La physique des transferts thermiques couplés : des résultats récents de la recherche en physique à la formation des professeurs stagiaires aux questions énergétiques. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

La physique des transferts thermiques couplés : des résultats récents de la recherche en physique à la formation des professeurs stagiaires aux questions énergétiques.

Résumé

Faced with the questions posed by climate change and the energy transition, the world of education does not have a tool that can train students in the complexity of energy phenomena, which are omnipresent in secondary school curricula. A national consortium in which the authors participate, bringing together energy specialists, climatologists and educationalists, is developing original tools for process design and analysis based on recent advances in physics and computer graphics, including an open-access "demonstrator" designed to perform simulations of energy situations and to report on the approach with which the simulations are performed. The advantage of this approach is that it allows the simulation of energy phenomena related to "everyday" situations, which were previously only accessible to specialists. Beyond the success of scientific validation, we have become convinced through informal experiences that this approach has qualities that can profoundly modify their relationship to energy phenomena and their intelligibility with a variety of school and non-school audiences (vocational and general high school teachers, trainee teachers, administrative staff, technical staff, students with a vocational baccalaureate). We have thus designed a "project-based" training of trainee teachers of physics and chemistry at INSPE in Toulouse in support of this demonstrator to train them in questions relating to the nature and characterisation of heat transfers, in response (but not only) to the expectations of the final year curriculum. It appears that these students have acquired in 15 hours skills in terms of analysis of systems from the point of view of energy exchanges, and have gradually grasped, to varying degrees, concepts relating to the thermal characteristics of the elements involved in the description of the scenes (thermal capacity and conductivity, convective exchange coefficient at the interfaces, etc.), the questions raised by the thermal transfer of materials, and the importance of the heat transfer.), the questions raised by the transition from the description of a situation from the point of view of its geometry to its modelling for the simulator (dimensions, orders of magnitude of the thermal parameters, symmetries, etc.), the theoretical models that govern the energy processes, and finally, a first level of formulation of the phenomena in terms of coupled thermics These initial results are being put to good use in the context of collaborative research underway at INSPE with two teachers on the conditions for setting up teaching in their respective vocational and general high school classes to support this demonstrator.
Face aux questions que posent le changement climatique et la transition énergétique, le monde de l’enseignement ne dispose pas d’outil de nature à former les élèves à la hauteur de la complexité que revêtent les phénomènes énergétiques, pourtant omniprésents dans les programmes du secondaire. Un consortium national auquel participent les auteurs, réunissant énergéticiens, climatologues et didacticiens, développe des outils originaux de conception et d’analyse de procédés sur la base d'avancées récentes en physique et en informatique graphique, notamment un « démonstrateur » en accès libre, conçu pour effectuer des simulations de situations énergétiques et pour rendre compte de l’approche avec laquelle les simulations sont réalisées. L’atout de cette approche est de permettre de simuler des phénomènes énergétiques relatifs à des situations « du quotidien », accessible jusque là uniquement aux spécialistes. Au delà des succès de validation scientifique, nous avons acquis la conviction à travers des expériences informelles que cette approche possède auprès de publics scolaires et non scolaires divers (enseignants de lycée professionnel et général, professeur stagiaire, personnel administratif, personnel technique, étudiant issu d’un baccalauréat professionnel) des qualités propres à modifier profondément leur rapport à aux phénomènes énergétiques et à leur intelligibilité. Nous avons ainsi conçu une formation « sur projet » des professeurs stagiaires de physique et chimie à l’INSPE de Toulouse en appui de ce démonstrateur pour les former aux questions relatives à la nature et à la caractérisation des transferts thermiques, en réponse (mais pas seulement) aux attendus du programme de la classe de terminale. Il en ressort que ces étudiants ont acquis en 15h des compétences en termes d’analyse des systèmes sous l’angle des échanges d’énergie, et se sont emparés progressivement, à des degrés divers, des concepts relatifs aux caractéristiques thermiques des éléments entrant en jeu dans la description des scènes (capacité et conductivité thermique, coefficient d’échange convectif aux interfaces, etc.), des questions que posent le passage entre la description d’une situation du point de vue de sa géométrie à sa modélisation pour le simulateur (dimensions, ordres de grandeur des paramètres thermiques, symétries, etc.), des modèles théoriques qui gouvernent les processus énergétiques, et enfin, d’un premier niveau de formulation des phénomènes en termes de thermique couplée. Ces premiers résultats sont mis à profit dans le cadre d’une recherche collaborative en cours à l’INSPE avec deux enseignants sur les conditions de mise en place avec leurs classes respectives de lycée professionnel et général d’un enseignement en appui de ce démonstrateur.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03881818 , version 1 (02-12-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03881818 , version 1

Citer

Lionel Pélissier Pelissier, Stéphane Blanco, Richard Fournier. La physique des transferts thermiques couplés : des résultats récents de la recherche en physique à la formation des professeurs stagiaires aux questions énergétiques.. 4èmes journées des INSPE d'Occitanie, Jun 2022, Agde, France. ⟨hal-03881818⟩
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