Le spectre de la lumière blanche en cycle 4 TraAM 2016

, par GEP Versailles

Cet article illustre un exemple d’usage proposé par le GEP de l’académie de Versailles s’inscrivant dans le projet national TraAM 2015-2016 autour de la thématique n° 1 :

« Dans quelle mesure les usages des ressources numériques permettent au professeur de mettre en place un enseignement de la physique chimie dans le cadre de la classe inversée ? »

Aller à la page nationale des TraAM.

Professeur expérimentateur

  • Audrey Campbell
  • Collège « Les Sablons »
  • Viry-Chatillon (91)

Niveau concerné :

  • Collège
  • Quatrième

Compétences mises en œuvre

  • Pré-requis de cinquième :
    Distinguer une source primaire (objet lumineux) d’un objet diffusant ;
    savoir que la lumière se propage de façon rectiligne et modéliser un faisceau de lumière
  • Connaissance :
    La lumière blanche est composée de lumières colorées.
  • Capacité attendue :
    Suivre un protocole pour obtenir un spectre continu par décomposition de la lumière blanche en utilisant un prisme ou un réseau.

Outils utilisés

  • Edmodo pour la création des quizz, la mise en ligne des travaux à faire à la maison et le retour des élèves sur ces travaux ( texte,photos,vidéo).
  • Edpuzzle pour intégrer des questions à l’intérieur d’une vidéo.
  • Socrative pour les questions ouvertes et le quizz en équipe en classe.
  • Plickers pour une mise en place rapide de questions fermées en classe. (quizz type QCM avec réponses en Qr-code).
  • ScolawebTVplateforme académique pour charger des vidéos.
  • Qr code generator générateur de Qr-code à partir d’un URL
  • Photo transfer : appli qui fonctionne sous android ou ios et qui permet de transferer des photos prises avec une tablette vers un PC connecté sur le même réseau wi-fi.
  • 6 tablettes Acer utilisées en classe (le travail peut être fait également avec des ordinateurs dans une salle adaptée)

Déroulement de la séquence

Avant d’aborder cette séquence, nous n’avions alors pas commencé la partie optique du programme ; le travail à la maison a été donné et publié 15 jours avant le cours sur le chapitre 1 : « le spectre de la lumière blanche ».

À faire à la maison, avant...

Les élèves se rendent sur Edmodo pour voir le travail à effectuer : ils prennent connaissance du sujet et des tâches à accomplir.

  • 1. Faire le quizz préliminaire sur quelques notions vues en cinquième :

  • 2. Visionner les deux vidéos ci-dessous et répondre aux quizz :
    • Le spectre de la lumière (répondre aux questions intégrées dans la vidéo) :

      Droits d’auteur : Synchrotron SOLEIL – EPSIM

    • L’arc-en-ciel

      Droits d’auteur : France 5 – On n’est pas que des cobayes

    • Répondre au quizz Edmodo à l’issue du visionnage (test de compréhension)




  • 3. La « mission d’experts »  : réaliser un petit arc-en-ciel à la maison, avec du matériel très simple selon les consignes suivantes :
    • choisir le matériel à utiliser ;
    • imaginer l’expérience à réaliser ;
    • faire des essais jusqu’à trouver les meilleures positions de chaque élément pour obtenir un bel arc en ciel ;
    • filmer ou prendre des photos de l’expérience et des résultats ;
    • publier sur Edmodo son travail.

À chaque instant il est possible à l’élève de me poser des questions pratiques en ligne s’il se retrouve en difficulté (assistance en ligne), je lui donne alors des pistes pour l’aider si besoin.

