Teaching: Digital (23 articles)

23- Nous avons cinq sens et un smartphone 

(version longue de Virtualiser le toucher Libération aout 2013)

Nous avons cinq sens et un smartphone. Nous regardons ce dernier et nous l’écoutons. Beaucoup. Son écran devient tactile et nous le touchons. Mais finalement, jusqu’à maintenant, nous touchons l’écran et pas vraiment le virtuel. Lors du choix d’un vêtement sur internet, on peut choisir le modèle, la taille et la couleur. Pour la texture, la douceur du tissu, votre connaissance du mélange utilisé devra palier l’impossibilité de toucher ce vêtement par le smartphone à ce jour. Pour la technologie aujourd’hui, c’est un enjeu majeur : comment toucher les objets visualisés sur l’écran. Ce véritable défi résiste à des efforts de recherche et de développements. Parmi une myriade, citons l’entreprise Senseg en Finlande dont cette question est le projet d’entreprise. Elle se félicite sur son site d’avoir été retenue parmi les 50 inventions technologiques marquantes fin 2011. Le cœur de son innovation consiste à leurrer notre sens du toucher en utilisant l’interaction électrostatique pour activer nos mécanorécepteurs sous la peau. Il s’agit d’efforts importants à la mesure des applications et des usages tant le toucher occupe une place importante dans nos vies. Imaginons toucher à distance une main. Oui sans aucun doute : entre adultes plus si affinités.

Pourtant il faut prendre le temps de la réflexion pour s’apercevoir que nous ne portons pas la même attention à ce sens qu’aux autres. Notre relation au monde à travers le toucher se fait pratiquement sans que nous en ayons conscience. Vous regardez autour de vous. Vous ne palpez pas votre environnement. De fait qui éduque son sens du toucher ? Bien sûr des musiciens, des chirurgiens je suppose, divers artisans, les spécialistes du polissage peut être… Alors que nous savons tous plus ou moins qu’elle est le plus petit objet que nous distinguons à l’œil nu (voir le point pica de l’imprimerie), pouvons nous dire rapidement qu’elle est le plus petit objet que nous sentons avec le doigt. Nous avons d’ailleurs du mal avec les limites fondamentales des performances du toucher. Pour la vue, on sait. On est pratiquement à une vision photon par photon. Avoir cette possibilité ne serait d’ailleurs pas un avantage car les photons arrivent dans nos yeux aléatoirement. Pour le goût et l’odorat, on trouve des chiffres comme quelques dizaines de molécules pour l’homme selon les circonstances. Toujours à l’étude on dirait. Le fonctionnement de l’ouïe est extrêmement complexe mais nos performances dans la détection de mouvement du tympan avec une amplitude de la taille d’une molécule souligne l’importance de l’agitation thermique de celui ci, une limite fondamentale au cœur des nanotechnologies par exemple.

Un autre aspect singularise le toucher. Les musées offrent à notre vue et on est prié de ne pas toucher. Les restaurateurs et les parfumeurs ravissent notre goût et notre odorat. Bien sûr, toute une industrie du textile et de la mode repose sur la perception tactile mais tout de même beaucoup plus sur la vue lors des défilés. Y a t il en fait un art lié au toucher avec des œuvres comparables à la Joconde, aux Concertos de Mozart ou aux plats certes éphémères de nos grands cuisiniers ? Rothko commentant Giotto montre au contraire comment la vue tente d’annexer la perception tactile.

Le toucher résiste donc à double titre à notre contrôle. Sauf tentative expérimentale marginale (mais ça pourrait changer), pas de musées dans lesquels la beauté des œuvres se révèle d’abord par le toucher. Ensuite, comme pour le goût et l’odorat, nous ramons pour produire l’équivalent des écrans et des hauts parleurs, pour enregistrer et reproduire à distance et quand on veut l’impression que nous fait la surface d’un objet quand nous la touchons. Pour le goût et l’odorat, cette chaîne technologique numérisée n’est pas à l’ordre du jour. Dans ce cas, il s’agit d’abord d’un problème de nourriture pour tous, de qualité de l’air et de l’eau. C’est un autre sujet et d’une ampleur probablement sans égale pour notre futur.

Pour le toucher, produire cette chaîne technologique numérisée est la question sur la table. De nouveaux mots apparaissent. Tactile a fait son trou. L’haptique perce. Elle est au toucher, ce que l’optique et l’acoustique sont respectivement à la vue et à l’ouïe. Les grands groupes industriels liés au numérique ont engagé ces dernières années des recherches importantes sur le sujet. Les groupes de recherche universitaires spécialistes sont toujours plus sollicités. En France, parmi d’autres, citons le groupe de Vincent Hayward à l’Institut des Systèmes Intelligents
et de Robotique à l’Université Pierre et Marie Curie de Paris soutenu en particulier par le European Research Council. C’est bien sûr un terrain de développement de multiples entreprises comme Immersion fondée en 1993 et détentrice de plus de 1000 brevets dans le domaine de l’haptique.

Ceci dit, votre smartphone visualise, parle, écoute, filme,… mais ne vous permet pas de toucher la main de votre interlocuteur ou de laisser un message tactile. Pourquoi ça coince ? La réponse n’est pas aisée. Il est aussi difficile aujourd’hui de savoir où en sont les entreprises qui travaillent sur ce sujet. Confidentialité oblige. On peut au moins esquisser un ensemble de contraintes. Le toucher implique le contact entre la peau et un objet. L’étude du contact reste un sujet de recherche fondamental en particulier dans le domaine qui nous occupe ici celui de la biophysique. Ceci est illustré par les performances sans égales de grimpeur du lézard gecko. Un instrument au centre de cette recherche est le Microscope à Force Atomique, un nanopalpeur qui avec sa pointe nanométrique est l‘équivalent du bâton d’aveugle dans le nanomonde. Notre toucher implique des capteurs dits mécanorécepteurs. Ils sont de taille millimétrique et connectés à notre cerveau. De différents types, ils ont été beaucoup étudiés et continuent à l’être tant le fonctionnement du toucher est complexe. A partir de ce paysage à peine esquissé mais loin d’être simple, imaginons que nous soyons arrivés au point où nous sommes capables de produire le bon microsystème intégrable sous une forme ou une autre dans notre environnement numérique. Cela ne ferait qu’un de plus tant il y en a déjà dans un smartphone: accéléromètre, gyroscope, magnétomètre, caméra, haut parleur, microphone, etc. Il reste alors à analyser la surface d’un objet (douce, rêche, lisse, rugueuse,…) pour numériser ces propriétés et les transmettre à l’utilisateur lointain qui aura alors tout loisir d’apprécier la texture de cette surface. Vaste programme. Prégnant aussi et donc objet de recherches aujourd’hui. Supposons encore un instant que la voie présentée ici soit la bonne… Avant le smartphone, nous avions déjà les microsystèmes cités ci dessus, les téléphones portables, le couplage au monde numérique. Steve Jobs a fait de tout cela un smartphone qui s’est répandu en un temps record sur la planète. Quand y aura t il une nouvelle étincelle dans un lien design, technologie et science qui conduira à la pleine intégration du toucher dans le monde du numérique et son arrivée dans notre poche ?


22- Voir l’invisible partout autour de nous.

Ou le mariage de la microscopie optique et du numérique.

 Le microscope optique est le triomphe historique de la science et de la technologie au collège et au lycée. Souvenez vous. Impossible de passer “les années collège”, sans jeter un coup d’œil dans l’un de ces appareils. Un souvenir de ce que vous avez observé ? Là c’est moins clair. Selon les appareils et le professeur, le ballet des paramécies ou bien les cellules végétales du poireau par exemple. En tous cas, pour la plupart, la seule incursion, certes contrôlée et même bien encadrée, dans l’invisible autour de nous. Les passionnés se seront faits offrir un petit microscope pour tenter de continuer seul. Souvent sans suite. Seul, c’est moins drôle. D’autres auront masqué leur déception en ouvrant le paquet à Noël sans y trouver la GameBoy tant attendue. Il reste que l’optique a produit ces appareils en masse pour des prix très limités et un immense succès. Aujourd’hui encore un kit microscope classique type « cadeau de Noël » est à environ 100€ et permet toutes les observations standards jusqu’au micromètre (le dixième du diamètre d’un cheveu).

Quoi de neuf ici ? Le numérique qui revisite le microscope optique. Performances et prix très faibles alliés à une utilisation révolutionnée : voir sa propre peau à fort grandissement revient à poser le microscope sur son bras et à regarder un écran après un rapide mouvement d’une molette pour faire la mise au point. En fait, avec ces petits appareils qui peuvent être insinués partout, on explore l’invisible autour de soi. Pas toujours joli certes (personne n’est beau à grandissement x400) mais souvent spectaculaire et une vraie exploration du monde autour de nous tel qu’il est. Tissus, acariens, insectes, cellules, peau, ongles, cheveux, fibres du papier, pixels d’écran ou imprimés sur papier en couleur, l’eau propre ou non, poussières, les caractères invisibles sur un billet de banque, cellules vivantes, etc.

Le microscope USB contient une optique très simple basée pour l’essentiel sur un objectif macro, un capteur CMOS de plusieurs megapixels qui est à l’origine des performances et bien entendu un couplage en temps réel au monde numérique. L’image est observée directement sur l’écran du PC. Photos et vidéos sont évidemment possibles.

Comme je l’ai maintes fois expérimenté, un atelier Microscopie Optique avec plusieurs de ces appareils et autant de PC, proposé à une douzaine de personnes, marche tout seul tant il suscite l’enthousiasme. L’observation en détail de la peau, des ongles et des cheveux prend déjà une bonne demi heure et provoquent nombre d’exclamations. Au grand dam de votre fromager, vous pouvez ensuite suivre la vie des acariens sur la Tomme de Savoie cerronnée. Là encore succès garanti. 

Ce n’est pas la seule nouvelle réincarnation de la microscopie optique due au numérique. Deux autres au moins, ont beaucoup de succès.

Pour observer les globules rouges, il suffit d’équiper votre smartphone qui a un capteur de plusieurs mégapixels avec une petite bille de 1mm de diamètre en verre ou en plastique. Une fois fixée sur la caméra du smartphone, et de nombreux kits proposent ce montage, elle transforme un smartphone en un puissant microscope optique. On peut même se faire plaisir plus simplement en posant une petite goutte d’eau sur la  caméra du smartphone. En ce qui me concerne, je mets entre les deux une lamelle de verre. Jamais trop prudent : le smartphone n’aime pas l’eau. Mais il paraît que ca marche directement sans dégât. Là, le numérique offre un retour dans le passé assez étonnant. Ce montage est exactement celui du pionnier de la microscopie optique Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723 Delft Pays Bas).  Au montage un œil-une bille-un échantillon, les trois tenus ensemble et rassemblés en quelques millimètres et c’est bien le problème, on substitue un nouveau trio : le capteur CMOS, la bille et l’objet observé. Bien plus simple et plus facile à utiliser puisque on tient « son œil dans la main en fait ». Et à partir du moment où vous avez un smartphone comme plus de 20 millions de personnes en France, le cout est d’environ 0€. La sophistication instrumentale nécessaire est importante mais elle est entièrement contenue dans le smartphone. Autour on peut se contenter de bricoler ou de s’amuser tout en gardant des performances impressionnantes. C’est là que se trouvent la rupture et l’ouverture à une science frugale.

Ce type de montage est souvent justifié par la nécessité de fournir des microscopes optiques robustes, très bon marché et performants aux populations qui sont exposés à des eaux croupies contenant des parasites dangereux. C’est l’origine semble-t-il du projet Foldscope, ou microscope pliable à 1$, créé par Manu Prakash à Stanford. Issu du mouvement des FabLab, ce microscope est encore un microscope Antoni van Leeuwenhoek dont c’est le grand retour grâce au numérique. Pas de capteur avec des mégapixels mais son propre œil que l’on place derrière un microscope pliable en carton et qui contient une lentille sphérique à nouveau, une LED pour l’éclairage, et une pile batterie pour alimenter la LED.

Les microscopes optiques traditionnels construits autour d’une colonne optique de lentilles sont souvent encombrants, peu maniables. Ils ne permettent pas aussi facilement d’explorer le monde invisible autour de soi. Les nouveaux microscopes USB à un prix inférieur à 50€ avec des performances toujours croissantes permettent cette exploration et ces découvertes partout et à tout âge. Il suffit d’abord de laisser aller son imagination. Souvent on se prend à réfléchir et à comparer les objets, matériaux et animaux observés au même grandissement. Ils sont tous là dans l’invisible qui sont des éléments de notre vie. A partir de là, on peut même faire de la science vivante à l’école. C’est tout droit.

Et puis encore un effort. Si le grandissement augmente encore un peu, l’observation du mouvementbrownien dans le lait deviendra accessible à la maison pour 50€. On le fera en mémoire de Jean Perrin qui reçu le prix Nobel pour l’analyse du mouvement brownien et fut un des fondateurs du Palais de la Découverte

 

21 - L'école à l'ère du numérique:  tellement de travail en vue !


            « A la rentrée 2016, tous les élèves de 5e seront équipés d'une tablette… »
François Hollande vient d’annoncer un plan numérique pour l’éducation nationale. Difficile de s’empêcher de penser : un de plus. 

Mais pourquoi se sent on mal parti !

D’abord les chiffres donnent immédiatement le tournis. Le nombre d’élèves pour la seule académie de Grenoble est autour de 600 000 élèves avec environ 50 000 élèves par niveau et donc en 5ème, qui est le niveau visé pour la rentrée 2016. Pensez alors aux 26 académies. Bon courage à tous ! On évitera de penser aux nombres de générations et de types d’appareils qui ont défilé en 5 ans.

Les smartphones et tablettes ont effectivement fait leur entrée dans nos vies dans les 5 dernières années pour atteindre déjà, 25 millions de possesseurs de smartphones (2 milliards dans le monde) et environ 7 millions de tablettes en France. Dans le même temps, les vidéos Youtube éducatives apparaissent comme un phénomène clé dans le paysage éducatif, qui illustre déjà, sans le résumer, l’impact du numérique sur l’enseignement et annonce « le tsunami numérique » justement nommé par Emmanuel Davidenkoff. Ces vidéos ont fait l’objet en France de millions de visualisations (voir l’initiative remarquable de Thierry Collet, professeur à Aix en Provence : 5 millions de visualisations sur l’ensemble du programme de sciences du lycée avec plus de 1500 vidéos au compteur). Des opérations expérimentales de classes en pédagogie inversée, comme à Décines, près de Lyon, en lien avec l’Institut Français d’Education à l’ENS Lyon, sont basées sur ces vidéos.  Dans le même temps, la Kahn Academy a surgi. Dans le monde entier, ce sont des millions d’utilisateurs. On doit être aujourd’hui au delà du milliard de visualisations, pour ce qui est, à ce jour, un triomphe du tableau noir numérique. Et bien sûr une montée en puissance accompagnée dans un « tout gratuit » par des fondations comme celle de Melinda et Bill Gates avec des millions de dollars à la clé.

Les cas présentés ci dessus sont des exemples importants. Mais ils n’épuisent pas, et de loin, le champ futur du numérique dans l’éducation.  C’est ce que souligne le Conseil National du Numérique (CNNum) dans son rapport sur la question publié en octobre 2014. Mais ces initiatives ont un point commun remarquable : elles ne s’occupent pas de l’équipement des élèves. Au contraire, elles surfent sur l’évolution du matériel: de toutes façons, puisque la planète est en train de s’équiper à grande vitesse et partout, d’appareils très puissants et en constante évolution, appuyons nous dessus et sur la mise en réseau massive pour en faire un outil éducatif. La question centrale devient alors autre, et elle est à la fois bien plus importante et bien plus passionnante pour les enseignants: quelle pédagogie à l’ère du numérique, à partir de cet équipement existant ? Ces appareils, « just perfect for gaming » selon Steve Jobs, n’ont pas été conçus comme outils d’éducation. C’est clair. La question devient donc : peuvent-ils être « just perfect for learning » ? Je pense que oui et c’est ce qui motive mon investissement à Grenoble dans l’innovation pédagogique à partir du numérique mais c’est vraiment beaucoup de travail.

Je suis vraiment admiratif devant le génie des concepteurs, et en particulier des designers, qui nous font oublier en permanence la complexité technologique et scientifique au cœur de ces appareils, double complexité pourtant absolument nécessaire à leur fonctionnement. Ainsi à une batterie conséquente de microcapteurs, on vient d’ajouter aux smartphones et aux tablettes des capteurs de pression atmosphérique ultrasensibles. Ce n’est pas pour en faire un baromètre ou pour simplement faire de la pub pour des smartphones à options. Il y a évidemment toujours une bonne raison liée aux usages. Mais on peut aussi essayer de transformer des smartphones, en stations météos à l’école. En réseau en plus… entre écoles et entre pays. En fait, plus généralement, dans toutes les disciplines, il s’agit de reconfigurer, en particulier par le logiciel, ces appareils pour en faire le cœur du numérique à l’école. Vraiment un gros travail qui nécessite bien des spécialistes ensemble, dont des pédagogues, des informaticiens et des designers. C’est parti mais vraiment pas à l’échelle nécessaire.

Le cas des maths est remarquable. De nombreuses initiatives existent qui proposent de véritables stratégies pédagogiques innovantes. En temps réel, elles offrent interactivité, collaboration en réseau, auto-évaluation, répétition.... Est il amusant de constater que l’application DragonBox d’origine française (produite par Patrick Marchal, un polytechnicien), et qui permet à chacun d’apprendre l’algèbre (vraiment d’apprendre l’algèbre !) sur des smartphones et des tablettes, rencontre son succès commercial en Norvège et aux Etats Unis (Best Apps for Teaching & Learning 2014 of American Association of School Librarians ), et n’est connu en France que d’un petit nombre d’admirateurs, certes fervents soutiens ?

Oui vraiment, entrer dans cette question du numérique à l’école par les équipements, c’est certainement aller vers un échec annoncé. Une fois de plus dans ce domaine se dira-t-on. Malheureusement, rien d‘original ni de marginal dans mon propos. Le mot « équipement » apparaît 22 fois dans le rapport du CNNum avec pratiquement chaque fois une même mise en garde. 2 exemples: « On ne peut plus acheter des équipements, se soucier ensuite du contenu, décider dans un troisième temps de «former» des professeurs. » et finalement heureusement tourné vers l’avenir: « De la même façon que le BYOD (Bring Your Own Device) investit l’entreprise, il investira l’éducation. C'est aussi à cela que l'école doit s'adapter : permettre à chacun d'apprendre dans son environnement numérique personnel, en veillant - cela va sans dire - à ce que chacun dispose d’un équipement adapté. » Regardez autour de vous : pensez vous vraiment que l’éducation nationale soit capable d’équiper massivement, de maintenir, de suivre les évolutions technologiques au rythme des générations successives d’appareils dans un pays par ailleurs très largement et probablement toujours mieux équipé ? Réponse dans la question.

