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Les kits pédagogiques
fondamentaux— de la réfraction à la fibre optique, en passant par l’ interférométrie, l’ optique quantique ou le fonctionnement d’ un laser. Avec des sujets aussi variés que la fibre optique et l’ optique quantique, le contenu varie de l’ un à l’ autre, il est donc difficile de généraliser le contenu des kits mais de grandes catégories se détachent. De la même façon en fonction des besoins, un kit sera ou non adapté.
CONTENU D’ UN KIT Un kit pédagogique est un ensemble de composants et d’ instruments conçus pour la démonstration ou la manipulation expérimentale de concepts théoriques. En somme, c’ est une expérience connue( ex: Michelson, Young etc.) ou une application technologique clef( transmission de données par fibre optique, gyroscope laser etc.) préfabriquées pour un objectif pédagogique. Ainsi, comme tout montage expérimental en optique, il se compose toujours d’ éléments mécaniques( banc optique, supports magnétiques, plaques perforées, etc.), de sources lumineuses( lasers, LED, lampes à filament, etc.), d’ éléments optiques( lentilles, miroirs, prismes, polariseurs, etc.) et de capteurs ou modules de détection( photodiodes, caméras, spectromètres, etc.). On peut aussi rajouter les « électroniques de laboratoires » à la liste( oscilloscope, source de courant, PC, etc.).
Figure 2. Laser Rubis pompé par diode bleu de Class 1.
Certains fabricants préfèrent rendre optionnels les équipements de détection et d’ analyses tels que les oscilloscopes ou les spectromètres. En effet, les universités ont généralement déjà ces équipements sur étagères qui représentent généralement une portion significative du budget dans un kit. Enfin, un kit se démarque aussi par les ressources pédagogiques fournies, tel qu’ un manuel ou d’ un guide d’ expériences. Ces manuels sont l’ intérêt majeur des kits, surtout pour les expériences complexes, telles que les expériences d’ Optique Quantique, de Laser ou Interférométriques. Ils sont à la fois une mine d’ information sur les différentes briques du kit et sont également un gain de temps énorme pour l’ équipe pédagogique, lui permettant de simplifier l’ intégration du TP à un cours. Les kits ne présentant pas de ressource pédagogique ont généralement peu d’ intérêt pour des enseignants car le temps investi à maitriser l’ expérience sera presque similaire à la fabriquer soi-même. Cependant, même muni d’ un manuel ou de ressources de qualité, un kit doit s’ intégrer dans un projet pédagogique.
DES OBJECTIFS PÉDAGOGIQUES VARIÉS Les kits diffèrent selon le niveau visé et les compétences à acquérir. On peut les regrouper grossièrement par niveaux et formations:
Lycée & L1: Kits centrés sur la manipulation de base, l’ observation qualitative, l’ introduction aux instruments. Les principes de base tels que réflexion, diffraction & interférences, la polarisation etc. Généralement peu onéreux les kits complets de niveau lycée sont peu nombreux, les fabricants proposant généralement plus des équipements pièce par pièce et des manuels contenant des dizaines d’ expériences utilisant leurs équipements, permettant de réaliser plusieurs expériences avec les mêmes équipements. De rares exemples tels que le TP Laser Rubis de LUHS proposent un laser classe 1 pour les lycées où il est difficile de mettre en place une sécurité laser suffisante pour utiliser un laser de classe III ou IV.
Approfondissement( IUT, L2-L3, CPGE): Les kits prévus pour l’ enseignement supérieur ont pour objectif de développer des compétences techniques, il s’ agit donc d’ expériences techniques et quantitatives, nécessitant des mesures, des ajustements fins et une interprétation physique rigoureuse. Le Michelson étant le parfait exemple de cette catégorie. Les besoins matériels sont plus poussés que pour les lycées et nécessitent des instruments d’ analyses et des sources suffisamment performantes pour permettre la mise en évidence des mécanismes souhaités. Si nous restons sur l’ exemple du Michelson, l’ utilisation de réflecteur, triple, de module de comptage de franges ou de motorisation sur un axe rend le montage plus complexe. Les entreprises spécialisées dans les kits pédagogiques pour le supérieur vont majoritairement avoir des kits tombant dans cette catégorie pour deux raisons:
• La complexité de l’ expérience est suffisante pour justifier un investissement de la part d’ une institution
• Les bases scientifiques et compétences à développer sont communes à beaucoup de formations.
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