs [4]. Ce type de support présente divers avantages : l’étudiant peut y « faire son marché » en ne travaillant par exemple que les séquences présentant le contenu dont il a besoin. Par ailleurs, comme nous l’avons déjà mentionné, ce type d’outil est disponible en permanence durant de longues périodes et permet donc à l’apprenant d’y travailler lorsqu’il le souhaite et à son rythme, puisqu’il s’agit d’un outil d’enseignement asynchrone. Notre MOOC a été pensé comme un outil de transition entre les deux niveaux d’enseignement précités. Il est donc utile tant aux étudiants des dernières années de l’enseignement secondaire qui souhaitent se préparer aux études supérieures ou préparer un examen d’entrée, qu’aux étudiants souhaitant un complément aux remédiations organisées en physique en première année du supérieur. Ces étudiants peuvent y revoir la matière différemment afin de mieux en maitriser les bases, et ce, dans le but de suivre plus confortablement les séances en présentiel. Nous avons voulu profiter du format du MOOC pour « sortir la physique de la classe », afin de rendre la matière plus concrète et amusante pour les étudiants. Nous sommes allés à la rencontre de sportifs et nous avons étudié différentes situations de la vie courante afin d’illustrer le fait que la physique est bien présente partout. Nous avons également choisi de confronter les étudiants à leurs conceptions alternatives et autres représentations, ainsi qu’à des confusions courantes. Cette démarche a pour objectif de les déconstruire pour, ensuite, reconstruire la matière sur des bases solides. Actuellement, notre MOOC comprend deux modules consacrés à la mécanique : un premier centré sur la cinématique (étude des mouvements) et un second sur la dynamique (étude des causes des mouvements). A l’avenir, notre MOOC couvrira à la fois l’ensemble du programme de l’option « sciences générales » de l’enseignement secondaire, ainsi que quelques éléments issus de nouvelles matières pour les étudiants dans l’enseignement supérieur

Application des principes de la classe inversée aux travaux pratiques de physique

Une enquête interne au sein du département de Physique de l’Université de Liège (Belgique) a révélé que les assistants en charge des travaux pratiques considéraient importante l’aide qu’ils apportent aux étudiants en laboratoire. Malgré cela, les assistants sondés considèrent que les étudiants sont insuffisamment motivés lors de leur arrivée et observent un manque d’investissement dans la tâche au cours de ces laboratoires. En réponse à ces constats, un projet a été développé afin de tenter de faciliter la compréhension de la matière par les étudiants et d’accroître leur motivation à s’investir davantage dans leur formation, et en particulier, lors des travaux pratiques de physique. Basé sur le principe de la classe inversée, ce projet consiste en la réalisation de courtes séquences vidéo introductives aux travaux pratiques. Elles ont notamment pour objectif de présenter la matière sous une autre forme que celle utilisée lors des cours en classe. Concrètement, une première séquence est publiée quelques jours avant le laboratoire. Les concepts de base y sont illustrés et rapidement mis en application. Les étudiants sont alors invités à commenter une application particulière et non expliquée. Quelques jours plus tard, une seconde séquence vidéo est postée. Elle comprend la solution au problème et la présentation du matériel de laboratoire. Ces vidéos ont été conçues en accord avec les standards pédagogiques en la matière au niveau de la durée, de la distribution de la charge cognitive et des principes du multimédia. Une attention particulière a été apportée afin de rendre signifiante la matière enseignée au public particulier auquel elles s’adressent. Enfin, un test formatif composé de QCM permet à l’étudiant de s’auto-évaluer avant le laboratoire. Une analyse portant sur une éventuelle augmentation des notes obtenues aux questions en rapport avec ces deux laboratoires et sur la satisfaction des étudiants et des assistants sera effectuée

La vidéo interactive pour lutter contre les conceptions erronées rencontrées en physique chez les étudiants arrivant à l'université

