Présentation Colloque Enseignement Electronique par Fabienne

Quelques expérimentations ludiques et interdisciplinaires
Exemple des enseignements d’électronique à l’Institut Villebon-Charpak
Colloque EES : Enseigner l’électronique dans le supérieur
Fabienne Bernard
30 juin 2016
30 juin 2016
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L’Institut Villebon-Charpak
Nouveaux profils d’étudiants - Égalité des chances - Diversité, créativité et esprit d’équipe
Réussir l’intégration de ces jeunes, en école
d’ingénieurs, en master, ou dans la vie
professionnelle
Laboratoire d’innovation pédagogique
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Quel diplôme et quels débouchés ?
Ecoles d’ingénieurs
par la filière universitaire
Masters
Emploi
Licence Sciences et Ingénierie
L3
Prépa. à
écoles /masters
Parcours IPMI
Prépa. à
l’entrepreuneriat
Prépa. à
écoles /masters
Parcours Biotechnologies
L2
Maths Physique Info Biologie Chimie Ingénierie Anglais SHS
en UEs interdisciplinaires + APPI
L1
Maths Physique Info Biologie Chimie Ingénierie Anglais SHS
en UEs interdisciplinaires + APPI
APPI = Apprentissage Par Projet Inductif
IPMI= Ingénierie Physique, Mathématiques et Informatique
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L’électronique à Villebon-Charpak
Expérimentations et démarche sientifique - 120h sur 3 ans ( 2000h )
Signal
optique
Signal
sonore
Circuit amont
Signal
sonore
Circuit à LED
Circuit à PhD
Emetteur
Récepteur
Signal
électrique
Circuit aval
Signal
électrique
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L’électronique à Villebon-Charpak
Expérimentations et démarche sientifique - 120h sur 3 ans ( 2000h )
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L’électronique à Villebon-Charpak
Étudiant·e·s
70% de boursiers
45% de filles / 55% de garçons
30% de bacheliers technologiques
(STI2D STL STAV)
Sélectionné·e·s
Goût pour un éventail de disciplines
scientifiques
Curiosité, goût de l’expérimentation,
goût du travail en équipe
Volonté et capacité de travail sur le
long terme
Du potentiel mais l’excellence scolaire
n’est pas un critère
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Électronique en L1 : Interdisciplinarité !
Exemples de 3 UEs
UE S1.2 Les nombres.
Comment représenter le réel ?
UE S2.1 Lumière
UE S2.3 APPI
Piles à combustibles
microbiennes
Maths 30h
Biologie 15h
Maths 60h
Info 15h
Chimie 15h
Physique 30h
Info 15h
Physique 15h
Physique 15h
Ingénierie 30 h
Ingénierie 15 h
Ingénierie 30 h
Chimie 15 h
5mA
2.5mA
1mA
5
•
•
•
4
U
•
B
Rout
•
I
S
Courant I (mA)
A
•
•
Rin
V
Vs
3
•
•
2
•
A
•
1
0
1
2
3
4
5
Tension U (Volt)
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À TP2 - Electronique logique séquentielle (UE "Nombres")
Règles du jeu
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À TP2 - Electronique logique séquentielle (UE "Nombres")
Règles du jeu
Travail par équipe
A disposition :
registre à décalage 74LS164
afficheur 7 segments HDSP
5503,
composants et matériels
disponibles dans la salle,
... et bien sûr l’aide des
enseignants.
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À TP2 - Electronique logique séquentielle
Jalons : 2 questions au choix toutes les 45mn
Compréhension du travail demandé
1
Comment fonctionne l’afficheur 7 segments ?
2
De combien de signaux (tensions électriques) a-t-on besoin ?
3
Comment devraient être les chronogrammes d’évolution de ces signaux ?
Conception du circuit
1
Comment fonctionne le composant logique ?
2
Combien de signaux peut-il fournir ?
3
Combien de signaux d’entrée sont-ils nécessaires ?
4
Comment doivent-être le(s) chronogramme(s) du ou des signaux d’entrée ?
