{"id":1487,"date":"2023-06-08T17:38:53","date_gmt":"2023-06-08T15:38:53","guid":{"rendered":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/?p=1487"},"modified":"2023-06-23T09:00:00","modified_gmt":"2023-06-23T07:00:00","slug":"smartphone-le-labo-ultime","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/2023\/06\/08\/smartphone-le-labo-ultime\/","title":{"rendered":"Smartphone : Le labo ultime?"},"content":{"rendered":"\n

Niveau<\/strong>
Test\u00e9 en classe de Science et laboratoire (Seconde)<\/p>\n\n\n\n

Type de ressource<\/strong> : Enseigner avec les \u00e9quipements individuels mobiles<\/strong> (EIM)

Outil utilis\u00e9 pour le test en classe<\/strong>
Les ph\u00e9nom\u00e8nes physico-chimiques sont sans cesse revisit\u00e9s sous forme d\u2019exp\u00e9riences adapt\u00e9es aux n\u00e9cessit\u00e9s p\u00e9dagogiques et aux technologies actuelles. Le ph\u00e9nom\u00e8ne physique reste le m\u00eame mais la technique employ\u00e9e pour l\u2019\u00e9tudier ou pour l\u2019aborder en classe \u00e9volue. Pour \u00e9tudier par exemple la chute des corps, on d\u00e9nombre entre autres l\u2019exp\u00e9rience de la tour de Pise, le tube de Newton, la machine d’Atwood, les acquisitions EXAO exploitant des  d\u00e9tecteurs opto\u00e9lectroniques, le pointage vid\u00e9o actuel, etc.<\/p>\n\n\n\n

Les capteurs pr\u00e9sents dans nos smartphones peuvent-ils eux aussi pr\u00e9tendre \u00e0 \u00e9tudier ce ph\u00e9nom\u00e8ne ?<\/p>\n\n\n\n

L\u2019enseignement d\u2019exploration Sciences et laboratoire de Seconde est un lieu privil\u00e9gi\u00e9 pour tester les fonctionnalit\u00e9s scientifiques d\u2019un smartphone. Dans une premi\u00e8re phase d\u2019investigation, on \u00e9tudie le ph\u00e9nom\u00e8ne de chute libre d\u2019un objet sous forme de 5 exp\u00e9riences, sans smartphone puis avec smartphone. L\u2019objectif est de comparer leur mise en \u0153uvre et les r\u00e9sultats obtenus. Deux applications scientifiques pour smartphone  (Sensor Kinetics et Phyphox) ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9es et compar\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

Le site internet teacher.desmos.com a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour r\u00e9colter et afficher les donn\u00e9es de mesures afin de mettre en \u00e9vidence de fa\u00e7on visuelle les incertitudes inh\u00e9rentes \u00e0 toute mesure.<\/p>\n\n\n\n

Dans une deuxi\u00e8me phase qui ne sera pas pr\u00e9sent\u00e9e dans ce document, les \u00e9l\u00e8ves m\u00e8neront avec plus d\u2019autonomie un projet exp\u00e9rimental similaire : Ils choisissent dans une banque d\u2019exp\u00e9riences une manipulation classique, la r\u00e9alisent et cherchent \u00e0 la transformer en utilisant un capteur du smartphone. Ce projet devra aboutir \u00e0 une vid\u00e9o d\u00e9crivant leur d\u00e9marche scientifique et r\u00e9pondant \u00e0 la probl\u00e9matique propos\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Comp\u00e9tences mobilis\u00e9es<\/strong>
S\u2019approprier, analyser, r\u00e9aliser, valider, communiquer, \u00eatre autonome, faire preuve d\u2019initiative<\/p>\n\n\n\n

Sc\u00e9nario d’apprentissage<\/h2>\n\n\n\n

On ne d\u00e9crit ici que la premi\u00e8re phase (fortement guid\u00e9e par le professeur) o\u00f9 les \u00e9l\u00e8ves d\u00e9couvrent les probl\u00e9matiques d\u2019utilisation exp\u00e9rimentale du mat\u00e9riel de laboratoire et du smartphone.<\/p>\n\n\n\n

