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Publié : 11 avril

Des expériences et manipulations virtuelles en sciences et technologie

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En quoi les TICE peuvent-elles apporter une plus-value à la mise en œuvre d’une démarche expérimentale ?

Les propositions d’applications ou de sites ci-dessous, permettant de virtualiser des expériences, apportent une grande souplesse d’utilisation dans la classe (sans se substituer, bien évidemment, aux expérimentations réelles) :
- infinité d’expériences possibles, même les plus dangereuses ;
- pas de contrainte matérielle ;
- pas d’erreurs dues à la manipulation ou à des montages mal réalisés.

Terre interactive - Géodynamique

Descriptif : À quoi ressemblait la Terre il y a 200 millions d’années ? Existe-t-il une relation entre tremblement de terre et volcanisme ?
Cette simulation permet de comprendre la relation qui existe entre la théorie de la tectonique des plaques (mouvements de la lithosphère sous l’effet de forces internes à la Terre) et la localisation des séismes, du volcanisme, et des chaînes montagneuses.
Cliquer sur "projection 2D" pour commuter de la vue interactive 3D à une vue cartographique 2D.
Le plus pédagogique : Une application qui répond à de vrais objectifs d’apprentissage :
- Enseigner les principaux éléments de la théorie de la tectonique des plaques (plaques lithosphériques, zones de subduction, dorsales océaniques, volcanismes)
- Décrire la distribution géographique des volcans à la surface de la Terre.
- Décrire le processus à l’origine d’un tremblement de terre.
- Proposer une vue d’ensemble de la dynamique de notre planète.
Visualiser : cliquer ici

Des balances interactives

Descriptif : Simulez une balance Roberval, une balance à colonne ou une balance de cuisine. Prenez les masses marquées et effectuez toutes les pesées que vous souhaitez. Comparez les masses. Créez vos propres masses...
Le plus pédagogique : Aucune contrainte imposée dans cette application. Toutes les manipulations sont possibles comme une vraie balance et même en mieux puisqu’on peut disposer de toutes les masses qu’on souhaite et même créer les siennes. Les nombreux paramétrages de l’application permettront d’en faire tous les usages pédagogiques.
Peser : cliquer ici

La solidification de l’eau

Descriptif : Cette expérience virtuelle a tout de la vraie ! Suivez les consignes affichées par l’application :
- plongez une éprouvette d’eau dans un bac à glace ;
- plongez la sonde de température dans l’éprouvette ;
- lisez la température et lancez le chronomètre ;
- effectuez les relevés toutes les minutes ;
- notez vos relevés sur un graphique ;
- un graphique type s’affiche à l’issue afin de vérifier la justesse des relevés et du report sur le graphique.
Constatez enfin le palier auquel l’eau s’est solidifiée !
Le plus pédagogique : Cette expérience permet de mettre en œuvre des relevés et un report sur un graphique avec une autocorrection : une façon pertinente d’aborder collectivement la construction d’un graphique avant de mener cette activité individuellement à partir d’une autre notion
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Réaliser des circuits électriques

Descriptif : Cette application (utilisable en ligne) ou programme (installation possible sur un PC) vous permet et permet aux élèves de réaliser des montages électriques et de les tester. Plusieurs situations possibles :
- Les élèves testent virtuellement un montage.
- Le maître soumet un montage virtuel et les élèves font des hypothèses (par exemple : ça s’éclaire ou non).
- De nombreux éléments : fils, ampoules, interrupteurs...
- Possibilité d’introduire dans le circuit des objets conducteurs ou non.
- Grâce à un vidéo projecteur, projection d’un montage réalisé par un élève ou un groupe au tableau.
Le plus pédagogique : De nombreuses utilisations possibles en classe, en collectif sur un tableau interactif ou en individuel sur PC. Idéal pour les mises en commun des circuits réalisas par les élèves avec du vrai matériel. Plus de contrainte matérielle pour la réalisation de circuits. Les essais seront plus aisés car plus rapides. Ces montages évitent également les problèmes de faux contacts ou de matériel défaillant (ampoule, piles)
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Exemple de mise en œuvre en classe avec fiches élèves : cliquer ici

Faire fonctionner une écluse

Descriptif : Faire monter et descendre un bateau grâce à une écluse. Actionner les vannes, les portes et les feux afin de comprendre son fonctionnement.
Le plus pédagogique : Bien qu’on puisse observer le fonctionnement d’une écluse dans la réalité, impossible d’en prendre les manettes avec les élèves. C’est ici possible. Les élèves vont devoir faire appel à leur logique afin de réaliser les actions dans l’ordre. Des messages d’avertissements sont là pour aider les élèves lorsqu’ils se trompent dans l’ordre des actions
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Exemple de mise en œuvre en classe : cliquer ici