Réalisation et test
1
Quel circuit permet de tester de l’afficheur seul ?
2
Quel est câblage du composant logique ?
3
Le circuit fonctionne-t-il comme attendu ?
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À TP2 - Electronique logique séquentielle
Lauren : Le fait que d’autres personnes nous expliquent [les points
vus en cours], c’était mieux
Gauvain : Ca permet de rythmer en
étapes la séance et on a le temps
de construire ensemble [un projet].
Où est l’enseignant·e ?
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À TP2 - Electronique logique séquentielle
Structure "TP- défi" reprise pour d’autres TPs
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06
05
03
02
08
09
10
11
Ingé 1
01
Le défi
07
Les équipes : Amériques - Europe -Afrique
Jalons : 10 questions / 5 étapes
Résultat
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Á TP Sources électriques réelles
Défi : allumer le plus grand nombre de LEDs !
5mA
2.5mA
1mA
5
•
5
I
4
4
Courant I (mA)
Courant I (mA)
U
3
•
2
2
1
0
3
1
1
2
3
4
0
5
0
0.5
1
Tension U (Volt)
1.5
2
2.5
3
Tension U (Volt)
•
•
LED A
•
•
LED A
LED B
LED B
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
LED A
LED A
LED B
LED B
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 TP Interdisciplinaire physique/ électronique / chimie
Fabrication d’un spectro-photomètre "de poche" pour vérifier la loi de
Beer-Lambert dans la fluorescéine
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à Électronique dans l’APPI
"Piles à combustible microbiennes"
Apprentissage Par Projet Inductif
Par équipes de Janvier à Juin
•
•
V
•
•
Vs
A
•
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En constante évolution
Un travail d’équipe, au long cours
Marie Poirier-Quinot
Valérian Giesz (crédit photos)
Tatiana Séverin-Fabiani
Cyril Dauphin
Guillaume Carret
Nathalie Barbier
Fréderic David
Marc Rouillay
Samuel Tardieu
Sébastien De Rossi
Franck Brouillard
Jeanne Parmentier
Ahmet Ozgümus
Martine Thomas
Cécile Narce
Etienne Blanc
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Pour aller plus loin
De la pratique (pédagogique) vers la théorie : apport des neurosciences
30 juin 2016
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L’aire de la forme visuelle des mots Apprendre ?
Plasticité cérébrale & recyclage neuronal
(Visual Word Form Area, VWFA)
La « boîte aux lettres » du cerveau
Apprendre c’est renforcer ou éliminer des synapses
Afin de spécialiser certaines zones du cerveau
•Une région détectable en quelques minutes En "recyclant" les neurones qui étaient
prévues pour autre chose à la naissance
d’IRM chez tous les lecteurs
Hémisphère gauche
vu de dessous
• Spécialisée pour la reconnaissance des caractères que le sujet a appris à lire. Plasticité restreinte et contrainte
• Située au même endroit, dans toutes les Fenêtre temporelle de plasticité
cultures
longue
chez les humains
• Entourée d’une mosaïque de régions Gains et pertes
MOTS ECRITS
reproductibles spécialisées dans la reconnaissance des objects, des visages, des lieux…
Cohen, L., & Dehaene, S. (2004). Specialization within the ventral stream: the case for the visual word form area. Neuroimage, 22(1), 466–76.
Dehaene, S., & Cohen, L. (2011). The unique role of the visual word form area in reading. Trends Cogn Sci, 15(6), 254–62. Illustrations tirés du cours de S. Dehaene
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Piliers 2&3 - Engagement actif et retour d’information
Algorithme d’apprentissage statistique sophistiqué (Bayésien)
Pendant un apprentissage le cerveau réalise 3 ACTIONS :
1
2
3
Prédire
Obtenir un signal d’erreur
Réajuster son modèle interne
On n’apprend plus quand ce qu’on a prédit est correct, on ne peut apprendre que
si l’on se trompe ! Tests (avec correction) répétés ....
Expériences de Henry Roediger et al. (Science, 2008)
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