Base de connaissance

L’application FizziQ Junior répond à deux objectifs : - aider les élèves de cycle 3 à maîtriser par l’expérience les bases du raisonnement scientifique en utilisant les outils numériques - assister les enseignants dans les la création et le déroule des séances d’investigation en classes. Pour réaliser ces objectifs, FizziQ Junior utilise les possibilités souvent insoupçonnées offertes par les tablettes ou les smartphones, comme par exemple les capteurs, pour créer un outil innovant et utile en classe mais aussi en continuité pédagogique. FizziQ Junior a d’ailleurs été sélectionnée par le programme Edu-Up du ministère de l’éducation nationale qui finance les outils pédagogiques du futur. Pour l’enseignant FizziQ Junior est un moyen d’identifier, d’adapter ou de créer des activités d’investigation scientifique, puis de les partager avec ses élèves, et de corriger leur travail sur les tablettes. L'accès à ces fonctions se fait à partir de l'espace Enseignant. Pour accéder à l'espace Enseignant : à partir du menu principal > bouger le curseur en bas à droit "Mode Enseignant" Pour l’élève, ou un groupe d’élèves, FizziQ Junior est à la fois un outil d’expérimentation et un cahier d’expérience digital dans lequel il organisera toutes les étapes de son raisonnement sous forme de texte, de photos, de dessins ou de mesures. Une fois son travail terminé il exportera son travail sous la forme d’un document PDF, ou le partagera avec son enseignant pour la correction. L'accès à ces fonctions se fait à partir de l'espace Elève.

Pour que les élèves puisse se familiariser avec l’application FizziQ Junior et mieux saisir son fonctionnement, nous vous recommandons de réaliser une première petite expérience avec eux pour instruire cet outil. Nous avons préparé trois petits jeux que les élèves pourront essayer et qui permettra d'introduire des séances sur le son, le mouvement ou les couleurs. Ce petit temps ludique leur permettra de prendre en main l’application et de mieux comprendre la philosophie de la méthode d’investigation. Lancer l’application, puis dans le menu qui s’affiche appuyer sur « Je teste mes instruments ». A présent appuyer sur une des icônes, comme par exemple l’icône intitulée « Le peintre ». Suivez les instructions pour faire ce petit jeu qui testera vos capacité à identifier rapidement des couleurs autour de vous. Appuyez sur « Pause » et reprenez quand vous avez fini le jeu. Une tablette pouvait se transformer facilement en un instrument de mesure très précis pour conduire des démarches d’investigation passionnantes avec vos élèves. Nous avons étudié la couleur mais FizziQ Junior offre l’accès à plus de vingt types de mesures différentes. Pour les découvrir, revenez au menu précédent, et appuyez sur l’icône « Découvre les instruments ». Vous allez alors visualiser la liste de tous les outils de mesure dont disposeront vos élèves pour faire des expériences nouvelles et enrichissantes.

