Plan de Cours | Méthodologie Active | Électricité : Courant électrique

Hypothèses: Ce Plan de Cours Actif suppose : une durée de cours de 100 minutes, une étude préalable des élèves à la fois avec le Livre et le début du développement du Projet, et qu'une seule activité (parmi les trois suggérées) sera choisie pour être réalisée pendant le cours, car chaque activité est conçue pour occuper une grande partie du temps disponible.

Objectif

Durée: (5 - 10 minutes)

Cette section des objectifs sert à donner une direction claire pour le cours en insistant sur des compétences spécifiques que les étudiants doivent consolider. En précisant ces objectifs, l'enseignant s'assure que lui-même et les élèves ont une idée précise de ce qui est attendu à la fin de la session. Cette clarté facilite la préparation et l'exécution des activités pratiques et théoriques, garantissant que le temps de cours est utilisé de manière efficace pour ancrer les apprentissages antérieurs et appliquer les connaissances de manière pertinente.

Objectif Utama:

1. Permettre aux étudiants de calculer le courant électrique dans un conducteur en utilisant la formule qui relie la quantité de charge traversant le conducteur et le temps.

2. Développer la capacité d'appliquer les concepts théoriques du courant électrique dans des situations pratiques et théoriques, consolidant ainsi leur compréhension du flux d'électrons dans un circuit.

Objectif Tambahan:

1. Encourager les discussions de groupe sur les concepts de courant électrique, favorisant ainsi l'échange d'idées et la co-construction des connaissances.

Introduction

Durée: (15 - 20 minutes)

L'introduction vise à capter rapidement l'attention des étudiants, les incitant à appliquer immédiatement les connaissances théoriques qu'ils ont acquises sur le courant électrique. Les situations problématiques présentées encouragent une application directe des concepts, préparant le terrain pour des activités plus complexes. La contextualisation contribue à lier la théorie à la pratique, soulignant l'importance de l'étude du courant électrique dans la vie réelle et les milieux professionnels, ce qui renforce l'intérêt et la pertinence du sujet.

Situation Basée sur un Problème

1. Imaginez-vous dans un laboratoire de physique à mesurer le courant électrique dans un fil conducteur. Le fil est relié à une source d'alimentation et à un ampèremètre. Si 15 000 électrons traversent un point du fil en 10 secondes, quel est le courant électrique du fil sachant que la charge d'un électron est de 1,6 x 10^-19 coulombs ?

2. Dans une expérience, un étudiant observe que 2 x 10^18 électrons traversent un point dans un conducteur en 5 secondes. En supposant que le courant est constant, calculez le courant électrique à travers le conducteur.

Contextualisation

Le courant électrique est l'une des forces fondamentales de la physique qui joue un rôle important dans notre quotidien, du fonctionnement de nos appareils électroménagers à l'éclairage de nos maisons. Comprendre comment le courant électrique est calculé et utilisé est essentiel, non seulement pour les étudiants en physique, mais aussi pour les ingénieurs, électriciens et scientifiques travaillant avec la technologie. En contextualisant l'étude du courant électrique avec des exemples concrets et des applications pratiques, on aide les étudiants à réaliser la pertinence de leur apprentissage et à les motiver à explorer davantage le sujet.

Développement

Durée: (70 - 75 minutes)

La phase de développement est conçue pour permettre aux étudiants d'appliquer de manière pratique et interactive les concepts de courant électrique qu'ils ont appris auparavant. À travers des activités engageantes et stimulantes, les étudiants auront l'occasion de renforcer leur compréhension théorique et de développer des compétences en calcul ainsi qu'en résolution de problèmes dans des contextes qui simulent des situations réelles. Cette approche pratique facilite non seulement l'apprentissage, mais favorise également le travail d'équipe et la créativité.

Suggestions d'Activités

Il est recommandé de ne réaliser qu'une seule des activités suggérées

Activité 1 - Chercheurs de Courant

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Appliquer le calcul du courant électrique dans un circuit simulé en utilisant des données expérimentales fictives afin de favoriser une compréhension pratique du concept.

- Description: Dans cette activité, les étudiants sont divisés en groupes de 5 personnes au maximum, et chaque groupe reçoit une 'carte' représentant un circuit électrique simplifié sur une grande feuille de papier. Le circuit inclut une source d'alimentation, un ampèremètre et divers composants (résistances, ampoules, etc.). Chaque composant possède un code-barres fictif qui, quand il est 'scanné' avec une application mobile, révèle le nombre d'électrons qui le traversent toutes les 5 secondes.

- Instructions:

• Divisez la classe en groupes de pas plus de 5 étudiants.

• Fournissez à chaque groupe une 'carte de circuit' et un ampèremètre simulé (cela peut être un véritable ampèremètre analogique ou une application mobile simule un ampèremètre).

• Expliquez que chaque composant du circuit a un code-barres fictif qui sera 'scanné' pour déterminer le nombre d'électrons le traversant en 5 secondes.

• Les étudiants doivent ensuite calculer le courant électrique dans chaque composant du circuit en utilisant la formule discutée précédemment et les données obtenues via le code-barres.

• Chaque groupe présente ses calculs et discute des différences de courant observées dans les différentes parties du circuit.

