Devoirs à la maison avec des simulations interactives

Utiliser des simulations pour les devoirs règle un vieux problème : le devoir de sciences le plus utile est une expérience, et les élèves ne peuvent pas emporter le laboratoire chez eux. Une simulation interactive tourne sur n'importe quel téléphone ou ordinateur, n'exige aucun matériel et peut être répétée autant de fois que l'élève en a besoin. Ce guide montre comment concevoir un devoir autour d'une simulation, recueillir les réponses sans comptes élèves, gérer les échéances et exploiter les résultats au début de la séance suivante. Il se termine par trois devoirs complets en physique, en chimie et en maths, avec les réglages à verrouiller, les questions et les réponses.

Pourquoi les devoirs avec simulation fonctionnent

Une fiche d'exercices demande aux élèves de se souvenir. Une simulation leur demande de faire quelque chose, ce qui vous donne de meilleures preuves et leur donne une raison de s'y mettre.

• Pas de laboratoire nécessaire. Un élève peut lâcher deux billes de 45 m, dissoudre du permanganate de potassium jusqu'à saturation ou lancer un dé 1 000 fois sur la table de la cuisine.
• Répétable. Si une valeur paraît fausse, l'élève appuie sur Réinitialiser et recommence. Dans un laboratoire d'établissement, une manipulation ratée signifie le plus souvent recopier les nombres du voisin.
• Autocorrectif. Les questions numériques sont corrigées automatiquement avec une marge d'erreur : les élèves savent tout de suite s'ils ont bien lu la valeur.
• Court. Une bonne tâche avec simulation prend de 15 à 25 minutes, ce qui laisse du temps pour la réflexion que vous voulez vraiment.

Les devoirs avec simulation conviennent surtout pour s'entraîner à une mesure avant un TP, consolider une séance avec de nouveaux nombres et préparer une question pour la séance suivante. Gardez les longues explications écrites pour la classe.

Comment concevoir un devoir

Chaque tâche de ce guide suit les mêmes cinq parties. Servez-vous-en comme d'une liste de contrôle.

1. Un seul objectif. Écrivez-le sous une forme que les élèves peuvent vérifier : « trouver la durée de chute sans résistance de l'air », et non « explorer la chute libre ».
2. Des étapes claires. Numérotez-les. Dites quel écran, quel réglage et quel bouton. Des élèves qui travaillent seuls ne peuvent pas vous demander quel curseur vous aviez en tête.
3. Un tableau de données. Donnez les titres de colonnes, les unités et le nombre de lignes. Un tableau dit aux élèves quand ils ont fini.
4. Des questions numériques avec une marge d'erreur. Demandez une valeur lue dans la simulation ou calculée à partir du tableau, et acceptez un petit intervalle autour. Une marge d'erreur évite les disputes sur le dernier chiffre tout en repérant les mauvaises lectures et les mauvaises unités.
5. D'abord la prédiction, puis la vérification. Posez une question de prédiction avant le déverrouillage de la simulation, puis la même question après l'expérience. L'écart entre les deux réponses est le nombre le plus utile que vous obtiendrez.

Dans Simulic, les questions appartiennent au lien de partage. Ouvrez la simulation, réglez les valeurs de départ, cliquez sur Partager, et dans l'onglet Questions créez une série de questions avec jusqu'à 5 questions dont 3 prédictions au plus. Le guide pas à pas pour recueillir les réponses des élèves passe en revue chaque écran. Pour le côté pédagogique, voir l'évaluation formative avec des simulations.

Quelques règles d'écriture évitent bien des malentendus à la maison :

• Mettez les étapes dans Consignes pour les élèves. Elles apparaissent au-dessus des questions : les élèves les voient pendant qu'ils travaillent.
• Nommez l'affichage à utiliser : « lisez la vitesse limite dans la ligne sous le graphique ».
• Donnez l'unité dans la question et renseignez-la dans le champ Unité, pour que « 3,03 » et « 3,03 s » soient tous deux justes.
• Une seule idée par question. Si un élève se trompe, vous voulez savoir quelle étape a échoué.

Un lien par classe

Créez un lien distinct pour chaque classe, par exemple « 2de · Groupe 3 · Devoirs ». Chaque lien verrouille la langue et les réglages du moment : tous les élèves partent donc des mêmes valeurs. Plusieurs liens peuvent utiliser la même série de questions, et les réponses restent séparées par classe. Dupliquer copie un lien avec les mêmes réglages et la même série de questions, sans les réponses : c'est le moyen le plus rapide de préparer la classe suivante.