Pour ouvrir l’espace l’enseignant il faut activer le mode Enseignant avec le bouton en bas à droite de l’écran dans le menu principal. A la première utilisation ce menu est accessible à tous, mais l’enseignant peut créer un mot de passe pour éviter que les élèves ne rentrent dans ce menu. Après avoir appuyé sur l’icône Enseignant, le nouvel écran propose les différentes fonctionnalités de l’espace enseignant : la recherche d’activités, la gestion des activités, le casier enseignant et les paramètres de la tablette. La main à la pâte et la communauté éducative ont créé de nombreuses activités que l’enseignant peut utiliser directement ou modifier pour l’adapter à ses besoins. On retrouvera ces activités en appuyant sur « Trouver une activité. Cette fonction nécessite un accès internet. Sélectionner une activité en autant sur son nom. On visualise alors les détails de l’activité, son auteur, et un lien vers la ressource complète qui décrit l’activité. Pour accéder à cette ressource, on appuie sur le lien et elle s’affiche sur l’écran. Attention, ces fonctionnalités requièrent l’accès à internet. A partir de cette fenêtre on peut télécharger l’activité pour la modifier ou la transférer aux élèves. Appuyer en bas sur Télécharger l’activité, cette activité apparait alors dans un menu semblable au cahier d’expérience de l’élève. L’enseignant pourra alors modifier l’activité, ajouter du texte, des photos ou des mesures, mais également ajouter des étapes pour faciliter le raisonnement des élèves. Je vous propose d’appuyer sur PAUSE et de télécharger sur votre tablette une activité, puis de la modifier avec les outils d’édition. Une fois ces éléments ajoutés, on peut partager l’activité en appuyant sur l’icône Partager dans le menu déroulant. Il y a plusieurs manières de partager une activité. Si l’enseignant n’a pas accès à internet ou si il préfère ne pas utilise de code QR, l’enseignant peut placer l’activité dans le casier de l’élève. Celui-ci retrouvera dans son espace élève l’activité qu’il pourra suivre. Si l’enseignant n’a pas internet mais veut néanmoins communiquer un Code QR à sa classe;, il peut créer un Code QR qui ne nécessite pas internet en utilisant l’option « Code QR texte seul ». Les images, dessins ou mesures ne seront lors pas incluses dans l’activité. Finalement si les élèves ont accès à internet, l’enseignant peut créer un Code QR texte et image. L’activité sera transférée dans son intégralité de façon anonyme et sécurisée sur nos serveurs, et un Code QR sera créé qui permettra aux élèves d’aller chercher cette activité dans la base donnée. Ce code pourra être utilisé pendant un mois et seuls les détenteurs du code peuvent accéder à l’information. Pour cette séquence nous allons ajouter à votre activité une photo, puis vous allez créer un Code QR «texte et image », vous enverrez à votre adresse ce Code QR à votre adresse email en appuyant sur l’icône partager en bas à droite. Vous pouvez également prendre en photo ce Code QR. A présent nous allons vérifier qu’un élève peut lire le Code QR, retournez dans le menu élève et scannez le Code QR à partir de votre mail sur un autre appareil. Vous verrez alors apparaître l’activité que vous avez créé. Il existe également la possibilité pour l’élève de partager son cahier avec l’enseignant. Pendant que nous sommes dans le menu Elèves, nous allons partager le cahier que nous avons créé durant la première séquence, et le placer dans le casier de l’enseignant. Pour cela appuyer sur Partager mon travail, puis Mettre un cahier dans le cahier de l’enseignant, puis sélectionner le cahier. Après validation il apparait en rouge. Revenez à présent au menu enseignant et appuyer sur ouvrir mon casier. On voit alors le document de l’élève. Ouvrez ce document, l’enseignant a alors la possibilité d’ajouter des commentaire au cahier, puis de renvoyer le cahier à l’élève en quittant le document. L’élève verra apparaitre dans ses cahiers le cahier annoté et pourra le modifier. Une dernière option est le menu paramètre. Ce menu permet de consulter les capteurs disponibles sur la tablette, de calibrer certains instruments comme le son ou la boussole, de créer des mots de passe, ou de personnaliser la tablette. Nous vous conseillons de regarder ces différentes options et de consulter le mode d’emploi présent dans le site www.fizziq.org si vous souhaitez en savoir plus.

L'élève peut télécharger une activité qui a été préparée par l'enseignant. Cette activité peut être téléchargée de deux façons : soit sous forme de QR code, soit placée dans le casier de l'élève. 1. Télécharger une activité sous forme de code QR Pour télécharger une activité disponible sous forme de code QR, à partir du menu Elèves, sélectionner "Je commence une activité", puis "Je télécharge une activité", puis avec la caméra, viser le code QR de l'activité. Quand le code QR est reconnu , le cadre devient vert, appuyer sur "Commence cette activité". Le cahier d'expérience s'ouvre incluant les questions affichées en gris. Si le code QR ne peut être reconnu, consulter la section : Problèmes : le code QR de l'activité n'est pas reconnu 2. Ouvrir une activité placée dans le casier de l'élève Pour ouvrir une activité disponible dans le casier de l'élève, appuyer sur "L'activité est dans mon casier", puis sélectionner l'activité. télécharger une activité disponible sous forme de code QR, à partir du menu Elèves, sélectionner "Je commence une activité", puis "Je télécharge une activité", puis avec la caméra, viser le code QR de l'activité. Quand le code QR est reconnu , le cadre devient vert, appuyer sur "Commence cette activité". Le cahier d'expérience s'ouvre incluant les questions affichées en gris.

Pour créer un nouveau cahier, à partir du menu principal, appuyer sur l'icône Elèves, puis sélectionner "Je créée un nouveau cahier". Pour modifier un cahier existant, à partir du menu principal, appuyer sur l'icône Elèves, puis sélectionner "J'ouvre un de mes cahiers". - Si le cahier est affiché en rouge, cela signifie qu'il a été placé dans le casier de l'enseignant. Pour l'enlever du casier de l'enseignant, appuyer sur le cahier, puis retirer le chaire du casier. - Si le cahier est affiché en vert, cela indique qu'il a été corrigé par l'enseignant et rendu à l'élève.