Exp\u00e9riences sans smartphone (entre 2h et 2h30)<\/h4>\n\n\n\n

A partir d\u2019une vid\u00e9o d\u00e9clenchante pr\u00e9sentant Galil\u00e9e et la chute des corps, on cherche \u00e0 chronom\u00e9trer avec pr\u00e9cision une chute libre au laboratoire. Diff\u00e9rentes mesures de la dur\u00e9e de chute d\u2019une m\u00eame bille d\u2019acier depuis la m\u00eame hauteur sont r\u00e9alis\u00e9es par diff\u00e9rentes m\u00e9thodes :
–  exp\u00e9rience 1 : avec une horloge biologique (!) ;
–  exp\u00e9rience 2 : avec un chronom\u00e8tre \u00e0 main ;
–  exp\u00e9rience 3 : avec une interface d\u2019acquisition.
(Le pointage vid\u00e9o n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 propos\u00e9 pour ne pas interf\u00e9rer avec le projet eFran sur l\u2019\u00e9tude des mouvements)<\/p>\n\n\n\n

La comparaison des r\u00e9sultats montre que les exp\u00e9riences ne pr\u00e9sentent pas les m\u00eames incertitudes de mesure. On se propose de comparer ces incertitudes avec des exp\u00e9riences r\u00e9alis\u00e9es avec un smartphone.<\/p>\n\n\n\n

Exp\u00e9riences avec smartphone (entre 5h30 et 6h)<\/h4>\n\n\n\n

Les \u00e9l\u00e8ves r\u00e9alisent des investigations pr\u00e9liminaires \u00e0 chaque exp\u00e9rience afin de prendre en main les applications du smartphone et comprendre les ph\u00e9nom\u00e8nes physiques associ\u00e9s.  La recherche de protocole aboutit \u00e0 une discussion et un choix commun afin que les exp\u00e9riences r\u00e9alis\u00e9es par les \u00e9l\u00e8ves soient bas\u00e9es sur le m\u00eame protocole.<\/p>\n\n\n\n

– exp\u00e9rience 4 : mesure de la dur\u00e9e de chute de la bille d\u2019acier par un smartphone utilis\u00e9 comme un sismom\u00e8tre.
– exp\u00e9riences 5 et 6 : mesure de la dur\u00e9e de chute du smartphone en chute libre par deux applications (Sensor Kinetics et Phyphox)<\/p>\n\n\n\n

Bilan<\/h4>\n\n\n\n

– avec un historique de la mesure : satellite Microscope (14 z\u00e9ros) > sur sciences et avenir.fr<\/a>
– dans l\u2019\u00e9mission de la t\u00eate au carr\u00e9 (mercredi 6 d\u00e9cembre 2017 : Galil\u00e9e \u00e0 l’\u00e9preuve des d\u00e9cimales<\/em>) > sur franceinter.fr<\/a>
– comparaison avec la th\u00e9orie<\/p>\n\n\n\n

L’\u00e9l\u00e8ve pendant l’\u00e9valuation<\/h3>\n\n\n\n

O\u00f9 est l’\u00e9l\u00e8ve pendant l’\u00e9valuation ? <\/strong>
En classe.
Que fait l’enseignant ?<\/strong>
Il v\u00e9rifie que les \u00e9l\u00e8ves ont compris le travail \u00e0 faire, respectent les consignes et les r\u00e8gles de s\u00e9curit\u00e9.
Il aide \u00e0 la mise en \u0153uvre technique du protocole et \u00e0 l\u2019utilisation de l\u2019outil num\u00e9rique pour les \u00e9l\u00e8ves en difficult\u00e9 (montage exp\u00e9rimental, utilisation du logiciel et des applications).
Il joue le r\u00f4le de m\u00e9diateur si le groupe ne travaille pas dans un esprit coop\u00e9ratif.
Il consulte les r\u00e9sultats transmis par les \u00e9l\u00e8ves et rem\u00e9die au besoin (erreurs de mesure flagrants).<\/p>\n\n\n\n

Diff\u00e9renciation \/ Diversification<\/h3>\n\n\n\n

Diff\u00e9renciation dans la phase 1<\/strong> :<\/p>\n\n\n\n

– Chaque \u00e9l\u00e8ve peut envoyer ses propres r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux
– Les groupes avancent \u00e0 leur rythme sur leur travail exp\u00e9rimental.
  Les \u00e9l\u00e8ves en avance aident les groupes en retard ou se perfectionnent
  par des exp\u00e9riences suppl\u00e9mentaires.
– Suivant la marque et les performances des smartphones, les r\u00e9sultats seront diff\u00e9rents
 
