Cet article illustre un exemple d’usage proposé par le GEP de l’académie de Versailles présentant quelques plus-values du numérique... (logique algorithmique, mise en œuvre de cette logique avec les tests d’identification des ions avec feedbacks)
Professeurs expérimentateurs
- BEAUDET Jérôme
- Collège Paul-Éluard – Châtillon (92)
- MARCASUZAA Céline
- Collège François Mauriac – Houdan (78)
Niveau - Thèmes
- Collège
- Niveau : Cycle 4 - Troisième
- Thème : Organisation et transformation de la matière
Cette activité peut également être utilisée pour des révision, en classe de Seconde.
Introduction
Planifier les tests à réaliser en vue de l’identification d’une solution ionique n’est pas toujours simple pour les élèves. De même, un test négatif est souvent considéré comme ne permettant pas de tirer de conclusion.
Cette activité a pour but d’amener les élèves à comprendre que tout test d’identification apportera une information, et que le choix des tests à faire, et leur ordre, peut être déterminé de manière pertinente.
Il faudra bien formaliser ces conclusions de manière explicite avec les élèves. Les activités dont il est ici question permettront de le faire.
Contenus disciplinaires
- Notions et contenus : Décrire et expliquer des transformations chimiques
- Compétences exigibles :
- Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces chimiques à partir d’une banque fournie.
- identifier le caractère acide ou basique d’une solution ionique à la présence d’ions H+ ou HO-.
- Mesure du pH
Compétences
- Pratiquer des démarches scientifiques :
- Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions.
- Concevoir une expérience pour répondre à une question scientifique.
- Pratiquer des langages :
- Lire et comprendre des documents scientifiques.
- Passer d’une forme de langage scientifique à une autre.
CRCN – Compétences Numériques (Pix)
- Domaine 2 "Communication et collaboration" :
- S’insérer dans le monde numérique.
- Domaine 5 "Environnement numérique :
- Évoluer dans un environnement numérique.
Objectif(s) pédagogique(s)
- Interpréter des résultats de tests d’identification d’ions à partir d’une banque de tests fournie afin d’identifier une solution ionique. Donner son nom et retrouver sa formule chimique.
- Réinvestir la logique algorithmique pour proposer la succession de tests la plus judicieuse pour identifier une solution ionique.
Objectifs disciplinaires et/ou transversaux
- Objectifs disciplinaires :
- Lire et comprendre des documents scientifiques (banque de tests)
- Objectifs transversaux :
- Comprendre la logique algorithmique simple (à partir du jeu « Qui est-ce ? »)
Description de l’activité
L’objectif du parcours est de faire comprendre aux élèves que le résultat d’un test d’identification d’ions (même négatif) permet toujours de tirer une conclusion, mais qu’un test donné n’est pas toujours pertinent, et doit être choisi en fonction du contexte
Pour celles et ceux qui n’y ont jamais joué, ou ont oublié, rappelons le principe du jeu Qui est-ce ? : il faut identifier un personnage, parmi une liste avec pour chaque personnage, un nom et une image. Les seules questions autorisées sont celles auxquelles on répond par « oui » ou par « non » (exemple : « Le personnage a-t-il un chapeau ? »). En fonction de la réponse obtenue, on élimine les personnages qui ne répondent pas au critère obtenu (par exemple, si la réponse a été « oui » pour le chapeau, on éliminera tous les personnages qui n’ont pas de chapeau).
La première section avec le jeu « Qui est-ce ? » propose une première partie (ou manche) de jeu simple, pour découvrir ou se remémorer le principe de ce jeu. Puis une seconde manche de jeu, plus détaillée, dans laquelle l’élève est amené à se questionner sur la pertinence de telle ou telle question (par exemple : pas la peine de demander « le personnage a-t-il une moustache ? » si aucun des personnages restants n’a de moustache).
La deuxième section propose aux élèves d’identifier une solution ionique à partir de tests proposés en retirant les ions non identifiés sur le modèle du jeu « Qui est-ce ? ». Après avoir identifié l’ion positif puis l’ion négatif, les élèves devront donner le nom et la formule de la solution ionique.
La troisième section propose aux élèves de choisir le plus judicieusement possible une succession tests à réaliser en reprenant la logique algorithmique vue avec le jeu « Qui est-ce ? » jusqu’à identifier une solution inconnue parmi six solutions proposées.
