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Enseigner la physique en ces temps de pandémie de COVID-19

Alors que l’enseignement secondaire devient virtuel à bien des endroits dans le monde, l’équipe de diffusion des connaissances de l’Institut Périmètre adapte ses ressources pédagogiques et offre des formations en ligne gratuites aux enseignants.

« Au secondaire, le but d’un cours de physique est de donner aux élèves une perception juste de ce qu’est la science », affirme la physicienne Kelly Foyle, membre de l’équipe de diffusion des connaissances de l’Institut Périmètre. « Il a pour objectif de permettre aux élèves d’élaborer des théories et de tester des idées, de faire des expériences, de travailler sur des données. » [traduction]

C’est déjà difficile de réaliser cela dans d’excellentes conditions. Mais comment les élèves peuvent-ils faire des expériences en classe quand ils ne sont pas en classe? Comment peuvent-ils faire des liens avec des idées quand ils sont reliés par Zoom?

Dans le monde entier, des cours de physique sont donnés en ligne pendant la fermeture des écoles à cause de la pandémie de COVID-19. Les ressources pédagogiques de l’Institut Périmètre et les formations qu’il offre aux enseignants sont aussi passées en ligne. Kelly Foyle et ses collègues ont été très occupés ces derniers temps.

L’Institut Périmètre propose 20 trousses pédagogiques multimédias, du niveau primaire jusqu’à la fin du secondaire. Chacune contient un ensemble de plans de cours, des activités et démonstrations pratiques, des fiches de travail modifiables, des renseignements scientifiques pour les enseignants, ainsi que des vidéos originales produites par l’Institut. Ces trousses couvrent des sujets généraux comme les changements climatiques et l’énergie, et des sujets plus spécialisés comme les trous noirs et la matière sombre.

Au début de la pandémie, l’Institut Périmètre a publié une description module par module de la manière dont chaque activité de chaque trousse pourrait être adaptée à un enseignement en ligne. Certaines activités conviennent moins bien à un enseignement en ligne, alors que d’autres constituent de parfaits projets d’étude à mener de manière indépendante. La plupart ont eu besoin d’aménagements : vidéos recommandées à la place de démonstrations en classe; objets courants disponibles à la maison pour remplacer du matériel expérimental plus spécialisé. Par exemple, la trousse sur l’évolution des étoiles comprend normalement une activité à faire par équipes dans laquelle les élèves trient des fiches. L’équipe de l’Institut Périmètre a recréé ces fiches dans Padlet, une appli compatible avec entre autres Google classroom. Les élèves peuvent se rencontrer dans la classe virtuelle et y trier les fiches.

L’Institut Périmètre a aussi commencé dès le début de la pandémie à mettre sur pied une version virtuelle de ses ateliers de perfectionnement professionnel. Son équipe de diffusion des connaissances a offert certains ateliers de formation pour enseignants par le truchement de partenaires tels que Math for America, l’Institut de physique du Royaume-Uni et l’Association des professeurs de sciences de l’Ontario. D’autres ateliers sont ouverts à tous ceux qui veulent s’inscrire. Tous ces ateliers sont gratuits.

Dans cette saisie d’écran d’une séance de formation en ligne pour enseignants, Kelly Folye (en médaillon) guide les enseignants dans une trousse pédagogique de l’Institut.

« La réponse a été excellente, avec la participations d’enseignants du Canada, de la Chine, de la Turquie, de la France, du Japon, des États-Unis et du Népal », affirme Tonia Williams, gestionnaire des programmes de diffusion des connaissances de l’Institut Périmètre. « Nos sondages montrent un intérêt pour d’autres ateliers. » [traduction] Le Rwanda vient de s’ajouter, avec 800 enseignants inscrits à des ateliers à venir.

À l’heure actuelle, l’Institut Périmètre anime 2 ou 3 ateliers pour enseignants par semaine. Chaque séance guide les enseignants dans les adaptations en ligne de trousses pédagogiques de l’Institut.

Par exemple, Kelly Foyle explique comment rechercher des exoplanètes — planètes en orbite autour d’étoiles autres que notre Soleil — sans sortir de chez soi. « En classe, dit-elle, on se sert d’une lampe de poche pour représenter l’étoile et de boules de styromousse montées sur des brochettes pour les planètes. Les élèves font passer les boules devant la lampe et mesurent la baisse de luminosité à l’aide d’un photomètre. Ils font des prédictions sur ce qui arrive lorsque les planètes sont plus grosses ou plus petites, et qu’elles se déplacent plus vite ou plus lentement. À la maison, poursuit-elle, une ampoule et des cercles découpés dans une boîte de céréales peuvent bien faire l’affaire. Et pour les élèves qui possèdent un téléphone cellulaire, il y a des applis gratuites qui le transforment en un photomètre. » [traduction]

Après avoir pris connaissance du sujet, les élèves examinent des données réelles venant du télescope spatial Spitzer de la NASA, qui a été pointé pendant 20 jours sur l’étoile Trappist-1, à seulement 39 années-lumière de la Terre. « On sait que Trappist-1 a 7 exoplanètes, dit Mme Foyle. Ces exoplanètes sont intéressantes parce qu’elles sont rocheuses (comme la Terre, et non comme Jupiter) et que 3 d’entre elles sont dans la ‘zone habitable’, de sorte qu’elles pourraient avoir de l’eau sous forme liquide. Les élèves peuvent voir la courbe de luminosité pour chacune de ces planètes et les classer par ordre de taille. Ce sont des données réelles, un véritable apprentissage, de la vraie physique. » [traduction]

Les enseignants qui souhaitent aider leurs élèves à explorer les frontières de la science pendant qu’ils sont confinés chez eux peuvent consulter le calendrier des prochains ateliers.

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