6 plans de cours inspirants pour enseigner les sciences avec des simulations interactives

Dans cet article , nous vous présentons PhET, développé par l'Université du Colorado à Boulder. Cet outil est bien connu pour ses simulations scientifiques et mathématiques de haute qualité, fondées sur la recherche. En combinant les simulations PhET avec les types de questions interactives de BookWidgets, les enseignants peuvent concevoir des leçons de sciences entièrement guidées et basées sur l'investigation.

Le partenariat entre Phet et BookWidgets permet de transformer les simulations en expériences d'apprentissage structurées, complétées par des instructions, des questions guidées, des commentaires et des évaluations.

Dans cet article, vous découvrirez comment concevoir des leçons de sciences attrayantes avec des simulations interactives ! Vous pouvez même utiliser les exemples de leçons de sciences prêts à l'emploi et les partager avec vos élèves.

📹 Regardez notre webinaire et apprenez tout sur la création d'activités scientifiques numériques attrayantes avec les simulations PhET !

Contenu et plans de leçons STEM prêts à l'emploi dans cet article

Voici un aperçu du contenu de cet article. Vous pouvez ouvrir les activités de cours directement ici ou les retrouver plus bas dans cet article, où vous trouverez également plus d'explications et d'idées de différenciation :

• Pourquoi utiliser les simulations PhET dans vos leçons - et au sein de BookWidgets ?
• 6 leçons STEM prêtes à l'emploi avec des simulations PhET dans BookWidgets
  • Feuille de travail fractionnée sur le principe du levier
  • Quiz multimédia structuré sur l'effet de serre
  • Feuille de travail fractionnée sur le mouvement en deux dimensions
  • Feuille de travail fractionnée avec simulation de mesure de la densité
  • Feuille de travail fractionnée avec simulation sur les circuits en série
  • WebQuest sur la densité
• Comment créer vos propres leçons de sciences basées sur des simulations ?

💡 Avant de commencer : Les exemples de leçons de sciences de cet article sont réalisés avec BookWidgets. Vous pouvez les utiliser gratuitement ou concevoir vos propres exercices numériques. Cliquez sur ce lien de groupe, connectez-vous à votre compte BookWidgets (ou créez-en un), et vous trouverez toutes les activités répertoriées dans le groupe. Après les avoir dupliquées, vous pouvez apporter des modifications à l'activité pour la personnaliser pour vos élèves.

Pourquoi utiliser les simulations PhET dans vos leçons - et au sein de BookWidgets ?

1. Les concepts abstraits deviennent visibles

Les simulations PhET aident les élèves à voir ce qui reste normalement invisible - pensez au courant électrique, à la densité moléculaire, aux forces ou aux gaz à effet de serre.

2. Apprentissage actif au lieu d'une observation passive

Les élèves ne se contentent pas d'observer ; ils manipulent des variables, testent des hypothèses et explorent des relations de cause à effet.

3. Enquête guidée avec BookWidgets

En intégrant des simulations dans BookWidgets, vous pouvez :

• Ajouter des instructions étape par étape.
• Poser des questions de prédiction et de réflexion.
• Combiner les simulations avec des quiz, des WebQuests, des questions ouvertes et des grilles d'auto-évaluation.
• Récupérer les réponses des élèves dans le tableau de correction. La plupart des questions seront corrigées automatiquement, vous pouvez toujours y ajouter votre feedback.

4. Un seul outil, un seul flux de travail

Plus besoin de passer d'une plateforme à l'autre. C'est vrai aussi bien pour les enseignants dans leur processus de création de cours que pour les élèves lorsqu'ils expérimentent les simulations. Les élèves ouvrent un widget et tout y est : la simulation, les questions et le feedback.

6 leçons STEM prêtes à l'emploi avec des simulations PhET dans BookWidgets

Vous trouverez ci-dessous des exemples concrets de leçons où les simulations PhET sont intégrées directement dans les activités BookWidgets. Vous pouvez explorer chaque leçon en cliquant sur l'image. Gardez à l'esprit que vous pouvez trouver toutes ces idées de leçons gratuitement dans ce groupe BookWidgets. Créez un compte, dupliquez le widget et modifiez les paramètres avant de le partager avec vos élèves.