Un MOOC (Massive Open Online Course), portant sur la physique et dont l’objectif sera de faciliter la transition « secondaire-supérieur » en physique, est en cours de réalisation actuellement à l’ULiège (Belgique). Son contenu et sa structure ont été réfléchis et discutés dans un groupe constitué d’enseignants du secondaire et du supérieur. Chaque séquence commencera par la mise en évidence d’une conception erronée, souvent rencontrée par ces enseignants. Daud et al. indiquent que « les élèves arrivent en classe avec des théories et des conceptions antérieures qui sont les résultats des expériences quotidiennes et des convictions de bon sens. À mesure qu’ils progressent dans leur éducation, ces conceptions seront renforcées et il sera extrêmement difficile de changer » (Daud et al., 2015). D’autres travaux de recherches (Thouin, 1985 ; Verhaeghe et al., 2004) ont mis en évidence les problèmes liés aux représentations première de la réalité qu’ont les étudiants en abordant différents concepts en sciences physiques. Ce constat est particulièrement marquant en mécanique, de par son rapport à la vie quotidienne (Caramazza et al., 1981 ; Champagne et al., 1980 ; Clement, 1982 ; McCloskey, 1983). Dans un premier temps, nous nous sommes attardés sur les difficultés conceptuelles que rencontrent de nombreux apprenants dans l’analyse du mouvement balistique d’un objet. Afin de mettre en évidence la persistance de ces conceptions, même à l’université, une étude a été menée auprès de l’ensemble des étudiants de l’Université de Liège inscrit en première année et ayant un cours de physique dans leur programme. Le même test formatif, composé de douze questions, a été soumis aux étudiants à deux reprises : une première fois avant d’aborder cette matière à l’université et à l’issue des différents cours et séances pratiques portant sur la cinématique. L’étudiant est invité à évaluer quatre grandeurs en deux points spécifiques de la trajectoire (le sommet et le point d’impact) et d’y indiquer si elles sont nulles ou non. Il s’agit donc de questions à choix multiples à deux propositions (Figure 1). Les questions relatives à la fin de la trajectoire sont dédoublées afin de mesurer, chez l’étudiant, l’impact du type de sol (sol dur ou eau) sur lequel arrive l’objet. Les quatre grandeurs testées sont : - la composante horizontale du vecteur vitesse vx de l’objet, - la composante verticale du vecteur vitesse vy de l’objet, - la vitesse v de l’objet, - l’accélération a subie par cet objet. Seize combinaisons de réponses sont possibles et seule l’une d’entre elle est correcte (vx ≠ 0 : vy = 0 ; v ≠ 0 ; a ≠ 0). Sept combinaisons sont fausses mais néanmoins réalistes. Elles ne correspondent simplement pas à la situation décrite. Les huit dernières combinaisons sont incohérentes. Par exemple, il est physiquement impossible qu’un objet possède une vitesse non nulle tout en présentant des composantes du vecteur vitesse nulles. Les analyses de l’expérimentation réalisée auprès de 1555 étudiants entre septembre et novembre 2019 sont réalisées selon trois axes : - Scores globaux des étudiants et évolution d’un test à l’autre. - Comparaison des sections en fonction des méthodes pédagogiques. - Analyse des profils de réponses, et des éventuelles migrations d’un test à l’autre. Au vu des résultats déjà disponibles, une amélioration de la note globale est constatée pour l’ensemble des sections. Cette évolution positive est plus marquée dans certaines sections. L’éventuel impact des différentes méthodes pédagogiques développées dans chacune de ces sections sera prochainement étudié. Les analyses actuelles sont essentiellement centrées sur les réponses fournies aux quatre questions relatives au sommet de la trajectoire. Il est à noter qu’une diminution des notes est observée dans un des seize sections sondées. Diverses investigations doivent être menées pour expliquer cela. En parallèle, l’étude des migrations d’étudiants d’un profil de réponses à un autre est en cours. Un premier résultat intéressant montre que les sections pour lesquels les étudiants doivent réussir un examen présentent une part plus grande d’étudiants dit « résistant à l’apprentissage ». L’analyse plus approfondies de ces résultats sera réalisée d’ici au colloque Didactifen 2020. Par ailleurs, afin de lutter contre ces difficultés, dans le cadre du MOOC consacré à la physique et qui paraitra en septembre 2020, une vidéo interactive portant sur le tir balistique a été imaginée. Comme l’énonce Dontaine et al (2015), « l’utilisation des séquences filmées permet de rencontrer un certain nombre des conditions énoncées par Viau (2000) afin de susciter la motivation chez les apprenants ». Nous pensons que l’aspect interactif de la vidéo devrait permettre à l’étudiant de se rendre compte très rapidement des erreurs commises, de les corriger en temps réel et donc, de lui permettre d’évoluer dans son apprentissage. En pratique, dès l’entame de la séquence consacrée aux mouvements à deux dimensions, une animation illustre le début du mouvement parabolique d’un ballon lancé obliquement. Lorsqu’il atteint le sommet de sa trajectoire, l’animation se met en pause. L’étudiant est alors invité à indiquer la nullité/non nullité des quatre grandeurs physique précitées (vx, vy, v et a) La suite de la vidéo diffère en fonction de la combinaison de réponses fournies. Dans le cas où la combinaison est illogique, une illustration « bug » apparait à l’écran signifiant à l’apprenant l’incohérence de ses réponses. Dans le cas où l’étudiant a encodé une combinaison plausible mais fausse, le ballon suit la trajectoire correspondant aux réponses fournies. Il lui sera alors possible d’identifier sur quelle(s) grandeur(s) portent son(ses) erreur(s) et la(les) corriger en conséquence. Enfin, dans le cas où l’apprenant fournit la bonne combinaison de réponses, le ballon poursuit sa trajectoire parabolique normalement. Le même développement pédagogique a été réalisé dans le cas où le ballon arrive au niveau du sol. Une réflexion portant sur la création d’autres vidéos interactives est en cours dans le cadre de ce MOOC dont le public cible sera tant les étudiants finissant leurs études secondaires et désireux de se préparer à l’universitaire qu’aux étudiants universitaire ayant besoin d’un outil de remédiation. Bibliographie Caramazza, A., McCloskey, M., & Green, B. (1981). Naive beliefs in “sophisticated” subjects: Misconceptions about trajectories of objects. Cognition, 9(2), 117-123. Champagne, A. B., Klopfer, L. E., & Anderson, J. H. (1980). Factors influencing the learning of classical mechanics. American Journal of physics, 48(12), 1074-1079. Clement, J. (1982). Students’ preconceptions in introductory mechanics. American Journal of physics, 50(1), 66-71. Daud, N. S. N., Karim, M. M. A., Hassan, S. W. N. W., & Rahman, N. A. (2015). Misconception and Difficulties in Introductory Physics Among High School and University Students: An Overview in Mechanics (34-47). EDUCATUM Journal of Science, Mathematics and Technology (EJSMT), 2(1), 34-47. Dontaine, M., & Plumat, J. (2015). Utilisation de séquences vidéo pour la mise en évidence du raisonnement causal en physique. Éducation et didactique, 9(2), 95-105. McCloskey, M. (1983). Naive theories of motion. Mental models, 299-324. Thouin, M. (1985). Les représentations de concepts en sciences physiques chez les jeunes. Revue des sciences de l'éducation, 11(2), 247-258. Verhaeghe, J.-C., Wolfs, J.L., Simon, X. & Compère, D. (2004). Pratiquer l’épistémologie. Un manuel d’initiation pour les maîtres et formateurs. Bruxelles : De Boeck. Viau, R. (2000). Des conditions à respecter pour susciter la motivation des élèves. Correspondance, 5(3), 2-4

