La résolution de problème

Mettre en œuvre et évaluer
La résolution de problème
Jean-‐Michel Courty Université Pierre et Marie Curie, Paris La résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
QU’est-ce qu’une résolution de problème
Lors d’une chaude après midi d’été vous laissez fondre un glaçon
dans un verre de boisson initialement à température ambiante.
Quelle est la diminution de température de votre boisson ?
La réponse finale attendue est une valeur numérique.
Pourquoi ?
Comment ?
Quelles compétences ?
Quel type d’activité pour développer ces compétences ?
quelle progression ? quand ?
Comment évaluer ?
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
La résolution de problème
Un problème est
une situation dans laquelle
on a un but explicite à atteindre
et pour laquelle
on ne voit pas immédiatement ce qu’il
faut faire
G. Polya, 1965
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Pourquoi la résolution de probleme ?
Favoriser l’autonomie dans les apprentissages
My experience in my introductory physics course was powerful. The
specific problem-solving tools I learned that semester have been
extremely beneficial in subsequent courses
"Journey Into Problem Solving: A Gift From Polya."Lederman, Eric. The Physics Teacher
47, no. 2 (2009): doi:10.1119/1.3072455.
Enseigner à des publics très hétérogènes
Once we agree to teach physics for all, we have to create classroom
lessons that can both interest and challenge all students, including
students with poor math skills as well as high math achievers.
« Physics for All: From Special Needs to Olympiads." Eisenkraft, Arthur. American
Journal of Physics 78, no. 4 (2010): doi:10.1119/1.3293130.
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Expérimentation et déploiement
Depuis 2008 : Module « Energie ». L1 UPMC. Doubles cursus
3ECTS soit 10 cours 1h30 + 10 RP 1h30
Bilans – Hydrostatique – Energie en Mécanique
Thermodynamique (1er principe – diffusion de la chaleur)
60 étudiants – 3 groupes
Depuis 2011 :
Préparation et sélection aux Olympiades Internationales de Physique
En 2013/14 : Module « Energie et Entropie ». L1 UPMC. Parcours PCGI
9 ECTS soit 12 cours 2h + 12 TD 2h + 6 RP 2h + 6 TP 4h
Hydro (Statique + Bernouilli) – Thermo (1er et 2nd ppe, diffusion)
450 étudiants, 3 amphi ,15 groupes TD + 3 sections renforcées
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Résolution de problème au lycée
Terminale S - Spécialité
Il ne s’agit donc pas pour lui de suivre les étapes de résolution qui seraient
imposées par la rédaction d’un exercice, mais d’imaginer lui-même une ou
plusieurs pistes pour répondre à la question scientifique posée.
Projet de programme CPGE
Dans l’acquisition de l’autonomie, la « résolution de problème » est
une activité intermédiaire entre l’exercice cadré qui permet de s’exercer à de
nouvelles méthodes, et la démarche par projet, pour laquelle le but à atteindre
n’est pas explicite.
Il s’agit pour l’étudiant de 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.
…..
L’objectif à atteindre doit être clairement donné et le travail porte sur la
démarche à suivre, l’obtention du résultat et son regard critique.
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Les étapes d’une résolution de pb
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Déroulement – doubles cursus
Résolution de problème : durant les TD
travail par groupe de 4 durant 1 h (effectif 20 étudiants)
restitution / échanges par un groupe 30 mn
Rédaction d’un corrigé par le groupe ayant présenté
Validation par l’enseignant et mise en ligne sur la plateforme ENT
pas de résolution par l’enseignant
Fonctionnement très proche d’un TP
Exercices traditionnel : travail personnel individuel
forme classique, très guidée
travail complémentaire pour s’exercer
selon la difficulté : solution ou corrigé
pas abordés en présentiel sauf grosse difficulté
Fiche de lecture
travail sur un article de presse généraliste ou vulgarisation
synthèse – calculs sur la base des infos de l’article – avis personnel
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Déroulement – L1 PCGI
Résolution de problème : en demi groupe une semaine sur deux
obligatoire comme les TP
travail par groupe de 4 durant 2 h (effectif 16 étudiants)
rendu d’un compte rendu en fin de séance - noté
pas de résolution par l’enseignant
Fonctionnement très proche d’un TP
Travaux dirigés : travail personnel individuel
forme classique, très guidée
une fiche par séance
un exercice en présentiel
un exercice complémentaire pour s’exercer
Complémentarité entre résolution de problème et TD
sur les thèmes abordés
sur les méthodes à mettre en œuvre
Point commun : mise en contexte sur des situations « réelles »
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Un exemple encourageant –TD8 doubles cursus
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Exercice complémentaire : du classique
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
•  Quelles compétences travailler ?
