M P I Mesures Physiques et Informatique 25102021

M. P. I. Mesures Physiques et Informatique 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 1

M. P. I. • • • Finalités de cet enseignement. Objectifs de cet enseignement. Un principe pédagogique. Une nécessité. Les contenus. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 2

M. P. I. • Un enseignement de détermination destiné à – susciter des orientations vers les sections scientifiques et technologiques. – renforcer l’aspect expérimental des sciences. – sensibiliser les élèves à la mesure : ses méthodes, ses limites. (extraits du BO HS N° 6 du 31 -08 -2000) 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 3

M. P. I. • Tout en restant dans le domaine scientifique, les mesures proposées devront porter sur des systèmes relevant des disciplines les plus variées : physique, chimie, science de la vie et de la Terre, technologie, sciences au sens large du terme. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 4

Objectifs • objectifs méthodologiques généraux, • objectifs méthodologiques disciplinaires 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 5

objectifs méthodologiques généraux • • apprentissage de l’autonomie, gestion du temps, recherche d’informations présentation d’un travail en utilisant au mieux les techniques actuelles de communication 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 6

objectifs méthodologiques disciplinaires • • utilisation réfléchie de matériels, initiation à la méthode expérimentale, traitement raisonné des mesures, utilisation de logiciels de simulation 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 7

Un principe pédagogique • Les objectifs méthodologiques généraux et les objectifs méthodologiques disciplinaires doivent prendre le pas sur les objectifs de pur contenu. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 8

Les conséquences • Un enseignement expérimental privilégiant l’apprentissage de l’autonomie et de l ’initiative : les élèves sont placés face à des situations problèmes dont la résolution devra leur demander d’acquérir de nouveaux contenus et comportements. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 9

Une nécessité • Synthèses pour aider aux apprentissages et à la conceptualisation. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 10

La phase de synthèse • Ce qu’elle est et n’est pas! • Qui la fait? • Quand? 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 11

La phase de synthèse • Doit répondre à la question qu’avons-nous appris aujourd’hui? • C’est aussi l’occasion d’un travail sur l’écrit et sur l’oral. • N’est ni un cours, ni une séance de recopie de ce que dit ou écrit le professeur. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 12

La phase de synthèse • Elle est faite par les élèves : – par groupe (parfois individuellement), – collectivement (toute la classe). • Sous la conduite du professeur. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 13

La phase de synthèse • En cours de séance, à la fin de la séance. • C’est un processus continu. • Il faut y consacrer le temps nécessaire (Il est nécessaire de laisser aux élèves du temps pour réfléchir). 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 14

Les contenus • • • La mesure La physique analogique. La physique numérique. L’informatique. La culture scientifique et technique. Mais surtout. . . 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 15

Les mesures Notion d’additivité ou non additivité de grandeurs physiques 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 16

La chaîne de mesure Mémorisation Capteur Traitement du signal Physique Chimie SVT Technologie 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR Processus de décision Actionneurs Modélisation 17

Les capteurs • Il ne s’agit pas de faire la technologie des capteurs. • Un capteur c’est : – un transducteur. – un système de conditionnement. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 18

Le capteur Grandeur Physique Transducteur Conditionnement du signal Principe Physique 25/10/2021 Lois de l’électricité B LEROUX C REHEL IA-IPR Signal utile 19

Le transducteur • Partie du capteur qui transforme la grandeur physique en signal physique (le plus souvent en signal électrique). • C ’est là que se situe le principe physique (la température modifie des répartitions électroniques, ou la résistance d ’un conducteur, …) 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 20

Le conditionnement du signal • Quel est le problème? 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 21

Le conditionnement • Il faut obtenir un signal : – dont la valeur est dans une échelle exploitable, – dont l’amplitude est compatible avec l ’appareillage standard de type industriel. • Un signal standardisé, normalisé, acceptable par tout système de traitement. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 22

La physique analogique • Échelle de température • Diviseur de tension (étude expérimentale) • Suiveur, amplificateur, comparateur (étude fonctionnelle) • Loi d’Ohm • Loi des intensités • Loi des tensions 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 23

La physique numérique • Systèmes de numération (bases 2, 10, 16) • Convertisseurs CAN et CNA : – visualisation de la conversion – étude technologique hors programme • Étude expérimentale de la résolution et de l’influence la fréquence d’échantillonnage. 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 24

L’informatique • • Système d’exploitation : arborescence Tableur-grapheur : lissage et ajustement Acquisition de données Logiciels de simulation 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 25

Culture scientifique et technique • Histoire de la numération • Histoire de l’informatique • Architecture de l’ordinateur • Réalisation d’un rapport d’activité • Recherche documentaire 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 26

Mais surtout. . . • Apprentissage de : – l’autonomie – gestion du temps – recherche documentaire • Utilisation réfléchie de matériel • Initiation à la méthode expérimentale • Traitement raisonné des mesures Et. . . 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 27

Donner du temps aux élèves pour • • Réfléchir. . . Imaginer. . . Intégrer la logique d’… Valider… . . . un système fiable de mesures et de traitement 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 28

Partie thématique • Espace de liberté • Travail sous forme de projet 25/10/2021 B LEROUX C REHEL IA-IPR 29