Quels facteurs, dans les parcours des étudiants, permettent d’expliquer les problèmes de représentations en mécanique ? Comment y répondre ?

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Le MOOC physique de l’ULiège : Un outil numérique, concret et motivant pour évaluer et remédier à ses lacunes en mécanique

peer reviewedNotre expérience d’enseignant en physique en première année de bachelier à l’ULiège nous a permis de relever que les étudiants rencontrent souvent des difficultés à lier les modèles et théories enseignés avec le monde dans lequel nous vivons. Les préconceptions et représentations alternatives sont fréquentes et persistent même après un premier apprentissage préalable de la matière. Pour répondre à ce constat et faciliter la transition entre les enseignements secondaire et supérieur dans le cadre des cours de physique, nous avons décidé de concevoir un MOOC (Massive Open Online Course) consacré à l’apprentissage de la cinématique et de la dynamique et dans lequel l’étudiant peut trouver et travailler la matière dont il a besoin, et ce à n’importe quel moment. Ce MOOC de transition a la particularité de confronter les étudiants à leurs représentations alternatives et autres confusions courantes en « sortant la physique de la classe » et en présentant la matière sur base d’observations de situations de la vie quotidienne ainsi que sur l’analyse de différentes pratiques sportives. Le format numérique du cours permet de proposer des contenus enrichis de capsules vidéo-pédagogiques et d’exercices ludiques et interactifs qui rendent également la matière plus concrète et amusante pour les étudiants