•  Quelle progression ?
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Résolution de problème 1 - Mise en jambes
Donner deux moyens
distincts de parvenir au
résultat
•  Modélisation
•  Analyse de photo
L’enseignant n’a pas
besoin de donner
« la bonne réponse ».
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Pendant ce temps en TD
Travailler
systématiquement
l’évaluation quantitative.
Les grandeurs
susceptibles d’être
connues par les étudiants
ne sont jamais données
dans les énoncés
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Resolution de pb n°2
Deux compétences
incontournables :
Faire un schéma
Attribuer un symbole aux
grandeurs physiques
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Séance 3 : on revient au vol en ballon
Enoncer les lois
physiques
Structurer un
raisonnement
Permet de consolider ce qui avait été fait lors de la première séance
Exercice difficile car le raisonnement n’est pas linéaire car il faut combiner
deux relations faisant intervenir la masse volumique de l’air chaud.
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Séance 6 : la démarche est intégrée
Aucune indication de méthodologie sur l’énoncé (uniquement les valeurs
thermodynamiques).
Tous les groupes
- se mettent au travail sans poser de question sur l’énoncé,
- font un schéma, et donnent un nom aux diverses grandeurs, évaluent le
volume d’eau dans le verre et la taille d’un glaçon.
Plus de la moitié des groupes arrivent à un résultat et rédigent un compte
rendu ou figurent tous les éléments demandés.
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Autres points abordés
Numéroter toutes les équations et indiquer pour chaque calcul la ou les
équations utilisées
Ne pas faire de calculs hybrides analytique/numérique
Etre efficace dans les calculs (analytiques ou numériques)
Utilisation de photographies
Développés en fonction des étudiants, de l’occasion, des besoins.
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
•  Et l’évaluation ?
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
A l’examen
Sujet proche de ce
qui a été réalisé
durant les séances
de RP
Indications explicites
de ce qui est attendu
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
Grille de notation
50% obligation de moyens – 50% obligation de résultats
Compétences mise en oeuvre
•  Réalisation d’un schéma – Qualité du schéma
•  Identification de grandeurs – leur donner un nom – évaluer
•  Si photographie : utilisation pour évaluer une taille / surface / volume
•  Enoncé de loi physique
•  Explication de la démarche
Notation bienveillante
Résultats obtenus
•  Obtention du résultat final – forme analytique – valeur numérique
•  Comparaison si deux chemins
•  Raisonnement – résultats intermédiaires
Notation stricte
(ne sont considérés comme exact que les résultats
justes)
Il est utile de regarder une partie des copies avant de réaliser le barème définitif.
JM.COURTY
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Grenoble, 13 mai 2014
bilan
Doubles cursus
Etudiants :
destabilisés au début, motivés par la suite
aprécient beaucoup : la mise en contexte, la « stimulation intellectuelle »
Enseignants :
très motivant ( la pratique et l’expérimentation)
L1 portail PCGI
Etudiants :
destabilisés au début, motivés par la suite. Trouvent cela difficile
aprécient beaucoup notamment la mise en contexte
aide à la compréhension, bien complémentaire avec les TD
souhaitent retrouver des résolution de problème en L2
Enseignants :
inquiets avant, rapidement rassurés
difficultés à se positionner en séance (comment aider sans faire à la place ?)
débriefing à venir …
JM.COURTY
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014
Un travail d’équipe
Module Energie
Jean-François Panis
Jean Louis Cantin
Aymeric Spiga
Olympiades internationales
Jean Cviklinsky
Romain Lecaque
Modules Energie – Entropie
JM.COURTY
Pierre Bartet
Philippe Thomen
Andrea Ciardy
Damien Le Borgne
Jean-François Panis
Gwenaël Boué
Jean-Michel Courty
Carole Diederichs
Roch Smets
Samuel Coquereau
Axel Wilson
Agnès Huynh
Eric Vernier
Cecil Cabanel
Vivien Schuler
Gérald Lelong
Laurent Philippe
Anna Levy
résolution de problèmes
Grenoble, 13 mai 2014

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