Dans le cartouche supérieur, l’élève ou le groupe d’élèves, ajoute son nom, la date et les auteurs du document. Il peut également ajouter une photo en appuyant sur l’icône. Pour ajouter des éléments dans son cahier, l'élève appuie sur le signe PLUS à l’endroit qu’il juge le plus pertinent. Il peut ajouter du texte, une photo, un dessin ou une mesure. Les éléments, ou cartes d'observation, texte, photo, dessin ou mesures, peuvent être déplacées dans le cahier d'expériences par drag and drop : appuyer longuement sur la carte d'observation, puis en gardant appuyé, bouger cette carte à l'endroit désiré. Si des erreurs ont été faites, on peut détruire une entrée en la déplaçant vers la gauche (swipe left), et qu’en appuyant sur un texte vous pouviez également le modifier. On annule un déplacement ou une suppression en appuyant sur l'icône verte Revenir en Arrière qui apparait en bas à gauche du cahier. Pour modifier une image, appuyer deux fois rapidement sur l'image, on entre alors dans le module dessin dans lequel l'image peut être modifiée. En haut à droite du cahier d’expérience on trouve une barre de menu déroulant. Elle contient plusieurs outils pour gérer le cahier : - la loupe, qui permet d’avoir une vue globale sur le document - une aide aux élèves pour remplir le document, l’étoile dans le menu déroulant. Cette aide donne des conseils à l’élève pour mieux organiser et remplir son cahier d’expérience. - le bouton de sortie pour fermer le cahier d’expérience et le sauvergarder. Le travail de l’élève est constamment sauvé au fur et à mesure qu’il remplit son cahier. Même si il quitte l’application ou si la tablette s’éteint, son travail sera préservé.

Pour ajouter du texte, appuyer sur le bouton PLUS dans la section où doit être ajouté la zone de texte, puis appuyer sur "Texte". rédiger le commentaire désiré puis appuyer sur "Je valide". le texte est alors ajouté à la fin de la section. Pour ajouter un dessin, appuyer sur le bouton PLUS dans la section où doit être ajouté le dessin, , puis appuyer sur "Dessin". Une nouvelle fenêtre s'ouvre dans laquelle l'élève pourra créer le dessin qu'il souhaite. pour ajouter ce dessin au cahier, appuyer sur l'icône Cahier Plus. Pour ajouter une photo, appuyer sur le bouton PLUS dans la section où doit être ajouté la photo, puis appuyer sur "Photo". Une nouvelle fenêtre s'ouvre avec l'écran caméra. Pour prendre une photo et l'ajouter au cahier, appuyer sur l'icône Cahier Plus. Pour utiliser la caméra frontale, appuyer sur l'icône Smiley.

Les élèves peuvent partager le cahier d'expériences soit en plein plaçant dans le casier de l'enseignant, soit sous la forme de document PDF qui peut être envoyé par mail ou toute autre forme de moyen de communication présent dans la tablette pu le smartphone. Pour mettre un cahier dans le casier de l'enseignant, à partir du menu principal de l'Elève, appuyer sur "Je partage mon travail", puis sur "Mettre un cahier dans le casier de ton enseignant", puis sélectionner le document. Après confirmation, le document apparait en rouge dans la liste des cahiers de l'élève et apparaît dans le casier de l'enseignant. Pour partager un cahier sous forme PDF, à partir du menu principal de l'Elève, appuyer sur "Je partage mon travail", puis sur "partager un document sous forme PDF", puis sélectionner le document. Après confirmation, le document est préparé puis affiche à l'écran. Pour l'exporter appuyer sur l'icône Partager en bas à droite, puis sélectionner le type de partage choisi.

L'élève peut ajouter des mesures en utilisant les différents instruments de mesure disponibles dans la tablette ou le smartphone. Pour ajouter une mesure, dans le Cahier, appuyer sur l'icône PLUS dans la section à laquelle on souhaite ajouter une mesure. Puis appuyer sur "Mesures". Puis sélectionner l'instrument que l'on souhaite utiliser. Pour ajouter la mesure au cahier, appuyer sur l'icône Cahier Plus.

La main à la pâte et la communauté éducative ont créé de nombreuses activités que l’enseignant peut utiliser directement ou modifier pour l’adapter à ses besoins. Dans l'espace Enseignants, appuyer sur « Trouver une activité". Cette fonction nécessite un accès internet. Sélectionner une activité pour la visualiser. S'affiche alors les détails de l’activité, son auteur, et un lien vers la ressource complète qui décrit l’activité. Pour voir la fiche de cette ressource, appuyer sur le lien. Attention, ces fonctionnalités requièrent l’accès à internet. Pour télécharger l’activité et la modifier ou la partager avec des élèves. Appuyer en bas sur Télécharger l’activité, cette activité apparait alors dans le cahier d'activité, semblable au cahier d’expérience de l’élève.