A História da Alimentação: balizas historiográficas

Os M. pretenderam traçar um quadro da História da Alimentação, não como um novo ramo epistemológico da disciplina, mas como um campo em desenvolvimento de práticas e atividades especializadas, incluindo pesquisa, formação, publicações, associações, encontros acadêmicos, etc. Um breve relato das condições em que tal campo se assentou faz-se preceder de um panorama dos estudos de alimentação e temas correia tos, em geral, segundo cinco abardagens Ia biológica, a econômica, a social, a cultural e a filosófica!, assim como da identificação das contribuições mais relevantes da Antropologia, Arqueologia, Sociologia e Geografia. A fim de comentar a multiforme e volumosa bibliografia histórica, foi ela organizada segundo critérios morfológicos. A seguir, alguns tópicos importantes mereceram tratamento à parte: a fome, o alimento e o domínio religioso, as descobertas européias e a difusão mundial de alimentos, gosto e gastronomia. O artigo se encerra com um rápido balanço crítico da historiografia brasileira sobre o tema

Formation and characterization of artificial lipid bilayers on optical fibers

Transports across cellular membranes are at the basis of a lot of biological processes such as the transmission of information in neurons. Their characterization is therefore of crucial interest. As they are equivalent to biological membranes, artificial lipid bilayers can be created to study membranes and transmembrane proteins properties or transmembrane transports. The aim of this work is to develop a new method for the fabrication of artificial membranes based on the use of optical fibers as support for the bilayer, and for their characterization by fluorescence measurements. We use microfluidics on fibers to create two phospholipid monolayers that we approach close enough to form a bilayer. The membrane formation is checked using fluorescein or a fluorescent sodium probe, Tetra (tetramethylammonium) salt (sodium green), whose optical signal depends on sodium concentration

La pilule "anti-âge", la DHEA (mythe ou réalité)

BORDEAUX2-BU Santé (330632101) / SudocSudocFranceF

Présentation du MOOC Physique de l’ULiège

Présentation du "MOOC Physique" conçu par l'ULiège. Ce MOOC vise à faciliter la transition entre les enseignements secondaire et supérieur dans le cadre des cours portant sur la mécanique (cinématique + dynamique

Etude des conceptions erronées rencontrées sur l’analyse d’un tir parabolique chez les étudiants arrivant à l’université