1. Le principe du levier

• Idéal pour : Les élèves du secondaire découvrant le principe du levier et les notions de force, de bras de levier et d’équilibre.
• Objectif pédagogique : Comprendre le fonctionnement d’un levier en observant d’abord son principe, puis en formulant et en vérifiant des hypothèses grâce à une simulation interactive.
• Type de widget BookWidgets : Feuille de travail fractionnée
• Temps nécessaire : 25-35 minutes
• Pourquoi ça marche : Les élèves découvrent d’abord le principe du levier à travers une courte vidéo, puis passent à l’exploration autonome grâce à une simulation PhET intégrée directement dans la feuille de travail. Des questions et des consignes guidées les amènent à modifier différents paramètres, à observer les effets et à tirer leurs propres conclusions. Cette approche par l’investigation favorise une compréhension active du fonctionnement des leviers.
• Conseil pour l’enseignant : Encouragez les élèves à formuler une hypothèse avant chaque manipulation dans la simulation, puis à confronter leurs prédictions aux résultats observés.
• Idée de différenciation : Proposez aux apprenants avancés des situations plus complexes, par exemple en leur demandant de déterminer la force nécessaire pour équilibrer une charge donnée. Pour les élèves ayant besoin de soutien, fournissez des indices progressifs ou rappelez les notions de force et de distance au point d’appui.

Cette feuille de travail fractionnée combine une courte vidéo d’introduction avec une simulation interactive PhET intégrée. Les élèves découvrent d’abord le principe du levier, puis l’explorent eux-mêmes en faisant varier différents paramètres dans la simulation. Des questions et des activités guidées dans BookWidgets les amènent à observer, à formuler des hypothèses et à tirer leurs propres conclusions sur la relation entre la force, la distance au point d’appui et l’équilibre du levier.

2. L'effet de serre

• Idéal pour : Les élèves du secondaire apprenant le changement climatique et l'effet de serre.
• Objectif pédagogique : Comprendre comment les gaz à effet de serre influencent la température de la Terre en explorant le flux d'énergie et en observant la relation entre les concentrations de gaz à effet de serre et le réchauffement climatique.
• Type de widget BookWidgets : Quiz (multimédia structuré)
• Temps nécessaire : 25-35 minutes
• Pourquoi ça marche : Les élèves manipulent activement les niveaux de gaz à effet de serre dans une simulation interactive et appliquent immédiatement leurs observations grâce à des questions de quiz guidées et corrigées automatiquement. Cette approche par l'investigation renforce la compréhension conceptuelle tout en fournissant un retour instantané.
• Conseil pour l'enseignant : Encouragez les élèves à prédire les effets de la modification des niveaux de gaz à effet de serre avant de lancer la simulation, puis comparez leurs prédictions avec les résultats observés.
• Idée de différenciation : Mettez au défi les apprenants avancés d'expliquer les processus de transfert d'énergie sous-jacents ou de relier la simulation aux données climatiques actuelles, tout en fournissant des indices étayés ou un soutien en vocabulaire pour les élèves ayant besoin d'une aide supplémentaire.

Ce quiz interactif est basé sur la simulation "Effet de serre" de PhET. Les élèves expérimentent avec les niveaux de gaz à effet de serre, constatent les impacts sur la température en temps réel et démontrent leur compréhension du flux d'énergie et du réchauffement climatique par le biais de questions de quiz guidées (et autocorrectives !).

3. Mouvement à deux dimensions

• Idéal pour : Les élèves de physique du secondaire étudiant la mécanique et le mouvement.
• Objectif pédagogique : Comprendre le mouvement en deux dimensions en analysant le mouvement des projectiles, les composantes vectorielles et la relation entre les graphiques, les équations et les données de simulation en temps réel.
• Type de widget BookWidgets : Feuille de travail fractionnée
• Temps nécessaire : 25-35 minutes
• Pourquoi ça marche : La simulation PhET rend les concepts vectoriels abstraits visibles et interactifs, permettant aux élèves de tester des variables comme l'angle et la vitesse tout en connectant immédiatement les résultats à des questions analytiques guidées.
• Conseil pour l'enseignant : Demandez aux élèves de prédire la trajectoire avant de lancer chaque simulation, puis de justifier toute différence entre leurs prédictions et les résultats observés.
• Idée de différenciation : Fournissez un soutien étape par étape pour la résolution des vecteurs aux apprenants en difficulté, tout en mettant au défi les élèves avancés de dériver et d'expliquer les équations de mouvement sous-jacentes.