Publiez le lien comme vos élèves reçoivent déjà leurs devoirs : le bouton Google Classroom ou Microsoft Teams de la page Partager, un message sur votre ENT, ou le QR code. Le guide pour ajouter une simulation à Google Classroom couvre les options de devoir.

Sur un lien ordinaire, les élèves voient et peuvent modifier chaque valeur du panneau des valeurs de départ sous la simulation. C'est correct pour des devoirs, car ils ont besoin des commandes. Si une tâche dépend d'une valeur cachée, comme une résistance mystère, il vous faut des paramètres verrouillés, une option de lien Pro.

Échéances

Décidez à l'avance comment fonctionnera l'échéance, et dites-le aux élèves.

• Avec n'importe quelle offre : après l'échéance, ouvrez la page Partager et cliquez sur Désactiver le lien. Les élèves qui l'ouvrent voient que le lien n'est plus disponible, et vous pouvez le réactiver pour un élève absent. La colonne Heure (UTC) des résultats indique quand chaque réponse est arrivée.
• Avec Pro (facultatif) : fixez Dernier jour (UTC) sous Options sur le lien. Le lien cesse de fonctionner après ce jour : inutile de vous en souvenir. La journée se termine à minuit UTC, ce qui correspond à l'après-midi ou à la soirée sur le continent américain : choisissez donc le jour suivant si votre échéance est « jeudi soir ».
• Corrigé après l'échéance (Pro) : avec une date d'expiration fixée, choisissez le retour « Score, juste/faux, réponses et explications » et cochez Afficher les réponses seulement après l'expiration du lien. Jusqu'à l'échéance, les élèves voient leur note et quelles réponses sont justes ou fausses ; ensuite, ils rouvrent le lien pour voir le corrigé. Cela ne fonctionne pas sur les liens protégés par mot de passe.

Les dates d'expiration ne sont qu'un confort. Désactiver un lien à la main fonctionne avec l'offre gratuite et fait le même travail.

Examiner les résultats à la séance suivante

Ouvrez les résultats avant le cours, pas pendant. Cinq minutes suffisent.

1. Sur la page Partager, cliquez sur Voir les réponses sur le lien de la classe. Vous voyez chaque pseudo, l'heure, la note, le nombre d'essais et chaque réponse, avec le pourcentage de réussite sous chaque question.
2. Repérez la question au pourcentage le plus bas, puis lisez les mauvaises réponses. Un groupe de la même valeur fausse signifie le plus souvent une lecture erronée ou une unité erronée.
3. Comparez les colonnes Prédiction et Après. Comptez combien d'élèves ont changé d'avis.
4. Si plusieurs classes ont utilisé la même série, ouvrez la série dans l'onglet Questions et choisissez Toutes les classes pour le pourcentage de réussite par classe.
5. Commencez la séance par la question que la plupart des élèves ont ratée. Lancez la simulation au projecteur et traitez-la ensemble.

Montrez les pourcentages, pas le tableau des noms. Les élèves n'ont pas besoin de voir qui a obtenu quoi. Télécharger le CSV vous donne le tableau complet pour votre cahier de notes ou pour mettre en commun les données de la classe, comme dans la tâche des dés.

Avec l'offre gratuite, vous pouvez recueillir 100 réponses d'élèves par mois pour l'ensemble de vos liens. Trois classes de 30 élèves en utilisent 90 avec un seul devoir : surveillez donc le compteur en haut de l'onglet Liens de partage. Quand la limite est atteinte, les élèves voient toujours les questions, mais les nouvelles réponses ne sont plus recueillies avant le mois suivant. Pro recueille un nombre illimité de réponses pour 7 \(par mois ou 59\) par an ; voir les tarifs.

Trois devoirs complets

Chaque tâche indique les réglages du lien, les consignes à coller, les questions avec réponses et marges d'erreur, et de quoi discuter à la séance suivante. Toutes les valeurs proviennent des modèles des simulations elles-mêmes.

Tâche 1. Physique : une bille plus lourde tombe-t-elle plus vite ?

Simulation : Chute libre et chute avec résistance de l'air. À verrouiller sur le lien : hauteur de chute 45 m, g = 9,8 m/s², objet 1 = 5 kg, objet 2 = 0,2 kg, résistance de l'air désactivée. Durée : 15 minutes.