On risque bien de se noyer dans cette question du matériel pour alors être incapable de se frotter à la question bien plus fondamentale et bien plus un enjeu d’avenir qu’est la pédagogie à l’ère du numérique. 


20-Ecouter parler un paquet de chips: version High Tech de « l’essentiel est invisible pour les yeux» ?

Le MIT a fait le buzz: des chercheurs ont enregistré de loin une conversation en filmant les vibrations d'un paquet de chips sur la table. Certains comme Atlantico, présentent cela comme une performance de spécialistes en science et high tech. Restons calme. A vue de nez, au MIT, cela doit être du niveau Master. Les micro-espions laser de la guerre froide enregistraient les vibrations mécaniques des vitres bien plus simplement encore. Alors depuis, imaginez… Que les ondes sonores soient la source de vibrations mécaniques un peu partout, est à la base du fonctionnement de l’oreille. On peut percevoir un son puissant directement dans son corps, notamment pour les basses fréquences. Ainsi, au plan scientifique et technique, même s’ils ont tout de même dû utiliser une caméra suffisamment résolue et rapide (et donc pas encore grand public), et faire un solide traitement de données, il n’y a pas de quoi non plus fouetter un chat.

L’écho de cette « manip » est-il alors exagéré ? Pas du tout. Elle souligne surtout à quel point la technologie ambiante vient changer la perception que nous avons du monde autour de nous.

Voir aussi dans Wired : « Les gyroscopes dans votre téléphone risquent de permettre à des Apps d'écouter les conversations autour de vous ».

Dans tous ces cas, la physique n’est pas la source d’étonnement. Rien de nouveau sous le soleil ici. Ni au plan de la connaissance ni à ce point dans la mesure.

Pourtant le message de fond est important. Nous le savons tous : nous vivons une révolution technologique inouïe. Les appareils grand public issus de la nanoélectronique et capables de traitements informatiques lourds en temps réel, sont bardés de micro-capteurs très performants, produits en masse et qui coutent trois sous. Pas de surprise : immédiatement un régal pour l’espionnage. « Humain, trop humain… ». Plus généralement, au quotidien, ils permettent de décupler ma perception pour découvrir un monde habituellement imperceptible qui est aussi le lieu de ma vie. Faites un petit test en offrant à votre nièce au collège un microscope WebCam USB x400. L’invisible partout autour de vous pour moins de 100€. Vous n’avez pas fini de regarder cheveux, peau et grains de beauté, pixels d’écran, insectes divers, acariens sur tomme céronnée, etc. De là, ensuite à écouter les pas d’une fourmi avec un accéléromètre comme celui d’un smartphone…

Le numérique grand public avec les smartphones (1 milliard sur terre quand même) et les tablettes, est donc High Tech et Low Cost. Mais pour que nous fassions rentrer dans nos vies, à ce point, des technologies même très performantes, il leurs faut un allié puissant, cher à Steve Jobs, et dont le MIT est un des champions: le Design. Grâce à lui, la mise à disposition des données en temps réel est au choix : « cool, fun, sympa, pratique, efficace, complète, évidente… ». C’est à dire bien adaptée à nos usages, à nos rythmes, à nos intérêts. A nos vies donc en fait. Y parvenir pour des usagers aussi divers soient-ils, de la maternelle à l’université, de la rue aux sommets des sièges sociaux, est un véritable exploit. C’est à cet endroit que le MIT est vraiment bon avec son paquet de chips. C’est quand même plus immédiatement parlant que : « Pour une feuille assez légère, les vibrations d’amplitude micrométrique induites par une faible variation de pression de l’air, disons autour de 10 milliPascal dans la bande passante 100Hz-1000Hz, sont aisément détectables avec un système optique. L’ensemble peut donc constituer un microphone… » Essayez de le replacer, ça devrait faire son effet.

Ceci décrit pourtant une partie de la base scientifique et technologique du changement qui vient toujours plus transformer notre vie : un ou des micro-capteurs enregistrent l’imperceptible autour de vous, puis, dans votre main ou votre poche, le signal est immédiatement amplifié, traité, et mis en forme. Votre appareil vous propose alors le résultat en mariant écoute, lecture, image, vibreur,… pour vous faire découvrir de nouvelles dimensions autour de vous, ou en vous. Ca peut être très utile si c’est un jour, une analyse de l’air ambiant avec ses pollutions diverses. Ca marche peut être encore mieux, pour le corps avec la mesure de vos paramètres personnels (rythme cardiaque, activité physique, poids, tension artérielle, qualité du sommeil, etc.). Voir le succès de Withings qui, pour pratiquement chacune de ses innovations, met en avant un prix du design. 

Ecouter parler un paquet de chips n’est donc finalement pas anodin. C’est à rapprocher de la nouvelle relation à notre environnement, à notre corps, aux autres, comme la décrit en fait Michel Serres. Voir aussi dans la même veine, l’article que Wired vient de publier : « How the Web Became Our ‘External Brain,’ and What It Means for Our Kids ». A quand la suite : « Comment les ‘Wearable Tech’ sont devenues mes indispensables ‘antennes’ dans le e-Monde et comment les enfants, à la perception technologiquement étendue, l’investissent sans état d’âme?»


19- L'Appli DragonBox: sans le savoir, apprendre les maths en jouant sur sa tablette.

http://www.seriousgamesmarket.com/2013/04/new-dragonbox-12-algebra-serious-games.html

Publié le 25-09-2013 à 16h45

Résoudre des équations sur sa tablette en nourrissant un petit dragon, c’est ce que propose l’entreprise franco-norvégienne Wewanttoknow avec l’application DragonBox dont les ventes flirtent aujourd’hui avec les 150000 téléchargements. Symptomatique d’une évolution récente: le numérique arrive en force dans l’éducation à tous les niveaux. Certains qui se souviennent des multiples plans numériques dans l’éducation, diront, goguenards, « on a déjà vu ça ». Pour d’autres, quelquefois plus âgés, cette succession souligne un mouvement de fond dont l’impact est, dans l’éducation, comparable à celui de l’imprimerie. A partir des années 80, les calculatrices électroniques ont massivement installé une nouvelle relation au calcul dans l’enseignement et finalement partout. Aujourd’hui, nous sommes devant une nouvelle rupture pédagogique. Probablement encore plus large. Elle ne sort pas du néant. A partir de DragonBox, on distingue des racines fondamentales au coeur des innovations pédagogiques que le numérique rend aujourd’hui possibles.

DragonBox nous fait partir de l’enseignement des maths. Bonne idée pour au moins trois raisons. La première sort des Contemplations de Victor Hugo et rencontre certainement le sentiment de bien des lecteurs. C’est célèbre : « J’étais alors en proie à la mathématique ». Il enfonce le clou en soulignant « on me faisait de force ingurgiter l’algèbre. » et immortalise « l’affreux chevalet des X et des Y », lieu de son supplice d’élève. Allez donc enseigner des sciences après ça ! Pourtant, deuxième point, les « matheux » soulignent à l’envie, leur plaisir de faire des maths. Lors de la fête de la science prochaine, posez leur la question ou bien écoutez le discours gourmand de Cédric Villani. Et puis, troisième point, avec peut être une pointe de jalousie chez un physicien avec les pieds bien dans le réel, il y a cette liberté des mathématiques et cette manière de souligner l’essentiel en se dégageant de l’accessoire. Ce qui veut dire en clair ? Eh bien, il y a cette phrase tout de même incroyable du grand mathématicien allemand David Hilbert (1862-1943) : « On devrait pouvoir parler tout le temps au lieu de point, droite et plan, de table, de chaise et de chope. » Pas d’erreur, ce n’est pas l’expression d’une lassitude qui le conduirait à laisser tomber les maths pour aller boire une bière au bar du coin. Il dit bien sûr : vous pouvez nommer les objets mathématiques comme bon vous semble, ça marchera aussi bien. Enfin, mettez vous d’accord avant quand même. Bénéfice apparent, manipuler des tables, des chaises et des chopes peut sembler plus attractifs. Sembler seulement car au final rien n’a changé pour les mathématiciens sinon que manipuler ou dessiner des chopes et des chaises est finalement peu pratique. Sur le papier, travailler avec des X et des Y va quand même beaucoup plus vite. Pourtant il reste un grand avantage dans cette proposition : on ne sent pas tout de suite attaché au chevalet.

Des outils numériques, comme DragonBox, prennent Hilbert au pied de la lettre. Partons du problème: ce cher petit X est enterré dans une équation avec des a, des b, des c, des sommes, des produits et des rapports. Comment le sortir de là ? Factorisation, distribution, simplification. Réduction au même dénominateur. Douloureux souvenirs pour certains. Faut il vraiment y repenser ? Patrick Marchal et Wewantoknow, son entreprise, transforment tout cela en un paysage où se trouve un petit dragon très sympa mais aussi très affamé qu’il faut nourrir avec des animaux aussi bizarres que divers (les a,b et c travestis). Le petit dragon est bien sûr petit X, mais chut, il ne faut surtout pas le dire à celui qui se lance, le charme en serait brisé.

Quand on connaît les maths en question, on n’en croît pas ses yeux. Les pouvoirs successifs introduisent le zéro, le signe égal, les nombres relatifs, les 4 opérations puis les gros morceaux comme la factorisation et la fameuse réduction au même dénominateur. Le joueur est bien content de voir arriver tout cela. C’est tellement plus pratique pour parvenir à nourrir petit dragon qui grossit magnifiquement (très jolis dessins d’ailleurs) et ainsi passer au niveau suivant. On a déjà résolu des équations sans le savoir quand le décor se déchire progressivement pour introduire les nombres, les a,b,c en lieu et place de poissons et d’animaux plus ou moins fantastiques. Finalement petit dragon fait son « coming out » et se transforme aux yeux du joueur en X, ce cher petit X. A ce moment là, comme le souligne la phrase historique de Hilbert, ça ne change plus grand chose. Il y a belle lurette, c’est à dire plusieurs niveaux, que la messe est dite : vous savez résoudre des équations. Cette mascarade finalement est une manière de vous mettre devant la réalité des matheux. Ils l’affirment tous et, au premier rang, Patrick Marchal, le concepteur de DragonBox, issu de l’Ecole Polytechnique, l’X : les maths, c’est un bonheur pour l’esprit. C’est le pied quoi ! Et il n’est pas nécessaire d’être un génie patenté !

DragonBox devient un succès et pas seulement parce que c’est vraiment une supercherie (mais une supercherie honnête puisque à la fin on vous dit tout). Il s’appuie sur les points forts intrinsèques du numérique. La forme d’abord. Les petits dragons et leur environnement comme issus de bandes dessinées sont vraiment « sympa ». La forme est importante. Très importante. Deux salaires chez Wewantoknow uniquement pour ça parmi moins de dix personnes. Et puis, c’est un « serious game ». Il s’ancre dans les fondamentaux du genre. Autonomie, interactivité et temps réel d’abord. Le joueur avance à son rythme et valide ses niveaux, comme bon lui semble. Et puis essentiel : quand c’est juste, vous le savez tout de suite. Et vous en êtes sûr. Tout seul. Enfin. Comme les grands.

On conclura sur ce petit dragon matheux avec Victor Hugo: « C'est en les pénétrant d'explication tendre,
En les faisant aimer, qu'on les fera comprendre.» Le numérique est peut être une nouvelle chance.


18- Can a smartphone be a HomeLab: experimental science at home?  

There are about one billion of smartphones on Earth. A growing epidemic: from nothing to a billion in less than ten years. In 1991, as pointed out in this article, an iPhone would cost 2.6 million euros. If need be, it highlights the technological power of these devices so well suited to us. This is truly a masterpiece of Design. We even do not notice it anymore. No better demonstration than « How the Web Became Our ‘External Brain,’ and What It Means for Our Kids».  

         How science teachers look at these devices can be quite different.

The Physics Teacher, the journal of the American Association of Physics Teachers (AAPT), identified how powerful this approach can be and created iPhysicsLabs, a monthly column that shows how a smartphone is a powerful scientific instrument and how it can be used in class at different levels to teach experimental science. The european platform for science teachers, Science on Stage, has also established a working group "iStage 2: Smartphones in Science Teaching".

This is no surprise. In terms of performances, in 1991, these devices would have left speechless all science teachers, and even many researchers as outlined in the article cited above (me the first as I was a young physicist at this time). Equipped with a smartphone, each student has now a 3D accelerometer, a 3D gyroscope, a 3D magnetometer, two high performance cameras, an intense source of cold and white light (no LED in 1991), a microphone and a speaker. No less and more is to come. New Androids have sensitive pressure and temperature sensors that clearly open the opportunities to enter thermodynamics, the science of thermal engines and energy transfers. All these embedded sensors in smartphones can send all these data up to one hundred times a second to the web. Micro sensors such as accelerometer and gyroscope then allow you to study experimentally and in detail, the classics of science classes such as the pendulum, the rotation (a smartphone in a salad spinner is the experimental setup). Using equations introduced in Classical Mechanics course (the fourth most visited course on the MIT OpenCourseWare), combined data analysis of gyro and accelerometer measured data on an iPhone, enables the complete reconstruction of the Grenoble tramway and comparison with Google Maps view. Speed and acceleration are also determined. 


Figure above: The orange curve is the calculated tramway trajectories. This result obtained by 1rst year physics students at UJF Grenoble (France) is in excellent agreement with the tramway path in Google Maps.

Classical experiments are classics, kind of “evergreen”, for very good and eternal reasons: they approach movements, trajectories, orientations, all concepts necessary to better understand positions of objects, vehicles and our body into most daily life situations, in transportation, or in sports.

Smartphones are such smart machines to work with students, that I long thought that smartphones contain all these sensors to please science teachers like me. What a shock, when I finally realized that this is not the case! Seriously, you never thought so? Indeed they are just perfect not only for gaming as said by Steve Jobs but also for teaching as said by many of us. Smartphones for their use in daily life continuously measure its orientation and displacements in the user environment. This is exactly what is needed to do science. Of course, I here reverse the logic and put the things upside down. The science we teach with smartphones is the science put by companies in smartphones so that they do their job in daily life. That it works in class cannot be called a surprise. We just make visible for students, what is hidden inside and invisible to normal users. But this is a first and big surprise for most students. The second surprise is that they can master this science and understand how it is used in their favorite machine. This very much contribute to student engagement.

The use of smartphones in teaching science is not limited to movement, transportation… The variety and very high performances of embedded sensors connected real time to the web, open many possibilities associated to many aspects of science. Recently MIT has shown how noise vibration of a potato chip bag can be detected through imaging and how this open a new way in the perception of the world around us. A richer view of the world around us will emerge from the use of these highly efficient and sensitive sensors connected to the digital world. This is very much what we here explore in the teaching context at school.

An unintended consequence of the Fukushima drama is the attempt to use the smartphone CMOS sensor to detect gamma rays associated with environmental radioactivity. This is what does app RadiationMeter 2.0.0. In general, and fortunately, this measure done using a smartphone requires a lot of patience: there are not enough gamma rays around us! Nevertheless, after a few minutes waiting, the detector, e.g. the smartphone camera well obscured to stop visible light, measures a localized event. A gamma photon has been "counted". Given the miserable efficiency of the detector for gamma rays, it is a kind of miracle. It is also scientifically very impressive because this event is the detection of a single photon, a quantum of light in the gamma energy range.

It seems that so far, measurements using a network of smartphones have not yet been much explored when teaching. As part of the smartphone power is in the connection to the digital world, I am probably wrong when writing this. It is likely that somebody did it somewhere already. In 200 B.C., Eratosthenes measured Earth circumference, thanks to the observation of Sun positions in two places, Syene and Alexandria, on the same meridian and at the same time. They are separated by about 1000 km. Nowadays, we should be able, in a sunny day and with some devices (why not a few thousands...), to picture the Sun location in the sky at noon throughout say the US territory. We should then be able to observe that it is not located at the same point in the images depending on whether the imaging device is located in New York, Middle West, Texas, Oklahoma or California. Treatment of all simultaneously observed positions of the Sun should provide a measure of the Earth radius in the spirit of Eratosthenes experiment but using digital word to obtain a far better precision and much more information. GPS coordinates of each smartphone should be used, as well as the control of horizontality using the accelerometer, gyroscope and magnetometer.

These examples are here to explain the enthusiasm of many science teachers when using smartphones to teach science. At the time of MOOCs, which show considerable opportunities when using digital technology in education, but also at the time of “Hands On” operations to teach science in schools, smartphone sensors and their coupling in real-time to the digital world open up rich opportunities for experimental science education.

A new pedagogy becomes technically possible. Beside the DIY approach of various experiments, smartphones can deeply transform the way to enter the associated scientific description. The traditional way usually starts with acquisition of abstract concepts together with the associated math. In this context, a complete description of a simple pendulum is not easy. To study movements and trajectories at high school and university first year, we have developed in Grenoble, France, iMecaProf, a digital environment that offers a visual and interactive representation of the formalism of point mechanics and thus reverses the perspective. 

Rather than starting with endless calculations of energies, vectors and associated questions, a visual and interactive representation of this formalism is proposed and used for experiments such as pendulum, rotations, or oscillations.


Figure above: Screenshot of iMecaProf as the smartphone is a pendulum. Upper left: representation of the oscillating smartphone. Upper right: rotating acceleration and velocity vectors in lab frame. Lower right: acceleration and velocity vectors in iPhone frame. Lower left: energies versus time (kinetic, potential and total).

To see more: https://www.youtube.com/watch?v=21PXZHd5Lvk&index=3&list=PLAKYn_sUZAjFxlzGYohT018rHnJ52mZDd

Depending on student goals, the use of iMecaProf can be reduced to ensure a simple contact with the scientific description of the concepts at work in the use of smartphones, or more ambitious, can be an open door to finally fully master the manipulation of these concepts necessary to scientists and technicians.

 

17- Les Smartphones : outils pour un MOOC Science Expérimentale ?


Un milliard de Smartphones sur la Terre. Une épidémie galopante, puisque on passe de rien à un milliard en moins de dix ans. En 1991, un iPhone aurait coûté 2,6 millions d'euros est-il écrit dans un article récent. S'il en était besoin, cela souligne la puissance technologique de ces appareils tellement bien adaptés à nous, pauvres humains, que nous ne la voyons plus vraiment. C’est vraiment un chef d'œuvre du Design que d’avoir réussi cela.

Pour les enseignants en science, le regard porté sur ses appareils peut être tout autre. Une simple bille en verre de 1 mm environ permet de s’en rendre compte. Placée sur l'objectif de la caméra du Smartphone, elle en fait un microscope optique capable de distinguer les globules rouges. C’est un retour incroyable aux origines de la microscopie optique et à son précurseur Antoine Van Leeuwenhoek (1632-1723). Une bille en verre devant l'œil est le premier microscope qu’il a construit. Il a permis de découvrir les spermatozoïdes. Aujourd’hui à la place de l'œil, derrière la bille, on place la caméra du Smartphone et son détecteur CMOS. C’est bien plus pratique et bien plus puissant. La technologie associée au numérique simplifie même le microscope optique dont l'image enregistrée peut être immédiatement partagée sur le web.