Diversification dans la phase 1 <\/strong>:<\/p>\n\n\n\n

– Utilisation du smartphone, objet du quotidien dont les applications scientifiques
  sont m\u00e9connues des \u00e9l\u00e8ves
– Mise en commun des donn\u00e9es personnelles en temps r\u00e9el
 
Dans la phase 2<\/strong>, la diff\u00e9renciation et la diversification sont au c\u0153ur de la p\u00e9dagogie par projet.<\/p>\n\n\n\n

Description des outils et applications utilis\u00e9es<\/h2>\n\n\n\n

Description de l\u2019outil num\u00e9rique utilis\u00e9 pour le test<\/h3>\n\n\n\n

Teacher.desmos.com<\/strong> est un outil en ligne gratuit<\/strong> qui a permis de rassembler les donn\u00e9es de mesures des \u00e9l\u00e8ves. Il s\u2019agit d\u2019un tableur grapheur<\/strong> au m\u00eame titre que la calculette graphique Geogebra<\/em> qui pr\u00e9sente en plus la possibilit\u00e9 d\u2019enr\u00f4ler des \u00e9l\u00e8ves rapidement sur des activit\u00e9s d\u2019\u00e9valuation en classe (quizz, r\u00e9sultats math\u00e9matiques).<\/p>\n\n\n\n

Le site Teacher.desmos.com <\/a><\/em><\/h5>\n\n\n\n

Il a ainsi permis de :<\/p>\n\n\n\n

– pouvoir mutualiser les donn\u00e9es sans laisser la possibilit\u00e9 aux \u00e9l\u00e8ves de lire les r\u00e9sultats des autres : c\u2019est une \u00e9valuation individuelle qui cherche \u00e0 rendre objectifs les r\u00e9sultats de mesure
– pouvoir afficher les r\u00e9sultats globaux des \u00e9l\u00e8ves sous forme d\u2019un nuage de points et mettre en \u00e9vidence simplement les incertitudes li\u00e9es \u00e0 une s\u00e9rie de mesures.<\/p>\n\n\n\n

Un aper\u00e7u directement exploitable par le professeur est consultable ici (il est n\u00e9cessaire que le professeur cr\u00e9e un compte et s\u2019identifie) :
– exp\u00e9riences 1, 2 et 3 : 
   https:\/\/teacher.desmos.com\/activitybuilder\/custom\/5a2907732361b13eb0756c5e<\/a><\/p>\n\n\n\n

– exp\u00e9riences 4, 5 et 6 :
   https:\/\/teacher.desmos.com\/activitybuilder\/custom\/5a552b37e3934d238401d673<\/a><\/p>\n\n\n\n

Cette \u00e9valuation individuelle a \u00e9t\u00e9 permise sur un seul ordinateur car chaque \u00e9l\u00e8ve du groupe se connecte avec une fen\u00eatre de navigation priv\u00e9e (rendant ainsi les sessions des \u00e9l\u00e8ves ind\u00e9pendantes). Les \u00e9l\u00e8ves qui poss\u00e8dent un \u00e9quipement individuel mobile (smartphone, tablette ou ordinateur portable) connect\u00e9 \u00e0 internet peuvent \u00e9galement acc\u00e9der \u00e0 cette activit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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Fig.1
Copie \u00e9cran de l\u2019affichage au vid\u00e9oprojecteur pour l\u2019enr\u00f4lement des \u00e9l\u00e8ves<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Fig.2
Copie \u00e9cran de l\u2019affichage de l’\u00e9l\u00e8ve lorsqu’il cr\u00e9e sa session Desmos. L\u2019inscription n\u2019est pas n\u00e9cessaire : l\u2019\u00e9l\u00e8ve peut continuer en donnant seulement un pseudo (pr\u00e9nom)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Fig.3
Copie \u00e9cran de l\u2019affichage partag\u00e9 d\u2019un groupe de 2 \u00e9l\u00e8ves. L\u2019\u00e9l\u00e8ve passe d\u2019une diapositive \u00e0 la suivante. Dans la diapositive de gauche, Charlotte lit le protocole de l\u2019exp\u00e9rience tandis que dans la diapositive de droite, Aur\u00e9lien E. inscrit les 3 r\u00e9sultats qu\u2019il a obtenus dans son exp\u00e9rience.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Fig.4
Affichage c\u00f4t\u00e9 professeur (en cours de s\u00e9ance). Pendant l\u2019exp\u00e9rience,
le professeur peut afficher le r\u00e9sultat de chaque \u00e9l\u00e8ve et rem\u00e9dier aux erreurs des \u00e9l\u00e8ves<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Fig.5
Affichage c\u00f4t\u00e9 professeur (projet\u00e9 en fin de s\u00e9ance) A la fin de l\u2019exp\u00e9rience,
la fonction Overlay permet d\u2019afficher le nuage de points de tous les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux afin de donner \u00e0 voir graphiquement l\u2019incertitude des mesures.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