Consignes pour les élèves : « 1. Appuyez sur Relâcher et regardez les deux objets toucher le sol. Lisez les durées de chute sous le graphique. 2. Cochez Résistance de l'air et relâchez de nouveau. 3. Lisez les deux vitesses limites et les vitesses à l'arrivée. »

Tableau de données (copie des élèves) :

Essai	Objet	Durée de chute (s)	Vitesse à l'arrivée (m/s)
Sans résistance de l'air	5 kg
Sans résistance de l'air	0,2 kg
Avec résistance de l'air	5 kg
Avec résistance de l'air	0,2 kg

Questions :

1. Prédiction (choix multiple, reposée après) : « Sans résistance de l'air, une bille de 5 kg et une bille de 0,2 kg sont lâchées ensemble de 45 m. Laquelle arrive en premier ? » Options : la bille de 5 kg / la bille de 0,2 kg / les deux en même temps. Réponse : les deux en même temps.
2. Nombre : « Sans résistance de l'air, combien de temps dure la chute ? » Réponse : 3,03, marge d'erreur ± 0,05, unité s. Explication : « t = √(2h/g) = √(90 ÷ 9,8) = 3,03 s pour n'importe quelle masse. »
3. Choix multiple : « Avec la résistance de l'air, laquelle arrive en premier ? » Réponse : la bille de 5 kg. Elle arrive à environ 3,09 s et la bille de 0,2 kg à environ 3,20 s.
4. Nombre : « Avec la résistance de l'air, quelle est la vitesse limite de l'objet 2 ? » Réponse : 36,4, marge d'erreur ± 0,2, unité m/s. La vitesse limite de l'objet 1 est de 62,2 m/s.
5. Réponse courte : « L'objet 2 touche le sol à environ 25 m/s. A-t-il atteint sa vitesse limite ? Expliquez. » Réponse modèle : « Non. 25 m/s est bien en dessous de 36,4 m/s. Il accélérait encore, simplement plus lentement que l'objet 1, quand il a touché le sol. »

Séance suivante : demandez pourquoi la bille la plus légère a une vitesse limite plus basse. Les deux billes sont faites du même matériau : la plus légère est donc plus petite et a plus de surface par kilogramme. Portez ensuite la hauteur de chute à 300 m dans les valeurs de départ et regardez la bille de 0,2 kg se stabiliser juste sous 36,4 m/s.

Tâche 2. Chimie : molarité et saturation

Simulation : Molarité – moles, volume et concentration. À verrouiller sur le lien : sulfate de cuivre(II), 0,50 mol, 0,50 L, Afficher les valeurs activé. Durée : 20 minutes.

Consignes pour les élèves : « Faites glisser la poignée ronde du curseur vertical pour changer le nombre de moles et celle du curseur horizontal pour changer le volume. Lisez C et la masse dissoute sous le bécher. Notez chaque réglage dans votre tableau avant de le changer. »

Tableau de données :

Soluté	n (mol)	V (L)	C (mol/L)	Masse dissoute (g)	Saturée ?
CuSO₄	0,25	0,50
CuSO₄	0,25	0,25
KMnO₄	0,50	0,50
NaCl	1,00	0,40

Questions :

1. Prédiction (nombre, reposée après) : « Vous dissolvez 0,50 mol de permanganate de potassium dans 0,50 L de solution. Quelle sera la concentration, en mol/L ? » Réponse : 0,40, marge d'erreur ± 0,01. La plupart des élèves prédisent 1,00.
2. Nombre : « CuSO₄, n = 0,25 mol, V = 0,50 L. Quelle est la concentration ? » Réponse : 0,50, marge d'erreur ± 0,01, unité mol/L.
3. Nombre : « Quelle masse de CuSO₄ est dissoute ? » Réponse : 39,9, marge d'erreur ± 0,2, unité g. Explication : « 0,25 mol × 159,6 g/mol = 39,9 g. »
4. Nombre : « Gardez n = 0,25 mol. Quel volume donne une concentration de 1,00 mol/L ? » Réponse : 0,25, marge d'erreur ± 0,01, unité L.
5. Réponse courte : « Pourquoi la concentration de KMnO₄ s'arrête-t-elle à 0,40 mol/L ? » Réponse acceptée : *satur*. Réponse modèle : « La solution est saturée. Dans ce modèle, seulement 0,40 mol de KMnO₄ se dissout par litre : 0,30 mol (47,4 g) reste donc solide au fond. »

La dernière ligne du tableau donne 2,50 mol/L et 58,4 g de NaCl, encore non saturée, car le sel de table ne sature qu'à 6,10 mol/L.

Séance suivante : comparez les limites de saturation des quatre solutés et discutez pourquoi « ajouter du soluté » ne veut pas toujours dire « plus concentré ».

Tâche 3. Maths : probabilité expérimentale avec les données de la classe

Simulation : Lancers de dé et de pièce – fréquences et probabilité expérimentale. À verrouiller sur le lien : dé à six faces, 1 000 lancers, vitesse des lancers 100 lancers/s, ligne théorique affichée. Durée : 15 minutes.

