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Travaux académiques mutualisés (TraAM)

Usages pédagogiques de la simulation numérique

Nous proposons des usages qui montrent tout l’intérêt qu’il peut y avoir à travailler conjointement deux approches expérimentales basées sur des mesures physiques ou numériques. La simulation n'est pas envisagée en remplacement d'une activité expérimentale effectuée en classe mais elle peut l'accompagner et permettre un travail de préparation en amont ou un travail d'exploitation d’une loi physique qui a été découverte en classe.

Un outil pour découvrir des lois, des équations, des modèles, des principes

Sur la base d’un défi, les élèves réalisent des expérimentations numériques afin d’en déduire le modèle théorique sous-jacent à la simulation. Cet objectif est tout à fait adapté à des situations dans lesquelles l’expérience n’est pas aisément accessible. D’autant plus que, la simulation permet d’avancer par tâtonnements, de tester un grand nombre de conditions initiales différentes avec facilité et rapidité.  
Exemples d’usage : 

Connaissant une loi en physique, se focaliser sur sa signification

En effet, il est intéressant d’explorer l’équation qui traduit la loi en question mais il n’est pas toujours judicieux d’alourdir le travail par des calculs parfois complexes. Grâce à la simulation, on peut aisément changer les valeurs numériques en entrée et ainsi réfléchir sur les effets, l’influence des paramètres, etc. Ainsi, l’expérimentation numérique peut être une aide pour appréhender la signification physique. 
Exemples d’usage : 

Distinguer une simulation ou une modélisation de la réalité, identifier la nature des modèles employés et leurs limites de validité

Dans le cadre d’une activité expérimentale, les élèves réalisent des expériences et proposent des hypothèses ou des interprétations pour exploiter les mesures. Ces hypothèses donnent lieu à des modélisations qui peuvent être testées par la simulation numérique. Ce dialogue entre l’expérience et la simulation numérique permet aux élèves d’une part, d’approfondir la compréhension des notions abordées, d’autre part, de comprendre les limites de validité d’un modèle.   
Exemples d’usage : 

Un outil pour la classe inversée

Les séances expérimentales en cycle terminal font appel à des connaissances des années antérieures et impliquent l’utilisation de matériel parfois complexe à mettre en œuvre. Un travail en amont, dans le cadre d’une pédagogie inversée, sur une modélisation de l’expérience, volontairement simple et décorrélée des conditions matérielles du protocole expérimental, permet à l’élève d’appréhender les principes et objectifs de l’expérience, sans se focaliser sur la mise en œuvre du matériel.
Exemples d’usage :