Parcours différencié en synthèse organique Synthèse d’un biodiesel

, par Edwige Merlay-Savary, Laure Peillon

Cet article illustre un exemple d’usage proposé par le GEP de l’académie de Versailles s’inscrivant dans le projet national TraAM 2021-2022 dont la thématique est :


Utiliser le numérique pour mettre en œuvre un enseignement hybride


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Professeurs expérimentateurs

  • Edwige Merlay-Savary
  • Lycée Richelieu – Rueil-Malmaison (92)
  • Laure Peillon
  • Lycée Notre Dame de Bury – Margency (95)

Niveau - Thèmes

  • Lycée
  • Niveau : Spécialité Physique-Chimie - Cycle terminal
  • Thème : Constitution et transformation de la matière

Introduction

Contenus disciplinaires

  • Notions et contenus : les groupes caractéristiques, la spectroscopie IR, la synthèse organique.
  • Compétences exigibles :
    - Identifier, à partir d’une formule semi-développée, les groupes caractéristiques associés aux familles de composés oxygénés.
    - Exploiter un spectre d’absorption infrarouge.
    - Identifier les étapes de transformation des réactifs, d’isolement, de purification et d’analyse.
    - Déterminer le rendement d’une synthèse.

Compétences

  • RÉALISER : Mettre en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité. Effectuer des calculs. 
  • VALIDER : Proposer d’éventuelles améliorations de la démarche ou du modèle.
  • COMMUNIQUER : Échanger entre pairs.
    Rédiger ou présenter oralement un protocole, une explication ou une argumentation.

CRCN - Compétences Numériques

  • Interagir (domaine 2) : Utiliser différents outils ou services de communication numérique.
  • Partager et publier (domaine 2) : Utiliser un outil approprié pour partager des contenus avec un public large ou restreint.
  • Développer des documents multimédia (domaine 3) : Produire une image, un son ou une vidéo avec différents outils numériques .
  • Développer des document textuels (domaine 3) : Choisir le format de diffusion d’une publication en ligne.

Objectif(s) pédagogique(s)

L’objectif pédagogique est de favoriser la mémorisation des différentes capacités exigibles, en lien avec la synthèse organique, ainsi que le travail en autonomie, en mettant en place une séquence hybride de cours et de TP, sur les deux niveaux de spécialité du cycle terminal.

Objectifs disciplinaires et/ou transversaux

  • Mettre en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité.
  • Rechercher, sélectionner et organiser l’information en lien avec la problématique.

Description de l’activité

Pour chacun des niveaux, plus de détails sont apportés sur le contenu des séances, dans le tableau de bord présent plus bas.

Sur le niveau première

  • Séance 1 : (à distance) découvrir la notion de groupe caractéristique à l’aide d’un parcours Éléa.
  • Séance 2 : (en présence) découvrir la notion de spectroscopie IR et réinvestir les connaissances sur les groupes caractéristiques.
  • Séance 3 : (à distance) découvrir, à l’aide d’un parcours Éléa, les étapes d’une synthèse organique et les dispositifs expérimentaux associés.
  • Séance 4 : (en présence) réaliser, à l’aide de MindView, une carte mentale complétée par de l’audio, sur les étapes de la synthèse organique.
  • Séance 5 : (à distance) préparer l’activité expérimental sur la synthèse, à l’aide du site QuiZinière.
  • Séance 6 : (en présence) réaliser la synthèse d’une espèce chimique.

Sur le niveau terminale

  • Séance 1, 2 et 3 : (à distance) revoir, à l’aide de parcours Éléa ou QuiZinière, les notions travaillées en première sur les groupes caractéristiques, la spectroscopie IR, les étapes d’une synthèse.
  • Séance 4 : (en présence) réaliser la synthèse d’une espèce chimique.

Pré-requis

  • Savoir analyser la configuration électronique des atomes de carbone, d’oxygène et d’hydrogène.
  • Savoir établir les schémas de Lewis de certaines molécules.
  • Déterminer le réactif limitant d’une transformation chimique.