L\u2019\u00e9valuation est individuelle et par groupe<\/strong>.  Il s\u2019agit d\u2019une \u00e9valuation seulement formative : les exp\u00e9riences sont souvent r\u00e9alis\u00e9es en groupe mais le travail reste  diff\u00e9renci\u00e9 car chaque \u00e9l\u00e8ve donne les r\u00e9sultats qu\u2019il a obtenus.<\/p>\n\n\n\n

Certains \u00e9l\u00e8ves ont choisi cependant de partager les r\u00e9sultats qu\u2019ils ont obtenus en groupe.<\/p>\n\n\n\n

Il manque une r\u00e9cup\u00e9ration globale des r\u00e9sultats sous forme chiffr\u00e9e : on ne peut observer que le graphique. Si l\u2019objectif est de pouvoir exploiter les donn\u00e9es de tous les \u00e9l\u00e8ves (pour un \u00e9ventuel calcul statistique), il est pr\u00e9f\u00e9rable de s\u2019orienter vers un tableur collaboratif en ligne comme Framacalc<\/em><\/strong> (https:\/\/accueil.framacalc.org\/fr\/<\/a>).<\/p>\n\n\n\n

L\u2019\u00e9l\u00e8ve utilise un \u00e9quipement de l\u2019\u00e9cole<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Une connexion internet est n\u00e9cessaire<\/strong> pour cette activit\u00e9. Les donn\u00e9es sont enregistr\u00e9es sur un serveur priv\u00e9 (voir fiche la protection des donn\u00e9es)<\/em> : Desmos.com.<\/p>\n\n\n\n

Description des applications scientifiques utilis\u00e9es sur smartphone<\/h2>\n\n\n\n

Parmi les multiples applications scientifiques disponibles dans les stores iOS et Android, nous avons choisi de comparer Sensor Kinetics<\/strong><\/em> et Phyphox<\/em><\/strong>. Elles sont toutes les deux gratuites, installables sur la plupart des smartphones (android et iPhone)  et affichent les mesures sous forme de graphique.<\/p>\n\n\n\n

Sensor Kinetics<\/em> a \u00e9t\u00e9 choisi car l\u2019acquisition est rapide et l\u2019analyse des r\u00e9sultats simple : l\u2019\u00e9chelle du graphique est param\u00e9trable par glissement des doigts (zoom).  Phyphox <\/em>a \u00e9t\u00e9 choisi notamment car il offre la possibilit\u00e9 d\u2019\u00eatre command\u00e9 \u00e0 distance par un autre p\u00e9riph\u00e9rique et pr\u00e9sente des fonctions compl\u00e9mentaires \u00e0 Sensor Kinetics<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

\u2022\u2022\u2022\u2022\u2022<\/h4>\n\n\n\n

Installation des applications sur les smartphones<\/h4>\n\n\n\n

L\u2019installation depuis Google play (android) ou App Store (iphone, ipad) ne pose pas de probl\u00e8mes majeurs aux \u00e9l\u00e8ves. Depuis le store de leur smartphone, ils trouvent gr\u00e2ce au nom de l\u2019application et \u00e9ventuellement son \u00e9diteur quelle application install\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

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\"\"<\/figure><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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\u2022\u2022\u2022\u2022\u2022<\/h4>\n\n\n\n