Les élèves plongent dans le mouvement en deux dimensions en utilisant la simulation "Mouvement d'un projectile" de PhET. En analysant les vecteurs et les données en temps réel, ils explorent le mouvement des projectiles et les composantes vectorielles, tandis que des questions guidées les incitent à interpréter les graphiques, à faire des liens avec les équations et à expliquer clairement les principes physiques.

4. Densité (Feuille de travail)

• Idéal pour : Les élèves du collège explorant les propriétés physiques fondamentales de la matière.
• Objectif pédagogique : Comprendre la relation entre la masse, le volume et la densité, et expliquer comment la densité détermine si les objets flottent ou coulent.
• Type de widget BookWidgets : Feuille de travail fractionnée
• Temps nécessaire : 30-45 minutes
• Pourquoi ça marche : La simulation PhET rend un concept abstrait comme la densité concret en permettant aux élèves de manipuler des objets et d'observer immédiatement le comportement de flottaison et de coulée, renforçant la relation masse-volume par l'investigation.
• Idée de différenciation : Fournissez des aides pour les formules et des étapes de calcul guidées pour les apprenants ayant besoin de soutien.

Une leçon de sciences interactive sur la densité utilisant une simulation PhET, où les élèves explorent la masse, le volume et le comportement de flottaison par le biais de questions guidées. Dans cette leçon, les élèves manipulent des objets de masses et de volumes différents pour découvrir comment la densité affecte la flottaison et le fait de couler. Les questions BookWidgets guident les élèves pour calculer la densité, faire des prédictions et réfléchir à leurs observations.

5. Courants dans un circuit en série

• Idéal pour : Les élèves de physique du secondaire apprenant les concepts de base de l'électricité.
• Objectif pédagogique : Comprendre comment le courant et la tension se comportent dans les circuits en série et expliquer pourquoi le courant reste constant dans un circuit en série.
• Type de widget BookWidgets : Quiz multimédia structuré
• Temps nécessaire : 30-45 minutes
• Pourquoi ça marche : La simulation PhET permet aux élèves de construire et de modifier des circuits en temps réel, rendant visible le concept abstrait du flux de courant tout en renforçant les relations de cause à effet grâce à des questions guidées.
• Idée de différenciation : Soutenez les apprenants avec des instructions étape par étape pour la construction de circuits, tout en mettant au défi les élèves avancés de comparer les circuits en série et en parallèle en termes de comportement du courant et de la résistance.

Axée sur les concepts fondamentaux de l'électricité, cette leçon utilise la simulation "Construire un circuit" de PhET pour explorer le courant et la tension dans les circuits en série. Au fur et à mesure que les élèves construisent et modifient un circuit en série, des questions guidées les incitent à expliquer comment et pourquoi le courant reste constant dans tout le circuit.

6. Densité (Webquest)

• Idéal pour : Les élèves du secondaire étudiant l'évolution et la sélection naturelle.
• Objectif pédagogique : Comprendre la relation entre la masse, le volume et la densité, et expliquer comment la densité détermine si les objets flottent ou coulent.
• Type de widget BookWidgets : WebQuest
• Temps nécessaire : 30-45 minutes
• Pourquoi ça marche : Les élèves passent progressivement de l’observation à la théorie, puis de la théorie à son application concrète dans une simulation interactive.
• Conseil pour l'enseignant : Encouragez les élèves à noter leurs mesures et leurs calculs étape par étape afin qu’ils puissent expliquer comment ils sont arrivés à leur conclusion.
• Idée de différenciation : Pour les élèves qui ont besoin de plus de soutien, fournissez un tableau avec les étapes de calcul et les unités à compléter. Les élèves plus avancés peuvent identifier la matière d’objets supplémentaires sans aide.

