APP  d’op(que  en  L1  

Philippe  Delorme,  Julien  Douady,  Christophe  Durand,    Olivier  Jacquin,  Nadège  Meunier  &  Estelle  Moraux  

Contact  :  estelle.moraux@ujf-­‐grenoble.fr  

Contexte  de  formaGon  •  Discipline:  OpGque  Géométrique  (PHY124/PHY125)  

•  Composante:  UJF/DLST  

•  Niveau  d’étude:  L1  (2e  semestre)  

•  Parcours:  PHY,  PHC,  PMM,  PCM-­‐Int,  PGM,  GSC,  SPI,  PEIP-­‐P,  MAT  

•  EffecGf  étudiants:  ~400  (12  groupes  de  TD  en  2013/2014)  

•  Volume  horaire:  30h  

•  Contenu:  réflexion,  réfracGon,  dispersion,  lenGlles  minces,  associaGon  de  lenGlles  ;  fort  caractère  appliqué  et  expérimental  

OPTIQUE  

MoGvaGon  pour  faire  des  APP  

•  Augmenter  la  mo(va(on  des  étudiants  à  apprendre  

•  Favoriser  le  travail  personnel  et  régulier  •  Rendre  les  étudiants  plus  ac(fs  en  cours/TD/TP  •  Développer  leur  autonomie  face  à  leur  apprenGssage  •  Proposer  de  nouvelles  méthodes  d’appren(ssage  

•  Développer  des  compétences  transverses  

•  Développer  l’esprit  cri(que  

•  Nouveau  bac    Refonte  des  UE  de  L1  :  opportunité  à  saisir  pour  réfléchir  et  améliorer  nos  praGques  pédagogiques  !    

ObjecGfs  pédagogiques  des  APP  1er  niveau  :  Objec(fs  disciplinaires  expérimentaux  

  Définir  un  protocole  expérimental  avant  toute  manipulaGon  

  Proposer  des  expériences  perGnentes  avec    le  matériel  disponible  pour  illustrer  un  phénomène  opGque  et/ou  pour  faire  un  démonstrateur  

  Avoir  une  vision  prédicGve  sur  les  phénomènes  opGques  étudiés  à  parGr  de  la  théorie  

  Savoir  analyser  les  résultats  avec  un  sens  criGque  

2e  niveau  :  Objec(fs  transversaux  

  Savoir  travailler  en  groupe  de  manière  coopéraGve  

  Savoir  rechercher  des  informaGons    

  Développer  l’autonomie,  la  moGvaGon  et  la  prise  d’iniGaGve  

  Renforcer  la  capacité  à  faire  des  choix  et  à  évaluer  les  risques    Savoir  gérer  le  temps  et  les  échéances  

3e  niveau  :  L’auto-­‐réflexion    

  Etre  capable  d’analyser,  de  comprendre  et  d’évaluer  son  processus  d’apprenGssage    

  Etre  capable  de  s’améliorer  conGnûment  en  Grant  les  leçons  des  expériences  vécues      

On  se  lance…    •  6  enseignants  volontaires  impliqués  en  2013/2014:    

 4(+1)  tuteurs,  1  enseignant  référent  •  SouGen  de  l’insGtuGon  (projet  PédagoTice)  •  FormaGon  des  tuteurs:  1  semaine  à  Louvain  la  Neuve  +  

formaGon  du  SUP  

•  Achat  de  12  tableaux  pour  le  travail  en  groupe  •  Parcours  choisis:  PHY,  PHC,  PEIP-­‐P,  MAT    (autres  parcours  en  enseignement  «  classique  »)  

•  EffecGf:  ~110  (4  groupes  de  TD)  •  Emploi  du  temps  à  adapter  avec  condiGons  limites  fortes  

…  et  on  s’organise  !  

DisposiGf  mis  en  place  •  Taille  des  groupes  :  ~7  étudiants  (définis  à  parGr  des  notes  du  S1)  

•  Nombre  de  séquences  APP:  3  situaGons  problèmes  définies  à  parGr  des  objecGfs  d’apprenGssage  de  l’UE  (couverture  complète  du  contenu)  

•  AdaptaGon  de  l’emploi  du  temps:  1  amphi,  3  TD  et  1  TP  par  APP    

•  Descrip(on  d’une  séquence  APP  type:    6  séances  encadrées  étalées  sur  deux  semaines  :  

–  Séance  d’ouverture  (1h)  –  Travail  expérimental  en  binôme  (1h45)  

–  Séance  de  mise  en  commun  (1h30)  

–  Séance  de  ques9on  réponse  (1h30  max)  

–  Travail  expérimental  en  binôme  (1h45)  