Une information aux familles <\/strong>a \u00e9t\u00e9 distribu\u00e9e en d\u00e9crivant la m\u00e9thode de pr\u00e9vention des risques. Cette information n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 bien interpr\u00e9t\u00e9e par les \u00e9l\u00e8ves: \u00ab Je ne veux pas casser mon smartphone \u00bb, dirent-ils. Il a \u00e9t\u00e9 n\u00e9cessaire de montrer l\u2019int\u00e9r\u00eat de la pr\u00e9vention du risque. Une fois explicit\u00e9e en classe la notion de pr\u00e9vention des risques, les \u00e9l\u00e8ves ont adh\u00e9r\u00e9 au projet et d\u00e9cid\u00e9 d\u2019installer les applications propos\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

Il est n\u00e9cessaire que le r\u00e8glement int\u00e9rieur <\/strong>de l\u2019\u00e9tablissement stipule que l\u2019utilisation des smartphones est autoris\u00e9e en classe \u00e0 des fins p\u00e9dagogiques.<\/p>\n\n\n\n

Le nombre de smartphones par groupe \u00e9tait assez limit\u00e9. Quelques freins \u00e0 l\u2019installation ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9s : manque d\u2019espace m\u00e9moire, application non compatibles avec les smartphones Microsoft, appareil d\u00e9charg\u00e9. Ces freins sont \u00e0 la fois techniques mais refl\u00e8tent un investissement limit\u00e9 de bon nombre d\u2019\u00e9l\u00e8ves.<\/p>\n\n\n\n

Am\u00e9lioration : D\u00e9crire la place r\u00e9elle que prennent ces applications.<\/p>\n\n\n\n

\u2022\u2022\u2022\u2022\u2022<\/h4>\n\n\n\n

Utilisation des smartphones en classe<\/h4>\n\n\n\n

L\u2019\u00e9cran du smartphone est petit et sa tenue dans une main n\u2019encourage pas le travail en groupe. Il est souvent n\u00e9cessaire de faire pr\u00e9ciser les points de mesure par la pointe fine d\u2019un crayon. L\u2019affichage sur un \u00e9cran plus grand favorise les \u00e9changes dans le groupe et avec le professeur.
Il est n\u00e9cessaire de stimuler les \u00e9changes en donnant des r\u00f4les aux \u00e9l\u00e8ves (\u00ab je m\u2019occupe de l\u2019exp\u00e9rience pendant que tu fais les r\u00e9glages du smartphone \u00bb) afin de sortir de l\u2019usage individuel du smartphone. Si le groupe poss\u00e8de plusieurs smartphones, il est possible de multiplier les mesures avec les smartphones disponibles.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 6 : L\u2019\u00e9l\u00e8ve manipulant son smartphone\u2026<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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\u2026a tendance \u00e0 s\u2019isoler de son groupe<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

L\u2019application Phyphox<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

L\u2019application Phyphox<\/em> a l\u2019avantage de pouvoir \u00eatre command\u00e9e et affich\u00e9e par un p\u00e9riph\u00e9rique ext\u00e9rieur. Cette m\u00e9thode permet de favoriser le travail en groupe et l\u2019affichage sur un \u00e9cran plus grand. Les \u00e9l\u00e8ves r\u00e9ussissent apr\u00e8s un temps de recherche non n\u00e9gligeable \u00e0 faire fonctionner cet acc\u00e8s distant (voir annexe 2). Il est sinon possible d\u2019exporter les donn\u00e9es par wifi\/4G ou bluetooth.<\/p>\n\n\n\n

Cette \u00e9tape a \u00e9t\u00e9 facilit\u00e9e par la pr\u00e9sence d\u2019ordinateurs portables qui ont pu se connecter par wifi au point d\u2019acc\u00e8s cr\u00e9\u00e9 sur le smartphone (ou recevoir le cas \u00e9ch\u00e9ant les donn\u00e9es par bluetooth) La contrainte technique est assez importante et le professeur doit \u00eatre capable d\u2019expliquer le cheminement g\u00e9n\u00e9ral aux \u00e9l\u00e8ves pour qu\u2019ils aboutissent.<\/p>\n\n\n\n

La m\u00e9thode de transfert de fichier par bluetooth s\u2019est r\u00e9v\u00e9l\u00e9 la plus rapide et la moins contraignante d\u2019un point de vue technique.<\/p>\n\n\n\n