Dans l'espace Enseignants, l'enseignant peut créer ou modifier une activité qui sera partagée avec les élèves, soit sous forme de code QR, soit placée dans le casier de l'élève. Pour créer une nouvelle activité, dans l'espace Enseignants, appuyer sur "Gérer mes activités", puis "Créer une activité". On remplit alors le nom de l'activité, puis on ajoute du texte, des dessins, des photos ou des mesures comme pour le cahier élève. l'enseignant peut également ajouter des nouvelles Etapes, option qui n'est pas possible dans le cahier élève. les étapes permettent de structurer le cahier et de conduire le raisonnement de l'élève. Pour modifier une activité, dans l'espace Enseignants, appuyer sur "Gérer mes activités", puis "Créer une activité". On remplit alors le nom de l'activité, puis on ajoute du texte, des dessins, des photos ou des mesures comme pour le cahier élève. L'enseignant peut également ajouter des nouvelles Etapes, option qui n'est pas possible dans le cahier élève. les étapes permettent de structurer le cahier et de conduire le raisonnement de l'élève.

Il y a plusieurs manières de partager une activité avec ses élèves : - placer l'activité dans le casier de l'élève sur la tablette - partager l'activité sous forme de code QR ne nécessitant pas internet - partager l'activité sous forme de code QR utilisant l'accès internet Placer l'activité dans le casier de l'élève Si l’enseignant n’a pas accès à internet ou si il préfère ne pas utilise de code QR, l’enseignant peut placer l’activité dans le casier de l’élève. Celui-ci retrouvera dans son espace élève l’activité qu’il pourra suivre. Pour placer l'activité dans le casier de l'élève : dans le menu Enseignant > Partager une activité > sélectionner le fichier > Ajouter au casier de l'élève L'activité est alors accessible par l'élève dans son casier. Partage une activité par QR code ne nécessitant pas internet Si un accès internet n'est pas disponible ou si l'activité est simple et ne comporte que du texte ou des étapes, l'enseignant peut partager l'activité sous forme d'un QR code sans Internet. Si l'activité inclue du texte, elle peut néanmoins être convertie en code QR sans internet mais seul le texte sera intégré. Pour générer un QR code sans internet pour l'activité : dans le menu Enseignant > Partager une activité > sélectionner le fichier > Code QR sans internet Le QR code apparait à l'écran. Il peut être partagé sous forme d'image par mail ou tout autre moyen de communication en appuyant sur le bouton Partage en bas à droite. Les élèves peuvent ajouter l'activité en scannant le code QR directement à partir de l'espace Elève Partage une activité par QR code ne nécessitant pas internet Si un accès internet est disponible et que l'activité comporte des images, l'enseignant peut créer un code QR avec Internet. Dans ce cas les informations sont stockées sur nos serveurs et sont accessible par une clé uniquement qui est intégrée dans le code QR. Avant de pouvoir créer le code QR, l'enseignant doit certifier que les informations contenues dans l'activité sont strictement à destination de l'enseignement et ne comporte pas de contenu inapproprié pour les élèves. Pour générer un QR code avec internet : dans le menu Enseignant > Partager une activité > sélectionner le fichier > Code QR avec internet Le QR code apparait à l'écran. Il peut être partagé sous forme d'image par mail ou tout autre moyen de communication en appuyant sur le bouton Partage en bas à droite. Les élèves peuvent ajouter l'activité en scannant le code QR directement à partir de l'espace Elève

Tous les smartphones et tablettes ne disposent pas des mêmes capteurs. Pour connaître la liste des capteurs accessibles à l'utilisateur à partir de FizziQ Junior : A partir de l'espace Enseignant > Modifier les paramètres > Liste des capteurs

Certains instruments de mesure ont besoin d'être recalibrés régulièrement pour des raisons diverses : - La boussole peut être sensible à des champ magnétiques parasites et son orientation faussée. - Les microphones des tablettes sont tous différents. Si on souhaite que toutes les tablettes aient la même sensibilité au son, on peut calibrer le microphone. Pour calibrer un instrument: a partir de l'espace Enseignant > Modifier les paramètres > Calibration > choisir l'instrument à calibrer

