Teaching Resources

PCCL
Physics and Chemistry by a Clear Learning

Jean-Pierre Fournat

2004

http://physiquecollege.free.fr/ http://www.physics-chemistry-interactive-flash-animation.com/ (english version)

Web Site/Portal

Basic

Modelling

Fundamental Chemistry

Upper Secondary School

English, French, Spanish

No

• Prerequisites
This website includes among other things animations in chemistry. The students’ prerequisites are taken into account since the animations are classified according to the level of study. However, this classification is based on the education programme used in French secondary schools (on the French website only).
• Contents
The tools available on this website can be classified in three main categories:
1. Experimental animations:
a) experiment simulations at the macroscopic level (examples: conductive (or not) solutions, chromatography…)
b) experiment simulations to check the achievement of skills (examples: reaction between iron and hydrochloric acid, redox equations balance, identification of ions based on modelled experiments…).
c) experiment simulations with a quantitative follow-up with the help of a mass balance chart, histogram and graphs (e.g.: esterification and Le Châtelier’s principle)
d) experiment simulations at the macroscopic level with a dynamic model of the phenomenon at the microscopic level
(e.g. Daniell cell, electrolysis)
2. The more theoretical animations (molecules in 3D, periodic classification of elements – electronic structure…)
3. Interactive exercises on the themes addressed in 5th, 4th, and 3rd year (French denomination).

• How to use it in class

For each category of tool shortly described above, let’s consider the various possibilities for use in class.

1. Experimental animations allow numerous options.

The teacher can use experiment simulations at the macroscopic level (1.a)) to structure the knowledge and/or skills discovered during lab work. Those animations enable here to go on from the real (experimental) approach to experiment mapping. In this case the student can check the mapping he/she has made.
Another option would be to use the simulations (1.b)) as application exercises in order to practise (or check) the student’s skills. Indeed, the student can make predictions alone (or in team) on the experimental results. Then, these can be checked since there is a correction and, for certain animations, an explanation of the approach to follow (reaction between iron and hydrochloric acid).
For 1c) type animations, certain experimental factors can be modified. Let’s take as an example the animation about esterification. It allows to add reagents or to remove one product from the reaction while following the evolution of the quantities of matter during the reaction in a mass balance chart, histogram or graph (n = f(t)).

2. The more theoretical animations are more descriptive.

They can be used to illustrate the teacher’s explanations during structuration moments. Indeed, the teacher can easily give numerous examples of the concepts or models studied (for instance 3D models of molecules, periodic classification of a few elements in relation to their electronic structure, their isotopes).

3. Other applications can be used for exercises, such as “adjusting the stoichiometric coefficients of a redox equation”. These exercises can be made in class or at home to practise knowledge and skills.
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• Prérequis
Ce site se compose notamment d’animations en chimie. Les prérequis des élèves sont pris en compte puisque les animations sont classées par niveau d’étude. Cependant, cette classification se base sur les programmes d’études en vigueur dans l’enseignement secondaire en France.
• Contenus
Les outils disponibles sur ce site peuvent être classés en trois catégories principales :
1. Les animations à caractère expérimental :
a) simulations d’expériences au niveau macroscopique (exemples : solutions conductrices…ou pas, chromatographie,…)
b) simulations d’expériences qui permettent de vérifier l’acquisition de savoir-faire (exemples : réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique, pondération des équations d’oxydoréduction, identification des ions en partant d’expériences modélisées…).
c) simulations d’expériences avec un suivi quantitatif à l’aide d’un tableau de bilan de matière, d’histogramme et de graphique (exemple : estérification et loi de Le Châtelier)
d) simulations d’expériences au niveau macroscopique avec une modélisation dynamique du phénomène au niveau microscopique
(exemples : pile de Daniell, électrolyse)
2. Les animations à caractère plus théorique (molécules en 3D, classification périodique des éléments- structure électronique,…)
3. Les exercices interactifs sur les thèmes abordés en 5ème, 4ème et 3ème année (dénomination française).

• Comment l’utiliser en classe ?

Envisageons pour chaque catégorie d’outils décrite brièvement ci-dessus, les différentes possibilités d’exploitations en classe.

1. Les animations à caractère expérimental permettent de nombreuses options.

Le professeur peut utiliser les simulations d’expériences au niveau macroscopique (1.a)) pour structurer les savoirs et/ou savoir-faire découverts au cours de séances de laboratoire. Ces animations permettent dans ce cas de passer de l’approche réelle (expérimentale) à la schématisation des expériences. Dans ce cas, l’élève peut vérifier les schématisations qu’il a réalisées.
Une autre option serait d’utiliser les simulations (1.b)) comme exercices d’application afin d’exercer (ou de vérifier) les savoir-faire de l’élève. En effet, l’élève peut faire des prédictions seul (ou en équipe) sur les résultats expérimentaux. Ensuite, il peut les vérifier puisqu’il existe un correctif et pour certaines animations, une explication de la démarche à suivre est explicitée (réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique).
Pour les animations du type 1c), certains facteurs expérimentaux peuvent être modifiés. Prenons comme exemple l’animation sur la réaction d’estérification. Elle permet d’ajouter un des réactifs ou d’éliminer un des produits de la réaction tout en suivant l’évolution des quantités de matière au cours de la réaction sous forme de tableau de bilan de matière, d’histogramme ou de graphique (n = f(t)) .