Pré-requis :
Avoir travaillé en amont les tests d’identification des ions. Les élèves disposent d’un document de référence sur ces tests, qu’ils doivent savoir mettre en œuvre, mais n’ont pas à connaître par cœur.
Savoir associer le caractère acide ou basique d’une solution ionique à la présence d’ions H+ ou HO-.
Outils utilisés – Matériel
Outils de l’élève :
- Les élèves doivent être équipés d’une tablette ou ordinateur avec accès internet pour faire les activités du parcours.
Outils de l’enseignant(e) : - Plateforme Éléa, pour fournir les activités aux élèves et suivre leur progression.
- Pour la création des activités interactives : Élea (activités H5P) ou Logiquiz — logiciel (Windows ou MacOS) permettant de créer ce type d’activités — que l’on peut ensuite téléverser sur le parcours Éléa pour les y intégrer. Les activités crées pour ce parcours sont du type Drag & Drop et Course présentation.
- ...
Scénario pédagogique de la séquence
La séquence présentée peut tenir sur 1h à 1h30. Il conviendra sans doute de demander aux élèves de s’arrêter à la fin de chaque section du parcours Éléa, afin de faire un point et de mettre en valeur les éléments à retenir, qui seront pertinents pour la section suivante.
Le carnet de bord ci-dessous renseigne sur le scénario global. [1] Il comprend toutes les activités et ressources (papiers ou numériques) proposées aux élèves.
L’ensemble des contenus de cette activité se trouve sur le parcours Éléa qui lui est consacré, y compris le rappel des tests d’identification d’ions connus. Les élèves n’ont donc pas besoin de document externe auxquels se référer.
Introduction
Le parcours commence par expliquer quel est l’objectif ce cette activité :
- Comprendre que les tests d’identification d’ions conduisent à éliminer des résultats possibles, et à retenir les autres ;
- Savoir choisir judicieusement, à chaque étape de l’expérience, le test qui permettra d’éliminer le plus possible de réponses potentielles.
Accueil du parcours
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Section 1
- Cette section est consacrée à rappeler le principe du jeu Qui est-ce ?, dans lequel chaque question a nécessairement pour réponse « oui » ou « non ».
Une première manche de jeu est proposée, où les questions sont posées, et la réponse est présentée.
Présentation de l’activité jeu « Qui-est-ce ? » (Section 1)
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Présentation de l’énigme 1
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Énigme 1, question 2
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- Dans une seconde manche, il est demandé aux élèves de sélectionner, parmi quelques exemples, les questions pertinentes (c’est-à-dire qui permettent d’éliminer à coup sûr le maximum de personnages restants).
Après validation, leurs choix sont commentés. Puis une des questions pertinente est posée, et sa réponse donnée : on procède alors comme dans la section 1. On procède de même pour chacune des étapes de la manche, jusqu’à identifier le personnage inconnu.
Énigme 2 : choix de questions pertinentes
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Énigme 2 : réponses questions pertinentes (exemple 1)
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Énigme 2 : une question choisie
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Énigme 2 : réponses questions pertinentes (exemple 2)
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Cette section se termine avec un résumé des éléments à retenir.
Section 1 : à retenir
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Section 2
La section 2 commence par une page d’introduction, avec les enjeux, et un parallèle avec la précédente. Au lieu de questions posées, on utilisera ici des tests d’identification. [2]
Début de la section 2
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Pour chaque expérience, deux tests sont présentés successivement. L’élève doit choisir, pour chacun des ions disponibles, s’il est identifié ou non par le test. Chaque test étant une activité interactive, elle est séparée de la suivante par une page de vérification, qui permet à Éléa de prendre en compte la réussite — ou l’échec — à l’activité précédente. [3]
Documents de référence pour solution inconnue
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Solution inconnue 1, test 1
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Page intermédiaire
(prise en compte de l’activité interactive précédente)
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Solution inconnue 1, test 2
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Une dernière activité interactive propose de nommer la solution identifiée, et de trouver sa formule chimique.
Identification de la solution inconnue 1
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Passage à l’énigme suivante
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La structure est la même pour les énigmes 2 et 3.