L'accès à l'espace Enseignant peut être protégé par un mot de passe. Pour créer un mot de passe : à partir de l'espace Enseignant > Modifier les paramètres > Mot de passe enseignant Le mot de passe sera demandé à chaque accords à l'espace Enseignant. Si le mot de passe est perdu, il peut être réinitialisé avec le mot de passe de secours : FizziQ2022

La boussole utilise le magnétomètre du téléphone portable ou smartphone pour déterminer l'angle de l'appareil avec le nord magnétique. Le magnétomètre mesure la direction du champ magnétique terrestre mais il est très sensible à des interférences provenant de métaux ferromagnétiques présents dans certains appareils électroniques ou des objets en métal comme le fer ou l'acier. Dans ce cas, le magnétomètre a du mal à séparer la composante du champ magnétique due à la terre de celle de l'objet qui créée une perturbation. Le magnétomètre peut alors se dérégler. Pour calibrer la boussole, ou compas, on peut faire une manipulation très simple du portable qui est détectée par le magnétomètre. Il se met alors en mode calibration et se recalibre en utilisant la manipulation du portable pour déterminer précisément la direction champ magnétique terrestre. La manipulation consiste à faire faire une rotations entière, successivement dans les trois axes, du smartphone. A la suite de ces rotations, le magnétomètre se recalibre et la boussole est alors à nouveau prête à être utilisée. Cette manipulation peut être effectuée pour toutes les applications qui utilisent un magnétomètre. Dans FizziQ, on peut faire cette calibration à partir du menu Réglages > Etalonnage et calibration > Orientation.

FizziQ utilise les capteurs des téléphones portables ou tablettes pour réaliser des mesures scinetifuqes sur le monde réel. Les types de capteurs présents dans un smartphone varient en fonction des appareils, mais pratiquement tous incluent un accéléromètre, un appareil photo, un microphone, un GPS, un magnétomètre et un gyroscope. A partir de ces capteurs, fizziQ est capable de calculer plus de 50 types de données pour étudier les ondes sonores, la lumière, la couleur, le mouvement, le champ magnétique, la position, et même étudier la cinématique des objets en mouvement. Les informations produites par ces capteurs peuvent être enregistrées par l'application, et analysées sous forme de graphique ou de tableaux de données.

La caméra du smartphone permet de calculer la luminance du flux lumineux qui est émise ou reflété par les objets qui sont dans son champ. La luminance est proportionnelle à l’intensité lumineuse mais, contrairement à la mesure d’éclairement, ne tient pas compte de la surface de la source lumineuse. C'est le ressenti visuel de l’intensité lumineuse. La luminance locale calcule la luminance des pixels centraux de l'image capturée par la caméra. La luminance globale calcule la luminance moyenne sur l'ensemble des pixels de l'image de la caméra. Dans FizziQ, la luminance est calculée comme la moyenne des composants rouge, vert et bleu détectés par la caméra du smartphone sur l’ensemble de l’image et rapportée à la valeur de calibration. La mesure est mise à jour à une fréquence d'environ 10 Hz. ATTENTION : le smartphone ajuste constamment ses capteurs de luminosité pour que l’image soit la meilleure possible, il est donc nécessaire de calibrer l'instrument, ce qui permet de fixer les paramètres d’acquisition de l’image et donc de pouvoir comparer les luminance que tu observes par rapport à la luminance initiale.

L'absorbance mesure la capacité d'un milieu à absorber la lumière qui le traverse. Cette mesure est utilisée en spectrométrie pour mesurer les concentrations de produits chimiques. L'absorbance est le logarithme décimal du rapport entre l'intensité lumineuse de référence et l'intensité lumineuse transmise. L'absorbance est une donnée relative sans dimension. L'appareil de mesure doit être calibré en utilisant le bouton CAL, qui permettra de fixer l'intensité lumineuse de référence. Le bouton RAZ permet d'annuler la calibration. Ton smartphone ne peut se comparer à un spectromètre de laboratoire qui permet de réaliser des mesures de haute précision, mais il te permet néanmoins de réaliser certaines expériences passionantes sur la lumière.,

Le savant Anglais Thomas Young a été le premier à découvrir que trois couleurs monochromatiques, le rouge, le vert et le bleu suffisent pour obtenir par addition toutes les sensations de couleur. Notre rétine est d'ailleurs composée de détecteurs appelés cônes qui ont des sensibilités particulières à chacune de ces couleurs. Un appareil photo digital fonctionne d'une manière semblable. Sur le capteur, est fixé un réseau de petits filtres de couleur rouge vert et bleu que l'on appelle un filtre de Bayer. Ce filtre laisse passer les longueurs d'ondes autour des longueurs d'ondes 460 nm (bleu), 550 nm (vert) et 640 nm (rouge). Pour plus de détails sur le fonctionnement du colorimètre de FizziQ, consulter notre article : Comment fonctionne le colorimètre Attention : les caméras des smartphones et tablettes ajustent constamment les réglages pour que l'image soit toujours claire et que les couleurs soient bien représentées, mais cela peut affecter les mesures si on compare les spectres de différents objets. Il est donc recommandé d'appuyer sur le bouton CALIB pour fixer les paramètres de ton appareil quand tu veux comparer différentes couleurs.

