Association pour l’animation mathématique

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Les interventions 2011

Voici un compte-rendu des interventions "Les maths, ça sert !" qui ont eu lieu durant le second semestre 2011, période de lancement du projet.

Les intervenants, tous volontaires, ont sacrifié de nombreuses heures avec les professeurs qui ont accueillis les interventions pour s’assurer de la meilleure intégration possible de l’intervention dans le programme de la classe.

Estimation par échantillonnage de la consommation d'électricité en France pour les particuliers

Mercredi 9 février 2011, de 13h à 15h, la classe de Monsieur Mohammed Chacrone du lycée Jacquard (Paris, 19e) a accueilli Monsieur Philippe Chabault, Secrétaire Général de la division Recherche et Développement d’EDF et membre du Conseil d’Administration de la Société français de statistique.

Les élèves de seconde ont ainsi pu bénéficier d’une intervention relative à l’estimation par échantillonnage de la consommation d’électricité en France pour les particuliers, intervention qui a été pour eux l’occasion d’accroître leur culture, aussi bien statistique que sociologique et économique. Partant de la problématique relativement simple à appréhender de la nécessité de gérer (et donc de prévoir) la consommation en électricité d’un ménage, et plus généralement d’une population, Monsieur Chabault a expliqué aux élèves l’utilité quotidienne des statistiques dans son métier, faisant appel en particulier aux notions de moyenne, d’écart-type, ou encore d’intervalle de confiance, notions préalablement étudiées pendant l’année scolaire.

Cette intervention fut également l’occasion de sensibiliser les élèves au monde de la culture scientifique et économique, notamment par le biais d’une présentation succincte de la SFdS, de l’entreprise EDF ainsi que d’informations théoriques, de graphiques et d’exemples concrets, relatifs à la production, le transport et la consommation d’énergie en France.

Cette intervention, à la croisée des mondes scientifique, économique et sociologique, a été l’occasion d’un échange constant entre les élèves, avides de connaissances, et l’intervenant, soucieux d’expliciter autant que possible des problématiques qui auraient pu paraître difficilement compréhensibles de prime abord.

Médiane et moyenne dans les scanners biomédicaux

Jeudi 31 mars 2011, Monsieur J.-C. Cau, ingénieur Recherche et Développement au sein de l’entreprise Innopsys, avait rendez-vous dans le cadre du projet sciences avec les élèves de la classe de troisième de Monsieur B. Vidal du Collège Saint-Sulpice (81).

Cette rencontre fut l’occasion pour les élèves de découvrir, à partir d’exemples concrets, le caractère indispensable des statistiques dans le domaine médical, et plus particulièrement dans la conception et l’utilisation de détecteurs biomédicaux (scanners et biopuces). Certains purent ainsi réviser et, le cas échéant, se réapproprier les notions de moyenne et de médiane, fraîchement étudiées en cours ; avides d’expériences et de situations concrètes, d’autres cherchèrent à connaître plus en détails les applications possibles de ces notions.

Ainsi, aux questions de mathématiques pures s’ajoutèrent bientôt des interrogations relevant de la culture scientifique au sens large. Au final, sur les deux heures que dura l’intervention, une heure entière fut consacrée aux questions des élèves, très demandeurs.

Soucieux de faire partager encore davantage ses connaissances du monde professionnel dans lequel il évolue, ce dernier a d’ailleurs proposé d’ouvrir les locaux de la société Innopsys au Collège Saint-Sulpice, l’occasion pour les élèves de découvrir in situ les processus de conception, réalisation et finalisation d’un produit, au sein d’une équipe pluridisciplinaire composée d’informaticiens, de biologistes, de physiciens et de mécaniciens. Le rendez-vous a été pris, et des quelques professeurs devraient s’y rendre avant la fin de l’année, dans le but de préparer une éventuelle sortie scolaire à la rentrée prochaine.

Le laser : principes et applications

Le laser. Cet objet courant, que nous sommes amenés à utiliser, directement ou indirectement, consciemment ou non, de manière quasi-quotidienne, n’est pas un outil anodin, en témoignent les lunettes et les gants de protection nécessaires pour jouer de la harpe laser. Vous ne connaissez pas cet instrument de musique ? C’est pourtant une spectaculaire démonstration de l’utilité des sciences dans les arts, et des interactions existantes entre les deux. Physique et musique se mêlent alors, pour ne former plus qu’un : cet objet d’art aux caractéristiques physiques remarquables.