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Fig.7
Extrait de l’annexe d\u00e9crivant comment Phyphox peut \u00eatre command\u00e9 \u00e0 distance. L\u2019annexe 2 pr\u00e9sente des limites de lourdeur qui pourraient \u00eatre lev\u00e9es par un tutoriel vid\u00e9o.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\u2022\u2022\u2022\u2022\u2022<\/h4>\n\n\n\n

Exploitation scientifique des applications<\/h4>\n\n\n\n

La sauvegarde des donn\u00e9es de mesure (par copie \u00e9cran ou par envoi des donn\u00e9es) est une n\u00e9cessit\u00e9 \u00e0 explorer, afin de pouvoir revenir sur l\u2019interpr\u00e9tation  d\u2019un graphique. Sensor Kinetics <\/em>ne permet pas d\u2019export dans sa version gratuite.<\/p>\n\n\n\n

La notion de fr\u00e9quence d\u2019\u00e9chantillonnage  est d\u00e9licate \u00e0 aborder en classe de seconde. Elle a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e par les \u00e9l\u00e8ves. Connaitre la d\u00e9finition et la relation entre fr\u00e9quence et p\u00e9riode est n\u00e9cessaire pour comprendre comment d\u00e9terminer la fr\u00e9quence d\u2019\u00e9chantillonnage r\u00e9elle des applications. Suivant l\u2019application utilis\u00e9e, les fr\u00e9quences d\u2019\u00e9chantillonnage se r\u00e9v\u00e8lent bien diff\u00e9rentes pour le m\u00eame appareil. C\u2019est l\u2019application Phyphox<\/em> qui poss\u00e8de la fr\u00e9quence r\u00e9elle la plus stable et la plus grande.<\/p>\n\n\n\n

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Fig 8
Copie \u00e9cran (avant et apr\u00e8s zoom) de l’application Sensor Kinetics. Gr\u00e2ce au zoom, on peut acc\u00e9der \u00e0 la p\u00e9riode d\u2019\u00e9chantillonnage r\u00e9elle de l\u2019application. Elle se r\u00e9v\u00e8le tr\u00e8s inf\u00e9rieure \u00e0 celle affich\u00e9e (20Hz au lieu de 91Hz)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
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Fig. 9
Copie \u00e9cran des donn\u00e9es issues de l’application Phyphox. La fr\u00e9quence d\u2019\u00e9chantillonnage de l\u2019application est \u00e0 la fois r\u00e9guli\u00e8re et tr\u00e8s grande.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

















L\u2019application Phyphox<\/em> pr\u00e9sente le plus d\u2019avantages scientifiques : exp\u00e9rience \u00e0 distance, export au format excel, analyse des r\u00e9sultats sur un \u00e9cran plus grand (tablette ou ordinateur), fr\u00e9quence r\u00e9elle d\u2019\u00e9chantillonnage la plus stable et la plus grande. L\u2019exploitation des donn\u00e9es n\u00e9cessite un tableur grapheur qui favorise le travail de groupe. Nous avons choisi d\u2019utiliser le tableur grapheur scientifique de l\u2019\u00e9tablissement (Latis pro). Le choix d\u2019un tableur grapheur g\u00e9n\u00e9raliste aurait simplifi\u00e9 la d\u00e9marche. Pour conclure, le transfert et l\u2019exploitation des donn\u00e9es de l\u2019application du smartphone sur un autre p\u00e9riph\u00e9rique n\u00e9cessitent des comp\u00e9tences informatiques importantes qui prennent du temps d\u2019assimilation en classe. Nous avons en classe de seconde vu assez rapidement les limites de bon nombre d\u2019\u00e9l\u00e8ves.<\/p>\n\n\n\n

Il est donc important de souligner que m\u00eame si la fr\u00e9quence d\u2019\u00e9chantillonnage de l\u2019application Sensor Kinetics<\/em> est faible (20 Hz au lieu de 100 Hz), la lecture graphique sur l\u2019\u00e9cran du smartphone facilite grandement le travail de mesure des \u00e9l\u00e8ves de seconde.<\/p>\n\n\n\n

