Enseigner la physique dans le supérieur

Édouard Kierlik, Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée, Université Pierre et Marie Curie.

Jean-Michel Courty, Laboratoire Kastler Brossel, Université Pierre et Marie Curie, ENS.

Dans l'anticipation de la mise en place d'un système majeure/mineure commun à l'UPMC (Sciences et Médecine) et La Sorbonne (Lettres et SSH), nous avons ouvert à titre expérimental une unité d'enseignement « Physique pour non physiciens » en L3, destinée à des étudiant(e)s qui se destinent dans leur vaste majorité à être professeur des écoles. Ce projet professionnel largement partagé nous a conduit à privilégier l'exposé d'une physique du quotidien à travers des « cours panoramas » enrichis de très nombreuses expériences et à faire travailler les étudiant(e)s sur des données authentiques (y compris des vidéos) autour de thèmes susceptibles d'intéresser le plus grand nombre.

Nous avons tenté d'éviter les Charybde et Scylla de la physique pour tous : une physique appréhendée comme objet de culture, où le raisonnement s'efface devant le (légitime) étonnement ou le spectacle, et une physique réduite à sa représentation mathématico-déductive. Je ferai un bref compte-rendu de cette première année et notamment des deux difficultés qui sont (sans surprise) apparues chez nos étudiant(e)s : la réticence face aux nombres et aux symboles, dépasser la paraphrase pour s'engager dans une démarche même modeste de physicien.

Durée : 19 min 8 s.

Karine Bécu-Robinault, laboratoire Sciences et Société ; Historicité, Éducation et Pratiques, ENS de Lyon.

Jean-Michel Courty, Laboratoire Kastler Brossel, Université Pierre et Marie Curie, ENS.

« De combien a baissé la température d'un verre d'eau dans lequel on a fait fondre un glaçon ? » Cette question, posée sans plus d'indications avec comme seule complément les données thermodynamiques de l'eau, est l'une des « résolution de problème » donnée l'an dernier en travaux dirigés à des étudiants qui suivaient le module « Énergie et Entropie » à l'UPMC (L1 PCGI - 9 ECTS). L'enjeu de cette activité, intermédiaire entre l'exercice cadré et la démarche par projet est d'amener l'étudiant à mobiliser ses connaissances, capacités et compétences afin d'aborder une situation dans laquelle il doit atteindre un but bien précis, mais pour laquelle le chemin à suivre n'est pas indiqué.

Nous proposons de discuter cette modalité d'enseignement à la fois du point de vue d'un enseignant la mettant en oeuvre avec ses étudiants et du point de vue d'une chercheuse en didactique de la physique. En quoi ces activités diffèrent-elles des TD ? Est-il possible de les inscrire dans une continuité avec les activités proposées dans le secondaire ? Comment préparer les étudiants à aborder un exercice de « résolution de problème » ? Comment cette pédagogie active permet-elle de gérer la diversité et l'hétérogénéité de nos étudiants sans multiplier le nombre de modules spécifiques et fragmenter les cursus ? Comment conduit-elle à rendre les étudiants plus actifs dans leur formation ? Est-il possible de comparer les activités des élèves en résolution de problème à l'activité des chercheurs ? Comment évaluer le travail réalisé alors que divers chemins peuvent conduire au résultat ?

Ces questions seront abordées au travers d'une expérimentation menée depuis 5 ans dans les cursus science et science Po et science et droit (3 ECTS - 60 étudiants) puis du déploiement cette année dans le module de L1 « Énergie et Entropie » du portail PCGI (9 ECTS - 450 étudiants, 18 groupes), et au travers d'un projet de recherche interdisciplinaire (didactique, physique, sociologie et psychologie sociale) dont l'objectif est de mieux connaître les enjeux pour la formation des citoyens, des scientifiques ou professionnelle au sens large.

Durée : 18 min 44 s.

Jacques Vince, ESPE de Lyon, Université Claude Bernard.

Brahim Lamine, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Paul Sabatier, Toulouse III.

Même si elles ont fait l'objet de davantage d'études au premier et second degré, les idées initiales (au sens où elles sont mobilisées avant l'apprentissage d'un niveau donné) et leur influence sur les apprentissages universitaires en physique ont donné lieu à une abondante littérature. Cette présentation se propose, à partir d'exemples classiques choisis dans différents domaines de la physique, de caractériser ces idées et la façon dont elles peuvent se construire. Ces éléments caractéristiques peuvent au moins partiellement expliquer leur résistance aux apprentissages, leur co-existence avec des idées scientifiques et leur résurgence occasionnelle au gré de nouvelles situations. Nous tenterons de montrer que la mise en évidence de ces idées nécessite de concevoir des situations spécifiques, qui ne sont pas forcément reconnues comme les situations « classiques » du sujet enseigné mais qui pourtant testent réellement un apprentissage en physique et qui peuvent de ce fait être utilisées en cours d'apprentissage ou lors d'une évaluation terminale.

Durée : 31 min 30 s.