Soutenance mémoire
Plusieurs domaines constituent la science physique. L’électricité utilisée dans la vie quotidienne en fait partie. Le mot « électricité » vient du mot grec elektron, qui signifie « ambre » (Institut Don Bosco, 2010). Selon Jules Verne (1870), elle est devenue notre âme énergétique. « Il est un agent puissant, obéissant, rapide, facile, qui se plie à tous les usages et qui règne en maître à bord. Il m’éclaire, il me chauffe, il est l’âme de mes appareils mécaniques. Cet agent, c’est l’électricité» (Hetztel J. et Cie, 1870).
La science physique, en tant que science expérimentale, nécessite un protocole. Il s’agit de tester une hypothèse ou de vérifier une loi à partir des résultats obtenus des expériences. « Le savant complet est celui qui embrasse à la fois la théorie et la pratique expérimentale » (Bernard C., 1865). Les expériences sont fondamentales en science physique mais dans la plupart des cas, elles sont négligées faute de laboratoire et de matériels didactiques. L’enseignement à Madagascar est ainsi défaillant car il ne prépare que des élèves théoriciens qui manquent de la pratique. Par ailleurs, pour les quelques CEG qui possèdent de laboratoire, les matériels disponibles sont déjà vieux et subséquemment les élèves et leurs professeurs sont exposés à des risques éventuels.
En outre, la cherté des matériels et produits ainsi que l’effectif élevé dans la plupart des CEG à Madagascar constituent un blocage pour l’enseignement/apprentissage de la physique. Pendant l’année scolaire 2007-2008, il était de l’ordre de 758 883 encadrés par 25 665 enseignants soit théoriquement 30 élèves par enseignant (UNESCO, 2008) mais en réalité un grand nombre de CEG, même en milieu urbain, a un effectif de 40 à 60 élèves par classe. Cette situation est un frein à l’organisation des séances de travaux pratiques vu l’insuffisance des matériels.
LE COURANT ELECTRIQUE
Un courant électrique est dû à un mouvement ordonné des porteurs de charges. Dans un conducteur métallique, ces porteurs sont des électrons appelés électrons de conduction tandis que dans une solution conductrice ou électrolyte ce sont des ions positifs et négatifs qui assurent la conduction électrique. Deux grandeurs physiques caractérisent un courant électrique : le vecteur densité de courant, intensité du courant.
Appareil de mesure de l’intensité
L’appareil de mesure de l’intensité du courant est l’ampèremètre. On distingue plusieurs types d’ampèremètre : l’ampèremètre magnéto-électrique, magnétique, ferromagnétique, thermique, électronique ou numérique.
● L’ampèremètre magnéto-électrique est le plus répandu et utilise un galvanomètre à cadre mobile.
● L’ampèremètre magnétique possède un aimant mobile, comme dans le détecteur de courant
● L’ampèremètre ferromagnétique contient deux palettes de fer doux à l’intérieur d’une bobine. L’une des palettes est fixe, l’autre est montée sur pivot. Quand le courant passe dans la bobine les deux palettes s’aimantent et se repoussent, quel que soit le sens du courant. Cet ampèremètre n’est donc pas polarisé.
● Dans un ampèremètre thermique, le courant circule dans un fil, ce fil s’échauffe et s’allonge, ce qui provoque la rotation de l’aiguille, il n’est pas polarisé.
CORPS CONDUCTEURS
Les corps sont classés essentiellement en deux catégories : les conducteurs et isolants. Un conducteur laisse passer le courant électrique tandis qu’un isolant est un corps dans lequel le courant électrique ne peut circuler. Parmi les conducteurs, on peut citer le cuivre, l’aluminium, le filament d’une lampe, l’argent, les électrolytes appelés aussi solutions conductrices. Le verre, la matière en plastique, la porcelaine, le bois sec, le papier sont des exemples d’isolants.
Les métaux
Les métaux sont constitués d’atomes disposés de façon ordonnée, c’est-à-dire répartis de façon régulière suivant les trois directions de l’espace.
