[PDF] ANALYSE DIMENSIONNELLE ET SON ROLE DANS L

View - Download ANALYSE DIMENSIONNELLE ET SON ROLE DANS L

Previous PDF

Next PDF

I

ECOLE NORMALE SUPERIEURE

DEPARTEMENT DE FORMATION INITIALE SCIENTIFIQUE

PHYSIQUE-CHIMIE

/ PC

CERTIFICAT

APTITUDE PEDAGOGIQUE DE ECOLE NORMALE

(C.A.P.E.N)

Présenté par :

RAFANOMANANA Narison

SOUS LA DIRECTION DE

M. RASOANAIVO René Yves

Ph.D et Maître de conférences

Année universitaire : 2014-2015

ANALYSE DIMENSIONNELLE ET SON ROLE DANS

L'APPRENTISSAGE DES SCIENCES PHYSIYUES EN

CLASSE SECONDAIRE ͗ CAS DU LYCEE D'ANDOHALO.

II

ECOLE NORMALE SUPERIEURE

DEPARTEMENT DE FORMATION INITIALE SCIENTIFIQUE

DE RECHERCHE

PHYSIQUE-CHIMIE

N° / PC

MEMOIRE DE

CERTIFICAT APTITUDE PEDAGOGIQECOLE

NORMALE (C.A.P.E.N)

Présenté par : RAFANOMANANA Narison

MEMBRES DE JURY : Président du Jury : M.RASOLONDRAMANITRA Henri

Ph.D et Maître de conférences

Juges : - M.RATSIFARITANA Charles

Ph.D et Maître de conférences

- M.RANDRIANANDRAINA Faneva

Ph.D et Maître de conférences

Directeur de mémoire : M. RASOANAIVO René Yves

Ph.D et Maître de conférences

Date de présentation : 22 septembre 2015ANALYSE DIMENSIONNELLE ET SON ROLE DANS

L'APPRENTISSAGE DES SCIENCES PHYSIYUES EN

CLASSE SECONDAIRE ͗ CAS DU LYCEE D'ANDOHALO

3

REMERCIEMENTS

Nous adressons nos reconnaissances et nos remerciements les plus sincères : - A Monsieur RASOLONDRAMANITRA Henri tâche de président de jury. - A Monsieur RATSIFARITANA Charles et Monsieur RANDRIANANDRAINA Faneva qui ont

accepté avec bienveillance de juger ce mémoire. Vos remarques et vos suggestions seront pris en

considérations pour améliorer ce travail.

- A monsieur RASOANAIVO René Yves, malgré vos multiples occupations vous avez consacré

beaucoup de temps pour diriger notre travail. - A tous les professeurs qui nous ont transmis leurs savoirs et leurs expériences durant - A ma famille pour son soutien sans faille et ses encouragements. - A tous mes amis de la promotion MIRAY - A tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce mémoire. i

TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION GENERALE .............................................................................................................. 1

Première partie : REPERES THEORIQUES

CHAPITRE I : ANALYSE DIMENSIONNELLE .............................................................................. 4

I. GRANDEURS, UNITES ET DIMENSIONS. ............................................................................ 4

I.1. Le système d'Unités International (S.I.) ..................................................................................... 4

I.1.1. Définitions ............................................................................................................................... 4

.................................................................................. 6

I.1.3.Quelques unités accessoires ...................................................................................................... 7

I.1.4. Préfixes SI ................................................................................................................................ 9

I.1.5.Quelques unités britanniques (ou américaines) ...................................................................... 10

................................................................. 11

I.2.1. Définition ............................................................................................................................... 11

I.2.1. Détermination de

..................................................... 12 .......................................................................................... 12 ................................................................. 12

......................................................................................................... 12

I.3.2. Règles d'homogénéité ............................................................................................................ 13

I.4- EQUATIONS AUX DIMENSIONS ........................................................................................ 13

I.4.1. Définition ............................................................................................................................... 13

I.4.2- Grandeurs dimensionnées grandeurs adimensionnées ....................................................... 13

I.4.2.1. Grandeurs adimensionnelle ................................................................................................ 13

I.4.2.2. Grandeurs dimensionnées ................................................................................................... 14

II. ANALYSE DIMANSIONNELLE ............................................................................................. 14

II.1. Définitions ............................................................................................................................... 14

II.2.Le théorème des ߨ

II.3.Methode de Rayleigh-ham ....................................................................................................... 16

........................ 18 ii ....................................................................................... 18

I.1. Modèle transmissif ................................................................................................................... 18

I.2. Modèle behavioriste ................................................................................................................. 19

I.3. Modèle constructiviste .............................................................................................................. 20

I.4. Modèle socioconstructiviste ..................................................................................................... 21

........................................................ 22 ............................................................................. 22 ................................................................................ 23

II.3. Méthode interrogative ............................................................................................................. 24