Le colorimètre est un outil qui analyse les échantillons colorés. FizziQ utilise le détecteur photographique présent dans ton portable pour calculer différents paramètres qui caractérisent la couleur reflétée ou transmise par les objets que tu analyses. La couleur est un phénomène physique difficile à étudier. Chacun perçoit les couleurs différemment. Les capteurs photographiques des portables ont des sensibilités différentes à certaines longueurs d'ondes et les résultats ne sont pas toujours comparables pour différents portables. L'écran Couleur donne un grand nombre d'informations sur la couleur du centre de l'image: - un échantillon de la couleur perçue par le capteur et son nom commun, - le spectre en % de la valeur maximum des composantes rouge, vert et bleu qui constituent cette couleur, - la teinte sur l'échelle HSV, et l'intensité de cette teinte.

L'accéléromètre mesure l'intensité de l'ensemble des forces qui s'exercent sur un téléphone portable ou une tablette et les exprime sous forme d'une accélération. Si on agites un mobile et que donc on lui applique des forces, on voit la mesure augmenter ou décroître rapidement. Si on garde ton portable immobile, on constate que l'accéléromètre affiche une valeur d'environ 9.8 m/s2. Cette accélération résulte de la force que l'on exerce pour maintenir le portable immobile et contrer la force d'apesanteur. L'accéléromètre est un petit composant électronique réalisé à partir de la technologie MEMS (système micro-électromécanique). Son fonctionnement est décrit dans notre blog sur le sujet. L'accéléromètre d'un smartphone est très précis. La précision des mesures est inférieure à 0.01 m/s2, et la fréquence de mise à jour des données est supérieure à 100 hertz, c'est-à-dire que 100 données sont calculées par seconde. Certains smartphones donnent accès à une autre mesure de l'accélération: l'accélération linéaire. Cette mesure est en fait le résultat combiné de deux capteurs: l'accéléromètre avec g, et le magnétomètre. Ce dernier permet de soustraire la composante de la gravité de la mesure. L'accélération linéaire est ainsi une mesure qui reflète uniquement l'accélération créée par l'utilisateur sans la gravitation, comme si tu étais en apesanteur ! Cette mesure est très utile pour les jeux où seul le mouvement de l'utilisateur compte.

L'accéléromètre d'un smartphone est mesuré par un petit composant électronique appelé un MEMS, c'est-à-dire un petit circuit intégré dans lequel nous avons des pièces mécaniques et des pièces électroniques complètement intégrées. Les premiers MEMS ont été développés dans les années 1970. Le circuit MEMS calcule l'accélération en mesurant les changements de capacité d'un condensateur dont une des électrodes est attachée au smartphone et l'autre est attachée à un système de ressort. Lorsqu'une accélération dans la direction particulière sera appliquée, cette électrode se déplacera et la capacité entre les plaques et la masse changera. Cette variation de capacité sera mesurée, traitée et elle correspondra à l'accélération. Vous pouvez en savoir plus sur le fonctionnement de l'accéléromètre dans notre blog : Pourquoi un accéléromètre immobile affiche 9,8 m/s² ?

L'accélération linéaire mesure la variation de vitesse du téléphone mobile dans le référentiel terrestre selon les trois axes X, Y et Z. Elle est mesurée en m/s². La valeur est donc nulle (suivant tous les axes) quand le téléphone est immobile. Cette mesure est en fait le résultat combiné de deux mesures: l'accélération absolue absolue, aussi appelée accélération avec g, et l'apesanteur qui est donnée par le magnétomètre. Ce dernier permet de soustraire la composante de la gravité de la mesure. L'accélération linéaire est ainsi une mesure qui reflète uniquement l'accélération créée par l'utilisateur sans la gravitation, comme si tu étais en apesanteur ! Cette mesure est très utile pour les jeux où seul le mouvement de l'utilisateur compte. Vous trouverez plus de détails sur la différence entre accélération linéaire et absolue dans notre article sur le sujet : Quelle est la différence entre accélération linéaire et accélération absolue ?

