Découvrir la réalité expérimentale et acquérir des compétences en physique
Tout sauf « presse-bouton », ce TP en mode « projet lire » permet aux étudiants de concevoir eux-mêmes un dispositif utilisant des cartes Arduino et des capteurs.
L’objectif des projets libres est d’initier les étudiants à la physique expérimentale : comment tester expérimentalement une hypothèse scientifique, comment faire une mesure, comment l’interpréter. Pour cela, les étudiants, travaillant en binôme, doivent choisir eux-mêmes leur sujet d’étude, doivent concevoir et construire leur dispositif expérimental, doivent mener les expériences et les analyser. En cinq jours, ils doivent mener un petit travail de recherche.
Montage expérimental d’un projet étudiant la déformation de tiges métalliques
Malgré le temps resserré de ces projets et la qualité moyenne des capteurs proposés aux étudiants, tous les binômes réussissent à mener à bien une étude physique. Certains projets sont fortement revus à la baisse, soit que le sujet est trop ambitieux, soit que les étudiants n’arrivent pas à gérer les difficultés. À l’opposé, certains projets fonctionnent si bien qu’il est prévu de les publier sous forme d’articles, à la rédaction desquels les étudiants participent. Les domaines explorés par les étudiants sont très variés (voir photo) : supraconductivité, effet Seebeck, jonction p-n, viscosité, module de Young, système chaotique (électrique ou mécanique), percolation, effet Barkhausen, frottement solide dynamique, vitesse du son, effet Doppler, absorption acoustique, aimantation, … Certains sujets de projets sont proposés par plusieurs binômes, ce qui n’est pas un problème, chaque projet ayant sa propre problématique, sa propre méthodologie, et ses propres problèmes à régler.
Outre l’aspect pédagogique, les enseignants ont eu du plaisir à encadrer ces projets. Leur rôle est un équilibre délicat : il faut laisser les étudiants être les moteurs de leurs décisions, mais également s’assurer que la méthode expérimentale soit bien comprise et bien appliquée. Cela entraîne une dynamique différente des TP classiques.
Ressources
Article décrivant l’enseignement :
https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.4972043
http://hebergement.u-psud.fr/supraconductivite/pdf/bouquet%20bobroff%202017.pdf
Article issu du travail d’un binôme d’étudiants :
https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.5008862 (avec abstract vidéo)
http://hebergement.u-psud.fr/supraconductivite/pdf/timoschenko2018.pdf
Site web de partage des ressources et des projets
Fiche pédagogique décrivant plus en détail l’enseignement