La revue des professeurs de physique aux Etats-Unis ne s'y est pas trompée et a créé la rubrique mensuelle iPhysicsLabs qui montre combien un Smartphone est un instrument de mesure puissant au service de la démarche expérimentale en classe à différents niveaux. La plate-forme européenne pour les professeurs de sciences, Science on Stage, a aussi constitué un groupe de travail «iStage 2: Smartphones in Science Teaching» auquel participe l'Institut Français d'Education à l'Ecole Normale Supérieure de Lyon.

De fait, en termes de performances, ses appareils auraient laissé sans voix tous les enseignants de science, et même bien des chercheurs, en 1991 comme le souligne l'article cité ci-dessus. Avec les Smartphones, chaque élève, peut disposer d'un accéléromètre 3D, d'un gyroscope 3D, d'un magnétomètre 3D, de deux caméras de haute performance, d'une source de lumière blanche intense et froide (pas de LED en 1991), d'un microphone et d'un haut-parleur. Excusez du peu. Tout ceci est intégré, tient dans la main et envoie l'ensemble de ces données jusqu'à cent fois par seconde à un ordinateur. A partir de là, les capteurs microsystèmes que sont l'accéléromètre et le gyroscope vous permettent d'étudier expérimentalement et en détail, les grands classiques des salles de cours comme le pendule, la rotation (un Smartphone dans une essoreuse à salade constitue un excellent montage expérimental). Ces grands classiques sont classiques pour de bonnes et éternelles raisons : ils abordent les mouvements, les trajectoires, l'orientation, tous ces concepts qui permettent de mieux comprendre notre propre situation dans l'espace, à la surface de la Terre, jusque dans la vie quotidienne, les transports, les sports en particulier de glisse ou... le saut à la perche. C'est d’ailleurs, un autre exploit des créateurs des Smartphones: à mon grand étonnement, tant ils semblent construits pour cela, ces appareils ne contiennent pas ces capteurs pour faire plaisir aux enseignants de science (en doutiez vous ?), mais parce que, par exemple, leurs usages dans la vie de chacun nécessitent en permanence des mesures permettant de situer le Smartphone dans l'espace de son utilisateur. Grosse différence avec un téléphone standard pour lequel ceci n'a pas de sens. Un Smartphone connaît son orientation par rapport à la verticale et dans l'espace en permanence.

Une conséquence inattendue du drame de Fukushima est la tentative d'utilisation du capteur CMOS du Smartphone pour détecter les rayons gamma associés à la radioactivité ambiante. En général, et fort heureusement, cette mesure demande beaucoup de patience avec un Smartphone. Malgré tout, au bout de quelques minutes d’attente, le détecteur, i.e. la caméra, du Smartphone bien obstrué pour éviter la lumière visible, fait « clic ». Un photon gamma vient d’être « compté ». Compte tenu de l'efficacité misérable de ce détecteur pour des rayons gamma, c'est une sorte de miracle. C'est aussi très impressionnant au plan scientifique car ce clic correspond à la détection d’un photon gamma unique.

Les possibilités de mesure en réseau, caractéristiques des Smartphones et du monde numérique doivent être importantes. Elles n’ont pas encore, à ma connaissance, été beaucoup explorées. En pensant à Ératosthène, on doit pouvoir faire, aux beaux jours et avec quelques Smartphones (pourquoi pas un petit millier...), des photos de la situation du soleil dans le ciel à midi pile sur tout le territoire français pour observer qu’il ne se situe pas au même point de l'image selon que l'on se trouve à Perpignan, à Lille, à Strasbourg, ou à Brest. Le traitement de l'ensemble des positions du soleil sur les images permettra au minimum une mesure du rayon de la Terre. Il reste à fixer les conditions de la mesure, le traitement des données, etc... La distance entre Syène et Alexandrie comparée à la taille de la France, l’ouverture angulaire de la caméra de l’iPhone devraient rendre la mesure possible. Il y faudra tout de même, et en même temps, la géolocalisation de chaque Smartphone impliqué, de même que le contrôle de l'horizontalité par l'utilisation de l'accéléromètre, du gyroscope et du magnétomètre. Il faudra donc tout de même travailler un peu et puis pour réussir une « manip », le Diable est toujours dans les détails...

Ces trois exemples sont ici pour expliquer l'enthousiasme de nombreux enseignants de science. Mais il ne s'agit pas de faire un concours d'applications sans queue ni tête sur l’Apple Store ou ailleurs. Sans queue ni tête a ici une signification très claire : absence de projet pédagogique réel pour les élèves ou les étudiants.

À l'époque des MOOCs qui mettent dans la lumière de l'actualité, les possibilités très importantes du numérique dans l'éducation, mais aussi à celle de la Main à la Pâte en France, il s'agit de souligner que l'ensemble des capteurs des Smartphones et leur couplage en temps réel au monde numérique ouvre de riches opportunités pour l'enseignement expérimental des sciences avec trois caractéristiques très fortes.

Les performances de ces appareils en font donc de véritables instruments de mesure. En 1991, certains laboratoires de recherche dans le monde auraient donné beaucoup pour disposer de la puissance d'un seul de ces appareils. Comme disait Bernard Blier dans les Tontons Flingueurs : « On a des flingues de concours et la puissance de feu d'un croiseur ». C'est d'ailleurs le deuxième point. On s'aperçoit ici que les quelques 20 millions de Smartphones qui équipent la population française et qui sont là d'abord pour notre usage quotidien, sont autant de laboratoires de poche qui peuvent être utilisés dans l'enseignement expérimental des sciences. J’imagine la surprise de parents à la vue d’un Smartphone tournant dans une essoreuse à salade : « mais, maman, je fais mes devoirs ! ». On parlera de regard décalé par la science elle même, sur la technologie ambiante...

Finalement ces appareils transfèrent quasiment en temps réel leurs données au monde numérique. A partir des outils formels des théories scientifiques, cela ouvre la possibilité de créer des représentations interactives audio-visuel des mesures

expérimentales. Des sortes de « serious games » avec lesquels apprendre à manipuler les outils de la théorie ne se réduit alors plus à «calcule et tu comprendras...peut être». Au contraire, cela devient l'utilisation immédiate et nécessaire dans toute sa puissance d’une description qui n'a pas été construite pour la beauté du geste et dont l’efficacité est ainsi mise à la disposition de l'étudiant dans toute sa splendeur.

Dans le cas de l'étude du mouvement et des trajectoires, pour le lycée et la première année d'études supérieures, nous avons développé à Grenoble, iMecaProf, un environnement numérique de ce type qui propose une représentation visuelle et interactive du formalisme de la mécanique du point et ainsi renverse la perspective. Plutôt que de calculer sans fin, vecteurs et énergies associés à ses questions, on les utilise pendant des expériences comme celles du pendule, des rotations, ou de l'oscillation. Selon les objectifs des étudiants, leur formation passée et future, l’usage de iMecaProf peut se réduire à un contact avec la description scientifique des concepts à l’œuvre dans l'usage des Smartphones ou, bien plus ambitieux, une porte ouverte pour acquérir la maitrise de la manipulation de ces concepts, nécessaire pour les scientifiques et les techniciens. Dans cette voie, le ciel est la limite : le GPS utilisé par le Smartphone pour la géolocalisation implique de faire en temps réel une correction relativiste. Au sens de Einstein ici, pas de Galilée. 


16 - Le tableau noir, champion du numérique ?

Bien des vidéos éducatives, certaines supports de MOOC (Massive Open Online Course), vous remettent clairement devant un tableau noir quand vous les consultez sur votre tablette. Les dizaines de millions d’utilisateurs disent que ça marche. Est ce une surprise ou pas ? C’est selon, suivant les observateurs, et un regard sur le web n’est pas une étude, mais tout de même.

Les ancestrales tablettes de cires et d’argiles ont créé des supports pédagogiques personnels. Les cahiers du jour et de brouillon ont pris la suite. Souvenirs, souvenirs... Le tableau noir est lui par excellence le support pédagogique collectif. Aujourd’hui les tablettes numériques sont parties pour brouiller ces distinctions. Les contenus peuvent être personnels, utilisables en cours et envoyés sur un écran, partagés et repris par des étudiants en groupe de travail ou des communautés virtuels. Connu et évident : les MOOC occupent le terrain. Là n’est pas la surprise. L’étonnement vient plutôt du format utilisé sur ces tablettes. Grâce à l’écran tactile, l’enseignant écrit à la main sur la tablette comme sur un tableau réel, qu’il soit blanc, vert ou noir, quadrillé ou pas. Que sont les vidéos de la Kahn Academy sinon une leçon au tableau noir (littéralement noir d’ailleurs ici). Ces vidéos passeront dans un futur proche le milliard de visualisations cumulées sur Youtube.

Sur ce tableau noir virtuel, on écrit à la main, pas très bien d’ailleurs et ce n’est évidemment pas une maladresse due à une production trop rapide. « C’est fait exprès » parce que... et bien d’abord parce que, comme pour le tableau noir de nos écoles et de nos universités, écrire à la main est ce qui marche en pratique. Pour comprendre ce choix actuel de l’enseignement numérique, on peut reprendre l’essentiel des remarques faites en salle des profs au sujet du « vrai tableau noir ». Le rythme est celui de la main qui écrit. Les informations posées sur l’écran comme sur le tableau réel, sont aussi tributaires de cette main qui imprime, en temps réel, une pensée vivante qui se construit et s’exprime devant vous. A cause de cela, bien peu de choses s’inscrivent au total sur un tableau avant d’être effacées. Résultat observé, et bien sûr banal: on peut suivre, noter et assimiler. Rien à voir avec les diapositives préparées à l’avance et qui permettent d’asséner les informations sur un rythme d’enfer. Là ce n’est plus la vitesse de la main qui limite, mais celle de la parole. Aucun problème pour s’échapper et laisser sur place n’importe quel public. Trop facile en fait. Tout ceci est largement connu des enseignants et des conférenciers. Pour toutes ces raisons, bien des enseignants, moi le premier, n’ont jamais lâché la craie quitte à sortir de cours couverts de poudre blanche. Succès garanti. Les tableaux noirs sont donc devenus blancs, numériques et interactifs mais ils sont restés tableaux.

Quelques années après le début de l’utilisation du web pour mettre massivement en ligne des enseignements, les traits essentiels de la pédagogie liée à l’usage du tableau noir s’imposent sur la toile. Définitif ? Passager ? L’avenir le dira. Je suis enclin à penser que cette évolution se confirmera. Le tableau noir s’est vraisemblablement imposé dans nos écoles pour des raisons fondamentales liées à nos capacités d’assimilation, à la gestion du temps, à la dynamique d’un groupe,... voir les études sur ce sujet: http://cursus.edu/article/17460/tableau-noir-hier-aujourd-hui/.

Ceci dit, si un cours écrit à la main sur le tableau noir virtuel d’une tablette, associé à un commentaire enregistré et envoyé sur un grand écran pour un usage en groupe, est quasi identique à un vrai cours, il s’en différencie aussi radicalement: c’est une conserve. De longue conservation et à usage renouvelable infiniment, mais une conserve. En clair : il n’ y a pas un professeur vivant devant vous, qui peut observer des yeux brillants et répondre à des questions, ou bien au contraire sentir ces regards devenir vides et son auditoire lui échappé. Est ce un problème? Si on supprime complètement le contact des élèves et des étudiants avec des enseignants, oui. Constat vieux comme l’enseignement. Pour vite corriger une erreur de fond, mais aussi aiguiller, ouvrir à de nouveaux horizons, encourager, etc... rien ne vaut un professeur présent et bien formé. Ceci est au cœur de la relation entre l’enseignant et l’élève, mais aussi un des plaisirs essentiels de l’enseignement. Ne boudons pas alors notre plaisir !

Quels avantages pour le cours sur écran façon « tableau noir » ? On saura d’ici peu ce qui se dégage vraiment, mais voyons déjà. D’abord, et c’est central, ce n’est pas un cours filmé. A côté des livres, et des divers documents imprimés, c’est un nouveau support pédagogique qui se matérialise dans une vidéo. A mon sens, une véritable innovation pédagogique. Il a l’apparence de la spontanéité du cours professoral ancré sur des notes préparées, et reste proche de son auditoire en cela mais cette vidéo est en fait le résultat d’un travail patient de mise en forme et de travail éditorial. Les vidéos de MinutePhysics et de MinuteEarth sont à cet égard instructives : quel travail énorme et patient pour simuler l’improvisation surtout si on veut éviter tout propos approximatif pour ne pas parler de l’erreur toujours possible ! La encore le résultat s’impose : 150 000 000 de visualisations.

On perd le contact direct avec l’enseignant mais on a une présentation à la fois écrite et dite, vivante, accessible, solide aussi. Ces supports audio-video apparaissent comme une porte d’entrée. Pour une licence de chimie, voilà ce que vous devez savoir, voilà ce que vous devez comprendre et assimiler. Autour, il y a les enseignants, les autres étudiants, les tableaux noirs réels ou sur écran, les nouveaux livres de l’ère du numérique. L’université qui vient en fait...


15 - L’anglais à l’université: quel beau débat ! 


On y retourne donc: après les envolées autour de la loi de Toubon il y a bien longtemps, retour de la discussion sur l’utilisation de l’anglais dans l’enseignement notamment scientifique dans le supérieur. Au moins, les mêmes causes produisent elles les mêmes effets. Donc qu’ajouter à ce concert ? Proposer ici de renforcer, face à l'anglais, la place du français scientifique par les outils numériques dans les premiers cycles de l'enseignement supérieur. 

Oui les scientifiques enseignent en anglais notamment à partir du niveau Master 1 (4ème année d’études supérieures). Un regard circulaire à Grenoble dit: oui bien sûr mais pas toujours et pas partout. Loin de là en fait. Ceci dit, et ce n’est même pas un coming out, je me suis retrouvé en juin, récemment, surpris d’avoir fait cette année là tout mon enseignement en anglais. Pourquoi au fait ? Raisons connues: le monde parle anglais et nos Masters sont de plus en plus internationaux (parole d'ancien responsable de Master: vive le programme européen Erasmus Mundus). Ils accueillent de plus en plus des étudiants de diverses nationalités. C’est une grande richesse et nous la recherchons. Cela demande un enseignement scientifique en anglais mais aussi d’enseigner la langue française à ces mêmes étudiants. Difficile après un Master ou un Doctorat en France d’expliquer: “you know, I have been in France two years and I do not really speak french”. Comment avez vous vécu dans ce pays alors ? Après deux ans, indéfendable. Pas convaincu: regarder les conditions d'accueil des centaines de boursiers von Humboldt venant du monde entier chaque année en Allemagne. Offre de cours d'allemand à l'Institut Goethe incluse. 

Mais tout le monde n’est pas en Master ou en Doctorat. En IUT, Licence, Classes Préparatoires, etc… , nous continuerons à enseigner en français. Enfin peut être parce que au train où vont les choses. 

En effet un problème important émerge ailleurs et demande pour y répondre de produire pour la France et les pays francophones des contenus numériques en français. Un des effets de la révolution numérique est déjà la mise à disposition pour tous les étudiants de la planète, de contenus en ligne. En anglais, bien sûr. De bons produits: une bonne pédagogie en fait souvent exigeante, des vidéos soignées avec un son de qualité. L’ensemble des sciences en particulier est concerné par MinutePhysics, MinuteEarth ou la Kahn Academy. On ne parle pas de vidéos marginales. Sur Youtube, ces vidéos vues dans le monde entier rassemblent déjà des dizaines de millions de visualisations. La Kahn Academy est à un cumul proche de 250 millions. Proche du quart de Gangnam. Ca tient du raz de marée. Hors il s’agit de vidéos à contenu scientifique réel, pas pour les enfants donc. On y parle de mécanique du point, d’électromagnétisme, de mécanique quantique, de chimie moléculaire, de suite de Fibonacci, etc… et avec ça, elles rassemblent des audiences mondiales hallucinantes. 

Ne nous méprenons pas. Il ne s’agit pas d’initiatives isolées. Les pôles universitaires américains sont derrière et ils ont bien raisons. C’est la première lame: regardez ces vidéos, elles vous expliquent le programme, soulignent les questions importantes. Une ou deux minutes par clip. La deuxième lame: les cours en ligne et les maintenant fameux MOOC (Massive Open On line Course) qui se mettent en place avec des consortiums structurés (COURSERA, UDACITY, etc...). Jetez un coup d’oeil sur l’offre du MIT OpenCourseWare qui avec plus de 50 millions de visiteurs, emploie plus de vingt personnes. Là on parle de formation, d’approfondissement, éventuellement de certificats et de diplômes. La dernière lame: les campus, les universités et les laboratoires. Autrement dit: c’est une “pompe” à étudiants qui se déploie au niveau international. Voir les universités européennes et certaines françaises commençaient à mettre en ligne leurs productions dans ces consortiums ne manquent pas de sel. 

Ici l’argument porté par Michel Serres sur la vie des langues à travers les vocabulaires des sciences, des techniques, des métiers,… est fort. Très fort. Les connaisseurs savent qu’on ne dit plus détection synchrone mais « lock-in ». C’est la version labo et abrégée de « lock-in amplifier ». Dommage, c’est assez joli “détection synchrone”. Par contre ne comptez pas ici sur Google Translate pour vous tirer d'affaire. Il est là dessus « out of order ». 

Au delà de ces mots si faciles à aligner, ces remarques disent : pour les enseignements élémentaires et de base, où sont les clips en français encore une fois de bonne qualité avec une présentation rapide et efficace, présentant par exemple l’ensemble des exercices classiques des premières années mis à disposition de tous et notamment de l’ensemble des pays francophones. Pour le physicien que je suis, on parle de la chute libre avec ou sans frottement dans l’air, des calculs classiques d’électricité et de magnétisme, du rendement des pompes à chaleur, etc… Avec en particulier, des designers graphiques ici indispensables, il s’agit de travailler une mise en images propre, une bonne prise de son, de construire la présentation avec des mots choisis, des concepts bien enchainés, des calculs précis et écrits clairement à la main et en temps réel. Une base d’exercices pour toute la francophonie proche en fait, du modèle MinutePhysics qui fait ses preuves actuellement. Pas forcément la peine d’inventer puisque ça marche. Mais si quelqu’un a une meilleur idée : « you are welcome ». 

