Ressources unisciel : maths pour les sciences

Image tirée du diaporama : mathématiques pour la physique

L'enseignement des maths pour les sciences est un enjeu pour la réussite des étudiants qui arrivent à l'université ou en classes préparatoires. Calcul, géométrie, nombres complexes... Autant de sujets vus avant le bac mais qui ne sont pas maîtrisé par la majorité des étudiants arrivant dans le supérieur, surtout dans des contextes différents de celui du cours de maths. Et ces lacunes sont d'autant plus problématiques qu'elles sont corrélées à l'échec en fin de première année de licence. 

Dans ce billet, je liste les différentes ressources d'unisciel qui peuvent être utilisées pour faire de la remédiation en "maths pour les sciences".

• Pour commencer, des ressources de maths de L1 conçu par l'université Lille1 (cours, exos de maths, corrigés d'exos en vidéo) avec la chaîne Youtube Exo7 ainsi que le site associé : http://exo7.emath.fr/.
  C'est fait par des matheux et donc rarement en contexte de maths pour les sciences. 
• Un cours en ligne de maths pour la physique fait par l'université de Nancy : http://uel.unisciel.fr/physique/outils_nancy/outils_nancy/co/outils_nancy.html
  Style un peu vieillot mais pas mal de notions abordées avec souvent quelques exerciseurs. 
• Un ensemble de ressources de maths de niveau TS conçu par l'université de Bordeaux : http://www.unisciel.fr/ramses/
  Des capsules au look assez vieillot, mais avec du contenu qui peut être intéressant, et quelques exercices corrigé. 
• Un ensemble de question de maths pour la physique construit par l'insa de Lyon. Pour le moment ces ressources ne sont pas diffusées mais elles seront très bientôt disponibles dans la banque de positionnement d'unisciel : http://pos.unisciel.fr/ . 

La théorie de l'embarquement

Grâce à Twitter et à @FarbodSaraf j'ai découvert cette animation sur : "comment embarquer les passagers d'un vol le plus rapidement possible?". Et là, je suis en train d'attendre dans un aéroport, donc l'occasion se prête très bien à la rédaction de ce petit billet...

Remplir la cabine en commençant par le fond

D'un point de vue théorique, il parait tout à fait logique de faire rentrer d'abord les passagers du fond de l'avion, puis ceux du milieu, et enfin ceux des premières rangées. Tout à fait logique et c'est d'ailleurs ce que font de nombreuses compagnies. Oui mais... ça donne quoi en pratique?

Temps d'embarquement en fonction de la méthode choisie

Et bien le test a été fait, et en fait, l'expérience montre que c'est la méthode la plus longue pour embarquer les voyageurs! Au delà des considérations commerciales pour lesquelles les compagnies peuvent continuer à faire embarquer leurs passagers ainsi, cet exemple montre qu'il est impossible de savoir si une théorie décrit et prédit correctement ce qu'il se passe "en vrai" tant qu'une expérience n'a pas été réalisée!

Référence : http://mythresults.com/airplane-boarding 

Le chercheur et son article

Je voulais partager avec vous une chouette vidéo que j'utilise en formation avec des étudiants scientifiques et avec des étudiants non-scientifiques pour faire vivre le processus de publication d'un article de sciences. L'idée est aussi/surtout de montrer le fonctionnement du peer-reviewing dans la publication des articles scientifiques...
 

Le chercheur et son article: une aventure en trois actes from La physique autrement on Vimeo.

Toutes les explications ne sont pas scientifiques

Un de ces soirs, j'étais avec une amie qui me racontait une histoire d'arbre. Elle me dit que quand on coupe les branches ça fait je-ne-sais-plus-quoi aux racines et que du coup ça améliore le sol. J'avoue que je ne comprenais pas tout. Pour elle, c'était un exemple de sciences, pour ma part, je n'en étais pas convaincue. Enfin, peut-être, ou peut-être pas. Avec ses explications, je n'étais pas capable de juger.

Elle a été très surprise : "si ça c'est pas des sciences, c'est quoi alors les sciences?".

Sur le coup j'ai pas compris. Après quelques jours, je crois que je comprends un peu mieux : à l'école les sciences ce sont des descriptions (on met des noms sur des choses) ou des explications (on nous explique comment ça marche). Et pour réussir à l'école, il faut croire ce que le prof de sciences raconte, même si ça ne semble pas toujours très logique ou très intuitif.

Une activité de sciences au collège

À ce compte là, cette histoire d'arbre, c'est autant des sciences que ce qu'on apprend en classe de physique!

Bah c'est quoi la différence alors? La différence réside dans la justification de ce que l'on raconte. En sciences il faut une cohérence interne (que ça soit logique), une cohérence externe (que ça soit cohérent avec les expériences) et qu'il y ait un consensus parmi les experts. Quand je suis élève je ne vois pas tout ce processus, l'administration a choisi des savoirs pour moi et je dois la croire sur parole. C'est surement plus pratique pour apprendre la théorie de l'atome, mais peut-être que comme le propose Osborne, on pourrait plus souvent insister sur la justification des savoirs que l'on enseigne en les comparant, par exemple, à des théories alternatives.

La durée de vie des neutrons

Illustration de l'article

Bonne surprise en ouvrant le "Pour la science" d'octobre 2016 reçu au congrès de l'Union des Professeurs de Physique-Chimie cette semaine. Un article sur les neutrons (pourtant pas mon domaine de prédilection) super compréhensible où les héros sont les incertitudes de mesure.

  http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-l-enigme-de-la-duree-de-vie-du-neutron-37523.php

Deux types d'expériences différentes cherchent à mesurer la durée de vie des neutrons. Dans l'une des expérience, on piège des neutrons dans une bouteille, on attend, et on compte ce qu'il reste. Dans l'autre expérience, on envoie un faisceau de neutrons dans un piège EM à protons. Au bout d'un certain temps, on coupe le piège et on compte les protons issus de la désintégration des neutrons. 

Ces deux expériences ont été répliquées par des groupes de recherche différents avec des résultats cohérents. Mais, aux incertitudes de mesure près, ces résultats ne sont pas cohérents entre les deux méthodes!
Erreur systématique dans l'une, ou l'autre, ou les deux méthodes? Théorie à modifier?

L'avenir nous donnera la réponse mais cet article me semble une très bonne base pour construire une analyse de documents en physique autour des incertitudes de mesure. Ou pour introduire un cours sur le sujet avec une question d'actualité... 

Bonne fin de semaine,
Aude