Dans ce WebQuest, les élèves découvrent le concept de densité à travers une vidéo, une courte partie théorique et des formules. Ils mettent ensuite leurs connaissances en pratique dans une simulation PhET en mesurant différents objets et en calculant leur densité pour déterminer de quelle matière ils sont constitués.

Comment créer vos propres leçons de sciences basées sur des simulations ?

L'utilisation des simulations PhET dans BookWidgets est simple et flexible, surtout si vous êtes déjà un utilisateur de la plateforme. Si vous débutez avec BookWidgets, je vous conseille de consulter l'un des webinaires gratuits pour débutants.

Voici comment fonctionne l'intégration PhET dans BookWidgets :

Étape 1 : Choisissez un widget où vous pouvez ajouter des simulations STEM

Vous pouvez ajouter des simulations dans BookWidgets partout où vous pouvez intégrer un site Web. Mais BookWidgets a également construit une interface utilisateur d'intégration qui vous permet de choisir plus facilement les simulations PhET en fonction de votre matière, du niveau scolaire et de la langue.

Vous pouvez ajouter des simulations dans ces widgets : Quiz, Feuille de travail, Feuille de travail fractionnée, WebQuest, Planificateur et l'Image à zones interactives.

Étape 2 : Ouvrez la configuration de la simulation dans le widget

Dans ces widgets - Quiz, Feuille de travail, Feuille de travail fractionnée, il y a 2 façons d'ajouter des simulations STEM.

Vous pouvez les ajouter en tant que ressource (intégration Web) ou vous pouvez les ajouter dans un champ de texte enrichi.

Remarque : L'ajout de simulations via un champ de texte enrichi fonctionne dans chaque widget et type de question où le texte enrichi est activé ou là où vous pouvez basculer vers le texte enrichi. C'est également la solution à adopter lors de l'ajout de simulations à un widget WebQuest.

Dans un Planificateur, vous pouvez cliquer sur la petite flèche à côté de Sélectionner un widget pour votre tâche et choisir Simulation STEM.

Dans un widget Image interactive (Hotspot), vous choisissez une fenêtre contextuelle d'intégration Web et cliquez sur la petite flèche à côté de Sélectionner un widget, puis choisissez Simulation STEM.

Étape 3 : Faites votre choix dans l'interface utilisateur PhET

Lorsque vous ouvrez le panneau des simulations STEM, vous pouvez utiliser un filtre pour trouver la simulation dont vous avez besoin. Voici une capture d'écran pour vous montrer à quoi cela ressemble.

Étape 4 : Personnalisez les simulations

Après avoir choisi votre simulation scientifique, vous pouvez cliquer sur l'icône d'engrenage pour apporter quelques modifications. Dans certains cas, vous obtenez immédiatement un écran de configuration. Ici, vous pouvez choisir sur quel écran la simulation doit commencer. Certaines simulations ont plusieurs configurations, vous devez donc choisir celle qui est la plus adaptée à votre leçon.

Étape 5 : Ajoutez des questions auxquelles vos élèves doivent répondre

Dans BookWidgets, vous pouvez ajouter plus de 35 types de questions interactives différents pour impliquer encore plus vos élèves. Choisissez des types de questions et posez des questions qui encouragent vos élèves à utiliser la simulation, à jouer avec et à expérimenter. Demandez des observations, des analyses, des hypothèses, des calculs, des réflexions, etc. Combinez la théorie avec la pratique.

Conclusion : Transformez les simulations en leçons de sciences puissantes

Les simulations PhET sont un excellent point de départ pour l'apprentissage des STEM basé sur l'investigation - et avec BookWidgets, elles deviennent des leçons complètes et interactives qui guident les élèves de l'exploration à la compréhension. Prêt à créer votre propre leçon basée sur une simulation ? 👉 Commencez à créer avec les simulations PhET dans BookWidgets dès aujourd'hui et transformez l'exploration pratique en expériences d'apprentissage significatives.

N'oubliez pas d'accéder à ce groupe BookWidgets pour les 6 plans de leçons de sciences gratuits que j'ai partagés ci-dessus.

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