La remarque qui vient immédiatement est: “il s’agit donc d’éliminer les professeurs”. Non bien au contraire. Il s’agit de permettre aux étudiants de voir en boucle, au ralenti, en petit groupe dans les bibliothèques universitaires devenues learning center, titre en anglais à nouveau mais ici bien choisi. Partant de ces vidéos, il s’agit à chaque étape de construire sa propre compréhension et sa maîtrise en allant dans les lieux de formation travailler avec un enseignant avec lequel on pourra se corriger, reprendre et approfondir. Internet ne se substitue pas à la relation entre un médecin et une personne. L’enseignant doit adapter ces matériaux à un étudiant toujours unique. Aucun gain de temps ni d'argent prévisible. Certains d’entre nous ont commencé bien sûr (cf http://www.youtube.com/user/pjeanjacquot?feature=watch) au niveau de leur classe. Du bricolage bien sûr (toutes mes excuses, Philippe) mais déjà, ils ne veulent plus revenir en arrière et en particulier dans le soutien aux étudiants en difficulté pour lesquels les premiers résultats sont très positifs. Ces méthodes proches de leur monde quotidien, paraissent rendre ces étudiants bien plus mobilisés et impliqués, et nous savons tous que l’engagement des étudiants est le premier écueil important très lié à l’échec au niveau de l’entrée dans l’enseignement supérieur. 

Finalement les questions centrales sont: i) tentons nous de produire ces ressources numériques en français ? ii) si on le fait, qui le fait ? Il est vrai que l’absence quasi complète de structure de réflexion pédagogique entre les enseignants de sciences du supérieur sur ces questions là en France ne va pas aider. Heureusement une équipe de quelques enseignants avec un projet éditorial clair doit être capable au moins de démarrer et de tester quelques films, iii) même s’il s’agit d’un projet finalement assez léger à mettre en oeuvre (voir http://www.youtube.com/user/minuteearth ou http://www.youtube.com/user/Vihart?feature=watch), il y faut tout de même un budget associé en se souvenant que la mise en forme est cruciale. Idées et bonnes volontés… 

Bien sûr, en l’absence d’un projet qui se tienne, nombre d’entre nous vont mettre en ligne des contenus bricolés, fait avec les moyens du bord. C’est déjà parti. Regarder les audiences associées… Les expériences qui marchent soulignent ici la nécessaire qualité des mises en ligne même si elles restent sobres, rapides et efficaces. Mais, après tout, nous ne sommes pas à l’abri d’une bonne surprise: un enseignant en France pourrait produire ces contenus immédiatement visibles et vus. Peut être les ai je raté… Ce serait alors une double et heureuse surprise que de m'être trompé. 

14 - Le smartphone, une plateforme expérimentale pour des Travaux Pratiques de physique à l’Université ou au Lycée.

 

L’iPhone : "pocket lab" pour les étudiants en physique

Joël Chevrier, Professeur de Physique à l’Université Joseph Fourier

Cette année, à l’Université Joseph Fourier, un groupe de 25 étudiants de première année de Licence fait les Travaux Pratiques de Physique avec des iPhones 4. Le projet s’appelle iMecaProf et il est en phase d’expérimentation. La mesure de l’oscillation du pendule est le meilleur exemple. Depuis les débuts de la Mécanique, l’oscillation du pendule a été un sujet d’étude important et fascinant. Dans la coupole du Panthéon, après l’expérience de 1851, le célèbre pendule de Foucault d’une masse de 28kg au bout de ses 67 mètres de câble, oscille toujours imperturbablement dans un plan fixe par rapport aux étoiles révélant ainsi la rotation de la terre. A travers les albums de Tintin et Milou, le professeur Tournesol promène son pendule et sa fantaisie radiesthésiste. Très peu scientifique pour un professeur mais comment résister à ses "un peu plus à l'ouest".  

Un visiteur entrant dans la salle d’expérience sur la plateforme CIME Nanotech de Grenoble INP et de l’UJF, pourrait trouver des étudiants en train de faire osciller avec une grande attention des iPhones au bout de leur câble de charge tenu à la main. Un doute pourrait alors l’effleurer quant au sérieux de l’enseignement expérimental dispensé dans notre université grenobloise.

En fait, grâce aux microcapteurs qu’il contient, l’iPhone envoie par WIFI à un PC, 100 fois par seconde, toutes les informations nécessaires à une étude détaillée de son mouvement. Lors de son show de présentation de l’iPhone 4,  Steve Jobs avait lancé à propos de son smartphone, « perfect for gaming »1. Les microcapteurs de l’iPhone sont très performants et vous avez avec votre smartphone, une plateforme expérimentale de haut niveau dans votre poche, un « Pocket Lab »2. A l’UJF, nous cherchons donc à montrer que les smartphones sont aussi « perfect for teaching science ». La mécanique du point est un cours de physique central en première année dans le monde entier. Physics 1 : Classical Mechanics est un des 10 cours les plus visionnés sur la plateforme du MIT3.

Notre logiciel iMecaProf, décrit dans notre article Teaching Classical Mechanics using Smartphones4 , permet de visualiser en temps réel les concepts et les outils de la physique associés (trajectoire, coordonnées, vitesse, accélération, orientation, énergie, vecteurs,…). Nous pouvons ainsi aborder facilement les expériences classiques associées à ce cours, qui sont en fait d’habitudes difficiles à mettre en œuvre. Pendule, chute libre (sic !), oscillation, rotation sur une platine vinyle... Pour les collisions en plein vol, nous avons finalement renoncé. Surprenant n’est ce pas ?

Bien sûr, c’est une surprise pour les étudiants, car c’est un usage des smartphones disons un peu décalé. Les nôtres n’ont pas de carte SIM et ne permettent pas de téléphoner, ni de surfer sur le web. Des smartphones de physiciens…

Ceci dit, nous sommes loin d’être les seuls à regarder les smartphones de travers. Une bille en verre de 20 micromètres sur sa caméra et le voilà transformé en microscope optique capable de voir les globules rouges5. L’American Physical Society a produit une application gratuite SpectraSnapp pour faire chez soi l’analyse spectrale de la lumière. Le capteur CMOS de la camera peut être utilisé comme détecteur de radioactivité6. On peut en faire un très bon détecteur de vibration ambiante aussi7 ou un détecteur de métaux. Mécanique, optique, radiation, acoustique, vibration, magnétisme, etc. La liste est longue. Pas très étonnant, car vu par un scientifique, un smartphone est certes un téléphone et un ordinateur, c’est aussi deux caméras, un micro, deux haut parleurs, un gyroscope, un accéléromètre, un magnétomètre, tous ensemble dans une même petite boîte et connectés au monde numérique. Il y a vraiment de quoi faire notamment pour enseigner la physique expérimentale au lycée et à l’université. 

1 http://www.youtube.com/watch?v=ORcu-c-qnjg

2 http://www.dailymotion.com/video/xpgjct_pocket-lab-hd_school#.UT0Z-KU2-Qs

3http://ocw.mit.edu/courses/most-visited-courses/

4http://arxiv.org/pdf/1211.0307v1.pdf

5Cell-Phone-Based Platform for Biomedical Device Development and Education Applications                         http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0017150

6Geiger CCD 2.0 http://www.youtube.com/watch?v=uvdr6Z_TK5E&feature=player_detailpage

7http://www.dld-llc.com/Diffraction_Limited_Design_LLC/Vibration.html

8http://www.vernier.com/products/software/video-physics/


13 - La Physique quantique en une minute ? C’est possible !

 

Joël Chevrier et Julien Bobroff

Minutephysics sur Youtube est une surprise. Une énorme surprise à nos yeux de physiciens. Ce sont 76 clips de science d’une à deux minutes pour comprendre la physique moderne, et pas la plus facile : chat de Schrödinger, boson de Higgs, lumière quantique, E=mc2 ... Ces clips rencontrent un succès étonnant, alors que, selon l’expression sportive, ils ne lâchent rien !

En moins de deux ans, 73 millions de vues et un million d’abonnés ! La seule vidéo sur le chat de Schrödinger, un effet au cœur de la mécanique quantique étudié par Serge Haroche, notre récent prix Nobel de Physique, a été visionné par près de 3 millions de personnes. Certes on est loin de Gangnam style, mais cela se compare tout de même à l’Envie de Johnny Hallyday et il s’agit de mécanique quantique, la théorie la plus fondamentale sur laquelle repose notre compréhension de la matière et de la lumière. On peut donc intéresser à ce point-là avec de la physique pure et dure ! Des questions clés de la physique de notre temps : la masse et le boson de Higgs, la lumière vue par Serge Haroche, la mécanique quantique, Usain Bolt et la gravité, la symétrie en physique à travers le football, la flèche du temps, etc... Un discours sec, allant à l’essentiel, sans analogies bancales, utilisant même parfois des équations. Nous-mêmes, enseignants- chercheurs impliqués dans des actions de vulgarisation, nous nous retrouvons pleinement dans ce qui est dit de la physique dans ces vidéos. Il ne s’agit pas de présentations « au rabais », au contraire.

Mais alors, pourquoi ça marche ? Probablement grâce au format choisi, là aussi très inattendu. Pas d’animation 3D, pas de supers effets « Photoshop », aucun trucage ni expérience « live ». Juste une main qui tient un feutre noir, en gros plan, et se met à dessiner à grande vitesse sur une feuille blanche. Un peu de couleur parfois, une voix off presqu’en accéléré. On n’observe pas vraiment de volonté de se mettre à la portée d’un hypothétique spectateur non scientifique sinon peut être par un léger fond musical... Surtout, avec des clips de une à deux minutes, on ne prend pas le temps de prendre le spectateur par la main. Qui m’aime me suive. Aujourd’hui c’est quelques millions de suiveurs. Ce qui semble fonctionner, c’est l’extrême simplicité du support qui contraste avec le sujet lui-même. Une efficacité brute qui n’est pas sans rappeler le bon vieux tableau noir, bien loin des PowerPoint qui envahissent les amphis de nos universités.

Nous réfléchissons nous même à la présentation de la science depuis longtemps notamment par l’utilisation de nouveaux outils numériques interactifs qui, à notre sens, la renouvellent en profondeur. Honnêtement, nous n’aurions pas donné cher des chances d’un tel projet. Mais Henri Reich l’a fait. Une courte recherche sur Henri Reich dans Google souligne ses 25 ans et un physique à la Hugues Grant jeune. Il a fait un Master de physique fondamentale (bac+5) puis un second Master qui en France correspondrait à des études dans une école d’art et de design. On peut imaginer qu’il ne travaille pas seul tant la difficulté de l’exercice est grande. Mais c’est sûrement sa double compétence physique/art qui a permis ce résultat, alliant le fond et la forme dans toutes ses dimensions, jusqu’à l’ambiance sonore et au rythme.. En tous cas, les résultats sont là et de plus, Henri Reich avec MinutePhysics n’est pas un cas isolé. Pour les mathématiques, en lien avec la musique, on citera Victoria Hart qui se définit comme une "Recreational Mathemusician". Toujours la même présentation sur ce rythme d’enfer avec des démonstrations, des schémas, de petits moyens et au final 1,5 millions de visualisations sur la série de Fibonnacci et les plantes. A nos yeux, un régal, mais surtout un régal pour des yeux qui ne passent pas leur temps à faire de la science.

Ces deux-là, Victoria Hart et Henri Reich viennent de rejoindre la Kahn Academy. Il s’agit d’un site d’enseignement en ligne dont le leitmotiv est «A free world-class education for anyone anywhere » et qui affiche en ligne plus de 3000 courtes vidéos dans le même esprit graphique et sur tous les sujets académiques. Avec ses actuellement 234 millions de visualisations sur Youtube, la Kahn Academy a dépassé le MIT OpenCourseWare, une des stars de l’enseignement numérique avec des milliers de cours en ligne et autour de 50 millions de visiteurs (dont nous évidemment).

L’enseignement des sciences est parti pour changer, en profondeur. Henri Reich, Salman Kahn, ou Victoria Hart ont ouvert la voie. A nous, chercheurs et enseignants, de nous y engouffrer, surtout en France ! Mais pas seuls : c’est en travaillant avec des graphistes, des designers, ou même des artistes, que nous pourrons, tous ensemble, donner à voir la physique autrement et réconcilier le public avec la recherche moderne.

Joël Chevrier, Professeur de physique, université Joseph-Fourier, Grenoble 
Julien Bobroff, Professeur de physique, université Paris Sud, Orsay

12 - La science pour tous 


Libération 16 décembre 2012 à 19:06

Par VIRGINIE ALBE Professeure en didactique des sciences et des techniques Ecole normale supérieure de Cachan et JOËL CHEVRIER Professeur de physique, université Joseph-Fourier, Grenoble

Dans 40 pays, des jeunes en fin d’études secondaires (15 ans) ont été interrogés à propos de leurs intérêts en matière d’apprentissage scientifique et technique, de leur point de vue sur l’enseignement des sciences qu’ils reçoivent, de leur vision des sciences et des technologies dans leur vie et donc en dehors de l’école, de leurs attitudes envers les sciences et les scientifiques dans la société, de leurs espérances, de leur sentiment concernant les défis environnementaux, etc.

Cette étude internationale, «The Relevance of Science Education», dite Rose (1), est l’une des plus importantes sur le sujet, même si elle n’a guère fait l’objet de commentaires en France à ce jour. Les grandes enquêtes internationales menées par des institutions gouvernementales ou transnationales mesurent le plus souvent les performances des jeunes en sciences et technologies, mais elles disent peu sur ce que les jeunes en pensent et en ressentent.

Ses résultats majeurs montrent que, dans le monde, la plupart des jeunes considèrent qu’elles sont importantes pour la société. Leurs attitudes envers les sciences et les technologies sont donc plutôt positives sur l’ensemble de la planète et notamment en Asie et en Afrique. Mais avec un sérieux et malheureusement très net bémol pour l’Europe du Nord et le Japon où les jeunes sont nettement plus ambivalents et sceptiques que la population adulte correspondante. L’enquête Rose montre également une différence marquée entre les sexes : les filles, en particulier dans les pays européens et au Japon, sont plus sceptiques envers les sciences et les technologies que les garçons. Des thèmes intéressent à la fois les filles et les garçons : l’espace, la vie et ce qui peut susciter émerveillement et ouverture. L’environnement suscite aussi plus d’intérêt chez les filles.

Nous enseignons la physique à l’université et nous intervenons souvent dans les lycées. Nous sommes convaincus de l’importance cruciale qu’il y a à donner une éducation scientifique au plus grand nombre. Lire cette étude qui a pignon sur rue nous est toujours pénible. Il nous semble cependant nécessaire de la prendre en compte pour s’interroger sur sa signification et son origine. Avoir 15 ans n’est pas avoir raison mais ici s’exprime une génération. Comment ne pas entendre cette voix qui nous interpelle ici : les contenus et les formes actuelles de l’enseignement scientifique et technologique en Europe ne répondent pas, aux yeux des jeunes d’aujourd’hui, à leurs aspirations et à leurs intérêts.

Alors que faire ? Les auteurs de Rose soulignent un besoin d'«humaniser» les sciences scolaires, de faire comprendre le rôle des sciences et des technologies dans la société et la culture; nous y ajoutons leurs liens avec l’économie et la politique. Attention aux épines de cette Rose : l’éducation scientifique pour les jeunes est un enjeu majeur en Europe.

(1) http://roseproject.no

Rose est une étude de chercheurs en éducation aux sciences du Research Council of Norway, The Ministry of Education in Norway, The University of Oslo.

http://www.liberation.fr/sciences/2012/12/16/la-science-pour-tous_868004 Page 1 sur 1


11 - Jeunes, science et technologie : quelles rencontres ? 


La désaffection des adolescents pour les sciences occupent bien des esprits. C’est même encore un leitmotiv international. Prise pour une évidence depuis des années semble-t-il, la question s’augmente d’une préoccupation quant à l’ouverture réelle des études scientifiques aux jeunes filles. Cauchemar international, en tous cas pour l’Europe et le Japon, elle est l’objet de colloques, de bilans documentés. On trouve dans ROSE, The Relevance of Science Education, (http://roseproject.no), l’une des plus importantes études internationales sur le sujet, des phrases mises dans la bouche des adolescents comme: «La science à l'école est moins intéressante que les autres sujets enseignés. Elle n'a pas développé ma vision de la nature et ne m'a pas montré l'importance de la science et de la technologie pour notre façon de vivre.» Bien sûr c’est à prendre avec des pincettes et à regarder finement. Les auteurs eux mêmes le soulignent. Mais aucune rhétorique ne rendra ce constat satisfaisant. Il reste que c’est bien un cauchemar car nos sociétés sont et seront d’abord technologiques et adossées aux recherches innovantes et aux connaissances scientifiques. Il est curieux de remarquer combien Jean Claude Trichet l’a souvent souligné dans nombre de ses interventions (voir le site de la BCE). En fait il me semble que ce n’est pas une prise de position hardie mais plutôt un plat constat. Le mur n’est pas loin si la jeunesse de ces pays ne s’approprie que la performance des objets, la facilité des usages induits et pas la réalité sous-jacente, c’est à dire les connaissances mobilisées, l’innovation, les métiers associés, mais aussi les choix de société souvent complexes et lourds de conséquences, les décisions quant à l’utilisation des ressources naturelles, au cycle de vie des objets, à l’impact sur l’environnement, à la production d’énergies.

Ma réflexion n’est ici que le fruit d’une pratique sur le terrain, d’heures passées avec des classes de lycéens sur une des plateformes technologiques de l’université à Grenoble. Cela ne confère pas l’ensemble des compétences permettant d’afficher une légitimité scientifique ou technique dans ce débat. Mais qui peut se targuer de toutes les avoir et faut il attendre de les avoir rassemblées pour au moins émettre une opinion sur ce problème bien sûr complexe et multiforme mais aussi pressant ?

Cette réflexion comporte aujourd’hui deux versants distincts mais intimement liés : d’une part, l’acquisition de connaissances et de pratiques scientifiques et technologiques et d’autre part, l’abord au lycée en particulier de la place de la science et de la technologie dans nos sociétés. Ces deux pôles peuvent être heureusement ancrés sur les compétences et les connaissances des lycéens. Ils peuvent faire l’objet de démarches pédagogiques prises en main par les professeurs des lycées dont c’est le métier. Encore faut il aider ces professeurs et ce sur les deux aspects. On pense immédiatement, et avec raison, que le premier aspect est depuis toujours au coeur des préoccupations de l’enseignement scientifique et technologique. On pense aussi compte tenu des enjeux: «encore heureux!». Veillons tout de même à ce que cela reste le cas. Le deuxième me semble bien moins abordé au lycée alors que selon Michel Serres (Le Monde 12 avril 2012), «Aujourd'hui, tout le monde est épistémologue, tout le monde est en mesure de se prononcer sur le nucléaire, sur les OGM ou sur les mères porteuses... C'est ça la démocratie : l'imbécile a le droit de vote au même titre que le Prix Nobel. Il faut accepter cette nouvelle donne démocratique même si elle blesse les anciens magistères et les vieilles hiérarchies. Elle est incontournable.» La démocratie demande aussi que l’école donne aux futurs citoyens les connaissances et les moyens de ne pas faire usage du droit d’être un imbécile sur ces questions lourdes de conséquences pointées ici.

Où est la désaffection ? Est elle si omniprésente ? Y a t il un rejet systématique des adolescents quand on les met par exemple en contact avec la technologie ambiante pour faire de la science ? Ce n’est pas ce que nous voyons.