III. QUELQUES CONCEPTS DIDACTIQUES ............................................................................ 25

III.1. Evolution du champ de la " didactique » ............................................................................... 25

III.2.Représentation ......................................................................................................................... 26

III.2.1. Notion de la représentation ................................................................................................. 26

....................................... 27

III.3. Transposition didactique ........................................................................................................ 28

IV. CONCEPTS PEDAGOGIQUES .............................................................................................. 29

IV.1. Curriculum ............................................................................................................................. 29

IV.2. Objectif pédagogique ............................................................................................................. 30

CHAPITRE III- ............................ 31

DES SCIENCES ................................................................................................................................. 31

I-DEFINITION DE .................................................................................................... 31

II- .............................................................................. 31

II-1.Erreur dans le modèle transmissif ............................................................................................ 31

II.2-Erreur dans le modèle behavioriste .......................................................................................... 32

II.3-Erreur dans le modèle constructiviste et socioconstructiviste. ................................................ 32

II.4-Récapitulatif :

r selon Jean-Pierre ASTOLFI ................................................................ 33 III- ...................................................... 34

III.1-Erreurs relatives aux consignes .............................................................................................. 36

iii

III.2-Erreurs relatives à la situation : habitudes scolaires et mauvais décodage des attentes ......... 36

II

I.3- Erreurs relatives aux conceptions alternatives des élèves ..................................................... 37

III.4- Erreurs relatives aux opérations intellectuelles impliqués .................................................... 38

III-5-Erreurs portant sur les démarches adoptées ........................................................................... 38

III-6- ............................................... 38

III-7-Erreurs ayant leur origine dans une autre discipline .............................................................. 39

III-8-Erreurs causées par la complexité propre du contenu ............................................................ 39

Deuxième partie : EXPLOITATION PEDAGOGIQUE

ET

D'OBSERVATION40

I-ENQUETES AUPRES DES ELEVES CIBLES .......................................................................... 40

I.1. Populations cibles ..................................................................................................................... 40

II. OBSERVATION DES FEUILLES DE COPIES ET DE CLASSE .......................................... 46

II.1-Méthodologie ........................................................................................................................... 46

II.2-Observation des feuilles de copies ........................................................................................... 46

II.2.1- Présentation des résultats des observations. ......................................................................... 46

II.2.2.Interprétation des résultats des observations. ........................................................................ 46

II.2.2.1.Classification des erreurs ................................................................................................... 46

II.2.2.2.Interprétation des erreurs par catégorie .............................................................................. 48

II.3. Observations de classes ........................................................................................................... 53

III.3.1.Présentation des résultats des observations de classes ......................................................... 53

III.3.1.1.Cours ................................................................................................................................. 53

III.3.1.2. Exercices .......................................................................................................................... 54

III.3.2.Interprétation du résultat ...................................................................................................... 57

DES SCIENCES PHYSIQUES .......................................................................................................... 58

I . LES OBSTACLES DUS A LA TRANSPOSITION DIDACTIQUE : axe maitre-savoir ....... 58

OUTILS

AUX CONNAISSANCES INITIALES .................. 58 iv ...................... 59 IV. OBSTACLE SUR LE SYMBOLISME DES GRANDEURS PHYSIQUES ........................ 60

IV.1- Conventions des symboles sur les grandeurs mécaniques .................................................... 60

IV.2. Conventions des symboles sur les grandeurs optiques .......................................................... 61

IV.3. Conventions des symboles sur les grandeurs électromagnétiques ........................................ 62

IV.4. Conventions des symboles sur les grandeurs chimiques. ...................................................... 63

CHAPITRE III : PROPOSITION PEDAGOGIQUE. ........................................................................ 64

I-PROPOSITION DE PROGRAMME ........................................................................................... 64

I.1- Programme ............................................................................................................................... 65

I.2. Contenu du cours ...................................................................................................................... 66

...................................... 75

II.1. Modè ........................................................................................................... 75

II.2. Fiche pedagogique N°1 ........................................................................................................... 75

CONCLUSION GENERALE ................................................................................................................ 87

ANNEXES ............................................................................................................................................. 88

BIBLIOGRAPHIES ............................................................................................................................. 112

WEBOGRAPHIES ............................................................................................................................... 113

v

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Méthode transmissive ............................................................................................................. 18

Figure 2: Méthode béhavioriste .............................................................................................................. 20

Figure 3: Méthode constructiviste et socioconstructiviste. .................................................................... 22

Figure 4: Méthode dogmatique ou passive (Mager, 1969) .................................................................... 23

Figure 5: Méthode dogmatique ou passive (Mager, 1969) .................................................................... 24

Figure 6: Diagramme en bâton des effectifs des erreurs par catégorie .................................................. 48

vi

LISTE DES TABLEAUX

...................................................................................................... 5

Tableau 2: Unités accessoires. ................................................................................................................. 8

Tableau 3: Tableau des préfixes SI .......................................................................................................... 9

