Plan de Cours | Apprentissage Actif | Électricité : Association de résistances

Hypothèses: Ce Plan de Cours Actif suppose : un cours de 100 minutes, une étude préalable des élèves avec le Livre et le début du développement du Projet, et que seule une activité (parmi les trois proposées) sera choisie pour être réalisée pendant le cours, car chaque activité est conçue pour occuper une part importante du temps disponible.

Objectifs

Durée: (5 - 10 minutes)

L'étape des objectifs a pour but d'orienter et de concentrer les efforts des élèves sur les compétences essentielles du cours. En établissant des objectifs clairs et spécifiques, les élèves peuvent mieux diriger leurs études préalables et, en classe, appliquer de manière pratique les connaissances acquises. Ce processus aide à maximiser l'efficacité de l'apprentissage et à garantir que les élèves soient préparés pour les activités proposées en classe.

Objectifs Principaux:

1. Former les élèves à résoudre des problèmes pratiques et théoriques liés à l'association de résistances dans des circuits, en identifiant et en calculant les résistances équivalentes dans des situations en série, parallèle et symétriques.

2. Développer les compétences de raisonnement critique et analytique des élèves en appliquant des concepts d'électricité dans diverses situations, promouvant une compréhension approfondie du fonctionnement et de l'interaction des composants dans un circuit électrique.

Objectifs Secondaires:

1. Encourager la collaboration et le travail d'équipe entre les élèves lors des activités pratiques en classe, favorisant l'échange de connaissances et la résolution conjointe de défis.

Introduction

Durée: (15 - 20 minutes)

L'étape d'Introduction vise à engager les élèves avec le thème du cours, en utilisant des situations-problèmes pour qu'ils activent leurs connaissances antérieures et se préparent à l'application pratique du contenu. De plus, la contextualisation cherche à montrer la pertinence de l'étude de l'association de résistances, en reliant le contenu théorique aux applications pratiques et quotidiennes qui peuvent motiver les étudiants et accroître leur intérêt pour le sujet.

Situations Problématiques

1. Imaginez un circuit simple avec trois résistances, dont une est de 100Ω, la seconde de 200Ω et la troisième de 300Ω. Quelle serait la résistance équivalente s'ils étaient connectés en série ?

2. Considérez maintenant que ces mêmes résistances sont en parallèle. Comment cela modifierait-il la valeur de la résistance équivalente du circuit ?

Contextualisation

L'association de résistances est un concept fondamental pour comprendre comment les dispositifs électriques sont interconnectés dans des circuits électroélectroniques. Ce concept est non seulement crucial pour les ingénieurs et les électriciens, mais il a également des applications pratiques au quotidien, comme dans l'assemblage de circuits dans les automobiles, les ordinateurs et même les appareils ménagers. Comprendre comment les résistances se comportent dans différentes configurations est essentiel pour optimiser l'utilisation de l'énergie et garantir le bon fonctionnement de tels dispositifs.

Développement

Durée: (70 - 80 minutes)

L'étape de Développement est conçue pour permettre aux élèves d'appliquer de manière pratique et interactive les concepts étudiés sur l'association de résistances. À travers des activités ludiques et défiantes, les élèves peuvent solidifier leur compréhension théorique et développer des compétences pratiques en calcul, assemblage de circuits et mesure de résistances. Ce moment en classe est essentiel pour la consolidation de l'apprentissage et pour l'application des concepts dans des contextes variés simulant des situations réelles et hypothétiques.

Suggestions d'Activités

Il est recommandé de ne réaliser qu'une des activités proposées

Activité 1 - Le Défi des Circuits Résistorizés

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Appliquer les concepts d'association de résistances dans la pratique, développant des compétences en calcul, assemblage de circuits et mesure de résistances.

- Description: Dans cette activité, les élèves seront divisés en groupes de jusqu'à 5 personnes et chaque groupe recevra un kit de résistances de différentes valeurs (fourni par le professeur), un multimètre et un ensemble d'instructions pour monter des circuits en série, en parallèle et symétriques. Le défi consistera à mesurer les valeurs des résistances, calculer la résistance équivalente théorique, monter le circuit proposé et mesurer la résistance équivalente du circuit monté. Le groupe qui obtiendra des résultats les plus proches des théoriques gagnera des points supplémentaires.

- Instructions:

• Diviser la classe en groupes de jusqu'à 5 élèves.

• Remettre à chaque groupe un kit de résistances, un multimètre et le jeu d'instructions.

• Chaque groupe mesurera les résistances, calculera les résistances équivalentes théoriques et montera les circuits proposés.

• Après le montage, les groupes doivent mesurer la résistance équivalente des circuits montés.

• Les résultats seront comparés aux valeurs théoriques, et le groupe avec la plus grande précision recevra des points supplémentaires.

Activité 2 - Circuit de Mystère

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Développer des compétences de résolution de problèmes et application pratique des connaissances en électricité, renforçant la compréhension de l'association de résistances.

