GRAVILAB

B

B017

Résumé, summary

Gravilab est un logiciel graphique très élaboré et convivial (pilotage par souris) qui permet de simuler à l'écran divers effets de la gravitation. - Mouvement balistique d'un objet de faible masse lancé dans le champ de pesanteur d'un astre (connu ou paramétrable). Observation de tous les types de trajectoires. Variation des vecteurs vitesse et accélération. Des outils d'utilisation évidente permettent de vérifier les lois de Kepler et de Newton. - Mouvements simultanés de deux, trois ou quatre astres de masses comparables, dans le plan ou même dans un espace à 3 dimensions pour le cas de 3 astres. Dans ce "problème à N corps", on étudie les mouvements de N corps célestes laissés à eux-mêmes, chacun produisant un champ de gravitation qui agit sur tous les autres. Le résultat est un imprévisible ballet tout à fait fascinant. Ce qui est remarquable alors, c'est l'impression que l'on a de "sentir" l'action à distance de la gravitation. On visualise aussi très bien le principe de conservation de la quantité de mouvement. - Expérience de Cavendish (détermination de G). L'expérience peut être réalisée en un temps raisonnablement court, et conduite par les élèves eux-mêmes, de manière différente sur chacune des machines utilisées. Gravilab a été testé à plusieurs reprises sur des classes réelles, et a été modifié, peaufiné, en fonction de l'expérience acquise. Ce logiciel est auto-documenté et contient un test d'auto-évaluation/guide de travail, ce qui permet de le confier pratiquement sans préparation aux mains des élèves.

Discipline, subject :

physique Physik physics fisica

Public :

postobligatoire Weiterführende Schulen upper high school postobligatorio

Contacts :

Swinnen, Gérard

Avenue de Thiervaux
B-4802
HEUSY

Tel : 32-87-230455
Mail : gswinnen@vm1.ulg.ac.be
Fax : 32-87-230455

Pédagogie, pedagogy :

Le logiciel est utilisé de préférence par les élèves eux-mêmes, après une brève introduction du sujet par le professeur. Celui-ci peut leur fournir quelques directives, notamment afin qu'ils concentrent d'abord leur attention sur l'un ou l'autre point, mais il est préférable qu'il leur laisse un maximum de liberté.

Apprentissage, learning :

La démarche d'apprentissage est rendue très efficace grâce aux caractéristiques suivantes : - Activité : l'élève est actif au cours de son apprentissage. Il prend des décisions, effectue des essais & des mesures, cherche des explications, répond à des questions. Il ne "subit" pas un cours pré-digéré par son professeur. - Non-directivité : l'expérience simulée est effectuée rapidement, sans risque aucun ni pour l'expérimentateur, ni pour le matériel expérimental. Il devient donc possible (et souhaitable) de laisser à l'élève le soin d'élaborer lui- même sa stratégie expérimentale, et de structurer lui-même les connaissances acquises. - Apprentissage par essais et erreurs : L'erreur (re)devient ici une composante normale du processus d'apprentissage. Elle n'est pénalisée ni dans la partie "simulation", ni dans la partie "auto-évaluation" du logiciel. - Non-linéarité : L'acquisition de connaissances nouvelles peut suivre un cheminement quelconque, différent d'un élève à l'autre. Il n'y a pas de "parcours obligé" avec un commencement et une fin choisis arbitrairement par l'instructeur. - Découverte : Ne devant craindre aucune pénalisation de ses erreurs éventuelles, l'élève est encouragé à effectuer de nombreux essais et peut objectivement ressentir la jubilation de découvrir par lui-même des effets surprenants (problème à N corps, par exemple).

Enseignement, teaching :

L'élève peut acquérir des connaissances factuelles, comprendre certaines lois théoriques (2de loi de Kepler, par ex.), mais il est surtout amené à "ressentir" intuitivement des principes physiques fondamentaux, tels la conservation de la quantité de mouvement, l'action à distance (en inverse carré), etc.

Technique :

Logiciel peu exigeant en termes d'utilisation de l'espace mémoire et disque. Fonctionne sous MS-DOS, sur tout PC 286 ou ^ (même dépourvu de disque dur), mais nécessite la présence d'une carte vidéo VGA ou ^.

Société, society :

Les élèves travaillent de préférence par groupes de deux. De temps à autre les ordinateurs sont arrêtés et le professeur anime une discussion-synthèse au cours de laquelle on demandera surtout aux élèves de proposer des hypothèses à tester et des schémas expérimentaux pour ces tests.

Culture :

Apprentissage de concepts fondamentaux pour une ébauche de culture scientifique. Apprentissage de la démarche intellectuelle de type scientifique.

Institution :

Bien que le logiciel puisse aussi être utilisé en démonstration par le professeur, Il est hautement préférable d'en laisser l'accès aux élèves eux-mêmes. Cela implique la disponibilité d'une salle équipée avec un nombre suffisant de machines, avec peut-être quelques problèmes de partage de cette salle pour d'autres activités.

Logistique :

Quelques connaissances de base en mécanique (notions de vecteur, de vitesse, de force, d'accélération)

Remarques, remarks :

Logiciel actuellement disponible en Français, et diffusé par des éditeurs différents dans différents pays. Une traduction anglaise est en préparation.