Effectuer des pesées grâce à une balance Roberval

Descriptif : Cette application téléchargeable est à installer sur un ordinateur. Plusieurs objets à peser sont proposés. Pour chacun, le nombre de coups optimal est affiché, permettant de travailler sur l’algorithme de pesée d’un objet. A la fin de la pesée, la somme des masses s’affiche indiquant alors la masse de l’objet.
Le plus pédagogique : Le logiciel permet de s’affranchir des contraintes matérielles (disponibilité de balances et de masses dans l’école), de pratiquer aisément des essais ou erreurs, et de calculer automatiquement le nombre optimal de manipulations pour peser un objet.
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Exemple de mise en œuvre en classe : cliquer ici

Simuler des expériences sur la matière et les objets

Descriptif : Aldogoo est un puissant jeu de simulation d’expériences physiques en 2D.
A l’aide d’objets divers et variés tels que des ronds, carrés, ou autres formes que vous créez, il est possible de tester sur eux les effets d’un ressort, d’une subite vague d’eau, mais aussi de les animer, etc..., et d’observer l’interaction produite. Chaque objet peut être réalisé dans la matière de son choix : liège, bois, pierre... afin de voir les différentes incidences.
Petite vidéo de présentation :
Le plus pédagogique : Certaines expériences ne sont pas réalisables en classe faute de matériel ou faute de place. Aldogoo ouvre tous les champs des possibles : idéal pour confirmer ou informer des hypothèses d’élèves. Ce logiciel est notamment intéressant pour travailler sur les engrenages et sur flotte/coule.
Un défi pour les élèves autour d’Algodoo : cliquer ici
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Réaliser des expériences avec "Les simples machines"

Descriptif : Ce site propose de nombreuses expérimentations :
- Sur les leviers (la balançoire, la catapultes, les leviers pas évidents)
- Sur les plans inclinés (le plan incliné simple, la vis)
- Sur les roues et des poulies (la roue, les poulies)
- Sur les engrenages (les roues dentées et les treuils) Une vidéo de présentation ludique présente les différentes expériences et l’esprit du site.
Le plus pédagogique : Les élèves, grâce aux expérimentations qu’il peut mener en autonomie, sont amenés à comprendre différents concepts (centre de gravité, forces....). L’application est très simple à prendre en main par les élèves, très visuelle et ludique de par les animations.
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Réaliser des pesées virtuelles

Descriptif : Cette balance virtuelle permet de faire des pesées à partir de masses marquées. L’application peut être utilisée de deux façons :
- soit afin de définir un protocole permettant d’équilibrer la balance ;
- soit afin de pratiquer des pesées et calculer la masse de l’objet pesé.
Le plus pédagogique : 10 médaillons sont proposés à la pesée. Un compteur permet de déterminer le temps qu’il aura fallu pour équilibrer la balance. A l’équilibre, l’application demande la masse de l’objet : l’élève peut alors déplacer les masses disposées sur le plateau afin de mieux les voir et donc les compter.
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Réaliser des expériences sur l’ombre et la lumière

Descriptif : Le laboratoire expérimental de la cité des sciences propose de nombreuses expériences virtuelles sur les ombres et la lumière. Déplacez-vous dans les différentes pièces de la maison et réalisez les expériences proposées.
Le plus pédagogique : Ludique, mais également très démonstratif et pédagogique ! L’application peut se prendre en main très facilement par les élèves : l’utilisation peut même être faite en autonomie.
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La nutrition des plantes

Descriptif : PLANTE est un logiciel proposant des expériences virtuelles sur les besoins nutritifs des végétaux verts. Ce logiciel, réalisé par JP Gallerand, est distribué gratuitement sur internet.
Le plus pédagogique : Cette activité peut également permettre de valider certaines compétences du B2I. Par exemple, on peut demander à l’élève d’utiliser un traitement de texte pour répondre aux questions à partir d’un document préparé par l’enseignant, mis à disposition sur le serveur. Une fois le travail fini, le document sera sauvegardé, et/ou imprimé. De nombreux documents d’accompagnement ont été développés dans plusieurs académies.
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Exemples de mises en œuvre en classe : cliquer ici

La germination des graines

Descriptif : Cette animation permet de réaliser des germinations virtuelles. Elle n’a pas pour finalité de remplacer les expériences réalisées par les élèves mais de les compléter. Elle peut être utilisée également comme évaluation, le résultat pouvant être imprimé.
Il est possible de réaliser une ou deux préparations. Dans chaque préparation les variables sont l’eau, les graines, la température et la lumière (16 expériences possibles).
Il est souhaitable d’accompagner cette animation avec un tableau à compléter (préparations, variables, résultats).
Le plus pédagogique : L’application pour PC ou tablette est utilisable dans le cadre d’une démarche expérimentale. Les élèves, par groupe ou individuellement peuvent émettre des hypothèques qu’ils pourront vérifier, grâce au programme de germination.
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Exemples de mises en œuvre en classe : cliquer ici