  • Résultats de quelques élèves ou groupe d’élèves en images :





  • Résultats de quelques élèves ou groupe d’élèves en vidéos :
  • 4. Faire le quizz final qui reprend les notions importantes et les découvertes liées à l’expérimentation.(conclusion de l’expérience)
    (Les élèves auront à l’issue du test leur résultat sous forme de note et j’ai le détail des réponses de chacun qui s’enregistre)

À faire en classe (Quinze jours après que le devoir en ligne ait été donné) : séance de 55 min

1. En début de séance, les élèves sont soumis à un test « Plickers » Ce test interroge le contenu des capsules données en ligne et les élèves se prononcent individuellement sur les questions du test.
À partir de la synthèse statistique produite avec les réponses de chacun, nous reprenons chaque question que nous discutons brièvement avant d’en donner la réponse.



(Le pourcentage global des bonnes réponses est projeté systématiquement et s’enregistre dans l’application ; les réponses de chaque élève s’enregistrent automatiquement également)

2. Pour la suite de la séance les élèves sont installés enîlots (groupes systématiques de quatre à cinq élèves). Chaque îlot représente une « équipe » repérée par un nom systématique (qui me permet de les identifier rapidement) : Archimède, Curie, Einstein, Galilée, Newton et Pasteur.

3. Les vidéos, photos, des élèves qui ont posté leur expérience sont ensuite projetées à la classe.
Avant, pendant et après la projection de ces travaux, les élèves se prononcent par équipe (une tablette par équipe, application « Socrative » ) sur une succession de questions « test » portant sur les expériences menées à la maison, comme par exemple :

  • « Quelle est la liste du matériel nécessaire à la réalisation de l’arc en ciel à la maison ? » (question qui précède la projection des expériences)
  • « Vaut-il mieux prendre un grand miroir ou un petit miroir ? »
  • « Dans la maison le résultat sera –t-il meilleur dans le noir ? »
  • « Comment doit-on placer le miroir pour bien voir l’arc en ciel ? » (…)

4. Les réponses de chaque équipe sont ensuite projetées à la classe, puis, les élèves réfléchissent, discutent, en équipe sur la pertinence de chaque réponse donnée et votent ensuite pour la meilleure (selon eux). Les résultats des votes sont affichés et une discussion s’ouvre alors dans laquelle les élèves interagissent, échangent des arguments et finissent par trouver collectivement la meilleure réponse en la complétant si besoin.
Les équipes, donc les élèves sont soumis à une évaluation à travers ce travail collaboratif  ; en effet :

  • en répondant aux questions ils sont évalués sur le contenu, la pertinence de leurs réponses. (j’ai une grille par équipe à compléter)
  • quand, après discussion et négociation au sein du groupe ils votent pour la meilleure des réponses possibles, j’évalue alors (sur ma grille), cette réponse « négociée ». (= des points en plus si le vote est pertinent)

Les questions s’enchainent et on étudie ainsi les résultats des expériences publiées.

5. Une fois l’étude des expériences terminée, le quizz final qui était proposé en ligne comme conclusion de l’expérience est repris sous forme de « questions test » en mettant les équipes en compétition et en faisant apparaître les réponses attendues au fur et à mesure des questions. (Fonction « Quizz en équipe » de Socrative).


6. Les élèves doivent enfin, par équipe, représenter sous forme de schéma le dispositif qui a permis de visualiser l’arc en ciel en représentant le trajet de la lumière .(Matérialisation des rayons lumineux sous forme de faisceaux coloré ou non !)
A l ’issue du temps imparti , je passe prendre des photos du schéma finalisé de chaque équipe (avec ma tablette). Je projette ensuite chaque schéma à la classe (utilisation de l’application « photo transfer ») et une discussion s’engage alors pour déterminer lesquels sont corrects et pourquoi.

7. En fin de séance, un résumé de cours est distribué et lu collectivement. Il est à coller dans le cahier et sera à compléter à la maison.

À faire à la maison, après...