Et il en va de même pour le laser, défini comme le résultat d’une émission stimulée de photons. Cette émission de lumière, qui possède des propriétés bien spécifiques, est en fait le fruit de l’interaction entre les mathématiques et la physique.

Plongés dans l’univers professionnel de Monsieur Andrieu, ce mercredi 11 mai 2011, les élèves de la classe de seconde de Monsieur Rémi Coste, professeur de mathématiques au lycée Blaise Pascal d’Orsay, ont ainsi pu définir de manière précise la notion de laser, son fonctionnement, découvrir quelques unes de ses applications dans la vie quotidienne (du graveur CD à la chirurgie de l’oeil, en passant par la fabrication de navires).... et in fine se rendre compte de l’importance des fonctions polynomiales dans la conception et le réglage d’un laser.

Mathématiques et physique sont deux domaines parents, qui s’enrichissent l’un l’autre en permanence. Voilà ce que Monsieur Andrieu et Monsieur Coste vont tenter de démontrer, une fois encore, mercredi 18 mai prochain, à une nouvelle classe de seconde du lycée Blaise Pascal. En espérant que cette expérience soit aussi réussie que la première...

Le laser : principes et applications

Une semaine après sa première intervention, Monsieur Andrieu, ingénieur en optique (diplômé de l’Ecole Supérieure d’Optique), a présenté à nouveau son exposé relatif aux principes et au fonctionnement des lasers devant une autre classe de seconde du lycée Blaise Pascal d’Orsay. Monsieur Rémi Coste, le professeur de mathématiques à l’origine de la première intervention, était également présent et, tout comme la première fois, il a pris le relais lorsqu’il s’est agi d’évoquer les fonctions polynomiales. A l’aide d’un logiciel informatique de mathématiques, il a pu modéliser des représentations graphiques des fonctions qui avaient préalablement été « reconnues » par les élèves. L’intervention, une fois encore, semble réellement adaptée aux heures d’accompagnement personnalisé qui fait partie intégrante du programme de seconde. Un pari réussi, donc, pour le professeur comme pour l’intervenant, tous deux partants pour réitérer cette expérience l’année scolaire prochaine !

La conception technique de dessins animés : quand Thalès et Pythagore s'en mêlent...

Les élèves de troisième de Madame Prouteau (Collège Lucie Aubrac, Paris 11e) ont accueilli Monsieur Pierre Charlet, directeur technique au sein d’Executive Toon Services, société de production technique de dessins animés pour la télévision, le cinéma et les jeux vidéo. Pendant une heure, ils ont ainsi pu passer de l’autre côté du rideau, en expérimentant l’univers des dessins animés, non en tant que spectateurs, mais en tant que concepteurs techniques.

Et dans ce métier, les mathématiques ne sont jamais loin ! En témoigne l’impression de relief dans une animation, déterminée par la profondeur (distance) entre deux plans, et qui fait appel au théorème de Thalès... 2D ou 3D, film ou animation, certains aspects changent, des problématiques spécifiques apparaissent, mais la technique reste la même. Un objet, deux caméras (l’intersection de leurs champs de vision...), un espacement, un angle : tels sont les éléments indispensables à toute animation en relief... Et il n’en faut pas plus à Pythagore pour trouver une application à son théorème !

« J’ai découvert une certaine utilité aux mathématiques  », « j’ai été plus contente que ce que je pensais »... Certains élèves, perplexes de prime abord, se sont finalement rendus compte que « les maths, ça sert !  », et que «  on en fait sans s’en rendre compte  ». Instructif et pédagogique, ce témoignage a donc été d’une grande utilité, et a permis aux élèves de découvrir un métier bien mal connu...