Consignes pour les élèves : « Appuyez sur Lancer et laissez les 1 000 lancers se terminer (environ 10 secondes). Recopiez l'effectif et la probabilité expérimentale de chaque face dans votre tableau. Lisez ensuite l'écart maximal sous le diagramme. »

Tableau de données : une ligne pour l'effectif et une pour la probabilité expérimentale, une colonne par face de 1 à 6.

Questions :

1. Prédiction (nombre, reposée après) : « Sur 1 000 lancers, combien de six obtiendrez-vous ? » Utilisez le mode de notation Intervalle pour la réponse « après » : acceptez de 130 à 203. L'effectif attendu est 1 000 ÷ 6 ≈ 167, et environ 99,8 % des exécutions honnêtes tombent dans cet intervalle.
2. Nombre : « Quelle est la probabilité théorique d'obtenir un six, à trois décimales ? » Réponse : 0,167, marge d'erreur ± 0,001.
3. Nombre (intervalle) : « Quelle probabilité expérimentale avez-vous obtenue pour un six ? » Acceptez de 0,130 à 0,203.
4. Nombre (intervalle) : « Quel écart maximal la simulation indique-t-elle ? » Acceptez de 0 à 0,05. Les valeurs typiques sont de 0,01 à 0,03.
5. Choix multiple, sans bonne réponse : « Avez-vous obtenu exactement 167 six ? » Oui / Non. Cela fonctionne comme un sondage de classe.

Séance suivante : téléchargez le CSV et additionnez les six de tout le monde. Avec 28 élèves, vous avez 28 000 lancers, et environ 19 fois sur 20 la proportion de la classe tombe entre 0,162 et 0,171, bien plus près de 1/6 que la plupart des résultats individuels. C'est la loi des grands nombres, construite avec les données de vos propres élèves.

Équité : s'assurer que chaque élève peut le faire

Les devoirs ne fonctionnent que si chaque élève peut les ouvrir.

• Les téléphones conviennent. Les simulations tournent dans le navigateur sur téléphones, tablettes, Chromebooks et ordinateurs portables. Les trois tâches ci-dessus tiennent sur un écran de téléphone ; un tableau sur papier est plus pratique que de changer d'application.
• Pas de comptes. Les élèves ouvrent le lien et saisissent un prénom ou un pseudo. Rien à installer, aucun mot de passe à oublier et aucune adresse e-mail à collecter. Les pages élèves ne déposent aucun cookie.
• Pas d'appareil à la maison ? Laissez les élèves faire la tâche au CDI ou avant les cours, ou lancez-la au projecteur au début de la séance suivante et faites-les répondre sur papier. Le guide des simulations en classe couvre le mode Présenter et les QR codes.
• Langue. Chaque lien verrouille une langue. Créez un second lien dans la langue familiale d'un élève avec la même série de questions, pour que les libellés lui soient familiers.

Demandez aux élèves seulement un pseudo ou un prénom, jamais un nom complet, un e-mail ou un numéro d'élève. Une règle comme « prénom + numéro de place » vous permet de rapprocher les réponses de votre liste de classe. Les réponses sont supprimées au bout de 12 mois.

Questions fréquentes

Les élèves ont-ils besoin d'un compte pour faire des devoirs avec simulation ?

Non. Les élèves ouvrent votre lien, saisissent un prénom ou un pseudo et répondent sous la simulation. Rien n'est installé et aucun cookie n'est déposé.

Puis-je fixer une échéance ?

Oui. Avec n'importe quelle offre, cliquez sur Désactiver le lien après l'échéance. Avec Pro, vous pouvez aussi fixer Dernier jour (UTC) pour que le lien se ferme tout seul, et n'afficher le corrigé qu'après son expiration.

Que se passe-t-il si un élève envoie deux fois ?

Les deux réponses apparaissent dans les résultats, chacune avec son heure : vous pouvez donc voir deux fois le même pseudo. Convenez d'une règle, comme « la première réponse compte », et dites-le aux élèves dans les consignes.

Combien de réponses puis-je recueillir gratuitement ?

100 réponses d'élèves par mois pour l'ensemble de vos liens. Pro recueille un nombre illimité de réponses.

Les élèves peuvent-ils se copier les réponses ?

Ils peuvent échanger des nombres, comme pour n'importe quel devoir. Les tâches à résultats aléatoires, comme celle des dés, rendent la copie évidente, et les questions de prédiction vous montrent ce que chaque élève pensait avant de regarder.