Section 3
La section 3 est similaire à la question 2, à cette différence près que les élèves doivent choisir à chaque étape le test à faire. Idéalement, ils doivent donc choisir un test pertinent, c’est-à-dire suffisamment discriminant à coup sûr. Un test « coup de poker » (qui ne donnera un résultat intéressant que s’il est positif) est risqué…
Elle commence par une page d’introduction, puis une page d’activité interactive, avec un document de référence, et un choix de test à réaliser.
Début de la section 3
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Section 3 : documents de référence
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Section 3 : choix du premier test
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En fonction du test choisi, il est indiqué à l’élève si celui était pertinent ou non, et son résultat est illustré. À l’élève de l’interpréter.
Premier test pertinent
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Premier test peu pertinent
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Au fur et à mesure des tests choisis, la solution inconnue finit par être identifié.
Il y a bien sûr plusieurs « chemins » qui mènent à cet unique résultat. [4]
On peut demander aux élèves de noter le nombre d’étapes (et les tests correspondants) qui leur ont été nécessaires pour identifier la solution, afin de les comparer ensuite.
Retour d’expérience
| Les plus-values pédagogiques (enseignants / élèves) |
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- Pour l’enseignant(e), l’approche par le rappel d’un jeu que les élèves connaissent généralement tous et toutes permet de susciter l’intérêt, et d’amener les élèves à comprendre, par similitude, la nature des raisonnements à l’œuvre lors de tests d’identification.
- Pour les élèves, se confronter aux simulations et à leur interprétation leur permet d’être plus préparés à la manipulation avant la mise en pratique.
| Méthode | Niveau SAMR | Commentaire |
|---|---|---|
| Item 1 : Rappel des tests d’identification d’ions. | S (Substitution) | Les images qui rappellent les résultats de ces tests sont un simple substitut à un document de référence imprimé (la couleur en plus). |
| Item 2 : L’accès individuel aux exercices. Les feedbacks obtenus selon les réponses choisies. | A (Augmentation) | L’utilisation d’Éléa permet à chaque élève de se positionner sur les questions posées, et d’obtenir des commentaires liées à ses propres réponses. |
| Item 3 : Le choix de l’ordre des tests réalisés (Section 3 du parcours) donne une latitude plus grande à l’élève et lui donne accès à des feedbacks liés à ces choix. | M (Modification) | L’outil interactif H5P choisi a permis d’imaginer tous les scénarios possibles pour les choix de tests à réaliser, laissés aux élèves (le document interactif qui le permet contient 50 pages différentes, pour tenir compte de tous ces « chemins » possibles). |
| R (Redéfinition) | Aucun élément de cette activité n’entre dans cette catégorie. |
| Les plus values pour la discipline |
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- Les activités proposent de nombreux feedbacks aidant à l’interprétation des tests expérimentaux.
- Les applications pratiques (sections 2 et 3) peuvent être intégrées à la progression durant la séquence d’apprentissage des tests d’identification des ions ou permettre une révision ludique des tests en fin d’année scolaire, lors des révisions pour le DNB. Elles peuvent aussi constituer une ressource pour travailler les prérequis en classe de seconde.
| Les points de vigilance |
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- S’assurer de la lecture et compréhension des feedbacks
- À la fin de chaque section, faire un point avec la classe, pour s’assurer que les élèves ont compris ce qu’il fallait en retenir. Les activités sont des supports. La formalisation des points à retenir reste à faire par le professeur.
| Les pistes pour aller plus loin ou généraliser la démarche |
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- Pour préparer l’identification d’une solution inconnue à venir, on peut demander aux élèves de présenter les conclusions que l’on peut tirer en fonction des résultats d’un test, sous la forme d’un diagramme logique comme ils ont appris à le faire en Technologie.
- Faire un tel diagramme pour le test d’identification des ions, et/ou pour la mesure de pH peut être intéressant.
- Pour le test à la soude, les résultats sont multiples et c’est l’occasion d’illustrer ce que permettrait de conclure un test négatif.
- Pour la mesure de pH, cela permet aux élèves de formaliser la conclusion en terme de composition chimique. En effet, les élèves retiennent facilement les termes de solution acide, basique ou neutre, mais moins facilement ce que cela implique pour la présence des ions hydroxyde ou des ions hydrogène.