–  Séance  de  clôture  (1h30)  +  évaluaGon  individuelle  (15’  en  début  de  séance  suivante)  

•  Réunion  hebdomadaire  de  l’équipe  pédagogique    

•  APP1:  Les  luneoes  d’assurage    Indice  opGque  et  applicaGons  des  lois  de  Snell-­‐Descartes  

•  APP2:  RéalisaGon  et  observaGon  d’images  tridimensionnelles  (home  –  made  cinéma  3D)  

 LenGlles  convergente  et  divergente,  relaGon  de  conjugaison,  distances  focale  image  et  objet,  concepGon  d'un  système  opGque  à  une  lenGlle  

•  APP3:  AuthenGcité  des  billets  de  5  euros    FoncGonnement  d’instruments  opGques  consGtués  de  plusieurs  lenGlles  (ou  dioptre),  grossissement  commercial  

APP1:  Les  luneoes  d’assurage  

Mais  devant  le  prix  de  ces  luneoes  (environ  100  €),  vous  décidez  de  réaliser  un  prototype  «  fait  maison  »  avec  des  collègues  étudiants  de  votre  filière.  Les  armoires  de  l’université  regorgent  de  trésors  aussi  variés  qu’inaoendus  et  vos  enseignants  ont  réussi  à  y  dénicher  une  vieille  boîte  remplie  de  prismes  divers.  Allez-­‐vous  pouvoir  fabriquer  vos  luneoes  ?    A  vous  de  jouer.  »  

«  Passionné  d’escalade,  un  ami  expérimenté  vous  parle  d’une  des  dernières  nouveautés  «  super  praGque  »,  il  s’agit  des  luneoes  d’assurage  pour  ne  plus  avoir  mal  au  cou  !  En  effet,  ces  luneoes  à  prismes  permeoent  d’assurer  en  toute  sécurité  votre  partenaire  sans  lever  la  tête.    

prismes  en  toute  sécurité  

sans  lever  la  tête  

Quelques  orientaGons…  «  Intrigués  par  ces  fameuses  luneoes,  vos  enseignants  vous  quesGonnent  sur  leur  foncGonnement.  En  parGculier,  ils  vous  demandent  :  

•     d’idenGfier  les  différents  phénomènes  opGques  mis  en  jeu,  et  d’en  rendre  compte  sous  la  forme  d’un  tracé  de  rayon  précis  ;  

•     de  jusGfier  le  choix  d’un  matériau  et  d’une  géométrie  pour  le  prisme,  en  vous  appuyant  sur  les  calculs  appropriés  ;  

•     d’expliquer  en  quoi  l’orientaGon  de  l’image  est  préservée  (par  rapport  à  un  assurage  sans  luneoes).  »  

Objec(fs  visés:  •   Réflexion/réfracGon  (loi  de  Snell-­‐Descartes)  •   Réflexion  totale  •   Indice  opGque  (définiGon  et  mesure)  •   Trace  de  rayon  lumineux  •   NoGon  d’image  

APP2:  ObservaGon  d’images  3D    

«  Objec(f  :  Lors  de  votre  séance  d'escalade,  vous  souhaitez  immortaliser  le  relief  verGgineux  du  site.  L’idéal  serait  d’en  faire  une  photo  3D  mais  vous  ne  disposez  que  d’un  appareil  photo  classique.  Qu’à  cela  ne  Genne,  vous  décidez  de  prendre  deux  photos  en  «  stéréo  »,  que  vous  visualiserez  ensuite  chez  vous  avec  vos  amis  à  l’aide  d’un  home  cinéma  3D  «  maison  ».  Heureusement  que  vous  avez  eu  des  cours  d’opGque  ceoe  année  pour  savoir  comment  réaliser  votre  home  –  made  cinéma  3D  !  

Vous  allez  procéder  en  3  étapes  :  

•  Réaliser  un  système  opGque  1D  consGtué  d’une  seule  lenGlle  vous  permeoant  d’obtenir  une  image  neoe  sur  un  écran  d’un  seul  objet  

•  Adapter  votre  système  opGque  à  la  stéréoscopie  pour  obtenir  une  image  3D  

•  Adapter  ce  système  à  différentes  tailles  de  salle  (posiGons  de  l’écran  d’observaGon)  pour  pouvoir  uGliser  votre  disposiGf  chez  des  amis.  »  

LenGlles  convergente  et  divergente,  relaGon  de  conjugaison,  formaGon  d’image,  grandissement  

OrganisaGon  des  séances  

•  Séance  d’ouverture  (1h)  :  Découverte  et  première  analyse  du  problème  •  Travail  expérimental  en  binôme  (1h45)  :  réalisaGon  d'images  avec  des  

lenGlles  minces,  caractérisaGon  d'une  lenGlle  mince  convergente.    •  Séance  de  mise  en  commun  (1h30)  :  PrésentaGon  de  vos  résultats  

expérimentaux.  RéalisaGon  collecGve  d'un  protocole  expérimental  permeoant  de  concevoir  le  disposiGf  opGque  demandé  à  la  première  étape.  FormulaGon  de  quesGons  pour  alimenter  la  séance  suivante.  