Tableau 4: Quelques unités britanniques. .............................................................................................. 10

........................................................................................... 33

Tableau 6: Typologie des erreurs des élèves .......................................................................................... 35

Tableau 7: Populations interrogées ........................................................................................................ 40

42

Tableau 9: Résultats sur l'utilisation de l'analyse dimensionnelle et le test de la véracité des expressions

littérales. ................................................................................................................................................. 44

Tableau 10: Nombre des feuilles de copies et des erreurs ..................................................................... 46

Tableau 11: Nombre des erreurs par catégorie ....................................................................................... 47

Tableau 12:.Fréquence des erreurs par catégorie ................................................................................... 47

Tableau 13: Conventions des symboles sur les grandeurs mécaniques ................................................. 61

Tableau 14: Conventions des symboles sur les grandeurs optiques ....................................................... 61

Tableau 15: Conventions des symboles sur les grandeurs électromagnétiques ..................................... 62

Tableau 16: Conventions des symboles sur les grandeurs chimiques .................................................... 63

vii

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1

: Questionnaires auprès des élèves ................................................................88

ANNEXE 2 : Resultats des enquetes. ................................................................................................. 92

ANNEXE 3

102

ANNEXE 4

.................................................................................... 107

ANNEXE 5

....................................................................... 109

ANNEXE 6

111
1

INTRODUCTION GENERALE Une grandeur physique n'est pas un simple nombre mathématique ! Une mesure ou un calcul non

accompagné de son unité n'a pas de signification en physique ! (Lefebvre, 2013). L'utilisation des

dimensions permet de savoir si une expression littérale est homogène ou non. Cela permet de rechercher

(tout résultat littéral non

homogène est nécessairement faux). Mais l'analyse des dimensions ou analyse dimensionnelle permet

de retrouver ou de deviner les lois physiques liées au phénomène observé (Vandenbrouck, 2014). Elle

phénomène physique (Cazin

& Kotcharian, 1984). Elle a été fondée par Buckingham et Rayleigh au début de XXième siècle pour

deviner les lois liées au phénomène étudié. En 1883, Reynolds a utilisé cette analyse dimensionnelle

pour traiter des problèmes d'hydrodynamique. L'hydrodynamique et plus particulièrement l'étude des

équations de Navier-Stokes reste d'ailleurs une des branches de la physique la plus consommatrice d'AD1

(Lefebvre, 2013). En 1950,

Vandenbrouck, 2014). Les procédures à

suivre dans un problème d'analyse dimensionnelle sont: identification les variables indépendantes

intervenant dans le problème étudié(soit au nombre n), spécification des dimensions de ces variables en

utilisant les dimensions de base (L,T, M, ܫ, ߠǡ ܬǡ ܰ

convenables(disons au nombre r), utilisation une méthode appropriée pour identifier le nombre et la

forme des paramètres sans dimensions ( ou paramètres adimensionnels) (Adil, 2013) . Il existe 2

-Buckingham (ou le théorème

de Ɏ). Ce théorème dit " soit un phénomène physique décrit par n variables liées par une relation k. Si

les dimensions de ces n variables font intervenir exactement r grandeurs fondamentales (celles décrites

ci-dessus), alors la relation k peut être exprimée à l'aide de n-r paramètres sans dimension ». RASOLOFONJANAHARY Manda

intitulé " -Chimie », les élèves ont de Par conséquent, bes ont perdu un point (ou plus) dans un devoir surveillé de physique

Lefebvre, 2013).

littérale

à cause En outre, certains élèves

additionnent (ou soustraient) deux grandeurs non homogènes (informations recueillies sur des feuilles de copies).

1 AD : Analyse Dimensionnelle

2quotesdbs_dbs23.pdfusesText_29

[PDF] Nouveau Partner - Vauban Automobile

[PDF] Prise en charge des hépatites virales en 2016 - Infectiologie

[PDF] Hépatite chronique C - Hepatowebcom

[PDF] Quai de chargement et de déchargement

[PDF] LES CHARGES DE PERSONNEL Objectifs - IUT en Ligne

[PDF] charges directes et indirectes - AUNEGE

[PDF] RÉDUCTIONS D 'IMPÔT I #8211 REDUCTIONS POUR CHARGE DE

[PDF] Les femmes et l 'adultère IRAN - Ofpra

[PDF] En Arabie saoudite, les femmes n 'ont pas le droit - 1jour1actucom

[PDF] La femme, la charia et le Coranpdf

[PDF] transfert des emplois du temps d 'edt vers charlemagne - Statim

[PDF] Charlemagne et les Carolingiens - Académie de Nancy-Metz

[PDF] nouveau module de gestion des compétences et du LSU - Statim

[PDF] poesía completa de charles baudelaire - somoslxspiratas

[PDF] Aéroport Paris-Charles de Gaulle Aéroport Paris - Paris Aéroport