La planification d'une collecte de déchets

Lundi 30 mai dernier, les élèves de la classe de troisième de Madame Fay, professeur de mathématiques au collège La Grange aux Belles (Paris 10e), ont dû se glisser pendant deux heures dans la peau de commerciaux pour une entreprise de collecte de déchets. Ils avaient pour mission de répondre à un appel d’offre public factice, en chiffrant un contrat de collecte d’ordures ménagères pour la commune de Trifouillis. Les élèves, très intéressés par l’exercice que leur proposait Monsieur Billaud, ingénieur de l’ENSTA, se sont pris au jeu avec plaisir.

Partant de son expérience professionnelle, Monsieur Billaud est parvenu à adapter son discours aux élèves, qui ont d’ailleurs participé tout au long de l’intervention. Ils ont ainsi eu à mettre en équation de petits problèmes, les résoudre, et calculer des vitesses et des durées. Ils ont également posé de nombreuses questions, notamment sur le parcours scolaire et professionnel de Monsieur Billaud. En troisième, l’orientation est d’ores et déjà une réalité à laquelle les élèves doivent se confronter. L’intervention, outre son apport pédagogique, a donc été l’occasion pour eux d’alimenter leur réflexion sur leur avenir scolaire, et professionnel.

Mais rien ne vaut la parole de l’un des participants ! Aussi, voici en conclusion une remarque dont Madame Fay, la professeure de mathématiques qui a accueilli l’intervention au sein de sa classe, a fait part à Animath : «  En conclusion, cette expérience très enrichissante n’a présenté que des aspects positifs. »

Les mathématiques en médecine et dans la vie de tous les jours...

Mercredi permier juin dernier, les élèves de seconde de Madame Clévenot, professeur de mathématiques du Lycée Jean-Pierre Vernant de Pins-Justaret(31), ont accueilli le Docteur Gérard Tap, médecin méthodologiste et statisticien au Centre d’Investigation Clinique de l’Hôpital Purpan à Toulouse.

Les élèves ont ainsi pu se rendre compte de l’importance des statistiques dans la détermination d’échantillons représentatifs, notamment concernant l’expérimentation en médecine et l’épidémiologie, mais également dans bien d’autres domaines : environnement, sociologie, industrie, marketing... Ils ont également pu s’approprier le concept de « score » en statistiques, qui permet d’évaluer la probabilité d’un événement. Cette méthode est d’ailleurs utilisée en ce moment-même dans l’enquête épidémiologique sur la contamination par E. Coli en Allemagne...

D’ailleurs, de manière générale, les mathématiques sont bien utiles dans la vie de tous les jours, et les fonctions affines, dont les élèves venaient tout juste d’étudier certaines caractéristiques avec leur professeur, peuvent modéliser de nombreuses situations de la vie quotidienne. Pour preuve, l’exemple tout à fait d’actualité en ce début juin de la fiscalité. Les fonctions et représentations graphiques de la TVA, de l’impôt sur le revenu et de l’actuel impôt sur la fortune ont ainsi été passés au crible fin par les élèves. Impôts directs ou indirects, progressifs ou avec seuil n’ont désormais plus de secret pour eux.

Arithmétique et cryptologie : dialogue avec un informaticien

Vendredi 03 juin au matin, Monsieur Demessence, ingénieur concepteur réalisateur en Php5 pour ACENSI, a retrouvé les élèves de quatrième de Madame Katz, professeur de mathématiques au collège Jean-Jaurès de Pantin, pour une séance d’introduction à l’arithmétique et à la cryptologie. Cette intervention avait été soigneusement préparée au préalable par Madame Katz, qui avait organisé des activités relatives au codage à travers le temps d’une part, et aux nombres premiers d’autre part.

Du récent piratage du système Playstation en passant par le fonctionnement d’Enigma (célèbre machine de chiffrement des messages utilisée par les nazis, et dont la logique de cryptage a été percée à jour par les alliés, durant la Seconde Guerre Mondiale), le codage du chiffre du Ché et d’un mot de 8 bits avec une fonction bijective et XOR, l’intervention a montré aux élèves que les mathématiques, en l’occurrence l’arithmétique et la cryptologie, étaient utiles dans bien des domaines. Cette dernière partie, le codage du mot de 8bits, a par ailleurs nécessité de la part de l’intervenant une explication du fonctionnement du codage en bits, d’une fonction XOR et d’une fonction bijective. Malgré la difficulté des notions abordées, Monsieur Demessence a su adapter son discours au public, et ainsi capter l’attention des élèves.

