Organisation de la séance : Elle sera précisée ultérieurement après analyse et réflexion sur le QCM1.
Lien avec la séance précédente :
Lien avec la séance précédente, objectif de la séance :
Au cours de la séance 1, le professeur a permis aux élèves d’explorer le système optique que constitue la lentille à partir de manipulations avec des objets divers (lentilles, oculaire, plaque de verre), puis il a fait émerger les conceptions des élèves sur le mode d’action des lentilles convergentes.
Lien avec les SVT :
Le système optique convergent étudié est le microscope. Celui-ci est complexe car constitué de plusieurs lentilles. Il a cependant été choisi pour permettre aux élèves de mieux comprendre son utilisation en SVT, les liens entre l’objet observé au microscope et l’image obtenue, les écarts entre sa taille apparente et sa taille réelle.
Connaissances et compétences visées :
Connaissances :
Vocabulaire lié à un système optique ; définir l’objet versus l’image.
« Dans certaines positions de l’objet par rapport à la lentille, une lentille convergente permet d’obtenir une image sur un écran. »
Compétence :
Obtenir avec une lentille convergente l’image d’un objet sur un écran.
Les activités proposées durant cette séance sont des activités de remédiation qui s’appuient sur l’analyse des résultats des élèves au QCM1 auquel les élèves ont répondu durant la séance 1. Les analyses sont réalisées par le professeur entre les séances 1 et 2 : consulter l’ensemble de l’analyse des résultats (résultats_qcm1).
Principaux éléments d’analyse des résultats au QCM :
Analyse des questions 1 et 2 : le champ lexical est à préciser pour clarifier la description des phénomènes optiques (objet, image, détails)
Analyse des questions 3 à 6 : la description par les élèves de l’action du microscope est confuse.
Analyse de la question 7 : la conception initiale majoritaire est « une lentille agit sur l’œil ».Deux temps de remédiation sont organisés, le premier pour préciser le vocabulaire utilisé en optique , le second pour permettre aux élèves de mieux comprendre le fonctionnement des lentilles
EF en cours d’apprentissage : Remédiation sur le vocabulaire (questions 1 et 2 du QCM)
L’objectif de cette remédiation est de préciser le vocabulaire utilisé en optique.
Apport de la technologie :
Avant la séance, la fonctionnalité « affichage personnalisée » du logiciel « Je lève la main » des boitiers de vote de Speechi permet au professeur de repérer les erreurs types des élèves à certaines questions 1 et 2.
Durant la séance, les résultats des élèves aux questions sont présentés sous forme d’histogrammes et le professeur interroge de façon privilégiée les élèves ayant exprimé des erreurs types (voir analyse de la construction du QCM).
La correction s’appuie sur un diaporama (diaporama 2).
Remédiation 1 (question 1 du QCM)
Remédiation collective :
Le professeur projette la photographie d’un spermatozoïde observé au microscope (diapositive 1, diaporama 2). Il pose des questions à la classe qui visent à remobiliser les différences entre objet / image.
« Est-ce qu’un spermatozoïde est une cellule réelle ? »
« Est-ce que cette photographie du spermatozoïde observé à travers un microscope est réelle ? »
Remédiation personnalisée :
Le professeur projette la question et les réponses des élèves (diapositives 2 à 3)
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Résultats des élèves à la question 1 :
31% répondent que la photographie d’un spermatozoïde observé au microscope est un objet à taille réelle
Le professeur interroge des élèves ayant choisi la réponse 1 et les aide à expliciter leur réponse :
« Est-ce que le spermatozoïde pris en photo est un objet à taille réelle ?
Il est possible de faire mesurer à ces élèves la longueur du spermatozoïde sur la photographie et de le comparer avec la préparation microscopique de spermatozoïde sur laquelle les spermatozoïdes ne sont pas visibles.
