Lorsque des mesures de confinement ont été annoncées en France et dans d'autres pays, les enseignants du secondaire et les professeurs d'université ont dû rapidement passer de l'enseignement en classe à l'enseignement à distance. Par conséquent, les travaux pratiques étaient souvent abandonnés - les expériences n'étaient plus possibles sans laboratoire, des tubes à essai, oscilloscopes et autres équipements.

Pour surmonter ce problème, certains éducateurs ont utilisé des simulations numériques, tandis que d'autres ont analysé les données existantes. Mais les personnes familières avec la science expérimentale savent que les simulations et les analyses simples ne remplacent pas la paillasse et les expériences réelles. Le rôle de la science est de nous aider à comprendre les phénomènes quotidiens et les expériences "réelles" sont absolument indispensables.

En tant qu'universitaires travaillant dans le domaine de la physique, nous réfléchissons depuis plusieurs années au développement de nouvelles formes de travaux pratiques permettant une plus grande autonomie des étudiants. A l'Université de Bordeaux et Paris-Saclay, nous avons demandé à nos étudiants de créer leur propre expérience, et dans certains cas, de les conduire en autonomie avec des smartphones ou des cartes Arduino, une solution open source pour les expériences avec l'électronique.

Le confinement a été l'occasion de tester des travaux pratiques autonomes, alors nous avons sauté dessus immédiatement. Pendant les deux mois de confinement français - il a commencé le 17 mars et s'est terminé le 11 mai - nous nous sommes adaptés et avons continué à enseigner en utilisant des expériences sans compromettre la qualité du contenu. Ces tests « grandeur nature » nous ont convaincus qu'il est possible de faire des cours à distance avec expérimentation aussi bien pour les enseignants du secondaire que pour les professeurs de l'enseignement supérieur. Nous avons même observé des aspects très positifs de cette nouvelle approche. Il modifie le rapport de l'élève à la science et à ses professeurs.

Ces nouvelles techniques d'éducation sont des opportunités fantastiques, d'autant plus que la distanciation sociale est susceptible de persister au cours de l'année à venir. Ils font, cependant, nécessitent une préparation.

Smartphone et essoreuse à salade

Qu'est-ce que le travail en laboratoire sans laboratoire et sans équipement de laboratoire ? L'outil prioritaire est un smartphone avec ses nombreux capteurs. Outre l'enregistrement d'images ou de sons, les smartphones peuvent mesurer l'accélération, champs magnétiques, vitesses de rotation, spectre audio, et certains modèles peuvent même mesurer la pression ou l'intensité lumineuse. Des applications gratuites telles que Phyphox peuvent être utilisées pour mesurer, analyser et transférer des données en quelques secondes seulement. Tout ce dont vous avez besoin est un peu d'imagination et vous pouvez commencer à bricoler.

Vous voulez mesurer la période et l'amortissement d'un pendule ? Accrochez votre téléphone à un bout de ficelle et mesurez son accélération. Intéressé par l'accélération centripète ? Placez votre smartphone dans une essoreuse à salade et démarrez l'accéléromètre et le gyroscope en même temps.

L'imagination des élèves et des enseignants est la seule limite à ce type d'expériences, comme en témoigne "Le défi de la physique des smartphones". Le résultat était 61 façons de mesurer la hauteur d'un bâtiment !

Et ces techniques ne se limitent pas à la physique. Il est également possible de réaliser à domicile des expériences de chimie et de biologie simples et précises. Par exemple, vous pouvez transformer votre smartphone en microscope avec une goutte d'eau (et voir des cellules en conséquence) ou un spectrophotomètre.

Réinventer l'éducation

Nous avons également adapté nos méthodes d'enseignement. A l'Université Paris-Saclay, nous avons demandé à une centaine d'étudiants de mener de manière autonome l'étude de physique de leur choix. Les sujets choisis variaient énormément, incluant l'étude d'une fusée vinaigre et les modes acoustiques des instruments de musique, la mesure du rayon de la terre et la physique derrière le fait de tirer une nappe d'une table sans déranger les couverts placés dessus. Les élèves ont travaillé en binôme pour atténuer l'isolement résultant du confinement.

A l'Université de Bordeaux, nous avons mis en place un site, Smartphonique, qui propose un éventail d'expérimentations aux étudiants et aux enseignants dans différents domaines, compris la mécanique, acoustique, optique et physique des fluides. En plus des protocoles, conférences et vidéos, nous avons organisé une visioconférence hebdomadaire collective, "Expériences en confinement", au cours de laquelle les élèves expérimentent et partagent simultanément les mesures enregistrées avec leur smartphone et les moyens du bord.

Les exercices pratiques à distance sont beaucoup plus intéressants

Ces nouveaux types d'exercices pratiques ne sont pas seulement des solutions d'urgence en cas de crise sanitaire. Ce sont de nouvelles techniques pédagogiques intéressantes car elles renforcent le rapport à l'expérimentation et au sujet. Les enseignants ne regardent plus par-dessus les épaules des élèves pour contrôler chaque geste. Par conséquent, les élèves ont moins peur de faire des erreurs, notamment sans équipement coûteux qui pourrait être endommagé (hormis le smartphone lui-même, bien sûr). Les résultats des sondages démontrent que la plupart des étudiants jouissent de la liberté et de l'autonomie.

Autre avantage :les expériences ne sont plus isolées en laboratoire, ce qui signifie que la physique n'est plus une science abstraite pratiquée uniquement avec des équipements hautement spécialisés. Au contraire, cela fait partie de la vie quotidienne et, par conséquent, devient réel. Les qualités éducatives changent également. Imagination, le bricolage et la créativité ont chacun un rôle à jouer, et ce sont toutes des caractéristiques d'une véritable pratique de recherche. Certains profils d'étudiants s'épanouiront en utilisant cette approche moins académique.

Finalement, en communiquant sur les expérimentations à distance, les élèves utilisent des formes de communication originales typiques des sciences participatives. Travailler ensemble sur une plateforme numérique est propice à l'action collaborative.

Préparez la rentrée 2020 cet été

Les mesures de distanciation à la rentrée 2020 sont susceptibles de changer l'organisation de l'enseignement dans le monde. Les travaux pratiques pourraient être l'une des premières victimes… Notre message est simple :enseigner avec des expériences à la maison pourrait bien être une alternative pratique, mais pas seulement secondaire. Ce pourrait être une occasion unique de revoir la façon dont nous enseignons les disciplines scientifiques en y injectant de la créativité, liberté et plaisir.

Mais nous devons nous y préparer. Heureusement, apprendre comment est vraiment simple et même amusant. Si vous êtes intéressé, nous avons développé un certain nombre d'outils pour vous aider à démarrer que vous trouverez sur le site Physics Reimagined et Smartphonique.fr. Tenté ? Sortez votre smartphone !

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.