Sur la fiche de résumé de cours distribuée en classe (voir fichier précédent), les élèves complètent trois points :

  • Schématiser le spectre de la lumière blanche : la fiche comprend un Qr-code qui renvoie à un document sur lequel les élèves s’appuient.
  • Faire la liste des dispositifs permettant de décomposer la lumière blanche : la fiche comprend un QR-code qui renvoie à une page web où trouver les autres dispositifs. (non énoncés en classe)
  • Dessiner le schéma de l’expérience qui va permettre de visualiser le spectre de la lumière blanche à partir du matériel suivant : lampe à incandescence, écran, réseau, fente.

NB : le cours d’après les élèves découvriront la notion de couleur d’un objet avec les filtres colorés ; le spectre de la lumière sera alors réalisé en classe avec un réseau dans des petits bancs d’optique.

Conditions de mise en œuvre

-  Pour consulter les ressources (capsules, Quizz) les élèves doivent disposer chez eux d’une connexion internet et d’un ordinateur, tablette ou Smartphone (il convient à l’enseignant de vérifier les compatibilités sur Smartphone/tablette : outils plus facilement utilisés par les élèves) ou prévoir un accès au CDI par exemple.

-  Etre conscient surtout au collège que certains travaux à la maison demandent à être donnés plusieurs semaines à l’avance (il faut donc se fixer un planning précis dans sa progression par rapport à la date de retour souhaitée)

-  S’approprier les outils, prévoir le travail à la maison, l’exploiter ,et mettre en place le retour en classe avec la mise en activité ,impliquent une charge de travail supplémentaire pour l’enseignant, aussi ,faut-il être prêt à y investir de son temps.

-  Dans le cadre particulier des TP à faire à la maison, il est conseillé de proposer des manipulations facilement réalisables et attrayantes, ceci afin de susciter l’envie, l’intérêt et donc l’adhésion des élèves. (prévoir du matériel disponible au domicile et sans danger pour les élèves).
La possibilité de faire des expériences simples et sécurisées à la maison enrichit le cours à venir. (le coté pratique est aussi en jeu car les élèves sont souvent en classe entière pour les TP au collège)

-  Difficultés techniques : faire les capsules demande un certain savoir-faire technique qui n’est pas forcément à la portée de tous. Cela dit, en faisant bien attention au problème des droits d’auteur, il existe de nombreuses capsules ou vidéos déjà en ligne (libres de droits) réutilisables et pertinentes dans le cadre de la classe inversée.( Les capsules sélectionnées doivent être assez courtes et efficaces)

-  Enfin Le but étant d’engager d’autres collègues à en faire une utilisation pédagogique adaptée, je précise que les outils numériques énumérés dans mon article ne nécessitent pas de compétences informatiques particulières ni même d’être un « geek » pour réussir à les manier assez rapidement !

Quelques commentaires et statistiques :

  • 80% des élèves suivent les capsules et répondent aux quizz en ligne via leur Smartphone ou une tablette à la maison ou par le CDI.
    Pour optimiser le nombre de « participants », il apparaît que le devoir doit être donné minimum 1 semaine à l’avance.
  • 50% des élèves font les expériences à la maison .(Chiffre en augmentation.)
    Pour optimiser le nombre de « participants », il apparaît que la manipulation doit être donnée minimum 2 semaines à l’avance.
  • les élèves qui ont visionné les capsules et fait les Quizz ont une longueur d’avance en présentiel
  • Ceux sont les élèves les acteurs du cours, ils apportent leurs hypothèses, leurs conclusions.(leur savoir-faire :réalisation de vidéos avec bande son/texte ) L’engagement des élèves qui visionnent ainsi les travaux de leurs pairs (voire les leurs) est plus marqué et la motivation en est accrue.
  • Ce ne sont pas forcément les élèves considérés comme les « meilleurs » qui effectuent ces travaux ! Je note une forte participation d’élèves de niveau juste moyen à insuffisant qui me disent apprécier les « missions d’experts » et préférer faire « leurs devoirs » sous forme de quizz. (des élèves qui n’apprenaient pas leur leçon et ne faisaient jamais leurs exercices à la maison)