Bilan :
Le professeur fait attention de prendre en compte l’ensemble des mots proposés par les élèves pour construire le bilan. Il insiste sur le fait que le vocabulaire scientifique est précis : ce qui est sur une préparation microscopique est appelé objet et ce qui est observé est appelé image.
La diapositive 4 qui montre un dessin, un schéma, une image de spermatozoïde est un support à ce bilan.
Remédiation 2 (question 2 du QCM)
La question et les réponses des élèves sont projetées (diapositives 5 et 6)
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Le professeur indique que tous les mots pouvaient être choisis mais la convention scientifique veut que l’on parle de « détails ». Il précise que le mot détail ne veut pas dire ici que ce n’est pas important, bien au contraire, mais que cela désigne quelque chose de petit.
L’objectif de cette remédiation est de déconstruire la conception « la lentille agit sur l’œil ». Ceci sera possible en améliorant la compréhension du mode d’action d’une lentille convergente. Nous proposons pour cela des expériences sur un banc d’optique pour obtenir avec une lentille convergente l’image d’un objet sur un écran et pour observer les caractéristiques de cette image (taille, détails). Cette activité permet également d’interroger l’élève sur le rôle de « son œil » dans la formation de cette image.
L’approche proposée est nouvelle en classe de 4e. Les séances en optique avec les lentilles interroge le plus souvent l’élève sur la lentille, l’objet, l’image et mais rarement sur le rôle de l’observateur et celui de « son oeil ».
Cette remédiation est motivée pas le désaccord des élèves sur le fonctionnement des lentilles qui est montré par leur réponse à la question 7. Le professeur propose de mettre en place des expériences pour mieux comprendre le mode d’action d’une lentille, et donc celui du microscope.
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Remédiation 3 (questions 3 à 7 du QCM)
Matériel :
- matériel expérimental : un banc optique, avec une lampe et un générateur, un écran (carton blanc), une lettre « F » (l’objet étudié), une lentille convergente de δ=6, un diaphragme, des règles.
- Fiche de travail élève (exp_banc_optique)
Consigne 1 : découvrir le matériel expérimental
Distribution de la fiche
Lecture
Placer sur le schéma suivant les mots : objet, lentille, écran, image (diapositives 9)
Le professeur donne aux élèves une fiche de travail élève (fiche exp_banc_optique) et présente le matériel : le banc optique, la lampe, le branchement et la lentille qui est convergente. Il précise qu’on n’est pas avec un vrai microscope, on n’a pas de lame à observer. L’objet observé est « la lettre « F » ». Les élèves, collectivement avec le professeur complètent le schéma.
Consigne 2 : expériences, observations, conclusion
Répondre aux 3 questions en faisant référence aux expériences et observations faites.
Qu’observe-t-on comme changements entre l’objet et l’image ?
Pour expliquer les changements observés, est-ce que « la lentille a modifié votre œil » ? Explique ta réponse
Comment expliquer la formation de cette image sur l’écran ? Phrase ou schéma.
Les élèves travaillent par groupe, ils sont guidés par une succession de tâches que le professeur propose en affichant les diapositives 11, 12, 13. Ils réalisent différentes observations liées à différentes positions de la lentille. La lentille est mise successivement aux distances suivantes : 20 cm, 25cm et 5 cm de l’objet. Cela permet d’observer deux images de plus en plus grandes et une dernière position où il n’y a pas d’image possible.
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Ils répondent sur leur fiche (exp_banc_optique) en se mettant d ’accord dans le groupe sur une réponse. Pour amener les élèves à se justifier au maximum est se mettre d’accord, une seule feuille est ramassée au hasard dans le groupe.
Le professeur insiste sur ce qui est modifié : la position de la lentille par rapport à l’objet (sous-entendu : l’œil de l’observateur ne change pas).
Le bilan sera fait à la séance 3
Consulter des exemples de réponses d’élève (réponses_exp_banc_optique)
Remarque : certains élèves n’ont pas eu le temps de répondre à la dernière question