Activité 2 - Le Défi de l'Ampèremètre Magique

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Développer des compétences en résolution de problèmes et appliquer des connaissances théoriques dans des situations pratiques et engageantes.

- Description: Les étudiants, par groupes, doivent construire un petit circuit électrique avec une batterie, un ampèremètre et une résistance. L'objectif est de mesurer le courant électrique circulant dans le circuit en utilisant un ampèremètre qui affiche une échelle non linéaire, simulant un 'ampèremètre magique'. Cet ampèremètre affichera des valeurs imprévisibles, et les étudiants devront utiliser leurs connaissances théoriques pour corriger et calculer le courant réel.

- Instructions:

• Divisez les étudiants en groupes de 5 personnes au maximum.

• Fournissez à chaque groupe le matériel nécessaire : une batterie, un 'ampèremètre magique', une résistance et des fils de connexion.

• Expliquez que l'ampèremètre a une échelle non linéaire et qu'ils doivent comprendre comment convertir les lectures en courants réels.

• Les groupes construisent le circuit et prennent des mesures, notant les valeurs affichées par l'ampèremètre.

• Après avoir pris les mesures, les étudiants appliquent une correction mathématique pour obtenir le courant réel et le comparent à la valeur théorique.

Activité 3 - Théâtre du Courant Électrique

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Comprendre de manière visuelle et interactive le concept de courant électrique et son comportement dans les différentes parties d'un circuit.

- Description: Dans cette activité, les étudiants transforment leur salle de classe en un grand circuit électrique dramatique. Chaque groupe représente un composant du circuit (source d'alimentation, fil conducteur, ampoule, etc.). Ils joueront une 'scène' où le courant électrique est le 'personnage principal'. La leçon se conclura par une discussion sur l'impact des différentes 'parties' du circuit sur le courant.

- Instructions:

• Divisez la salle en groupes de pas plus de 5 étudiants, chacun représentant un composant du circuit.

• Chaque groupe prépare une courte présentation pour expliquer comment le courant électrique passe à travers leur composant et comment il interagit avec les autres.

• Jouez les scènes, permettant à chaque groupe de se 'connecter' au suivant, illustrant le flux continu des électrons.

• Terminez l'activité par une discussion sur comment chaque partie du circuit influence le courant électrique total.

Retour d'information

Durée: (15 - 20 minutes)

Cette phase de rétroaction vise à donner aux étudiants l'occasion de réfléchir à ce qu'ils ont appris et d'exprimer leur compréhension en partageant leurs expériences avec leurs pairs. Cette discussion aide à solidifier les connaissances, à identifier les éventuelles confusions et à renforcer l'application pratique des concepts de courant électrique. De plus, cette étape favorise des compétences en communication et en argumentation, essentielles pour le développement académique et personnel des étudiants.

Discussion en Groupe

Pour entamer la discussion en groupe, l'enseignant pourrait demander à chaque équipe de partager ses découvertes ainsi que les défis rencontrés lors des activités. Adoptez un format de 'cercle de parole', où chaque groupe a l'occasion de s'exprimer sans interruptions pendant que les autres écoutent attentivement. Encouragez les étudiants à discuter non seulement des résultats obtenus, mais aussi des processus par lesquels ils y sont parvenus, en mettant en avant les stratégies utilisées et les leçons tirées.

Questions Clés

1. Quels ont été les principaux défis rencontrés lors du calcul du courant électrique lors des activités pratiques ?

2. Comment les corrections apportées lors de l'utilisation de l'ampèremètre magique ont-elles influencé vos calculs et votre compréhension du concept de courant électrique ?

3. En quoi l'activité Théâtre du Courant Électrique vous a-t-elle aidé à mieux visualiser le concept de courant électrique dans un circuit ?

Conclusion

Durée: (5 - 10 minutes)

La phase de conclusion permet de consolider l'apprentissage, veillant à ce que les étudiants aient une compréhension claire des concepts discutés et de leurs applications pratiques. En résumant le contenu et en réaffirmant le lien entre théorie et pratique, l'enseignant s'assure que les élèves repartent avec une compréhension solide et applicable du courant électrique. De plus, en soulignant l'importance du sujet dans leur vie quotidienne, cela motive les étudiants à poursuivre l'exploration et l'application de leurs connaissances dans d'autres domaines.

Résumé

Dans la conclusion, l'enseignant doit résumer les points clés abordés concernant le courant électrique, en réitérant la formule et les méthodes de calcul. Il est essentiel de revenir sur les exemples pratiques et théoriques échangés au cours de la leçon pour ancrer l'apprentissage.

Connexion avec la Théorie

La leçon d'aujourd'hui a été conçue pour lier théorie et pratique de manière intégrée. À travers des activités telles que 'Chercheurs de Courant', 'Le Défi de l'Ampèremètre Magique' et 'Théâtre du Courant Électrique', les étudiants ont eu l'opportunité d'appliquer des concepts théoriques dans des scénarios pratiques, renforçant ainsi leur compréhension et leur compétence en calcul.

Clôture

Enfin, il est important de souligner la pertinence du courant électrique dans notre quotidien. Qu'il s'agisse du fonctionnement des appareils électroniques aux applications médicales et technologiques, comprendre le courant électrique est indispensable. Ce savoir prépare les étudiants à devenir des consommateurs plus éclairés et potentiellement de futurs professionnels mieux préparés.