Un gyroscope est une instrument qui mesure l'orientation d'un objet dans l'espace. Les gyroscopes sont essentiels pour la navigation des avions ou des satellites et leur permet de détecter si ils pointent vers le haut, le bas ou le côté. Habituellement, un gyroscope est constitué d'une roue ou d'un disque qui tourne autour d'un autre disque ou axe. La rotation des disques mesure à la fois l'orientation du gyroscope lui-même et la vitesse à laquelle il tourne dans un sens ou dans l'autre. Dans un smartphone, le gyroscope est un petit composant électronique basé sur la technologie MEMS (système micro-électromécanique). La plupart des smartphones possède des gyroscopes qui permettent de déterminer la vitesse de rotation du mobile sur lui-même dans tous les sens. Cette utilisation est importante pour les jeux vidéos mais également pour déterminer la position exacte du téléphone en coordination avec l'accéléromètre et le magnétomètre. Dans le cadre scolaire, le gyroscope permet de réaliser des expériences sur la force et l'accélération centripète ou sur le mouvement rectiligne. La rotatation faciale est la rotation du mobile par rapport à l'axe z, qui est perpendiculaire à la face du smartphone. La rotation longitudinale est la rotation autour de l'axe y qui est la longueur de ton portable. La vitesse de rotation se mesure habituellement en rpm, qui veut dire rotation par minutes.

Un théodolite est un instrument d'optique, mesurant des angles dans les deux plans horizontaux et verticaux . Il est utilisé pour réaliser les mesures d’une triangulation, c'est-à-dire des angles d’un triangle. C'est un instrument essentiel en géodésie, cartographie, topographie, en ingénierie et en archéologie. Le théodolite de FizziQ utilise la caméra d'un smartphone pour réaliser des visées et mesurer précisément : - l'azimuth, c'est-à-dire l'angle dans le plan horizontal entre la direction d'un objet et le nord magnétique - l'élévation, c'est-à-dire l'angle dans le plan vertical entre la direction d'un objet et l'horizontale L théodolite pourra être utilisé en classe pour mesurer la hauteur d'un bâtiment, ou pour faire des mesures de triangulation.

Le GPS, ou Global Positioning System, permet de calculer la position d'un objet sur la terre. Le système fonctionne en recevant les informations de satellites qui tournent autour de la terre. En mesurant les valeurs de réception d'un signal émis par différents satellites, la puce GPS présente dans un smartphone peut calculer par triangulation la localisation du smartphone et son altitude. FizziQ permet de faire de nombreuses mesures grâce au GPS : - la latitude et la longitude qui permettent donner la localisation du smartphone sur le globe terrestre. Ces mesures sont exprimées dans FizziQ en millidegrés - la vitesse qui est déduite des variations de la latitude et de la longitude dans le temps et exprimée en m/s - l'altitude du mobile qui est exprimée en mètres - la précision de la mesure de localisation, exprimée en mètres. La précision donne une mesure de la marge d'erreur du GPS.Une Précision de 10 mètres indique que la position est précise à 10 mètres près.Le système GPS fonctionne en recevant les informations de satellites qui tournent autour de la terre. Pour que la précision soit optimale, il faut que le GPS reçoive les informations d'au moins quatre satellites. Le signal traverse difficilement les obstacles comme des murs ou des arbres. Pour améliorer la précision des mesures, il faut être en terrain dégagé, sans obstacle entre le téléphone portable et le ciel.

Le microphone permet de capturer les données caractérisant une onde sonore. Les nombre d'informations qui sont enregistrées par FizziQ sur le signal sonore est extrêmement important puisque Fizziq capture plus de 44 000 données par secondes (échantillonnage à 44 000 Hertz). A partir de ces informations, FizziQ va déduire des données synthétiques qui caractérisent l'onde sonore : - Le volume sonore qui décrit l'intensité sonore d'un son. Il est exprimé en décibels, ou dB. Cette mesure est utile pour analyser les variations de sons simples ou complexes ou faire des mesures de la vitesse du son ou d'echolocalisation. - Le niveau de bruit qui donne une mesure moyennée du volume sonore et est également exprimé en décibel. Cet indicateur permet d'analyser l'intensité des bruits ambiants comme une route passante ou le volume sonore d'une classe. - La fréquence d'un signal qui correspond au nombre de répétitions par secondes du motif élémentaire qui le compose. Elle est expérimée en hertz, noté Hz.Dans FizziQ, le fréquencemètre donne la fréquence fondamentale du signal périodique, c'est-à-dire son harmonique de premier rang. Les harmoniques d'un son musical sont des fréquences multiples entiers de cette première harmonique. Le fréquencemètre est utilisé pour analyser les sons harmoniques d'instruments de musique et faire des analyses de gammes. - Le spectre de fréquences qui détaille l'ensemble des fréquences qui le composent. Cet outil permet ainsi de décrire précisément les caractéristiques d'un son. Les fréquences sont exprimées en hertz, noté Hz. Le spectre est utilisée pour comprendre les différentes fréquences qui composent un son. Finalement, on peut également analyser la forme d'une onde sonore grâce à l'oscillogramme. Un oscillogramme donne une représentation temporelle d'un signal en mesurant les variations de son intensité (ou amplitude) dans le temps. Les signaux périodiques et non péridodiques peuvent être représentés par un oscillogramme, mais seuls ceux qui présentent une périodicité auront une représentation stable dans le temps. L'oscillogramme donne une vue équivalente à celle que l'on pourrait avoir avec un oscilloscope branché à un microphone.