•  Séance  de  ques9ons  réponses  (1h30)  pour  clarifier  le  cours.      •  Travail  expérimental  en  binôme  (1h45)  :  RéalisaGon  et  caractérisaGon  

(mesures  +  schéma)  du  «  home-­‐made  cinéma  3D  ».    •  Séance  de  clôture  (1h30)  :  Comparaison  des  mesures  et  schémas  pour  

converger  vers  un  disposiGf  permeoant  de  répondre  au  cahier  des  charges  du  «  home-­‐made  cinéma  3D  ».      Bilan  sur  les  compétences  acquises  individuellement  et  sur  le  foncGonnement  du  groupe.  

Comprendre     Organiser  le  groupe  

Favoriser  l’implica5on    et  l’expression  de  chacun  

Travailler  individuellement  !    

Bilan  du  foncGonnement  du  groupe  

Faire  un  bilan  du  travail  de  groupe  

•  Individuellement,  remplissez  le  circept  et  répondez  aux  quesGons  sur  le  travail  de  groupe  (10  min).    

•  Comparer  vos  réponses  et  Grer  un  bilan  du  travail  de  groupe.  Faites  part  de  votre  analyse  au  tuteur.  

Bilan  des  acquis  individuel  

 Pour  chaque  objecGf  de  cet  APP,  esGmez  vous-­‐même  votre  niveau  de  compétence  après  ceoe  séquence  (entre  0  et  10)  :  

       0  =  pas  du  tout  capable      10  =  tout  à  fait  capable  

EvaluaGon  

A  l’issue  de  chaque  APP:  

•  Compte-­‐rendu  de  groupe  (25%)  •  EvaluaGon  individuelle  de  15’  (10%)  Pour  s’entrainer  (sur  site  insGtuGonnel):    

–  Exercices  d’applicaGon  avec  corrigé  –  QCM  d’auto-­‐évaluaGon  

A  la  fin  des  enseignements:  •  Examen  oral  individuel  de  TP  (15%)  

•  Examen  terminal  écrit  (50%)  

Bilan  2013/2014  

•  Fort  invesGssement  de  l’équipe  pédagogique    •  Evalua(on  globale  des  étudiants  bonne:  4.4/6              

(QuesGonnaire  créé  et  analysé  par  le  SUP,  ~60%  de  réponses)  •  Points  posi(fs:  

–  MoGvaGon  des  étudiants  importante  –  Sujets  des  APP  concrets  et  intéressants  –  «  Enfin  des  vrais  TP  !  »  –  Travail  en  groupe  apprécié  (si  5/6  étudiants  par  groupe)  –  PosiGon  du  tuteur  bien  comprise  (la  formaGon  a  été  uGle  !)  

•  Points  néga(fs:  –  Etudiants  déstabilisés  (difficile  de  démarrer  «  sans  rien  »)  –  Peur  de  ne  pas  être  préparés  pour  l’examen,  manque  d’exercisaGon  –  Durée  des  évaluaGons  et  des  séances  parfois  trop  courtes  –  Manque  de  travail  individuel  

ChanGer  pour  l’année  prochaine  

•  Diminuer  l’angoisse  des  étudiants  par  rapport  à  la  méthode  et  à  la  préparaGon  à  l’examen  

•  Introduire  des  exercices  «  classiques  »  dans  les  séquences  APP  •  Faire  un  cours  d’introducGon  avant  de  démarrer  les  APP  

•  Mieux  gérer  les  séances  de  quesGon-­‐réponse  pour  intéresser  tous  les  étudiants  alors  que  l'on  répond  à  la  quesGon  de  quelques  uns  

•  Renforcer  l’analyse  du  foncGonnement  des  groupes  (aoenGon  aux  «  passagers  clandesGns  »)  

Conclusion  

•  ImplicaGon  forte  des  étudiants  et  des  enseignants  

•  Véritable  réflexion  des  étudiants  en  TP,  complètement  intégrés  au  disposiGf  APP    

•   3  APP  qui  permeoent  de  couvrir  tout  le  programme  de  l'opGque  géométrique  

•  Réussite  à  l'examen  idenGque  à  celle  du  schéma  «  classique  »  CM/TD/TP  

Expérience  très  posi(ve  !