Si on met le coeur de cette technologie ambiante dans les mains des lycéens pour s’en servir par exemple comme outil d’exploration de leur environnement, on reste surpris par l’engouement scientifique soudainement déclenché. Un petit exemple parmi ceux que nous avons beaucoup pratiqués : depuis peu, les accéléromètres produits de la microélectronique sont partout. Ces MicroSystèmes ElectroMécaniques (MEMS) rentrent dans les détecteurs d’air bag ou les systèmes d’orientation des smartphones. Essayez d’imaginer le nombre utilisé quotidiennement en France actuellement. Un par voiture. Un par smartphone. Ce composant high tech très sophistiqué ne coûte presque rien à l’unité. Comme d’habitude aujourd’hui. Simple constat. On le connecte aussi en une minute à un ordinateur portable ou une chaîne hifi. Le microscope optique, depuis des siècles, a fait largement découvrir l’invisible. L’accéléromètre détecte les vibrations jusqu’au nanomètre. On peut écouter l’inaudible, le bruit du monde autour de nous. On écoute marcher une fourmi. Je vois aussi une lycéenne tenant l’accéléromètre plaqué contre son front s’exclamer : « C’est dingue ! Ca détecte les vibrations de mon crâne quand je parle». Et alors ? Car ainsi mon propos commence à ressembler au sketch, très drôle d’ailleurs, de Patrick Timsit sur les chercheurs (http://www.youtube.com/watch?v=-6qihczsckI). C’est un peu vrai mais c’est aussi peut être parce que c’est vivant. Bon et ensuite ? Et bien ensuite, après la découverte et l’exploration, mais ensuite seulement, on parle instrument, mesure. Après avoir écouté l’activité cachée du monde, on mesure les fréquences, l’amplitude des vibrations. Surprise, cette amplitude peut être nanomètrique. Ensuite encore, on fait de la science, c’est à dire que l’on construit et acquiert une connaissance rationnelle issue de l’expérimentation. On peut entrer ainsi dans toutes sortes de sciences. A Grenoble, nous avons construit un espace dédié à l’activité des classes, intermédiaire entre la science du lycée et les laboratoires. Ce n’est pas une vitrine: regardez comme on est fort, comme c’est joli mais pas touche, c’est pour les grands. Non. Ici on travaille. On explore. On découvre et on utilise des outils, des instruments et un monde inaccessible sans eux. On peut aussi rencontrer un chercheur ou un étudiant en thèse. La science, c’est des femmes et des hommes. Finalement on découvre que l’on sait déjà beaucoup des choses qu’utilisent ces chercheurs et ces techniciens. Si la construction de représentations spécifiques et adaptées aux lycéens semble bien nécessaire et est au coeur de notre travail, il reste qu’il n’y a pas deux démarches scientifiques qui seraient celle de l’école et celle des laboratoires ou des ingénieurs et des techniciens.

Des atomes, des molécules, des virus, des bactéries, des cellules vivantes. Voilà les échelles du vivant que l’on met en regard des échelles de la technologie: un nanotransistor, un détecteur d’airbag, des microcapteurs, RFID compris,... Quels résultats après trois ans de pratique dans le cadre de cette opération Nano@School ? Pas d’évaluation précise encore. Trop tôt. Une observation tout de même. Quand la journée se termine pour une classe, quand le bus doit partir, il faut bien s’arrêter et mettre tout ce petit monde dehors. Il faut vraiment insister. Systématiquement tous épuisés tant l’effort est important mais clairement enthousiastes. Construit avec l’éducation nationale, ce programme voit de plus en plus de professeurs porter leur classe candidate. Ce n’est littéralement pas gratuit. C’est même un effort important. Au delà de cette expérimentation, une question clé: est il possible de diffuser ces outils finalement plutôt bon marché pour les proposer aux lycées ? La réponse est oui et on construit aujourd’hui l’environnement pédagogique innovant qui va dans cette direction.

Mais où est la désaffection ? Elle semble supposer une crise de la demande: les jeunes n’auraient pas envie. Franchement là, même si ça n’est qu’une impression, on ne voit pas cela. L’offre semble bien plus le problème.

Cette désaffectation n’est elle pas aussi comme le laisse entendre l’étude mondiale Relevance of Science Education, la manifestation d’un manque. Quel sens ? Pourquoi ? Ses auteurs proposent cette réflexion: «En particulier, il semble nécessaire d’"humaniser" la science à l'école, de montrer que la science fait partie de l'histoire humaine et de la culture, et qu'elle est une pierre angulaire de notre présent, de notre vision du monde moderne. Les adolescents doivent aussi apprendre à voir que la science et la technologie constituent la base de notre mode de vie actuel ainsi qu’un élément de base de nombreux emplois et d'occupations diverses, et c’est aussi vrai pour ceux qui choisissent de ne pas travailler dans ce qui est perçu comme ce secteur.» Les nombreux lycéens auxquels nous avons affaire ne se racontent pas d’histoire. Faire et s’enthousiasmer, c’est génial comme on dit mais dans la vraie vie ? Ils grandissent dans le monde de leurs parents et se savent évidemment son futur. Ils vivront les conséquences du réchauffement climatique, la fin du pétrole, la raréfaction des matières premières, bref de l’ensemble des grandes crises actuelles. La mondialisation est leur réalité. L’exigence de l’avenir s’impose à eux avec la nécessité d’être solide mais aussi clairvoyant, informé, de prendre la mesure. Ceci dit chacun d’entre nous ou presque, et l’auteur de ces lignes en tête, embarque dans ses poches une technologie très avancée à laquelle il est très attaché et qui structure toujours plus son mode de vie. Adultes, parents, enseignants, nous devons aider nos enfants à prendre la mesure de nos choix et des conséquences de nos usages, à mieux les mettre en correspondance. La technologie, au contraire de ce que laissent entendre les rubriques sciences et technologies de bien des medias, ce n’est pas les usages de la technologie, et surtout pas les seuls usages liés au monde virtuel. Oui bien sûr, ces derniers aspects sont passionnants. Ils posent des questions à vous couper le souffle et sont dans notre quotidien toujours plus. Mais tout cela ne tombe pas du ciel et a une histoire. C’est le produit d’une industrie construite sur la science et la technologie. Il faut le faire découvrir, en parler, l’enseigner. N’est ce pas un aspect de la culture moderne ?

Voir les femmes et les hommes, les parents, les voisins, qui travaillent, à tous les niveaux, dans ces entreprises et dans ces laboratoires. Comprendre ce que veut dire concevoir et fabriquer. Quels sont les nouveaux moyens que nous nous donnons dans nos vies avec ces outils ? Comment aborder les choix qui les définissent ? Quels investissements ? Quelle mobilisation des ressources ? On met l’accent là ou ailleurs ?

Lors d’une conférence dans un lycée, au cours de la séance de questions qui a suivi, je me suis fait surprendre à relâcher mon argumentation, à faire une réponse facile, un peu de langue de bois, probablement pour cacher mes lacunes. Au terme d’une longue séance d’échanges, je me suis pardonné. Un peu facilement peut être. La discussion animée devait tourner autour de sujets comme énergie, eau, santé, environnement, information, numérique. Personne n’est omniscient sur des sujets aussi lourds et aussi complexes. Ceci dit, les fondamentaux de l’enseignement sont formels et rejoignent la sagesse populaire : «quand on ne sait pas, on ferme ...». J’ai donc pu apprécier la discrète mais très nette marque de scepticisme qui a suivi mes propos. Un lycéen sait faire cela très bien. Bien vu et salutaire pour tout le monde. Tu travailleras ton sujet avant, la prochaine fois. Et c’est là qu’est la question suivante.

Nos adolescents sont la génération d’un questionnement ambiant lourd de conséquences, du débat autour du bénéfice-risque et du principe de précaution. Pour les enseignants du secondaire aborder les liens sciences, technologies, ressources, industries, sociétés est incontournable. Ils n’enseignent pas dans une tour d’ivoire devant des lycéens sortis d’une boîte de conserve. Ils savent qu’ils doivent faire face à ces interrogations. Ils savent aussi que la bonne volonté, les bons sentiments, en fait l’amateurisme, même associés à de la passion, ne font pas une méthode pédagogique. Les lycéens n’attendent pas qu’une classe soit un bar fut il des sciences. Le bar des sciences est une belle initiative mais il y a un temps pour tout. Même chose pour les lieux. Conduire une classe dans un lycée à aborder des sujets aussi difficiles avec méthode est difficile. C’est une compétence des professeurs des lycées. «Comme on dit: ça s’appelle un métier». Voir la philosophie: l’enseigner est technique mais aussi engagé dans le meilleur sens du mot. Ce n’est pas une succession d’aimables états d’âme. Aidons ces enseignants à appliquer leurs méthodes au questionnement sur la place de la science et de la technologie dans nos sociétés avec rigueur et discernement. On ne peut pas les laisser seuls devant leur classe traiter sur la base de l’air du temps, instable comme la météo, ces questions liées à des problèmes essentiels aujourd’hui.

Autour de cette fameuse désaffection, deux chantiers distincts semblent donc se dégager de l’observation, certes encore trop empirique, de nos pratiques. La science et la technologie sont ancrées dans l’effort de compréhension et dans l’exploration du réel dans toute sa diversité, aussi dans sa maîtrise contrôlée et réfléchie. Parler de la science et de la technologie ne suffit pas. Là aussi la sagesse populaire s’applique : il faut faire car c’est au pied du mur... même si on ne deviendra pas un scientifique. Mais faire seulement est insuffisant. Qu’est ce que je fais ? Pourquoi ? Quels sont les problèmes, les contraintes, les coûts, les bénéfices ? Qu’est ce que cela change dans ma vie ? Est-ce ce que je veux vraiment cela ?

En guise de conclusion, des questions de prof de physique que je suis et que la science passionne encore et toujours.
- Puis je détecter la radioactivité ambiante avec la caméra d’un smartphone ?
- Mon oreille entend elle l’agitation thermique ambiante ? 
- Quelle est la profondeur de la rayure la plus fine que mon doigt peut percevoir ? Est il difficile de la mesurer ? Est elle nano ?
- Un transistor de mon smartphone est il plus grand ou plus petit qu’un virus ?
- Est il en principe possible de construire une batterie grosse comme un poing pour alimenter une voiture à l’égal d’un plein d’essence ?
- L’eau ultra pure est elle bonne à boire ?
Du grain à moudre pour avoir du pain sur la planche ... 

Publié par Marion Sabourdy le 26 Mars 2012 
cf http://echosciences-grenoble.fr/

Chaque année, dans le cadre du programme partenarial Nano@School(MINATEC, CIME, Grenoble-INP, UJF et Rectorat de Grenoble), 350 lycéens de l’Académie de Grenoble découvrent et manipulent des équipements de haute technologie au CIME Nanotech de Grenoble.

« Voyager à travers les échelles de grandeur et découvrir le monde des nouvelles technologies » ; voilà ce que propose le programme Nano@School aux lycéens de première scientifique et première sciences et techniques de l'ingénieur de l’Académie de Grenoble. Une quinzaine de classes est ainsi accueillie chaque année au Centre interuniversitaire de microélectronique et nanotechnologies de Grenoble (CIME Nanotech), installé à MINATEC, en partenariat avec l’Université Joseph Fourier et le Rectorat. Pendant une journée, mieux qu’une simple visite, les jeunes se retrouvent en immersion dans le monde de la recherche, participent à des ateliers et découvrent en petits groupes plusieurs des 8 plateformes technologiques du CIME.

En temps normal, ce centre est réservé à la formation des étudiants et doctorants (environ 2000 par an) et à la recherche. Mais pour mieux accueillir les lycéens, le CIME Nanotech et MINATEC ont déboursé plusieurs milliers d’euros pour aménager et équiper une de ses salles :microscopes optiques équipés d’une prise USB et liés à des ordinateurs, dispositif de retour d’efforts, microscope à force atomique ou à effet tunnel sont mis à disposition des jeunes ou manipulés par Simon Le Denmat, responsable technique de la plateforme…

« Dans cette salle, les élèves découvrent le « nanomonde », explique Joël Chevrier, professeur de physique à l’Université Joseph Fourier et un des responsables du programme Nano@School, on commence à 100 micromètres, le seuil de la perception humaine, puis on plonge dans les ordres de grandeur. A la fin de la matinée, on est arrivé à l’échelle nanométrique ». Pour permettre aux jeunes de se raccrocher à leurs connaissances tout en se familiarisant avec le monde de l’industrie et de la recherche, les responsables de Nano@School ont développé le concept du « low cost / high tech » que décrit Joël Chevrier : « nous utilisons à la fois des éléments grand public mais aux performances développées, comme les composants d’un iPhone par exemple, et un appareillage beaucoup plus rare et cher comme le microscope à force atomique ».

En parallèle de la salle « nanomonde », les lycéens pénètrent dans la salle blanche du CIME, la plus grande de France conçue pour la formation, afin de voir le lieu de fabrication des puces et de manipuler en conditions réelles des plaques de silicium. En fonction du nombre d’inscrits, les élèves peuvent également visiter la plateforme Biotech où sont fabriquées des biopuces à ADN etla plateforme de conception où ils découvrent les différentes phases d’élaboration d’une cellule solaire de première génération. Des ateliers qui semblent déclencher l’enthousiasme des lycéens vis-à-vis de l’outillage de haut niveau.

En place depuis 2010, l’initiative porte déjà ses fruits avec l’accueil d’environ 350 élèves et la formation d’une soixantaine de professeurs par an. Cette activité représente 300 heures de présence dans les locaux du CIME et la participation d’une vingtaine d’intervenants chercheurs, étudiants ou retraités. Parmi eux, Alain Farchi, chercheur CEA délégué aux actions éducation à Minatec. « Les établissements qui participent à Nano@School sont sélectionnés par le rectorat, avec une exigence de continuité et de retour de la part des enseignants [ndlr : pour l’instant, seule la moitié des classes qui postulent participe au programme] les questionnaires distribués nous montrent une réelle adhésion » souligne le chercheur.

L’objectif de l'équipe est d'augmenter le nombre de classes reçues et recherche des encadrants pour renouveler les forces. Elle est également en pleine réflexion sur les thèmes abordés et le profil des élèves accueillis.

>> Pour aller plus loin : Voyagez dans les ordres de grandeur avec l'application "Scale of the universe"

9 - La Science cachée de l'iPhone 

    

Chronique d'abonnés du journal Le Monde 
Le Smartphone : « plateforme expérimentale nomade » pour l'enseignement des sciences

par Joel Chevrier, Professeur UJF Grenoble

publié le 30.12.11

 

Dans un de ses célèbres shows (http://www.youtube.com/watch?v=ORcu-c-qnjg), Steve Jobs exhibait sur un écran géant un jeu vidéo contrôlé à partir de son iPhone 4. Grâce aux capteurs de l’iPhone, l’objet virtuel manipulé était apparemment soumis comme tout objet réel, à la gravité terrestre. L’intégration et l’utilisation en temps réel par le smartphone, de l’accéléromètre, du gyroscope, et du magnétomètre sans parler du GPS, conduisent à la rencontre du monde réel et de celui des écrans et des écouteurs alors que les téléphones portables étaient d’abord les porteurs de la parole. Ces innovations ont été rendues possibles par la micro/nanoélectronique développée depuis plus de vingt ans. De la taille du diamètre d’un cheveu, des microcapteurs électromécaniques appelés MEMS mesurent en permanence pendant que l’utilisateur joue avec son smartphone. Aux yeux d’un scientifique, comme un roboticien ou un physicien, la science et la technologie, toujours plus indissociables sinon indiscernables, sont à l’œuvre pour produire ces capteurs, mais aussi l’électronique nécessaire à la transformation en temps réel des données en informations. Des visionnaires comme Steve Jobs se sont emparés de cette technologie pour la mettre à notre disposition dans une nouvelle relation au temps, à l’espace et au mouvement. Sa présentation, citée ci-dessus, en est une illustration assez phénoménale. Avec son accéléromètre, son magnétomètre, son GPS, son gyroscope, un smartphone « sait » où il est, dans quelle position, comment il bouge, comment il tourne. Si vous autorisez le transfert de ces informations, il risque de ne pas être le seul. De nouveaux usages de ces données émergent. Un message a été lu en analysant les vibrations enregistrées par le smartphone lors de l’écriture au clavier (http://www.tomsguide.com/us/iphone-accelerometer-gyroscope-eavesdropping,news-12940.html). Les professeurs de physique enseignent au lycée et à l’université comment mesurer, analyser, décrire et calculer la position des objets dans l’espace, leur mouvement et leur trajectoire. Souvenirs rudes peut-être : être confronté à la physique de Galilée et de Newton reste une épreuve qui au final change en profondeur votre représentation du monde. Tout ceci est essentiel par exemple pour l’ingénierie et la technologie des transports, de bien des sports et de beaucoup de loisirs. Pour cet enseignement, un smartphone peut aisément devenir « une plateforme expérimentale nomade ». Pour enseigner et faire des « manips », l’accès à ce paquet de capteurs intégrés, facilement couplés à un ordinateur est potentiellement un émerveillement tant sont grandes les possibilités pédagogiques mises à portée de la main. Pourtant une grande déception suit immédiatement cet émerveillement. Le génie de Steve Jobs est aussi de dire aux lycéens et aux étudiants de tous les pays qui étudient la science à la base de beaucoup de leurs chères applications : « Jouez avec les smartphones. La science sous-jacente et son ancrage dans la technologie nous nous en occupons pour vous. Il n’est ni nécessaire ni utile pour vous de vous en préoccuper ». C’est effectivement génial. Dramatiquement génial. Si vous doutez que cette séparation soit à l’œuvre, jetez donc un coup d’œil sur http://roseproject.no./. Un smartphone est l’un des objets les plus sophistiqués auxquels nous ayons accès vous comme moi. On extrait de sa complexité en la gommant totalement, un usage facile à apprendre, très efficace et redoutablement séduisant (parole de séduit). Cette petite boîte noire est une interface utilisateur-machine incroyable d’élégance et de simplicité. Chapeau bas devant l’exploit tant elle épouse parfaitement les modalités de notre perception individuelle et bouleverse les relations humaines. Il faut être juste : il n’y a rien de secret, rien de dissimulé. Des applications mettent à disposition jusqu’à 100 fois par seconde l’ensemble de toutes les données (http://www.wavefrontlabs.com). Une avalanche de données pour construire des expériences pédagogiques. Et c’est vrai, rien n’empêche de le faire. Rien ne le permet non plus. Construire l’intégralité de ces programmes pédagogiques utilisant les smartphones comme « plateforme expérimentale nomade » est certes tout à fait possible. Alors, pourquoi ne le faites-vous pas plutôt que de râler ? Qui a dit que c’est facile et surtout gratuit ? Un autre exploit d’Apple est de partir de la science pour la faire oublier en mettant entre nous et le monde réel, les écrans des smartphones et des tablettes. Cet exploit unanimement et légitimement reconnu n’est pas tombé du ciel. Il a mobilisé pour sa réussite des moyens importants. Si, si je vous assure : les vieux garages et les hangars d’antan ne suffisent ni pour faire des smartphones ou des tablettes, ni pour faire de la science, ni pour produire des innovations pédagogiques comme celle qui consiste à transformer un smartphone en une « plateforme expérimentale nomade » pour l’enseignement des sciences.