Finalement, ce rapide aperçu du monde de l’informatique et des mathématiques a contribué à informer les élèves quant aux possibles carrières qui s’offrent à eux dans l’avenir, les rendant ainsi plus à même de choisir une orientation scolaire (puis professionnelle) qui leur convienne à la fin de la troisième.

Le métier d'ingénieur R&D

Il n’est jamais trop tôt pour s’intéresser aux mathématiques, pour apprendre à les aimer, comme il n’est jamais trop tôt pour se questionner sur son avenir. Partant de ce principe, pourquoi ne pas organiser une intervention « Les maths, ça sert ! » au sein d’une classe de sixième ? Mardi 07 juin, Madame Klein-Jaby, ingénieur travaillant chez Areva, est donc allée à la rencontre des jeunes élèves de Monsieur Lameghaizi, professeur de mathématiques au Collège Blaise Pascal de Plaisir (78), afin de leur présenter le métier d’ingénieur Recherche et Développent, et de leur montrer que ces derniers utilisent quotidiennement les outils mathématiques enseignés en cours.

Après avoir évoqué son métier et décrit une « journée-type », Madame Klein-Jaby a choisi de détailler quelques notions mathématiques, acompagnées de schémas et de graphes explicatifs, qu’elle s’est efforcée d’illustrer par des exemples concrets et adaptés à son public : la précision, l’arrondi et la troncature, les droites (pour l’interpolation linéaire), la proportion, les unités de mesure... Les élèves, constamment sollicités, ont pu poser des questions et assouvir leur curiosité.

Enfin, outre le témoignage de son métier de l’utilisation des mathématiques, Madame Klein-Jaby a réussi à faire passer un message profondément humaniste et éducatif, plein d’espoir pour ces jeunes élèves : le métier d’ingénieur est un métier parmi tant d’autres. Il n’est pas inaccessible, ni réservé à une élite. Volonté et persévérance sont finalement les maîtres mots de la réussite, tant sur le plan professionnel que personnel...

Observations par radar météorologique et modélisation numérique de l'atmosphère à Météo France

Monsieur Alexandre Flouttard, ingénieur Météo-France, était invité ce mercredi 08 juin dans la classe de terminale scientifique de Madame Pombroucq, professeur de mathématiques au Lycée Bourdelle à Montauban(82). Son intervention, intilulée Observations par radar météorologique et modélisation numérique de l’atmosphère à Météo France, a été l’occasion pour la vingtaine d’élèves qui constituent la classe de découvrir le monde de l’ingénierie dans le domaine de la prévision météorologique.

A l’aide de cartes, de schémas explicatifs et de formules mathématiques, Monsieur Flouttard a tout d’abord détaillé l’intérêt, les principes et le fonctionnement d’un radar météo concernant la mesure des précipitations et du vent. Il a ensuite étudié avec les élèves les mécanismes de formation d’une tornade, et notamment celle du 22 mai 2004 qui sévit dans le Nebraska, aux Etats-Unis, invoquant pour cela plusieurs courbes, graphes et mises en équation. Finalement, les élèves ont pu se rendre compte du fonctionnement des radars météo grâce à des simulations reprenant les différents aspects de l’intervention.

La deuxième partie de l’intervention a été consacrée à la possibilité de définition de modèles valables des différents types de prévision du temps (prévisions quotidiennes, hebdomadaires, mensuelles, saisonnières ou climatiques), de leur amélioration continue, ainsi qu’à des explications relatives aux erreurs de prévisions en météorologie.

Bien que les concepts étudiés soient très complexes, il est parvenu sans mal à adapter son discours au niveau des élèves. Ces derniers suivent certes déjà une formation scientifique, mais à quelques jours des premières épreuves du baccalauréat, cette intervention n’a fait que renforcer leur désir de poursuivre des études supérieures dans le domaine des sciences. Pari réussi, donc, pour Madame Pombourcq comme pour Monsieur Flouttard !