Un MOOC (Massive Open Online Course), portant sur la physique et dont l’objectif sera de faciliter la transition « secondaire-supérieur » en physique, est en cours de réalisation actuellement à l’ULIège (Belgique). Le contenu et la structure du MOOC ont été réfléchi et discuté dans un groupe constitué d’enseignants du secondaire et du supérieur. Chaque séquence commencera par la mise en évidence d’une conception erronée, souvent rencontrée par les différents enseignants. Plusieurs travaux de recherches (Daud et al., 2015 ; Thouin, 1985) ont mis en évidence les problèmes liés à aux représentations première de la réalité qu’ont les élèves et étudiants en abordant différents concepts en sciences physiques. C’est particulièrement le cas en mécanique, de par son rapport à la vie quotidienne (Caramazza et al., 1981 ; Champagne et al., 1980 ; Clement, 1982). Nous nous sommes fortement attardés sur les difficultés conceptuelles que rencontrent de nombreux apprenants dans l’analyse du mouvement parabolique d’un objet. Afin de pointer ces difficultés, une vidéo interactive a été imaginée. Dans un premier temps, une animation illustre le début du mouvement parabolique d’un ballon lancé obliquement (Figure 1). Dès qu’il atteint le sommet de sa trajectoire, l’animation se met en pause. L’étudiant est alors invité à indiquer la nullité/non nullité des quatre grandeurs physique : - la vitesse v de l’objet, - la composante horizontale du vecteur vitesse vx de l’objet, - la composante verticale du vecteur vitesse vy de l’objet et - l’accélération a subie par cet objet. Seize combinaisons de réponses sont possibles et seule une d’entre elle est correcte (v ≠ 0 ; vx ≠ 0 : vy = 0 ; a ≠ 0). Sept combinaisons sont fausses mais néanmoins réalistes. Elles ne correspondent simplement pas à la situation décrite. Les huit dernières combinaisons sont incohérentes. Par exemple, il est physiquement impossible qu’un objet possède une vitesse non nulle tout en présentant des composantes du vecteur vitesse nulle. Mettre en évidence cette incohérence devrait permettre à l’étudiant d’évoluer dans son apprentissage. La suite de la vidéo sera différente en fonction de la combinaison de réponse fournie. Dans le cas où la combinaison est illogique, une illustration « bug » apparaitra à l’écran signifiant à l’apprenant l’incohérence de ses réponses. Dans le cas où l’étudiant a encodé une combinaison plausible mais fausse, le ballon suivra la trajectoire correspondant aux réponses fournies. L’apprenant pourra alors se rendre compte facilement qu’une ou plusieurs de ses réponses sont erronées au vu de la suite de la trajectoire. Il lui sera alors possible d’identifier sur quelle(s) grandeur(s) portent son(ses) erreur(s) et la(les) corriger en conséquence. Enfin, dans le cas où l’apprenant fourni la bonne combinaison de réponse, le ballon poursuivra sa trajectoire parabolique normalement. Le même développement pédagogique a été réalisé dans le cas où le ballon arrive au niveau du sol. Une ultime question, à réponses multiples cette fois, permet aux étudiants d’indiquer une éventuelle différence de réponse pour chacune des quatre grandeurs, en fonction du type de sol sur lequel arrivera l’objet (sol dur ou eau). Afin d’identifier les fréquences de sélection des différentes combinaisons possibles, une équipe pédagogique du Département de Physique de l’Université de Liège a proposé le même test formatif à plusieurs publics d’étudiants : des élèves de dernière année de l’enseignement secondaire participant à différents types d’activités préparatoires et des étudiants de première année universitaire ayant un cours de physique dans leur programme de cours. Ce test, composé de neuf questions à choix multiples ou à réponses multiples, est soumis aux étudiants des activités préparatoires une seule fois. Les étudiants de première année universitaire ont l’occasion d’y répondre deux fois : une première fois avant d’aborder cette matière à l’université (bien que cette matière lui ait été enseignée en secondaire) et une seconde fois à l’issue des différents cours et séances d’exercices portant sur la cinématique. Comme dans le cas de la vidéo interactive du MOOC, l’étudiant est invité à évaluer différentes grandeurs aux deux points spécifiques précités de la trajectoire : le sommet et le point d’impact. En ces deux points, l’étudiant est invité à indiquer si ces grandeurs sont nulles ou non nulles. Il s’agit donc de questions à choix multiples à deux propositions. La question relative au type de sol leur est également soumise. Les résultats des analyses des différentes expérimentations réalisées entre mai 2019 et octobre 2019 seront présentées lors du colloque 2020 de l’Admee-Europe. Dans le cas des étudiants universitaires, trois pistes d’analyse seront empruntées : - Analyse des scores globaux des étudiants et comparaison avant/après avoir suivi les cours à l’université. - Analyse de l’évolution par section et comparaison des sections en fonction des méthodes pédagogiques. - Analyse des profils de réponses, et de l’éventuelle évolution de ceux-ci avant/après les cours à l’unviersité. Caramazza, A., McCloskey, M., & Green, B. (1981). Naive beliefs in “sophisticated” subjects: Misconceptions about trajectories of objects. Cognition, 9(2), 117-123. Champagne, A. B., Klopfer, L. E., & Anderson, J. H. (1980). Factors influencing the learning of classical mechanics. American Journal of physics, 48(12), 1074-1079. Clement, J. (1982). Students’ preconceptions in introductory mechanics. American Journal of physics, 50(1), 66-71. Daud, N. S. N., Karim, M. M. A., Hassan, S. W. N. W., & Rahman, N. A. (2015). Misconception and Difficulties in Introductory Physics Among High School and University Students: An Overview in Mechanics (34-47). EDUCATUM Journal of Science, Mathematics and Technology (EJSMT), 2(1), 34-47. Thouin, M. (1985). Les représentations de concepts en sciences physiques chez les jeunes. Revue des sciences de l'éducation, 11(2), 247-258