8 - Le monde n’est pas flou et les forces sont invisibles. 


 
Joël Chevrier

Institut Neel, CNRS/UJF

25 rue des Martyrs

BP 166

38042 Grenoble cedex 9


Les images d’une immense variété sont toujours plus au coeur de la représentation des résultats de la science dans un grand nombre de domaines. Les nanosciences n’y échappent pas bien au contraire. Ce colloque à travers notamment son titre «Images & mirages @ nanosciences» nous place immédiatement et intuitivement dans une sorte de porte à faux spécifique. Cet article dans un environnement par nature très interdisciplinaire est une interrogation naïve sur ce porte à faux. 


D’une part à «regarder» la matière de trop près, on finit par la trouver intrinsèquement «floue». D’autre part, ce regard au nanomètre est le résultat du contrôle  instrumental en détail des différentes formes d’interaction entre deux objets et non plus de l’interaction entre la lumière et l’objet matériel. «Contact matériel» complexe et de plus dissymétrisé puisque un objet devient la sonde et l’autre, l’objet observé. 


La plupart des images qui représentent notre environnement immédiat, produites par la science comme par le photographe amateur ne brisent pas ce que j'appellerai ici l’unicité de ma perception, ce qui n’est ici que la simple remarque suivante: «je touche un objet là où je le vois». Les situations où ce n’est pas le cas sont bien connues comme l’image du bâton brisé qui plonge dans l’eau. Effet dû à la réfraction de la lumière entre deux milieux d’indices optiques différents. Sinon je peux apprécier ou pas une image floue mais je suis capable de l’identifier en tant que tel au premier coup d’oeil et même souvent d’identifier la source de cet effet: vitesse trop grande de l’objet, problème de mise au point... l’image peut être floue mais pas le monde autour de moi tel qu’il s’offre à ma perception nue. On peut imaginer que c’est cette simple remarque qui a permis à Woody Allen d’offrir à Robin Williams dans Deconstructing Harry (1997), le rôle d’un personnage qui devient intrinsèquement flou pour tous même si sa femme pose sa main sur son visage flou sans problème. Dans le dialogue anglais, l'apparence du personnage est décrite comme «soft», une sorte de paradoxe puisque son contact direct avec les autres et les objets ne change pas. Source d’un jeu de mot un peu leste bien entendu mais qui souligne aussi en passant les conséquences de ce flou pour les différentes modalités de notre perception. 

A la précision de notre vue et de notre toucher, il n’y a pas d’ambiguité : un objet présente une surface qui sépare l’intérieur de l’extérieur de l’objet. L’interaction de la lumière avec cette surface et le contact direct permettent à ma vue et à mon toucher de localiser cette surface. Les deux sens la placent au même endroit. C’est banal tant ceci est notre expérience quotidienne. Le malheureux qui heurte une porte vitrée se fait mal et prête à rire. Pour le physicien, assurer que la détection optique et le contact direct localisent la porte vitrée au même endroit demande un peu de réflexion et de travail. C’est fait et même bien fait. 

Au total, pour mon toucher le passage entre dehors et dedans n’a pas d’épaisseur. Un objet par déformation peut repousser un autre objet pour prendre sa place mais ils ne peuvent absolument pas se superposer. Je peux plonger ma main dans l’eau. Là où est main n’est plus l’eau. Je n’identifie pas de zone intermédiaire. L’image rend d’abord compte de cette précision dans la localisation de la matière dont nous sommes faits. Pour le contact, la description est simple à notre échelle. Loin je n’interagis pas. En s’approchant, on touche brutalement même la surface de l’eau. Encore une fois banalité que tout cela. A ceci près que pour expliquer l’impossibilité de passer à travers une muraille, il semble bien difficile de se passer du principe d’exclusion énoncé d’abord par Wolgang Pauli en 1925 et qui est au coeur de notre description quantique de la matière qui nous entoure et nous constitue. La répulsion entre deux atomes à très courte distance apparaît avec une très grande brutalité lorsque l’on cherche à les presser l’un contre l’autre. On parle de répulsion de coeur dur. Cette répulsion de coeur dur conditionne pour l’essentiel le contact direct. L’interdiction de la superposition de deux objets dans l'espace à notre échelle est en une conséquence majeure. Elle le conditionne en fait à pratiquement toutes les échelles et avec la même brutalité. Ce point est très important pour la production d’images en palpant. 

Aux échelles sub-micrométriques, on doit abandonner l’espoir de produire une image basée sur l’optique géométrique. Les caractéristiques de l’interaction entre la lumière et la matière ne le permettent plus. On peut néanmoins construire une image qui est la représentation objective de l’interface très étroite entre le vide et le plein grâce au contours enregistrés par le nanopalpeur que peut être le microscope à force atomique (AFM) dans son usage le plus élémentaire. On n’est alors finalement pas très surpris par cette image. En particulier, même à l’échelle nanométrique, elle dépend peu de la pression qu’exerce la pointe sur cette surface. Pour palper une surface texturée, il n’est pas utile de presser mon doigt très fort sur la surface. Un nanotube de carbone sur un substrat de silicium ressemble beaucoup à un spaghetti sur une assiette. Imager une surface quelconque à travers le contact direct en utilisant une pointe dont l’extrémité constitue une demi-sphère de 10 nanomètres de diamètre donne finalement un résultat assez banal: c’est souvent rugueux et dur. L’image finale est précise, donc pas du tout flou, et dépend très peu des conditions de sa production. N’est pas banal par contre la capacité que nous donne alors cet appareil de visualiser ainsi des détails à des échelles plus petites que la taille d’un virus. La structure du disque Blu-Ray que dévoile l’image AFM se révèle identique à l’échelle près à celle du CD parfaitement observée au microscope optique. Encore fallait il le montrer.

Ci dessus, jusqu’au nanomètre, nous avons considéré le cas où l’interaction entre une pointe et une surface est dominée par le contact direct, la répulsion de coeur dur. En détail, au nanomètre, l’interaction entre deux nanoobjets devient plus complexe et donne lieu à une plus grande variété de comportements que l’on sait identifier, contrôler et utiliser. Dans cette succession se trouve une partie de la puissance moderne des nanotechnologies : une action efficace et détaillée à l’échelle moléculaire que l’on sait rapidement et massivement dupliquer. Les nanobjets s’attirent, le lézard gecko marche au plafond, l’entreprise SOITEC fait du collage moléculaire entre des plaques de silicium parfaitement plates. Mais les images deviennent «floues»... Richard Feymann a produit nombre de déclarations qui jalonnent nos actions et nos analyses. A côté du fameux et toujours répété, «There is plenty of room at the bottom», on trouve dans l’introduction à son cours de physique de 1963 la phrase suivante: «If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed and only one sentence passed on to next generations of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic hypothesis (or the atomic fact, or whatever you wish to call it) that all things are made of atoms -- little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another.»  Nous avons abondamment tiré parti dans ce qui précède de la répulsion à courte distance et ce qui nous occupe ici maintenant est le fait que les atomes s’attirent lorsqu’ils sont séparés par des distances nanomètriques. Une faible interaction attractive à des distances même faibles, n’est pas sans conséquence. A notre échelle, cette interaction attractive est totalement négligeable pour notre perception mais pas à l’échelle des moustiques ou des araignées par exemple. 

Pour introduire du «flou» dans les images reconstruites à partir du contrôle d’une  interaction attractive étendue à l’échelle nanométrique, prenons le cas d’un électron enfermé dans une boîte nanométrique, i.e. une nanostructure attachée à une surface. Cette situation n’a rien d’une expérience de pensée. Elle peut être réalisée aujourd’hui sans trop de difficultés en tous cas si on enferme disons quelques dizaines d’électrons dans la boîte. Le faire pour un électron unique est plus difficile mais reste tout à fait possible et ne pose pas de problème de principe. A partir de là, on peut choisir de reconstruire une image de la boîte elle même, comme si elle était vide, en utilisant le contact direct. On peut aussi produire une image basée sur l’interaction électrostatique attractive entre la pointe et la surface. Le contrôle de cette interaction attractive permet de détecter la force électrique entre l’électron dans la boîte et la pointe chargée. Rien ne s’oppose à ce que l’on construise alors une image définie par cette force électrique. Cette image existe ou plutôt ces images car on peut décider de contrôler la force électrique à différentes intensités et produire différentes images. Quel est leur statut ? Que représentent elles à nos yeux sans commentaire associé notamment sur l’interaction utilisée localement pour construire cette image ? Un électron en tant que particule élémentaire ? Certainement pas. La mesure ici mise en jeu détermine la surface sur laquelle l’interaction entre la pointe chargée et la boîte chargée est en tout point la même. C’est la description scientifique. Est ce alors une image ? Représenter comme une simple image, la surface ainsi définie est d’abord la séparation entre un extérieur accessible à la pointe et un intérieur qu’elle ne peut pas pénétrer étant données les règles d’exploration que mon contrôle lui impose. La position et la forme de cette surface varient donc non seulement en fonction de la taille de la boîte et du nombre d’électrons qu’elle contient mais aussi en fonction de mes décisions au sujet du contrôle de l’interaction. Cette surface semble un mur qui n’est pas matériel. Il est néanmoins bien réel pour cette pointe chargée. Comme un mur «soft» au sens de Woody Allen, dans lequel je peux pénétrer plus ou moins en fonction de ma détermination à m’enfoncer dedans. On objectera certes avec raison que pour ne pas se plonger dans ce genre d’interprétation et dans les dilemmes associés, il suffit de ne pas présenter le résultat de cette mesure sous la forme d’une image mais d’un ensemble de courbes représentant «différents profils de l’interaction pointe/électron». Ainsi c’est sans ambiguité mais cela épuise t il le sujet ?  Les microscopies de champ proche comme l’AFM produisent en masse ce type d’images.  C’est ainsi. Ce cas particulier de l’électron dans une boîte quantique est peut être un peu extrême mais la même question se retrouve aussi pour tout type d’interaction entre la pointe et la surface: répulsive, attractive due soit à la condensation capillaire d’eau entre la pointe et la surface, soit aux charges électrostatiques ou encore à la force de van der Waals.  Il faut aussi inclure l’élasticité et la plasticité. Dans le cas de la biologie mais pas seulement, cela devient une question majeure. L’image produite devient alors un questionnement sur la représentation d’une topographie issue du choix non seulement de l’interaction utilisée à l’échelle nanométrique mais aussi du choix de l’opérateur de l'intensité de cette interaction entre la pointe et la surface durant l’acquisition des données nécessaires à la reconstruction de l’image. On est tout de même un peu loin de la représentation géométrique et objective produite par l’interaction entre la lumière visible et la matière. 

Les mots de Daniel Arasse le disent mieux dans ses interventions sur France Culture il y a quelques années, à la fin de sa vie, en parlant de l’invention de la perspective à la Renaissance. En substance: «Cette géométrisation de l'espace et du temps est l’innovation fondamentale et bouleversante de l’invention de la perspective.» Il s’agit ici en particulier ici de la représentation par la perspective monofocale centrée. Daniel Arasse poursuit avec: «...du XVème siècle jusqu’à Monet: la perspective est toujours là, et l’appareil photographique prendra ensuite le relais dans la mesure où il ne fait que singer le principe de la perspective...». Pour un physicien, cette analyse de la robustesse de la représentation en perspective et sa continuité dans la représentation produite par l’image photographiée se fondent sur l’incroyable puissance de l’optique géométrique, son rayon lumineux, son dioptre, la loi de Snell-Descartes et les indices optiques... à l’origine des microscopes optiques. L’interaction peut se faire oublier pour laisser la place à la géométrie. 

Les images au nanomètre en particulier ne bénéficient pas de cet outil qui n’a pas d’équivalent à cette échelle. La complexité de l’interaction lumière matière à ces échelles élimine pratiquement la notion de microscopie. Depuis peu existent notamment dans les synchrotrons des microscopes à rayons X. Leur localisation dans les synchrotrons illustre immédiatement le problème. Peu de chance qu’il envahisse le lycée. Comme souligné ad nauseam, ci dessus, un reste de description géométrique dans la localisation des interfaces subsiste à l’échelle nanométrique. C’est la répulsion de coeur dur basée pour l’essentiel sur le principe d’exclusion de Pauli qui l’assure par sa brutalité universelle. Pour les autres types d’interaction, les images produites ne portent pas en elles implicitement leur propre théorie du contraste directement en phase avec notre perception. Toute notre éducation et la force de l’habitude nous par contre portent à lire toute image avec le rayon lumineux comme outil. Elle en devient effectivement un mirage. 

Les forces sont invisibles et ne sont, en tous cas, pas représentées dans une image. En anglais on parle de «visual display» pour les écrans et de «force display» pour les interfaces à retour d’effort ou interfaces haptiques. Finalement l’haptique tente d’être au toucher, ce que l’optique est à la vue. Au delà, la question se pose de savoir si on peut produire des outils qui permettront à notre perception de s’emparer des images issues des nanotechnologies ou d’autres domaines scientifiques sans ambiguité. Il n’est pas nécessaire d’espérer pour entreprendre, mais cela paraît bien difficile.

Le sommet est certainement atteint lorsque la chimie rentre dans le jeu avec le microscopie à effet tunnel (STM). Une pointe balaye une surface à l’échelle du nanomètre sans jamais être au contact direct qui produirait un court circuit.

Deux atomes proches interagissent pour former une liaison chimique. Ils échangent des électrons. La description de ces échanges d’électrons est intrinsèquement quantique. Aucune autre voix possible à ce jour. Le calcul en particulier numérique décrit en grand détail cet échange d’électrons, le nombre d‘électrons et les symétries mises en jeu, l’énergie de la liaison. Tout ceci en fonction de la distance entre les atomes. Il y a un optimum pour la distance entre atomes notamment au plan énergétique. Ceci détermine la taille de la molécule et sa cohésion. La force du microscope à effet tunnel est sa capacité à prendre, au plus fin, les commandes de l’ensemble du processus d’interaction entre deux atomes. L’un de ces atomes est le dernier de la pointe du STM, l’autre est sur la surface en face. Le microscope impose la distance entre atomes avec une grande précision mais aussi l’intensité de l’échange d’électrons, c’est à dire le courant électrique. C’est un des plus grands succès et un des outils les plus puissants des nanosciences.  Dans quelques cas très simples comme la surface de l’or ou du graphite très utilisés avec les lycéens et les étudiants, la mise en évidence de la structure atomique de la surface est très facile. Au delà pour un usage professionnel, sa difficulté de mise en oeuvre ne le rend pas très courant. 

Passer à la production d’une image ne pose aucun problème. Il suffit de balayer la pointe sur la surface. Pour un scientifique, la mise en évidence de la structure atomique reste spectaculaire. Le résultat est garanti. A Grenoble, nous l’avons reproduit des centaines de fois pour des étudiants et des lycéens sans aucun échec. Aucun mérite. Tout le monde le fait. Obtenir ce résultat en balayant avec 3 morceaux de céramique piézoélectrique, une simple pointe métallique mal équarrie au voisinage de la surface laisse pantois. Il faut se plonger dans la mécanique quantique pour trouver les raisons de cette robustesse. Il reste que l’image produite est banale. Des oeufs dans une boîte sur le marché la décrivent parfaitement. Les lycéens ne s’y trompent pas. Il faut entrer, par le commentaire, dans le détail de la mesure pour faire surgir la force du processus qu’il observe dans la construction de l’image sur l’écran. En revenant à la mesure elle même, au montage expérimentale, à leur connaissance en chimie, on voit les regards s’éclairer. La partie est définitivement gagnée au plan pédagogique si on reprend en main un modèle chimique «boules et bâtons» de la surface et de la pointe. Mais là encore, c’est le retour de la géométrisation appliquée à l’échelle atomique. Ce modèle se base sur les symétries des états électroniques qui conditionnent la symétrie des molécules et sur le principe de Pauli qui pour l’essentiel définit la taille de la boule représentant un atome. Combien de fois Crick et Watson ont ils poser devant leur modèle géant d’ADN ? Tout le monde connaît le modèle «boules et bâtons» de la chimie.  Peut être est ce travail qu’il faut continuer à faire pour véhiculer par l’image des clés de la connaissance à l’échelle du nanomètre ?  Bien entendu les outils comptent et la technologie est ici déterminante dans la construction des moyens de la représentation. Le virtuel devrait y prendre une place centrale. C’est un programme de recherche. 


Pour faire le portrait d'un electron

Éditions Hermann - Catalogue

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Images et mirages @ nanosciences. Regards croisés Sous la direction d'Anne Sauvageot, Xavier Bouju et Xavier Marie
Images et mirages @ nanosciences. Regards croisés
Sous la direction d'Anne Sauvageot, Xavier Bouju et Xavier Marie 


ISBN : 9782705682149    



7 - Une analyse des controverses soulevées par les « nanos » préalable à la mise en place et l’'analyse de situations d’'enseignement. 


Hingant, B., Chevrier, J., Luciani, A. & Albe, V. (2010). 

 Colloque international, 25 et 26 novembre 2010, École Centrale Nantes : 3ème Rencontres Jules Verne. Science, technique et société: de quoi sommes-nous responsables ?


6- Ce que recèlent les cahiers d’acteurs du débat public : Un instantané des controverses soulevées par les nanos


Annie Luciani, Bénédicte Hingant, Joël Chevrier, Virginie Albe , le 22 Février 2011 dans Analyses

Il y a un an, la Commission nationale du débat public (CNDP) levait sa baguette pour orchestrer le cycle de débats sur les développements et la régulation des nanotechnologies. Mais au bout de quelques rencontres, ce fut la cacophonie et au lieu de débats, ce fut un tumulte. Pas vraiment de violence physique. Pas de coups échangés. Non, le brouhaha et les confettis. Nous avons souhaité explorer les débats soulevés par les développements des nanosciences.

 

Pour débrouiller la controverse suscitée par les développements des nanotechnologies [1], il nous a fallu commencer quelque part. Il nous a fallu jeter notre dévolu sur un petit lopin de terre à sillonner sans risquer de s’écrouler de découragement ou d’épuisement. Car les acteurs sont nombreux à demander voix au chapitre ; les documents, les livres, articles, sites internet sur le sujet abondent. Il nous a donc fallu faire un choix. Et nous avons choisi de commencer le débroussaillage en concentrant notre attention sur des documents réalisés à l’occasion d’une mise en forme de la controverse [2] : celle du cycle de débats de la CNDP.


À l’occasion de l’organisation de ces rencontres, la CNDP qui en avait la charge a en effet lancé un appel. Elle demandait aux acteurs s’estimant concernés par la controverse de bien vouloir s’astreindre à résumer en quatre pages leurs positions et leurs arguments. Ces feuillets devaient être conçus comme « des moyens d’information » accessibles pour le « grand public » et comme des « outils d’expression », une sorte de tribune où les acteurs étaient libres de laisser s’épanouir leurs analyses ou de diffuser des résultats d’études.