La fréquence d'un signal correspond au nombre de répétitions par secondes du motif élémentaire qui le compose. Elle est exprimée en hertz, noté Hz. On distingue plusieurs types de sons : les sons purs qui ne sont composés que d'une seule fréquence et les sons complexes composés de plusieurs fréquences. Parmi les sons complexes, la plupart des son musicaux sont des sons harminques, c'est-à-dire que les fréquences qui composent le sons sont les multiples d'une seule fréquence appelée la fréquence fondamentale. FizziQ calcule la fréquence fondamentale du signal sonore. Pour calculer la fréquence fondamentale dans FizziQ, nous utilisons l'algorithme YIN, créé par Alain de Cheveigne de l'Ircam-CNRS, et Hideki Kawahara de la Wakayama University. cet algorithme est rapide et utilise la méthode d''autocorrelation du signal. Dans FizziQ la fréquence fondamentale est calculée à la fréquence de 10 hertz. Pour des applications spécifiques comme l'analyse de l'effet Doppler, on peut accléréer la fréquence jusqu'à 40 hertz. Pour cela aller dans réglages > Échantillonnage > Échantillonnage fin des fréquences

Un grand nombre de protocoles sont disponibles sur le site www.fizziq.org dans l'onglet Activités. Toutes ces activités ont été créées par des éducateurs spécialisés en sciences. En partenariat avec Trapèze.digital, la fondation La main à la pâte développe régulièrement de nouvelles ressources pédagogiques à destination des professeurs de primaire et collège permettant d’utiliser FizziQ en classe. Ces ressources détaillent les activités pouvant être conduites en classe en mettant en avant une démarche active et expérimentale des sciences conformément aux principes pédagogiques de La main à la pâte. De nombreux éditeurs comme Belin, Magnard, Hatier proposent également dans les livres scolaires des activités utilisant FizziQ pour conduire des séances d'expérimentation. Finalement, sur les réseaux sociaux, on retrouve des protocoles FizziQ avec le hashtag #fizziqlab. La communauté est encouragée à partager ses protocoles pour que d'autres enseignants, en France mais aussi à l'étranger et dans les pays en développement, puisse utiliser les smartphones comme outils éducatifs.

Voici différentes activités sur le mouvement qui utilisent l'accéléromètre des smartphones ou tablettes : - le calcul de la gravité - la relation entre vitesse de rotation et accélération centripète - le mouvement rectiligne et uniforme - la création d'un podomètre - la conservation de l'énergie pour un pendule Pour en savoir plus sur le fonctionnement d'un accéléromètre : - "Pourquoi un accéléromètre immobile affiche 9,8 m/s² ?"qui explique le fonctionnement d'un accéléromètre - "Quelle est la différence entre accélération linéaire et accélération absolue ?" qui détaille la différence entre accélération linéaire (aussi appelée accélération sans g) et accélération absolue (aussi appelée accélération avec g)

Voici différentes activités sur le mouvement qui utilisent le gyroscope des smartphones ou tablettes : - la relation entre vitesse de rotation et accélération centripète - le mouvement rectiligne et uniforme - la conservation de l'énergie pour un pendule

Voici différentes activités scientifiques sur la fréquence et la période d'un son qui peuvent être réalisées avec un smartphone ou une tablette : - les diapasons - les voyelles - les notes et la gamme - sons harmoniques et non harmoniques - qu'es-ce qu'est le timbre d'un instrument - qu'est ce qu'un bruit blanc ?

Voici différentes méthodes pour calculer la vitesse du son en utilisant un smartphone ou une tablette : - calcul de la vitesse du son