Pour comprendre la courbe issue de l\u2019acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre, il est n\u00e9cessaire de maitriser des notions importantes de la classe de seconde : le principe d\u2019inertie et la relativit\u00e9 du mouvement. Au lieu du  terme \u00ab acc\u00e9l\u00e9ration \u00bb, on a utilis\u00e9 le terme \u00ab valeur affich\u00e9e par l\u2019acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre \u00bb pour indiquer que az repr\u00e9sente la distance entre la masse et son support. Un mod\u00e8le simple \u00e0 fabriquer a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9 dans le cas de la chute libre.<\/p>\n\n\n\n

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\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Fig.10 :
l’acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre vertical peut \u00eatre mod\u00e9lis\u00e9 par une masse retenue par un ressort La valeur affich\u00e9e par l\u2019acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre az repr\u00e9sente la distance entre la main et la masse. Du fait de l\u2019inertie de la masse, le d\u00e9but de la chute correspond \u00e0 une diminution de az et la fin de la chute correspond \u00e0 une augmentation de az<\/em><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Fig.11 : Copie \u00e9cran de l’analyse d’une courbe d’acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre (3 chutes successives) Les donn\u00e9es issues de Phyphox peuvent \u00eatre affich\u00e9es dans un tableur grapheur g\u00e9n\u00e9raliste. Le r\u00e9glage de l\u2019\u00e9chelle sur l\u2019axe des abscisses (minimum et maximum) permet de zoomer dans la zone \u00e0 \u00e9tudier<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

La mesure de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration par smartphone peut interroger bon nombre de physiciens qui n\u2019y voient pas l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration au sens physique du terme. Tous les smartphones peuvent afficher une acc\u00e9l\u00e9ration dont la valeur inclue la contribution de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration gravitationnelle. Au repos, cet acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre renvoie une valeur de 9,8 m.s-2, ce qui est contraire \u00e0 la valeur attendue par un physicien. En exploitant les donn\u00e9es du gyroscope et du magn\u00e9tom\u00e8tre, les applications scientifiques proposent la mesure de l\u2019  \u00ab acc\u00e9l\u00e9ration lin\u00e9aire \u00bb (appel\u00e9e \u00ab acceleration without g \u00bb sur phyphox). Lorsque l\u2019appareil est au repos, cette \u00ab acc\u00e9l\u00e9ration lin\u00e9aire \u00bb renvoie la valeur \u00ab 0 \u00bb.  phyphox.org\/experiment\/acceleration-without-g\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

Les smartphones qui poss\u00e8dent un gyroscope peuvent donc mesurer une acc\u00e9l\u00e9ration au sens physique du terme. Mais ce n\u2019est pas une majorit\u00e9 en 2017.<\/p>\n\n\n\n

Afin d\u2019\u00e9viter cette confusion bien r\u00e9elle, le premier parti pris a consist\u00e9 \u00e0 ne pas nommer \u00ab acc\u00e9l\u00e9ration \u00bb mais plut\u00f4t \u00ab valeur affich\u00e9e par l\u2019acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre \u00bb. Cette valeur est associ\u00e9e \u00e0 une distance masse-support dont les variations sont en lien avec des notions de physique adapt\u00e9es \u00e0 la classe de seconde : relativit\u00e9 du mouvement et principe d\u2019inertie.  <\/p>\n\n\n\n

Cette activit\u00e9 engendre-t-elle plus d\u2019obstacles \u00e9pist\u00e9mologiques chez les \u00e9l\u00e8ves qu\u2019elle leur apporte de r\u00e9ponses sur les questions de relativit\u00e9 et d\u2019inertie ? Un dernier parti pris (en classe de terminale par exemple) pourrait \u00eatre de d\u00e9finir l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration au sens physique du terme et de montrer qu\u2019en premi\u00e8re approximation, la valeur mesur\u00e9 par l\u2019acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre suivant l\u2019axe vertical est la somme de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration physique et de l\u2019intensit\u00e9 de pesanteur.  <\/p>\n\n\n\n

www.rotoview.com\/linear_acceleration_sensor.htm<\/a><\/p>\n\n\n\n

Phyphox permet de mesurer la valeur absolue, compos\u00e9e par les 3 composantes du vecteur. L\u2019analyse des donn\u00e9es mesur\u00e9es peut \u00eatre simplifi\u00e9e car une seule courbe de cette valeur absolue  est \u00e0 traiter au lieu des 3 courbes. Cette m\u00e9thode fonctionne uniquement si le protocole exp\u00e9rimental bloque efficacement le mouvement \u00e9tudi\u00e9 dans un seul axe.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9sultats et qualit\u00e9 des mesures<\/h4>\n\n\n\n