- Description: Les élèves, par groupes, recevront un défi où ils ne sauront pas quelles résistances sont disponibles, mais devront découvrir la configuration du circuit (série, parallèle ou symétrique) et les valeurs des résistances par le biais de mesures et de calculs. Ils devront utiliser la logique et leurs connaissances antérieures pour résoudre un 'mystère' en configurant correctement le circuit et en mesurant la résistance équivalente.

- Instructions:

• Diviser la classe en groupes de jusqu'à 5 élèves.

• Remettre à chaque groupe un ensemble de résistances non identifiées, un multimètre et une plaque de circuit vide.

• Les élèves devront, sans savoir les valeurs des résistances, configurer le circuit de manière à atteindre une résistance équivalente spécifique.

• Après le montage, les groupes doivent mesurer la résistance équivalente du circuit monté et vérifier si elle correspond à la valeur attendue.

• Le premier groupe à résoudre correctement le 'mystère' remporte l'activité.

Activité 3 - Constructeurs de Ponts Électriques

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Stimuler la créativité et l'application pratique des concepts d'électricité, tout en renforçant la compréhension de l'association de résistances dans différentes configurations.

- Description: Dans cette activité ludique, les élèves, divisés en groupes, recevront le défi de construire des 'ponts' avec des résistances pour permettre le passage de courant dans différentes configurations. Ils utiliseront des matériaux tels que des cure-dents, des fils, des piles et des résistances pour construire les 'ponts' et devront calculer et mesurer les résistances équivalentes pour garantir le bon fonctionnement du circuit.

- Instructions:

• Organiser les élèves en groupes de jusqu'à 5 personnes.

• Fournir à chaque groupe des cure-dents, des fils, des piles et des résistances.

• Les groupes devront construire un 'pont' permettant au courant électrique de circuler, utilisant des résistances pour contrôler la résistance.

• Chaque groupe calculera et mesurera la résistance équivalente de son 'pont'.

• À la fin, chaque groupe présentera son pont et expliquera comment les résistances l'ont aidé à fonctionner.

Retour d'Information

Durée: (10 - 15 minutes)

L'objectif de cette étape de retour est de consolider l'apprentissage acquis durant les activités pratiques, permettant aux élèves de réfléchir et de discuter de leurs expériences. Cette discussion en groupe aide à renforcer la compréhension des concepts d'association de résistances et à identifier les domaines nécessitant plus d'éclaircissements. De plus, en écoutant et en participant aux discussions, les élèves ont l'occasion d'apprendre les uns des autres et de voir différentes approches pour les mêmes problèmes, enrichissant ainsi l'apprentissage collectif.

Discussion de Groupe

Pour commencer la discussion en groupe, le professeur doit rassembler tous les élèves et demander à chaque groupe de partager ses découvertes et les défis rencontrés durant les activités. Il est suggéré que chaque groupe présente un bref résumé de ce qui a été réalisé, en mettant en lumière les résultats obtenus et les stratégies utilisées. Le professeur peut alors faciliter un échange d'idées entre les groupes, encourageant les questions et les commentaires pour promouvoir une compréhension plus large et intégrée du sujet.

Questions Clés

1. Quels ont été les principaux défis rencontrés lors du calcul de la résistance équivalente des circuits dans différentes configurations ?

2. Comment la variation des valeurs des résistances a-t-elle influencé la résistance équivalente dans les circuits que vous avez montés ?

3. Comment les activités pratiques ont-elles contribué à solidifier la compréhension théorique de l'association de résistances ?

Conclusion

Durée: (5 - 10 minutes)

L'étape de Conclusion vise à solidifier les connaissances acquises par les élèves, en fournissant une vision claire et concise de tous les points discutés. De plus, elle renforce le lien entre la théorie et la pratique, garantissant que les élèves comprennent l'applicabilité des concepts étudiés dans des situations de la vie quotidienne et dans leurs futures carrières. Ce moment est crucial pour que les élèves quittent la leçon avec une compréhension complète et intégrée du thème.

Résumé

En conclusion, le professeur doit faire un résumé complet du contenu abordé, en réitérant les concepts de résistances en série, en parallèle et les configurations symétriques. Il est important de souligner les méthodes de calcul de résistance équivalente et comment ces concepts s'appliquent dans des circuits réels.

Connexion Théorique

Au cours de la leçon, la théorie a été directement liée à des pratiques expérimentales à travers des activités où les élèves ont calculé et mesuré des résistances équivalentes dans des circuits montés par eux-mêmes. Cela a permis une compréhension plus profonde et pratique du contenu, reliant la théorie apprise à la maison à son application en classe.

Clôture

Enfin, il est essentiel de souligner l'importance de l'étude de l'association de résistances, en mettant en évidence que cette connaissance est cruciale non seulement pour la compréhension des dispositifs électroniques courants, mais aussi pour le développement de technologies futures plus efficaces et sécurisées.