Chaque atome est constitué d’un noyau autour duquel gravitent des électrons, sur des couches électroniques. Les électrons sur les couches externes sont faiblement liés au noyau et peuvent se détacher facilement et circuler librement à l’intérieur du métal en laissant derrière eux des ions positifs qui sont appelés « ions du réseau métallique ». Ces électrons des couches externes constituent les électrons de conduction responsables de la conduction électrique dans les métaux.
ELABORATION ET EXPLOITATION DU DIDACTICIEL
CONCEPTION DU DIDACTICIEL
Logiciel
Chaque page et animation de ce didacticiel ont été réalisées à partir du logiciel Macromedia Flash Professional 8 utilisant le langage Action Script 2.0. Macromedia Flash Professional 8 est un logiciel de programmation qui permet aux concepteurs et aux développeurs de créer des présentations, des applications et d’autres types de contenu qui permettent une interaction avec l’utilisateur. Les projets Flash peuvent inclure des animations simples, du contenu vidéo, des présentations complexes, des applications ainsi que tout élément s’y rapportant. En règle générale, les éléments de contenu conçus avec Flash sont appelés applications, même s’il peut s’agir d’une simple animation. Le code Action Script 2.0 permet d’ajouter de l’interactivité aux éléments média de notre document.
CONTENU DU DIDACTICIEL
Extrait du programme scolaire
Nous donnons ci-dessous un extrait selon le programme en vigueur à partir de l’année scolaire 1995-1996 des contenus du programme d’électricité pour la classe de quatrième à Madagascar.
➢ Notion de tension et d’intensité
● Notion de tension, sa mesure, unité
● Le courant électrique dans un métal
● Courant continu, sens conventionnel du courant électrique
● Notion d’intensité, sa mesure, unité
➢ Montage en série et en dérivation
● Montage de lampes en série, lois
● Montage de lampes en dérivation, lois .
Structure du didacticiel
L’organigramme ci-dessous décrit les diverses étapes du didacticiel que l’apprenant suit pour la construction des savoirs. Les objectifs à atteindre sont énoncés en premier puis l’apprenant visualise une animation ou un schéma statique. Des questions guides qui se rapportent à l’animation sont posées et l’élève répond aux questions puis confronte ses réponses à celles proposées par le didacticiel. Un résumé sous forme de rubrique intitulé à retenir est présenté et enfin une évaluation termine le module. Le domaine prérequis explicite les contenus du cours d’électricité vus dans les niveaux antérieures que l’élève doit maitriser avant d’aborder le programme de la classe de quatrième. Ils sont les suivants :
➢ Circuits électriques simples
● Dipôles électriques
● Schématisation d’un circuit simple
● Générateur de courant continu, bornes + et –
● Conducteurs et isolants
● Symboles du générateur et du récepteur
➢ Montages en série et en dérivation
● Montages de lampes en série et en dérivation .
|
Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE 1. REPERE THEORIQUE
I- LE COURANT ELECTRIQUE
I.1 Vecteur densité de courant et intensité du courant
I.2 Définition légale de l’Ampère
I.3 Appareil de mesure de l’intensité
II- CORPS CONDUCTEURS
II.1 Les métaux
II.2 Electricité dans un métal
II.3 Sens conventionnel du courant électrique
III- LE GENERATEUR
III.1 – Générateur intercalé dans un circuit
III.2- Différence de potentiel aux bornes d’un générateur
IV- LES RECEPTEURS
IV.1- Différence de potentiel aux bornes d’un récepteur
IV.2 Caractéristique des récepteurs
PARTIE 2. ELABORATION ET EXPLOITATION DU DIDACTICIEL
I- CONCEPTION DU DIDACTICIEL
I-1 Logiciel
II- CONTENU DU DIDACTICIEL
II-1 Extrait du programme scolaire
II-2 Structure du didacticiel
II-3 Contenus des modules
II-4 Evolution de chaque module
III- PRESENTATION DU DIDACTICIEL
Contrôle des prérequis
Module 1 : Electricité dans les métaux
Module 2 : Courant continu
Module 3 : Intensité du courant électrique
Module 4 : Tension du courant électrique
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXES
