L’approche pédagogique qui consiste à aborder l’instrumentation et la mesure par l’utilisation de microcontrôleurs est depuis quelques années en pleine expansion. Très souvent, cette approche est centrée sur la mesure physique elle-même (pH, absorbance) et laisse peu de place à la chimie. Au travers de la construction d’un titrateur automatique, physique et chimie peuvent se rejoindre dans un projet pluridisciplinaire.
Au-delà du montage électrique lui-même, de nombreuses questions peuvent être soulevées autour par exemple de l’actuation d’une pompe, de la gestion de l’alimentation électrique de la pompe via l’utilisation d’un relai, de la calibration du volume versé en fonction du temps d’activation de la pompe, de la répétabilité du volume versé, de l’homogénéité du réacteur, de l’adaptation du signal mesuré, de l’étalonnage du pH-mètre, du temps de réponse de l’électrode, des interfaces de sortie…
Avec un partage des tâches au sein d’un groupe projet, il devient possible d’obtenir un titrateur pour lequel le volume versé est auto adaptatif à la variation du pH mesuré au cours du titrage, et le temps d’attente avant la mesure auto adaptatif par rapport à la dérive du signal. Un tel titrateur permet de déterminer la concentration d’une solution d’acide éthanoïque avec une incertitude inférieure à 1% sur 5 répétitions.
On peut aussi imaginer remplacer le capteur (conductimétrie, absorption) et aborder alors de nombreuses autres transformations chimiques.

Mais on peut aussi faire des instruments plus simples (thermomètre et calorimètre, colorimètre) pour aborder des concepts très fondamentaux pour le chimiste !

L’objectif de cet atelier est de présenter deux outils en lien avec les dosages acide-base :
• des illustrations dynamiques montrant l’évolution du pH et la composition du mélange réactionnel au cours du dosage
Ces illustrations peuvent être utilisées dans divers contextes :
o par les enseignants de chimie pour introduire les dosages aux élèves,
o par les élèves pour conjecturer le résultat d’un dosage…
• des applications dynamiques permettant de suppléer un manque de matériel EXAO dans un établissement qui permettent de déterminer expérimentalement une concentration molaire.
Les outils présentés seront mis à disposition des participants à l’atelier ayant un ordinateur connecté à l’Internet ou sur lequel GeoGebra sera installé. Ils pourront les manipuler.
Leur utilisation pédagogique fera l’objet d’un débat.

CHIMACTIV est un site web (http://chimactiv.agroparistech.fr/) offrant des ressources pédagogiques numériques bilingues (français / anglais) libres d’accès dans le domaine de l’analyse chimique1,2. Regroupées en cinq thèmes (la sécurité dans un laboratoire de chimie, le B.A.BA des manipulations, l’analyse de médicaments, l’analyse d’aliments et la familiarisation avec les méthodologies expérimentales), ces ressources pédagogiques ont vocation à permettre aux étudiants de réviser des acquis ou d’aborder de nouveaux concepts par auto-formation en complément de séances en présentiel. Elles visent en particulier à mieux les préparer aux phases d’expérimentation.

Financé par l’Idex Université Paris-Saclay, CHIMACTIV est lauréat 2019 des Digital Learning Excellence Awards dans la catégorie Education et du prix 2019 de la division Enseignement-Formation de la Société Chimique de France. Le site offre un contenu scientifique riche et diversifié (principes théoriques, schémas interactifs, vidéos courtes, quizz et exercices), facilement accessible grâce à une navigation intuitive et agréable. De plus, l’intégralité de ces ressources interactives est consultable sur tous types de supports (ordinateur, tablette, smartphone).

Plusieurs enseignants concernés par la chimie sont intéressés à intégrer le site CHIMACTIV dans leurs enseignements. Différents scénarios peuvent être envisagés selon le type d’enseignement, le niveau des étudiants, leur diversité et les objectifs d’apprentissage. Le retour d’expérience des animateurs de cet atelier permettra de proposer des pistes possibles. Cet atelier sera donc l’occasion d’échanger concrètement avec les participants sur diverses options intéressantes à mettre en œuvre pour tirer parti de ces ressources dans leurs enseignements. 

A l’issue de cet atelier, les participants auront pu se familiariser avec le contenu du site et sa navigation. Ils seront à même d’évaluer l’intérêt pour eux à utiliser CHIMACTIV, et ils disposeront de pistes concrètes pour intégrer ces ressources dans leurs enseignements.