2. Les animations à caractère plus théorique sont plus descriptives.

Elles permettent d’illustrer les explications du professeur lors des moments de structuration. En effet, le professeur peut aisément donner de nombreux exemples des concepts ou modèles étudiés (par exemple les modèles 3D des molécules, la classification périodique de quelques éléments en lien avec leur structure électronique, leurs isotopes).

3. D’autres applications peuvent servir d’exercices, par exemple « ajuster les coefficients stœchiométriques d’une équation redox ». Ces exercices peuvent être réalisés en classe (ou à domicile) pour exercer les savoirs et les savoir-faire.

Please provide information about:
• The points of strength

The website contains many varied animations, simulations and exercises.

The first asset of the animations is that they help better understand phenomena that are often abstract for the student. Indeed, certain animations enable to view the experimental scheme of an experiment directly in relation to the microscopic aspect of the studied phenomenon (such as Daniell cell). The dynamic aspect of the phenomena at the macroscopic and microscopic levels is often taken into account (examples: Daniell cell, electrolysis). There is a real concern for better understanding the “invisible”.

The animations are really suited to the students’ prerequisites and abstract thinking. Indeed, there is a real gradation in the difficulty of the modelling of the phenomenon. Overall, for lower secondary education, the models remain representations at the macroscopic level. However, for upper secondary education, the models are more complex (more elaborate microscopic models).

Those simulations and animations can be used for remediation classes and to back study at home. Indeed the teacher can easily use the animations to explain again, to check the students’ prerequisites and give them additional exercises.

• The points of weakness

The animations are classified according to the secondary education programme used in France (on the French website only). However, the link to each animation is explicit enough to easily identify the addressed theme.

Those animations do not allow a real construction of learning. The interactivity is relatively limited. Indeed, it is often limited to correcting exercises or checking the students’ predictions.
• Scientific reliability
Scientific reliability is very good considering the students’ level.

• Pedagogic value
Those animations are an interesting backing to learn chemistry but they need to be judiciously integrated in a learning sequence. The teacher always has to pay attention to the relevance of the tool used according to the learning aims.
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Veuillez fournir des informations sur :
• les points forts :

Le site regroupe une très grande diversité d’animations, de simulations et d’exercices.

L’atout premier des animations est d’améliorer la compréhension de phénomènes souvent très abstraits pour l’élève. En effet, certaines animations permettent de visualiser le schéma expérimental d’une expérience en lien direct avec l’aspect microscopique du phénomène étudié (comme la pile de Daniell). L’aspect dynamique des phénomènes aux niveaux macroscopique et microscopique est souvent pris en compte (exemples : pile de Daniell, électrolyse). Il y a un réel souci de favoriser une meilleure compréhension de ce qui est « invisible ».

Les animations sont réellement en adéquation avec les prérequis des élèves et leur capacité d’abstraction. En effet, il y a une réelle gradation dans la difficulté de la modélisation des phénomènes. En général, pour l’enseignement secondaire inférieur, les modèles restent des représentations au niveau macroscopique. Par contre, pour l’enseignement secondaire supérieur, les modèles sont plus complexes (modèles microscopiques plus élaborés).

Ces simulations et animations peuvent servir pour la remédiation en classe et comme soutien pour l’étude des élèves à domicile. En effet, il est aisé pour le professeur d’utiliser des animations pour réexpliquer, pour vérifier les prérequis des élèves et pour leur proposer des exercices supplémentaires.

• les points faibles

Les animations sont classées selon le programme d’étude de l’enseignement secondaire en France. Cependant, le lien vers chaque animation est suffisamment explicite pour identifier aisément le thème abordé.

Ces animations ne permettent pas réellement une construction des apprentissages. L’interactivité est relativement limitée. En effet, elle se limite souvent à une correction d’exercices ou à une vérification des prédictions réalisées par l’élève.
• la rigueur scientifique
La rigueur scientifique est très bonne en tenant compte du niveau des élèves.

• la valeur pédagogique
Ces animations sont un soutien intéressant à l’apprentissage de la chimie mais elles doivent être judicieusement intégrées dans une séquence d’apprentissage. Le professeur doit toujours être attentif à la pertinence de l’outil utilisé en fonction des objectifs d’apprentissage visés.

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