De ces débats publics, nous avons ainsi récolté ces documents : les « cahiers d’acteurs », dont nous nous sommes servi pour obtenir une première photographie à un instant donné des débats nano. Cependant, sur ce cliché, regroupant 51 groupes d’acteurs, une figure brillait par son absence, celle du groupe Pièces et Main d’Oeuvre. Ce groupe, partisan d’une contestation anti-nano sans concession, avait en effet décidé de ne pas participer aux débats, arguant que ces manifestations organisées par la CNDP se résumaient à une manœuvre grotesque d’acceptabilité de ces technosciences. L’ajout de textes de PMO à notre corpus nous semblait indispensable car son ombre planait sur ces débats. Le site de la CNDP renfermait par exemple des lettres envoyées à PMO, après que le déroulement des premiers débats ait été perturbé. Ce groupe avait par ailleurs ouvert un site internet entièrement consacré à l’exégèse des réunions de la CNDP.

Voilà à présent le tableau que l’analyse de ces argumentaires nous a permis d’esquisser.

Cinq pôles de questionnements

Les nanosciences et nanotechnologies rassemblent un ensemble de recherches scientifiques et de développements technologiques hétérogènes. Elles fédèrent aussi par le biais du préfixe nano une diversité de questionnements. Nous avons distingué cinq pôles autour desquels s’organisent selon nous les prises de positions des acteurs. Ces pôles que nous avons fait émerger et que nous allons examiner tour à tour sont :

  • Les questions sanitaires et environnementales suscitées par l’utilisation des nanoparticules et nanomatériaux
  • Les questions ouvertes par les nouvelles perspectives pour la médecine et les questionnements sur l’homme et le vivant
  • La possible mise en danger des libertés individuelles par la prolifération de dispositifs communicants miniaturisés
  • Les rapports entre développements technoscientifiques et démocratie
  • Les interactions entre enjeux économiques et sociaux et les développements technoscientifiques

    Les questions sanitaires et environnementales

    Un premier volet d’interrogations porte sur la dangerosité des nanoparticules et des nanomatériaux. Nombreux sont les acteurs qui s’en inquiètent (associations s’intéressant à l’environnement, industries, agences d’expertises, sociétés savantes, syndicats, associations de consommateurs...). Plusieurs acteurs de l’expertise ont d’ailleurs mené et continuent d’effectuer des études pour évaluer leur toxicité (GIS-IReSP, INRS, AFSSET, AFSSA), leur écotoxicité (INERIS), mais aussi les risques d’explosion (INERIS). Toutefois, peu de connaissances sont actuellement disponibles et beaucoup de difficultés se dressent pour évaluer la dangerosité des nanoparticules et nanomatériaux. En effet, il semblerait que beaucoup de caractéristiques d’un nanomatériau pourraient influer sur sa capacité à réagir avec un milieu et donc sur sa dangerosité (INRS, GIS-IReSP, INERIS). Or, les études réalisées ne précisent pas toujours toutes les caractéristiques des nano-objets utilisés. Par conséquent, les résultats parfois contradictoires obtenus sont difficilement comparables. De plus, les protocoles expérimentaux modélisent mal les modes d’exposition réels aux différents nanomatériaux qui peuvent être divers (voie digestive, cutanée, respiratoire). Tous les acteurs travaillant à évaluer la toxicité potentielle des nanomatériaux se montrent donc extrêmement prudents.


    Par ailleurs, des problèmes de métrologie se posent pour pouvoir mesurer l’exposition des travailleurs (INERIS, GIS-IReSP, INRS). Cela constitue notamment un obstacle à la poursuite d’études épidémiologiques. De plus, les initiatives pour recenser les entreprises dont les travailleurs sont exposés à des nanoparticules et des nanomatériaux ont mis en lumière les difficultés à effectuer un tel recensement (INRS, GIS-IReSP, Ordimip).


    Ces études menées par des acteurs de l’expertise sont largement citées par diverses associations de défense l’environnement (FNE, SEPANSO, Amis de la Terre), par divers syndicats ou associations de consommateurs (syndicats : FO, CFTC..., associations de consommateurs : Indecosa-CGT, Afoc, Familles Rurales...), même si dans certains cas leurs résultats sont simplifiés. Leurs interrogations sur les risques des nanomatériaux sont souvent mises en perspective par la référence à de précédentes crises sanitaires, en particulier à celle de l’amiante (FO, CFTC, UNSA, Familles Rurales).


    Des questions sont alors soulevées sur la normalisation (AFNOR) et sur la régulation du développement et de l’utilisation des nanoparticules et des nanomatériaux ; de nombreux acteurs s’interrogent sur l’éventualité et les conditions d’une commercialisation de certains produits intégrants des nanomatériaux (INC, CLCV, FNE...), sur la protection des travailleurs y compris de ceux qui s’occupent de la collecte des déchets (CFTC, CFDT, Indecosa-CGT, ORDIMIP...), et demandent que soit mise en place une règlementation adaptée. Beaucoup plaident aussi pour une meilleure information des consommateurs et des travailleurs (FNE, INC, CFDT...).


    De leur côté, les industriels déclarent prendre en compte ces incertitudes sur les risques. Ainsi, s’ils plaident pour que les nanosciences et les nanotechnologies continuent d’être développées, ils assurent qu’ils font preuve de responsabilité et qu’ils mettent tout en œuvre pour protéger travailleurs et consommateurs (UIC, FEBEA, ANIA, Sitelesc...). Des associations (Sciences Citoyennes, Vivagora) élèvent toutefois des doutes sur l’irréprochabilité de la conduite de certaines industries qui se montreraient notamment parfois réticentes à participer aux débats.

    Les questions ouvertes par les perspectives pour la médecine et les manipulations du vivant

    Sur les rangs des perspectives présentées comme enthousiasmantes des développements « nanos », on retrouve souvent citées les applications à la médecine, la création de nouveaux outils de diagnostic, l’espoir de nouveaux traitements (CNRS-CEA, INSERM, MEDEF, LEEM, Académie nationale de médecine, Académie des sciences...). Les conséquences de ces développements sont cependant rarement discutées hormis par quelques acteurs comme l’académie de médecine qui se questionne par exemple sur le problème éthique de savoir s’il est bon ou mauvais d’informer les patients de « leurs propres caractéristiques biologiques ». Quels effets sur la santé ou la vie d’un individu pourraient avoir l’exposition d’un diagnostic de maladies que lui ou sa descendance pourraient développer à très long terme ? L’académie de médecine mentionne aussi les risques de divulgation de ces informations à l’État ou au reste de la société. De plus, cette académie mentionne les risques d’eugénisme que pourraient entrainer ces développements, tout en soulignant que cette menace n’est pas née avec les nanosciences et les nanotechnologies.


    D’ailleurs, d’autres acteurs, plus nombreux, s’interrogent sur les développements futurs de nano-implants qui pourraient peut-être un jour être utilisés pour soigner les maladies et les infirmités voire améliorer les performances humaines (Les Verts, Les Amis de la Terre, VivAgora, Indecosa-CGT, CES Bretagne,...). Les positionnements sur cette question sont divers. Si tous les acteurs qui s’en saisissent prônent une réflexion d’ordre philosophique sur le vivant, l’homme, les distinctions entre nature et artifice, les positionnements diffèrent. Deux positions extrêmes sont d’un côté celle d’acteurs comme PMO ou les Amis de la Terre s’opposant catégoriquement à de telles évolutions par crainte de voir prospérer une nouvelle forme d’eugénisme, de l’autre celle des Transhumanistes qui souhaitent que la recherche œuvre à l’amélioration des capacités de l’être humain et à très long terme se déclarent favorables à l’avènement d’une post-humanité. Ces derniers exhortent alors la société à s’interroger sur la liberté qu’elle laisse aux individus de disposer de leur corps.

    La question de la mise en danger des libertés individuelles

    La liberté de recourir à certains usages des nanotechnologies est aussi pointée par la CNIL comme potentiellement préjudiciable pour les libertés individuelles. En effet, l’essor de la nanoélectronique permet une réduction de la taille des dispositifs communicants et un accroissement des capacités de traitement de l’information (CNIL, INRIA).


    À l’heure actuelle, déjà, des dispositifs d’identification à distance existent, comme les RFID (Radio Frequency Idenfication Devices). Aussi, la CNIL, relayée par de nombreux acteurs (CESE, CES Bretagne, Indecosa-CGT...), s’interroge sur le développement et la multiplication de mouchards communicants, toujours plus économes en énergie, qui seraient capables de scruter et de rapporter chacun de nos gestes à notre insu. La CNIL se demande alors : « Peut-on être libres dans une société “d’hypertraçabilité” ? ». Elle s’alarme d’un potentiel formatage des comportements sur une norme sociale de la part d’individus qui se sauraient perpétuellement sur écoute. Beaucoup d’acteurs demandent que les pouvoirs et les moyens de la CNIL soient renforcés (CESE, CGT-Indecosa, CNIL, Collectif du Forum Mondial Sciences et Démocratie, Les Verts...).


    La CNIL, elle, demande que la sécurité des systèmes soit pensée dès leur conception, que l’on s’interroge sur la façon d’assurer « le silence des nanopuces », ou encore sur la manière d’assurer un droit à l’oubli. Si plusieurs acteurs s’interrogent (parfois succinctement) sur les risques pour libertés individuelles du fait en partie de l’essor de la nanoélectronique, le syndicat de la micro et de la nanoélectronique (Sitelesc) n’en touche toutefois pas mot dans son cahier d’acteurs.

     

    Enfin, alors que les trois séries de questionnements que nous venons de présenter portent sur les objets issus des nanosciences et des nanotechnologies eux-mêmes, les deux derniers pôles de débat englobent des interrogations sur la manière dont les nanotechnologies peuvent exister dans une démocratie et sur les interactions qui existent entre technosciences et enjeux économiques et sociaux.

    Les rapports entre développements technoscientifiques et démocratie

    Les aspects politiques de la gestion de ces développements ne sont pas limités aux questions de règlementation. Des acteurs s’interrogent en effet sur les rapports entre nanotechnologies et démocratie. Beaucoup déplorent la faible, voire selon certains acteurs, l’absence de réelle mise en débat des orientations scientifiques et technologiques en France sur les nanosciences et les nanotechnologies. Ces interrogations sont essentiellement portées par les associations et collectifs citoyens (CENG, VivAgora, Sciences Citoyennes, Collectif du Forum Mondial Sciences et Démocratie, PMO, Science et Démocratie, les Amis de la Terre), mais aussi par les Verts ou dans une moindre mesure par l’association de consommateurs CLCV.


    Certains de ces acteurs critiquent avec plus ou moins de virulence la domination de quelques acteurs : industriels, experts ou scientifiques et ce qu’ils regardent comme une collusion entre le scientifique et le politique, une monopolisation des prises de décisions, sans y associer les citoyens. Des critiques sévères sont adressées aux débats déjà organisés (Sciences citoyennes, VivAgora, CENG, PMO, collectif du Forum Mondial Sciences et Démocratie) qui se multiplieraient sans jamais influer sur les orientations politiques retenues dans l’opacité par une petite « technocratie ». En particulier certains acteurs (PMO, Sciences Citoyennes, SEPANSO, les Amis de la Terre) mettent en accusation les débats organisés par la CNDP qui selon eux arrivent alors que les décisions seraient déjà prises.


    De plus, pour ces acteurs, ces débats feraient passer les nanotechnologies comme l’unique solution inévitable, sans permettre aux citoyens d’examiner la problématique du développement des nanosciences et des nanotechnologies dans sa globalité, d’explorer des alternatives ou de se poser la question de savoir si ces technologies apportent réellement les meilleures réponses aux problèmes de nos sociétés. PMO considère même ce cycle de discussions comme une « manœuvre d’acceptabilité » et Sciences Citoyennes comme une « opération de communication orientée vers la promotion des nanotechnologies ».


    De son côté, l’association Sciences et Démocratie considère que les nanotechnologies ne peuvent constituer un objet de débat public car il regroupe une trop grande variété de sujets et le terme de nanotechnologies n’a pas de sens clair pour le « grand public ».


    Ces positions très argumentées sur les débats organisés par la CNDP contrastent avec les déclarations de certains syndicats, comme l’UNSA ou la CFDT, ou du conseil économique, social et environnemental qui se félicitent de la tenue de ce débat public sans le critiquer. Enfin, si les critiques portées aux débats publics tels qu’ils ont été orchestrés par CNDP sont sévères, certains acteurs demandent à ce que soit développée une culture du débat et des procédures permettant aux citoyens de participer réellement aux choix scientifiques et technologiques (CENG, VivAgora, Sciences Citoyennes, Sciences et Démocratie).

    Les interactions entre enjeux économiques et sociaux et développements technoscientifiques

    Enfin, un dernier objet de préoccupation concerne les interactions entre enjeux économiques et sociaux et développements technoscientifiques. Sur cette question, les positionnements sont « polarisés » autour de deux pôles. D’un côté de nombreux acteurs (LEEM, UIC, CFE-CGC, UNSA, MEDEF, CES de Rhône-Alpes, de Franche-Comté...) considèrent que les nanosciences et les nanotechnologies sont une occasion à ne pas rater pour « développer la compétitivité de la France, l’attractivité des territoires ». Ils mettent en avant les chiffres des prévisions d’emploi que ces technosciences seraient sur le point de générer. Certains de ces acteurs soulèvent l’idée d’une adaptation des législations sur la propriété intellectuelle pour permettre à la France de rester dans la course (CFE-CGC).


    Cependant, contrastant avec ces positionnements enthousiasmés par les perspectives économiques qu’ouvriraient les nanos, d’autres acteurs dénoncent le modèle économique (Les Amis de la Terre, Collectif Forum Mondial Sciences et Démocratie) ou « l’idéologie productiviste » (Les Verts) sur lesquels reposeraient ces développements. De plus, certains acteurs redoutent une privatisation systématique de la matière inerte, mais aussi du vivant (CLCV, Les Amis de la Terre, Collectif Forum Mondial Sciences et Démocratie). Ils questionnent donc le cadre actuel de développement des connaissances et remettent eux aussi en cause les législations et les pratiques en matière de propriété intellectuelle.


    Finalement, ce cliché de la controverse obtenu en passant au crible les cahiers d’acteurs du débat public met en évidence que ce ne sont pas seulement les productions des nanosciences et les nanotechnologies qui sont incriminées dans ces débats. Leur mode d’existence et de développement actuel en démocratie ainsi le modèle économique qui sous-tend leur développement sont aussi questionnés.

     

    Bénédicte Hingant (a,b,c), Joël Chevrier (b), Annie Luciani (c), Virginie Albe (a)
    (a) Laboratoire Sciences Technologies Éducation Formation, ENS de Cachan
    (b) Institut Néel, Grenoble
    (c) Laboratoire Ingénierie de la Création Artistique, Grenoble

     

    [1] Nous nous sommes inspirés ici des travaux de Virginie Albe. Pour plus de détails, voir son livre « Enseigner les controverses », consulté le 10/01/2011.

    [2] Pour reprendre l’expression de Bruno Latour dans son cours en ligne de description des controverses, consulté le 21/09/2010.


    5 - Transformation de l’éducation par la technologie ?

     
        Evidence: notre société vit une révolution technologique majeure qui bouleverse en particulier le monde des adolescents et depuis des années, on constate une désaffection pour les études scientifiques.
    « Quelles méthodes pour enseigner demain à tous ? » Question très difficile, en particulier pour un professeur de sciences aujourd’hui. Bien sûr, au quotidien, on est conduit à apporter une réponse pragmatique à cette question : reproduire. Enseigner pour l’essentiel ce que l’on a appris, la plupart du temps bien d’ailleurs, comme on l’a appris il y a des années. Cet enseignement scientifique arrimé à l’écrit reste une base solide et cohérente. Mais drôle d’impression : le monde des adolescents ne semble plus vraiment en phase avec ce modèle qui imprègne naturellement ses enseignants. Est-ce seulement une difficulté personnelle qu’a l’auteur de ces lignes ? On pourrait l’espérer. Le problème serait alors facile à résoudre.
    Un tour d’horizon rapide laisse penser que ce n’est peut être pas si simple.Le projet international Relevance of Science Education, dirigé par Svein Sjøberg, de l’Université d’Oslo, donne la parole à des adolescents du monde entier (40 pays impliqués). http://roseproject.no. Parmi les remarques des auteurs, particulièrement préoccupantes pour l’Europe du Nord, on peut lire : « School science seems to fail in many respects. Young people like school science less than most other subjects. School science has to a small degree showed them the relevance of SET for our culture and way of living. Moreover, school science has not opened their eyes for occupations and careers, and rather few think that school science will be of value for their future life. In most countries, there are large gender differences on all such questions.»
    Bien sûr, conclusion à prendre avec des pincettes mais dure à lire tout de même.
    En janvier 2010, à la sortie d’Avatar, le New York Times publie un article en première page sur une étude de la Kaiser Family Foundation intitulée: « Media in the Lives of 8- to 18-Year-Olds» intitulé : "If Your Children Are Awake, Then They're Probably Online". http://www.kff.org/entmedia/mh012010pkg.cfm 
    Le résultat ne constitue pas vraiment une surprise. Il reste impressionnant. Un extrait: «The average young American now spends practically every waking minute -- except for the time in school -- using a smart phone, computer, television or other electronic device». Pour résumer l’auteur de l’article, Tamar Lewin, on peut dire : dès que possible et autant que possible. Compte tenu du temps de sommeil, du temps scolaire qui heureusement ne permet pas cet usage sans frein et de la difficulté de l’usage sous l’eau, on peut penser qu’un maximum est atteint. C’est évidemment une immense rupture avec le mode de vie des parents.
    Le projet Next Generation Learning Challenges vient d’apparaître aux Etats Unis. il propose de «Transformer l’éducation par la technologie», http://nextgenlearning.org/.  Un extrait: «Although technology has not led to advances in education to the extent that it has in business, government, healthcare, and many other areas, we believe that it has an important role to play in improving student achievement.There is growing evidence that innovative technology-based solutions can lead to more effective teaching and learning models. Technology also holds the promise of delivering learning solutions in a cost-effective manner, which is crucial in a time of nationwide economic challenges and state budget crises»
    Prenons ces trois remarques en guise de constat sommaire et très partiel. La suite ?
    Bien sûr, sur un tel sujet, proposer est très difficile ou trop facile, et chacun ou presque, a sa conviction.
    Décrivons, au ras du sol, deux utilisations de la technologie possibles au lycée qui sont surtout deux cas de capteurs embarqués impliquant un retour vers le réel.
    L’enseignement expérimental des sciences a ses vedettes. Le microscope optique en est une. Souvenez vous. On pouvait le penser figer. Sont apparus récemment les microscopes USB connectés sur un PC et d’un coût inférieur à 100€. Ils vont partout, sont performants et facilitent énormément l'accès à la diversité des microstructures de la nature et de la microtechnologie omniprésente.
    http://smallworld-mondepetit.blogspot.com.
    Les derniers smartphones incluent des capteurs à base de microsystèmes. Ils sont ainsi couplés au monde réel. Grand changement. Ira-t-on jusqu’à enregistrer la trajectoire, la vitesse et l’accélération d’un pendule de Foucault équipé d’un iPhone 4 pour une représentation vectorielle 3D en temps réel ? Peut on utiliser ces portables grand public dotés de micro-capteurs, pour l’apprentissage de concepts au coeur de l’enseignement scientifique ? http://www.wavefrontlabs.com/
    Quelles seront, notamment au lycée, les nouvelles formes d’enseignement émergeant d’évolutions technologiques profondes et rapides ? Difficile à dire mais elles continuerons à nous bousculer sans égard.http://www.ted.com/talks/conrad_wolfram_teaching_kids_real_math_with_computers.html