Le projet académique ACORDA (Ambition Commune vers une Orientation co-construite à Dimension Académique), a été retenu dans le cadre du troisième volet du programme d’investissements d’avenir (PIA 3). Il s’inscrit dans le cadre du continuum bac -3 / bac +3. L’un des axes de travail valorise les « Rencontres et échanges entre acteurs du secondaire et du supérieur » appelées « immersions croisées ».
L’objectif général est de renforcer l’interconnaissance des acteurs, des structures, des formations et des pratiques au moyen d’immersions croisées entre acteurs du secondaire et du supérieur, en ciblant tout particulièrement les enseignants. Outre l’enjeu de l’accompagnement du parcours et de l’orientation des élèves vers les études supérieures, les immersions croisées constituent enfin un levier important pour le renforcement et la construction du continuum pédagogique entre enseignement scolaire et enseignement supérieur.

L’atelier a pour objectif principal de réfléchir à la posture de l’enseignant.e dans le but d’établir une articulation entre apprentissage de l’autonomie et autonomie dans l’apprentissage.

Dans un second temps, cette réflexion sera appliquée à un exemple concret d’activité expérimentale relative à la synthèse d’un produit chimique.

Qu’est-ce que la différenciation pédagogique et comment peut-on la mettre en place en TP de synthèse organique prébac ou postbac ?

L’atelier présente une séquence proposée à un groupe de quinze élèves en terminale STL-SPCL. Il propose de suivre pas à pas cette séquence : conception, réalisation, bilan et réflexion sur l’optimisation du temps en classe.
Dans le cadre d’une approche différenciée, l’enseignant réalise en amont une évaluation diagnostique sous forme de QCM. Les questions portent sur les compétences qui devraient être acquises à ce stade de l’année. L’analyse des résultats du QCM permet de constituer trois groupes de besoin.
Chaque groupe de besoin travaille sur une synthèse différente mais l’objectif est commun. Production d’un produit d’intérêt purifié, détermination d’un rendement et élaboration d’un compte-rendu sous forme de diaporama.
– Chaque groupe travaille les quatre compétences de la démarche scientifique :
ANA-REA-VAL-COM
– Chaque groupe se voit proposer une remédiation personnalisée lors de l’activité.
– Chaque élève travaille en équipe.
– Chaque groupe réalise un diaporama et le présente à l’ensemble de la classe.
En fin de séquence, une nouvelle évaluation est réalisée. L’analyse des résultats nous permettra de mettre en évidence les points forts et les points à améliorer pour cette activité différenciée.

Un grand nombre de recherches et de synthèse utilisent maintenant des molécules plateformes issues de la biomasse. Nous nous sommes donc intéressées à une mise en situation en séances de travaux pratiques, en projet, en cours, …. Nous proposerons différentes synthèses utilisant le furfural et ses dérivés, l’acide lévulinique et le glycérol.
• Furfural : réaction de Cannizzaro, réduction par différents réducteurs (levure de boulanger et carottes), cétolisation croisée et estérification de Rajender Reddy
• Acide lévulinique : formation de gamma-valérolactone
• Glycérol obtenu par trans-estérification d’une huile végétale : synthèse du carbonate de glycérol.
Les produits de ces synthèses peuvent être utilisés comme solvants, intermédiaires réactionnels ou plastifiants dans le cadre d’une chimie plus verte.
Nous proposerons une utilisation de ces synthèses ainsi que différents documents dans le cadre d’un référentiel dans le cadre de la pluridisciplinarité (synthèse, analyse, formulation, QHSSE, communication, ESLV, culture générale)

La réalisation d’une droite d’étalonnage par la technique des moindres carrés ordinaires est une pratique courante en chimie, que ce soit pour déterminer un coefficient directeur, une ordonnée à l’origine ou une concentration inconnue.
Et pourtant, qui ne s’est jamais posé ces questions :
– Il est bon, mon R2 ?
– Ce point, je le garde ou je l’enlève ?
– J’ai bien déterminé ma concentration en reportant ma mesure sur la droite, mais quid de l’incertitude ?
– De façon générale, elle est bien ma droite ou pas ?
Il existe des indicateurs mathématiques qui permettent de répondre en grande partie à ces questions.
Qui plus est, l’étude ces indicateurs permet de réaliser que la pratique courante dans les laboratoires n’est pas optimale. Il existe des façons de procéder, que nous allons développer, qui permettent, à coût égal, d’affiner les résultats obtenus.