Smartphones: de précieux instruments d’apprentissage | Août 2015


Des initiatives à tout va!

Aujourd’hui, les innovations sur base de mobilité revêtent bien souvent un caractère futuriste, en rupture avec les pratiques actuelles ou du passé. Le domaine de la transmission du savoir grâce aux Learning Management Systems (LMS) ne déroge pas à la règle avec une multitude d’applications pour smartphones et tablettes ayant pour trait d’apporter une valeur ajoutée à l’expérience de l’apprenant et du formateur.


Un véritable laboratoire de poche

« L'iPhone est parfait pour les jeux, a déclaré Steve Jobs. Les smartphones sont également parfait pour apprendre la science ». Pour Joël Chevrier, professeur de physique à l’Université Joseph-Fourier de Grenoble, les téléphones mobiles sont de véritables laboratoires de poche. Partant du constat que les téléphones intelligents débordent de technologies servant à mesurer et enregistrer de nombreuses sources comme l’accélération, l’inclinaison d’un plan ou la géolocalisation, il décide d’utiliser le potentiel des smartphones lors d’expériences menées dans son cours de physique.

Pour ce professeur atypique, enseigner au travers d’un terminal mobile amène un côté ludique à son cours et permet à ses étudiants de mieux s’approprier les lois physiques. Ses étudiants affirment que cette manière d’apprendre leur correspond mieux car le résultat est immédiat et qu’ils peuvent partager leurs expériences avec toute la classe. Pour Joël Chevrier, « on pourrait refaire tout le programme classique de mécanique avec un téléphone ». Les possibilités sont de ce fait très larges.Au départ, Joël Chevrier a eu recours à un financement de l’université pour acheter des smartphones. Aujourd’hui, les élèves souhaitent utiliser leurs propres téléphones. L’implication est d’autant plus forte que l’étudiant utilise un matériel qu’il possède. L’avantage est également financier. Selon ce professeur, un laboratoire disposant d’autant d’éléments de mesure coûte très cher et requière de l’espace. Avec un smartphone, le coût est pratiquement nul et on peut expérimenter dans une multitude d’espaces, en classe, à l’extérieur ou chez soi.

Un appareil pour de multiples applications

Les téléphones mobiles évolués sont dotés de nombreux capteurs : accéléromètres, gyromètres, magnétomètres, microphones, caméras, GPS et antennes. Ces capteurs permettent de multiples activités qui sont expérimentées dans les cours du professeur Chevrier.

1. Mesurer la chute libre d’un objet
La première expérience proposée par le professeur de physique consiste à mesurer l’accélération d’un objet en chute libre et en temps réel. Pour ce faire, il suffit d’un smartphone et d’un oreiller pour amortir sa chute. L’application Sensor Data, disponible en téléchargement sur les plateformes Android et Apple, sert à enregistrer chaque variation mesurée par les nombreux capteurs intégrés dans le smartphone. 100 fois par seconde, les mesures sont transmises au programme iMecaProf qui analyse en temps réel ces données. L’ordinateur sur lequel est installé le programme est relié à un projecteur. De cette manière, les élèves suivent en direct les résultats de l’expérience et peuvent les commenter.

2. Le pendule
Accroché à son chargeur, le smartphone sert aussi de balancier. Dans son expérience du pendule, les élèves apprennent et visualisent l’accélération d’un objet, sa vitesse ainsi que les énergies qui en découlent. Un élève explique qu’autrefois l’expérience était réalisée avec un véritable pendule. La bille était filmée et les séquences analysées par la suite. Avec le smartphone, les mesures sont réalisées en temps réel. De cette manière, le mouvement est plus simple à analyser. Cet élève rapporte que l’apprentissage est bien plus rapide.

3. Mesure de la trajectoire du tram de Grenoble
Le professeur a mis au point une expérience permettant à tout un chacun de reconstruire la trajectoire du tram de Grenoble. Un tutoriel vidéo explique en détail les étapes à réaliser afin de pouvoir reproduire soi-même l’expérience. Grâce à son accéléromètre ainsi que son gyroscope, le smartphone va capter les variations de vitesse et d’angle. A partir de ces mesures, il sera alors possible de les exploiter dans le but de dessiner une courbe. Cette courbe représente la trajectoire du véhicule. Pour éviter les erreurs, le téléphone doit être posé sur le siège du tram, dans l’alignement de celui-ci.

iMecaProf : l’application qui réinvente l’enseignement des sciences physiques

iMecaProf est une application développée par Joël Chevrier. Les objectifs de ce programme sont multiples. Tout d’abord, il permet à l’élève d’utiliser son propre smartphone et son ordinateur afin de créer un environnement d’apprentissage basé sur des expériences. Ensuite, l’usage de smartphones va au-delà de la simple utilisation de leurs capteurs. iMecaProf permet de visualiser certaines applications des lois et des concepts physiques que les élèves étudient. 

Enfin, iMacaProf n’est pas seulement une application, mais également une nouvelle manière d’appréhender la mécanique. L’application est un moyen pédagogique qui permet d’expérimenter de nombreux phénomènes physiques. L’application possède une communauté sur Facebook ainsi qu’un site internet. Les expériences y sont postées et de nombreuses vidéos illustrent les résultats de mesures effectuées avec l’application.

Visualiser et comprendre des équations abstraites

Le but d’une telle démarche est de mettre une image concrète sur une équation mathématique complexe. En visualisant le résultat d’une formule de physique, l’élève pourra mieux l’appréhender. Il ne s’agit pas simplement d’apprendre par cœur des formules, mais aussi de pouvoir se rendre compte de manière concrète et visible ce qu’elles signifient et à quoi elles servent.

Pour Joël Chevrier, le smartphone pourrait être utilisé dans les principaux cours d’enseignement technique à partir du niveau secondaire. Cependant, il est important que les professeurs soient formés à l’emploi de ce nouvel outil. Ce type de pédagogie ne fait qu’émerger et seule une centaine de professeurs à travers le monde enseignent selon ces pratiques. Le recul est donc faible et il s’agit d’évaluer l’efficacité de ce type d’enseignement. Il s’est donc associé à des collègues pour analyser la question.

Pour ce professeur de physique, les possibilités du smartphone sont nombreuses. Il a d’ailleurs plusieurs projets en tête comme les mesures acoustiques ou encore de reproduire l’expérience d’Eratosthène qui, 300 ans avant notre ère, a réussi à mesurer le rayon de la Terre en comparant des mesures d’ombre en deux lieux séparés par 800 kilomètres.
 

Pour prolonger la lecture : nos sources

http://www.letudiant.fr (accédé le 9 juin 2015)
http://scitation.aip.org (accédé le 9 juin 2015)
https://sites.google.com/site/iprofmeca/smartphone-as-a-homelab (accédé le 9 juin 2015)
https://www.youtube.com (accédé le 9 juin 2015)

Source images: 
© UJF Grenoble (http://www.letudiant.fr/educpros/actualite/universite-a-grenoble-la-mecanique-enseignee-a-l-aide-de-smartphones.html)


dossier préparé par:


Florian Cotti, Glenn Meleder, Miguel Sanchez, Simon Schmitt