Si l\u2019on fait un montage (par copie d\u2019\u00e9cran) des r\u00e9sultats observ\u00e9s sur Desmos, on observe que les fluctuations de mesures sont assez \u00e9normes. La ligne grise repr\u00e9sente la valeur attendue pour une chute libre de 50 cm de haut :  0,319 secondes. La notion d\u2019incertitude de mesure est facilement admise par les \u00e9l\u00e8ves. Ce type d\u2019affichage est r\u00e9alisable par le professeur en projetant au tableau et en inscrivant la position des valeurs extr\u00eames.<\/p>\n\n\n\n

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Fig. 12 : Copie \u00e9cran des diff\u00e9rents r\u00e9sultats obtenus (montage d’images issues de diff\u00e9rentes copies d\u2019\u00e9cran)<\/sup><\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n


Le nombre de mesures est tr\u00e8s al\u00e9atoire : les exp\u00e9riences n\u2019ont pas \u00e9t\u00e9 renseign\u00e9es par le m\u00eame nombre d\u2019\u00e9l\u00e8ves. Les exp\u00e9riences 5 et 6 ont \u00e9t\u00e9 difficiles pour les \u00e9l\u00e8ves et la fin de ce projet a montr\u00e9 un certain \u00e9puisement \u00e0 faire des mesures. Le nombre de mesures \u00e0 faire par les \u00e9l\u00e8ves est certainement trop important : demander trois mesures par groupe au lieu de trois mesures par \u00e9l\u00e8ve permettrait de gagner du temps.<\/p>\n\n\n\n

Ce gain de temps permettrait d\u2019obtenir plus de qualit\u00e9 dans les mesures. L\u2019incertitude a \u00e9t\u00e9 arrondie au double de l\u2019\u00e9cart-type. Quelque soit l\u2019appareil utilis\u00e9, on obtient des incertitudes sensiblement \u00e9quivalentes. Ces incertitudes sup\u00e9rieures \u00e0 50% montrent que le ph\u00e9nom\u00e8ne \u00e9tudi\u00e9 est assez rapide pour la finesse d\u2019ex\u00e9cution d\u2019\u00e9l\u00e8ves de seconde. En effet,  les incertitudes ne sont pas dues \u00e0 l\u2019appareil uniquement mais aussi \u00e0 l\u2019implication des \u00e9l\u00e8ves sur la mise en \u0153uvre du protocole et \u00e0 l\u2019interpr\u00e9tation des courbes obtenues. La v\u00e9rification obligatoire d\u2019au moins une mesure par groupe permettrait de plus limiter ces erreurs.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n

L\u2019\u00e9l\u00e8ve utilise son \u00e9quipement personnel et un \u00e9quipement de l\u2019\u00e9cole<\/strong>. Une connexion internet n\u2019est forc\u00e9ment n\u00e9cessaire pour cette activit\u00e9.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

NiveauTest\u00e9 en classe de Science et laboratoire (Seconde) Type de ressource : Enseigner avec les \u00e9quipements individuels mobiles (EIM) Outil utilis\u00e9 pour le test en classeLes ph\u00e9nom\u00e8nes physico-chimiques sont sans cesse revisit\u00e9s sous forme d\u2019exp\u00e9riences adapt\u00e9es aux n\u00e9cessit\u00e9s p\u00e9dagogiques et aux technologies actuelles. Le ph\u00e9nom\u00e8ne physique reste le m\u00eame mais la technique employ\u00e9e pour l\u2019\u00e9tudier […]<\/p>\n","protected":false},"author":49,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[42,45,8],"tags":[55],"class_list":{"0":"post-1487","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-lycee","7":"category-numerique","8":"category-ressource","9":"tag-smartphone","10":"czr-hentry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1487","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/users\/49"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1487"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1487\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1706,"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1487\/revisions\/1706"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1487"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1487"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/pedagogie.ac-clermont.fr\/disciplines\/physique-chimie\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1487"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}