    4 - Les 3 âges de l'énergie 


    Réchauffement climatique. Energie solaire. Objets nomades: leurs batteries et leur rayonnement. Grenelle de l'environnement et des ondes. Bref, l’énergie revient en force. 
    Depuis quelques décennies, paradoxalement, elle s'était retirée de notre quotidien à deux titres. D'abord, son faible coût souligné par les spécialistes, semblait la faire sortir d’une corne d'abondance. Nos modes de consommation de l'électricité montrent que le plus souvent nous l'utilisons sans même y penser. Simultanément, nous avons cessé de considérer notre corps comme une source d'énergie. A tout instant, en appuyant sur un interrupteur ou en cliquant, nous mettons en œuvre des quantités énormes d'énergie que notre force musculaire ne peut produire ou même contrôler directement. Le corps, source d'énergie se réfugie dans la pratique sportive volontaire: «Pour votre santé, pratiquez une activité physique régulière». En ce sens, deuxième gratuité, l'énergie est sortie de notre vie. 
    De fait la maîtrise de l'énergie dans notre société (production, transformation, transport, distribution, utilisation) s'est faite en nous extrayant physiquement de ces étapes. Bonne idée. Nos machines contiennent des moteurs bien carénés. Il ne faut pas y mettre les doigts. Depuis les centrales de production à grande puissance jusqu'aux particuliers en passant par les réseaux de câbles, on a confiné de grandes densités d'énergie. En prenant nos distances avec la production d’énergie, nous avons également appris à nous en méfier. L’inquiétude de certains voisins de lignes à haute tension le souligne: nous cherchons à éviter toute interaction incontrôlée et mal connue avec de nouvelles formes d'énergies. Néanmoins, l'exposition au soleil et le chauffage domestique montrent que nous acceptons depuis longtemps de nous frotter directement à l'énergie sans réelle appréhension. Sans danger est une autre affaire mais après des siècles de pratique, notre familiarité avec l'énergie et le rayonnement ne vient elle pas essentiellement de là ? 
    Comme l'a souligné Paul Virilio, le retour brutal et incontrôlé de l'énergie dans notre quotidien est quasi inévitable. C'est l'accident. Pour notre malheur tant les énergies modernes mises en branle sont énormes. La conduite automobile illustre à l'extrême cette séparation de la décision et de la consommation d'énergie. Rouler vite ne vide pas le conducteur de son énergie et seule la sensation de vitesse le relie à l'énergie cinétique de la voiture. Dans un accident, cette énergie est dissipée lors des chocs par déformations jusqu'à immobilisation. La puissance qui se déchaîne lors de ce bref instant, peut être de quelques mégawatts. C’est inimaginable, si loin de nos moyens musculaires même si évidemment cela reste bien inférieure aux centaines de mégawatts produits en permanence par une centrale électrique.
    Le raccourci suivant est brutal au sein d’une histoire considérable, complexe voire souvent dramatique, mais lors d’un premier âge de l'énergie, l'homme, avec l'animal, était donc lui même une source d'énergie essentielle. Une source d’énergie certes assez faible, mais toujours disponible et largement disséminée. Un deuxième âge de l'énergie disons issu de la révolution industrielle est, dans cette classification trop rapide mais pratique, celui des puissances très élevées, du confinement extrême et des réseaux contrôlés par des organisations de grande taille. L'homme décide et contrôle mais ne se met pas personnellement en travers du chemin de l'énergie. 

    Un nouvel âge se profile marqué par les énergies renouvelables, la récupération d'énergies de toutes sortes souvent difficiles à recycler, quelquefois déchets d'antan, et finalement par une large dissémination de ces énergies sur nos lieux de vie même. L’énergie se rapproche de nous, de nos corps mais à très faibles doses. L'énergie électromagnétique rayonnée par les antennes des téléphones portables est la figure de proue de cette énergie omniprésente. La séparation homme-énergie n'est ainsi plus de mise: nous habitons les lieux où l'énergie que nous utilisons se déploie. Le solaire est une des énergies renouvelables majeures. C’est aussi du rayonnement électromagnétique par essence disséminé. Heureusement. Ainsi le soleil ne me brûle ni ne m'irradie brutalement sinon lors d'un bronzage intensif. Un enjeu clair lié aux énergies renouvelables est leur concentration contrôlée pour un usage du deuxième âge. La progression rapide de la conversion photovoltaïque de l'énergie solaire avec injection de cette énergie dans le réseau électrique en est un signe. Des utilisations directes, autonomes et locales caractéristiques du nouvel âge pointent leur nez en grand nombre autour de nous. Cette nouvelle cohabitation homme-énergie implique des enjeux divers et très ambitieux: i) le développement - ce jusqu'au niveau de la personne - de technologies efficaces de la collecte de l'énergie jusqu'à son utilisation sans nuisance ajoutée pour l'environnement. C'est un projet industriel en soi. ii) l’étude de l'impact sur nos vies de formes variées d’énergies parce que nous voulons, choix collectif, les utiliser massivement, iii) au cœur, un enjeu culturel et pédagogique: comment partager ces connaissances le plus largement possible ? Restons sur les portables et le solaire: aborder l'énergie du rayonnement électromagnétique et ses effets est très difficile. Enseignement exigeant et peu répandu. Heureusement consulter un électricien, un manuel de lycée ou chercher «circuit RLC» sur le web montrent un effort pédagogique ancien et d'ampleur autour de l’électricité. Aujourd'hui les technologies de l'information nous donnent des moyens puissants de représentation en temps réel pour des pédagogies nouvelles à grande échelle. Pourront elles aider à rendre le champ électromagnétique tangible pour chacun ? Vaste programme tout de même.

    3 - La Wii Fit : les pieds dans le virtuel


    La Wii Fit basée sur le Wii Balance Board, la plaque sur laquelle on met les pieds, est déjà un succés commercial. Après les échecs de tant d'interfaces manuelles bien plus sophistiquées mais ayant échoué au sommet d'armoires de chambres d'enfant, l'émergence rapide d'une espèce de pèse personne couplé à un ordinateur peut paraître surprenant. Mais en fait, point n'est besoin de savoir comment est née la Wii Fit pour être frappé par la justesse de ce produit. Le plus souvent, au quotidien, nos liens les plus forts avec l'environnement s'établissent par la vue, l'ouïe et le contact de nos pieds avec le sol. Toute personne qui a consulté un podologue a réalisé toute la sophistication de ce contact avec le sol. L'étude de la pression exercée sur le sol par les différents points de la plante des pieds souligne une épaule trop haute, un bassin déséquilibré et raconte l'histoire de nos petites habitudes inscrites dans ce contact. Cette étude en temps réel, c'est ce que fait la Wii Fit. Donc finalement, rien de neuf, sinon le monde numérique. Il suffisait d'y penser car tous les ingrédients nécessaires sont faciles à rassembler. Avec des ordinateurs domestiques désormais surpuissants, la visualisation et la sonorisation en temps réel sont largement disponibles. La clé n'est pas dans la technologie des capteurs ici assez sommaire (certes au delà du pèse personne mais guère) mais dans le choix de leur place et de leur rôle pour établir en temps réel cet intermédiaire entre l'ordinateur multimédia et la personne, son corps, ses sensations et sa raison. Les concepteurs de la Wii Balance Box et du projet Wii Fit ont ici vu juste. A y regarder de plus, il apparaît clairement que la Wii Fit tente de nous projeter, on est tenté de dire corps et âme, dans un monde virtuel, celui représenté sur l'écran en temps réel. A nos habituelles sensations bien réelles, elle ajoute l'observation de l'image de notre propre corps dans l'espace virtuel sur l'écran. Les évolutions de ce corps numérique, représentation exacte de nos mouvements, sont commentées, guidées, pendant et après l'action, par un entraineur lui aussi numérique. A côté du jeu et du plaisir qui restent des éléments clés de la réussite des consoles, on est frappé ici par cette stratégie pédagogique nouvelle qui touche toute la famille des enfants aux grands parents. Elégance remarquable: la Wii Fit parvient donc à s'adresser directement au corps réel à partir d'une interface homme-machine non invasive. En clair, le Wii Balance Board, placé sous les pieds, veut d'abord se faire oublier pour mieux nous lier à l'ordinateur. La Wii Fit est donc un pas supplémentaire dans la réponse à une question qui conditionne nos échanges avec le monde numérique: comment nous donner l'impression et le plaisir d'être présent en temps réel dans un monde virtuel représenté sur un écran ? Déjà, à partir de la capture des mouvements en temps réel, la Wii Remote couplée à la visualisation et aux sons, nous rendait dans bien des cas (tennis, golf, boxe,..) suffisamment présents dans le monde virtuel représenté sur l'écran. Surprenant tout de même. On aurait pu penser que le poids de la raquette, le toucher pour le grip seraient des éléments essentiels pour obtenir ce résultat. Il semble possible de s'en passer pour produire un jeu de tennis sur ordinateur passionnant et impliquant tout le corps, fatigue physique comprise... Comme leur succés le montre, les interfaces Nintendo ont dû toucher juste. On est certes encore très loin du compte mais elles ont marqué des points décisifs. Soyons clairs, pour les auteurs de ces lignes, la Wii Fit a été un choc. Nous sommes à l'origine d'un élément de l'Expo Nano (production CCSTI de Grenoble, Cité des Sciences, Cap Sciences Bordeaux). Notre bras à retour d'effort couplé à un environnement multimédia permet de toucher, soi même, la matière à l'échelle du nanomètre, là où les objets vous attirent violemment. Il a été utilisé à Grenoble, Paris et Genève par des milliers de personnes à ce jour. Notre stratégie pédagogique est basée sur la projection de notre présence dans la représentation virtuelle de mondes réels largement hors de notre perception. Vaste programme certes mais la gym en salon est passée de Véronique et Davina à la Wii Fit pendant que la seule vision en gros plan des insectes passe de Microcosmos à Bee Movie. Pour faire connaître le monde des abeilles, il doit être possible de faire mieux. Un exemple encore plus radical est, disons, celui de Horton. Les bactéries sont une forme de vie des plus foisonnantes, des plus anciennes et des plus essentielles pour le futur de la vie comme Stephen Jay Gould l'a souligné jusqu'à la fin de sa vie. Elles sont partout et omniprésentes. Comme l'apprenons nous ? Pourrions nous mieux les connaître si nous pouvions les voir, les toucher voire les cotoyer même si ça n'est que virtuellement ? 
    Derrière le succés commercial de la Wii Fit, existe un champ immense, terrain de jeu à la fois des chercheurs et des entreprises cherchant comment nous introduire dans des mondes virtuels jusqu'à nous y rendre présents pour notre perception. La Wii Fit propose simplement, dans un univers virtuel, une représentation de notre corps à laquelle nous sommes liés en temps réel par la vue, l'ouïe et...les pieds. Nous contrôlons ce nouveau corps voire même nous nous identifions à lui avec plaisir quand il nous projette bien loin sur des pistes de ski virtuelles. Suivant la voie ouverte par la Wii Fit, de futures interfaces entre la personne et le monde numérique, bien au delà des consoles de jeu classiques trop limitées pour faire vrai, pourraient permettre de reprendre des idées comme celle pionnière de Isaac Asimov avec le Voyage Fantastique. Il proposait une vision de l'intérieur du corps à l'échelle d'un globdevenir un Fantastique Voyage Virtuel.

    2 -  Bienvenue à tous dans le nanomonde


    Point de vue

    Bienvenue à tous dans le nanomonde, par Joël Chevrier et Annie Luciani
    LE MONDE | 29.08.06 | 13h23


    Objets, discours, activité économique : les nanotechnologies débarquent en masse dans notre environnement. Un fait incontournable : un potentiel immense de nouveaux usages s'ouvre à nous. Jusqu'où maîtriserons-nous ce nouvel environnement ? Nous en vivrons les conséquences en tout cas. Déjà, dans le cas de la téléphonie mobile, nous avons, de fait, voté un investissement immense de ressources humaines et matérielles en les achetant. Est-ce la seule relation possible avec une technologie nouvelle ? C'est une question difficile, en particulier pour les enseignants.
    Comment d'abord expliquer ce nanomonde qui fait irruption dans notre quotidien ? Au-delà d'une description abstraite, il est devenu possible aujourd'hui d'y mettre directement les mains. Des "nanomanipulateurs" assurent une projection artificielle de nos sens et de notre perception aux échelles allant de la taille des virus à celle des atomes. A Grenoble, nous construisons ces machines à mettre entre toutes les mains. Mais pourquoi en passer par ces nanomanipulateurs ? Quels enjeux ?
    Nous sommes entourés d'objets technologiques. Si leur fonctionnement nous échappe la plupart du temps, nous identifions encore la fonction en voyant l'objet. Nous distinguons un lecteur DVD d'un four microondes au premier coup d'oeil même si nous ne savons pas pour la plupart d'entre nous donner le principe de base à l'oeuvre dans les deux cas. C'est l'image de la "boîte noire".
    Avec les nanotechnologies, cette identification de la fonction et de l'objet tend à s'estomper avec un important développement de la fonction mais une disparition de l'objet pour notre perception. La technique, au moins en partie, disparaît de notre environnement et agit directement dans le nanomonde pour une action en retour à notre échelle efficace, rapide et fortement amplifiée. Pour expliquer cette évolution, on est rapidement conduit à décrire les atomes, leurs assemblages et leurs propriétés, comme une réalité lointaine, imperceptible, échappant à nos réflexions quotidiennes. Difficulté connue de mettre en mots une science omniprésente aussi complexe dans sa formulation qu'efficace dans la pratique.
    Bien sûr, dans ce domaine, il existe des chefs-d'oeuvre : la chimie assemble des boules colorées et des bâtons pour nous montrer l'ADN. Représentation tellement efficace et pertinente qu'elle est heureusement incontournable au cours d'une éducation pour notre vision commune de la matière. Dans d'autres cas, une représentation comparable attend : une présentation répandue des nanosciences passe par le transistor, son coût, sa taille et des pronostics sur leur évolution. Avez-vous vu une présentation simple, reprise dans les médias par exemple, vous permettant de retenir les clés du fonctionnement du transistor vieux déjà d'environ cinquante ans ?
    Microcosmos, le film sur les insectes qui, par l'image, nous projette au millimètre et nous fait connaître les spécificités de ces échelles (revoir les gouttes qui tombent sur la coccinelle) interroge : quel est le plus petit objet visible en direct au collège ? Il est plus petit que le diamètre d'un cheveu, mais guère plus petit que cela, à la limite atteinte par le microscope optique, outil fantastique vraiment, complexe mais simple à utiliser. Bon marché, il a envahi lycées et collèges.
    Mais aux échelles inférieures au micromètre, là où se joue la partie des nanotechnologies (un transistor de votre PC est bien plus petit qu'un poil de mouche invisible au microscope optique), comment ouvrir directement les portes du nanomonde à un élève non pas par une présentation enthousiaste et futuriste des performances induites à son échelle mais, comme le fait Microscosmos, grâce à l'image, par projection de son expérience personnelle, sensorielle dans le nanomonde ? Comment déclencher la motivation conduisant à un apprentissage des règles du jeu à ces échelles ?
    Les techniques actuelles de médiatisation et de construction des représentations du réel sur la base des réalités virtuelles couplées à notre connaissance de la matière à l'échelle du nanomètre permettent de proposer une solution en phase avec de nouveaux modes d'appréhension de la connaissance qui impliquent de plus en plus l'image, le son, le toucher et le temps réel des réseaux plutôt que la seule réflexion abstraite, formalisée par l'écrit et construite après un long effort.
    La définition et la construction d'environnements multisensoriels basés sur des simulateurs interactifs et couplés à des nanocapteurs et nanoactionneurs sont aujourd'hui en route. Ils permettront pratiquement de mettre les doigts dans le nanomonde, d'y projeter nos yeux et nos oreilles. Ces programmes de recherche sont bien sûr interdisciplinaires : des chimistes et des physiciens, des roboticiens s'associent avec des spécialistes des réalités virtuelles et des sciences cognitives. Avec ces nanomanipulateurs, de nouvelles sensations nous attendent dans un monde sans haut ni bas, aux murs collants ou mous, voire flous.
    Les extensions de nos sens artificiellement définies nous aideront à explorer, étudier, apprendre et à agir dans cet environnement à la fois immédiat et tellement lointain que nos nano-objets investiront mais construit avant tout aujourd'hui sur toutes sortes de molécules, celles de la chimie et de la biologie.

    1 - Nanocontact: les mains dans le nanomonde


    Histoire et esthétique du contact dans l'art contemporain: 
    actes du colloque contact, 27-28 mars 2003, Département des arts plastiques et sciences de l'art de l'Université de Provence
    Sylvie Coëllier

    Cet ouvrage, constitué par les actes du colloque " Contact " organisé sous la direction de Sylvie Coëllier, inaugure la nouvelle collection " Arts " des PUP. Il s'insère dans la série des travaux " Théorie et pratique des arts " émanant du LESA. La publication propose une interrogation esthétique et historique de la notion de contact dans le domaine des arts plastiques au XXe siècle. Une première partie circonscrit le champ de la notion à travers les approches, fort différentes mais non divergentes, de l'artiste Cherokee Jimmie Durham, d'un physicien explorant tactilement les nanomondes et d'un philosophe. Les autres textes dessinent une histoire de la notion dans l'art du XXe siècle allant de l'haptique et du fusionnel à la tactilité intimiste ou au choc. Les œuvres interrogées à cette intention ont été réalisées par des artistes nombreux et divers : Marcel Duchamp, Raoul Hausmann, les expressionnistes allemands, Brancusi, Barnett Newman et Rothko, Hantaï et quelques membres de Supports-Surfaces, Vito Acconci, Valie Export et Yoko Ono, Richard Serra, Michael Snow, Luciano Fabro, l'argentin Fabian Marcaccio, l'atelier Van Lieshout, Marie-Ange Guilleminot et Gabriel Orozco.
    Publications de l'Université de Provence2005 - 256 pages


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