Estimation par échantillonnage de la consommation d'électricité en France

Ce jeudi 09 juin 2011, de 8h à 10h, Monsieur Philippe Chabault a accepté pour la seconde fois de partager son expérience avec des élèves du secondaire. Si le thème de l’intervention Estimation par échantillonnage de la consommation d’électricité en France, est resté inchangé, le Secrétaire Général de la division Recherche et Développement d’EDF a dû adapter son discours originellement destiné à des secondes à la classe de troisième du Collège Gérard Philipe(Paris, 18e) de Monsieur Brenac. Quelques huit élèves volontaires, venus des autres classes de troisième, ont également pu se joindre au reste du public.

Une adaptation doublement réussie, donc, pour cet établissement classé « Ambition Réussite » ! Première intervention dans un établissement visé par le plan « Education Prioritaire » de 2006, elle augure de bons présages pour l’année prochaine. « Les Maths, ça sert ! » souhaite prendre part à la volonté gouvernementale de « favoriser l’ambition scolaire et professionnelle » de tous, y compris pour les élèves en proie à des inégalités sociales et économiques.

Ces derniers ont ainsi pu se réapproprier les quelques outils statistiques simples qu’ils avaient étudiés en durant l’année scolaire et se rendre compte de l’étendue des débouchés professionnels dans le domaine des statistiques. Une intervention particulièrement pertinente à l’âge des premiers choix d’orientation scolaire et professionnelle...

L'expérience d'une ingénieure dans le secteur industriel

Le 16 juin dernier, alors que les épreuves du brevet se rapprochent à grands pas, les élèves de troisième de Monsieur Vidal, professeur de mathématiques au Collège Saint Sulpice, ont écouté le témoignage de Madame Manzanares, ingénieure en mécanique dans le secteur de l’industrie automobile . Cette intervention leur a permis de se rendre compte de la réalité quotidienne du métier d’ingénieur dans un centre Recherche et Développement.

Madame Manzanares a ainsi évoqué son parcours professionnel, puis, à l’aide de schémas explicatifs, elle s’est efforcée de détailler certaines des missions qui lui ont été confiées au sein du Groupe Trèves. Enfin, elle a montré aux élèves que, concrètement, les maths, ça sert … à établir des bilans chiffrés relatifs aux volumes de pièces fabriquées dans une usine de production, . En particulier, Madame Manzanares s’est appesantie sur le rapport coût/performance et ses enjeux, ainsi que sur certains aspects de géométrie. Mais les élèves ont également dû résoudre de petits problèmes nécessitant des mises en équation (calcul du coût d’un produit, recherche d’optimisation de ce coût).

Au final, les élèves ont eu un panorama relativement large de l’utilisation des mathématiques dans le quotidien d’un ingénieur, qu’il travaille dans l’unité de production d’une usine ou au sein du département recherche et développement d’une société.

Les maths, ça sert ... à un architecte !

Pour la seconde fois cette année, le Collège Lycée Aubrac a accueilli un intervenant dans le cadre de l’opération « Les maths, ça sert ! ». Cette fois, c’est Monsieur Marten, architecte et ingénieur climatique et énergétique, qui est venu parler de son parcours professionnel, de son quotidien, et de l’utilisation des mathématiques dans le métier d’architecte... Les élèves de cinquième de Madame Gérard ont ainsi pu se faire une idée des notions que recouvre le terme « architecture ».

L’art de bâtir des édifices dépend de nombreux éléments. L’architecte interagit donc avec de nombreux acteurs et fait appel, dans son travail quotidien, à de nombreuses disciplines : les maths en font partie ! Ainsi, l’architecte, lorsqu’il représente un projet en deux ou trois dimensions, utilise constamment des outils mathématiques, et notamment de géométrie.

Enfin, Monsieur Marten a expliqué aux élèves que le langage mathématique, et plus généralement le raisonnement scientifique auquel ils s’essayent régulièrement pendant les heures de cours, est au service de l’architecture. Pour convaincre un interlocuteur, il est nécessaire de construire un raisonnement scientifique, ce qui implique de suivre une méthode stricte : observation, hypothèse, vérification. Et ce type de raisonnement, initié en cours de mathématiques, n’est pas utile que pour cette seule matière !

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