Outils utilisés / Matériel

Scénario pédagogique de la séquence

Le carnet de bord ci-dessous renseigne sur le scénario global et l’alternance des temps en présence et à distance. Il comprend toutes les activités et ressources (papiers ou numériques) proposées aux élèves :

Carnet de bord de la séquence

Retour d’expérience

Les plus-values pédagogiques (enseignants / élèves)

En classe de première :

  • Les deux premiers parcours Éléa ont permis aux élèves de les rendre plus acteurs et plus autonomes dans leur apprentissage, notamment grâce aux feedbacks et aux activités proposées permettant un système d’essai-erreur et la prise en compte de la différenciation. Cette dernière s’est matérialisée sous forme d’aide(s) sous forme de palier (questionnement, texte d’explication et vidéo de correction) à la demande de l’élève. La verbalisation et la mutualisation des acquis a, par la suite, été possible grâce aux fiches bilan/méthode, accompagnant ces parcours.
    Selon le modèle SAMR, les parcours Éléa peuvent être classés, ici, au niveau de l’augmentation et/ou de la modification de la tâche.
  • La réalisation de la carte mentale a permis aux élèves d’acquérir, en amont de l’activité expérimentale, des notions sur la synthèse organique et ses étapes. Ils ont pu ainsi anticiper les méthodes à utiliser, au cours de la séance, en réexploitant leur carte mentale.
    Selon le modèle SAMR, la carte mentale peut être classée au niveau de la modification voir de la redéfinition de la tâche, grâce à l’incorporation d’audios.
  • Le parcours QuiZinière, utilisé au cours de la séance de manipulation, a permis de mieux exploiter le temps de travail, notamment en faisant découvrir la distillation fractionnée et permettre au professeur d’en vérifier sa compréhension, au cours des 45 minutes de reflux.
    Selon le modèle SAMR, le parcours QuiZinière peut être classé au niveau de la redéfinition de la tâche.
  • Cette séquence en hybride a permis la grande disponibilité de l’enseignant qui accompagne ses élèves dans leurs apprentissages plutôt que les dispenser.

En classe de terminale :

  • Les élèves peuvent gérer leurs révisions en autonomie et à l’avance de façon à être prêts pour l’activité expérimentale. Grâce à l’interactivité proposée par les différents outils numériques (Éléa, QuiZinière), l’enseignant peut donner un feedback au fil de l’eau à l’écrit ou l’oral (enregistrement audio) ce qui permet d’individualiser l’accompagnement.
    Selon le modèle SAMR, les parcours de révision peuvent être classés, ici, au niveau de l’augmentation et/ou de la modification de la tâche.
Les plus values pour la discipline
  • Cette séquence hybride ayant permis aux élèves d’avancer à leur rythme dans leurs apprentissage, ces derniers ont pu réaliser la synthèse avec une bonne maîtrise du matériel et une meilleure connaissance des différentes étapes de la synthèse. La classe a pu alors finir sereinement l’activité, en ce questionnant sur l’intérêt d’identifier le produit fabriqué et les autres méthodes qui auraient pu être mise en place. Cela n’avait pas pu être possible les années précédentes.
  • L’alternance entre le travail en présence et à distance a permis à l’enseignant de consacrer plus de temps au réinvestissement des notions, notamment à l’aide d’exercices. Grâce à cela les élèves se sont davantage appropriés le calcul du rendement.
Les points de vigilance
  • Certains élèves ne font pas le travail proposé à distance et manquent d’autonomie lors de la séance expérimentale. Il est conseillé de mettre un lien vers les vidéos supports de cours dans la fiche de TP (via un QRcode par exemple) pour leur permettre de revoir les notions en cas de blocage.
  • La synthèse étant assez longue, il est nécessaire de prévoir une séance de deux heures au laboratoire. Il est tout à fait possible de ne réaliser que 2 étapes sur les 3 en s’appuyant sur les vidéos ou de garder la solution obtenue après reflux, pour certains groupes, afin de l’exploiter l’année suivante.
Les pistes pour aller plus loin ou généraliser la démarche
  • Cette séquence peut tout à fait être transposée à une autre thématique à titre formatif ou en révision de séquence.
  • La carte mentale finale peut être réexploitée en révision pour la classe de terminale, l’oral permettant de compléter cette dernière. La méthode peut-être exploitée sur différentes notions.

Les ressources :

Des composés organiques oxygénés - 1ère
La spectroscopie IR - 1ère
La synthèse du biodiesel - 1ère
La synthèse du biodiesel -Term

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