Brevet FR2771832A1 — publié le 19990604

La présente invention concerne un dispositif de type réglette pédagogique destiné à la compréhension et à la réalisation des conversions de mesures et de numération décimale, dans le domaine des mathématiques, des sciences physiques et de la technologie. Le procédé connu pour faire comprendre aux élèves les conversions de mesure et la numération décimale en général est le tableau traditionnel en colonnes répertoriant les différentes unités avec les règles de passage de l'une à l'autre, multiplier ou diviser par. On retrouve ces tableaux sur les différents manuels ou fichiers scolaires et l'élève se doit souvent de les reproduire sur ardoises, feuilles ou cahiers d'essai dans une manoeuvre souvent longue, fastidieuse et source d'erreurs, empiétant considérablement sur son temps d'application ou de recherche, limitant ainsi le nombre d'exercices qu'il peut effectuer par lui-même. La difficulté prouvée de mémorisation des différentes unités de mesure ou de numération dans le bon ordre, dans quelque domaine que ce soit, ainsi que les règles de passage de l'une à l'autre montre que l'unique utilisation ou reproduction des tableaux à colonnes n'est pas suffisante. On remarque que les élèves, même s'ils arrivent à maîtriser la technique des conversions au moment de l'apprentissage, ce qui est loin d'être le cas pour tous, perdent tout ou partie de cette maîtrise dans un temps parfois très court lorsque cette notion n'est plus directement travaillée. Ceci a plusieurs effets négatifs. Outre le fait qu'une quantité non négligeable d'élèves n'ar -rive jamais à maîtriser les conversions, les enseignants doivent sans cesse revenir sur l'apprentissage en cours d'année ou en cours de scolarité. Les élèves sont quant à eux souvent pénalisés dans de nombreux problèmes où l'on fait appel aux conversions de mesures ou de numération décimale, par des erreurs liées à de mauvaises transformations alors que le raisonnement employé pour résoudre ledit problème est correct. Les élèves engagés ensuite dans des filiéres techniques buttent de nouveau sur les mêmes obstacles, ce qui constitue un handicap dans la rapidité de la résolution des tâches qui leur sont demandées. lls disposent de moyens de calcul tels que règle à calcul, calculette électronique... mais sont souvent désemparés par les règles de conversions. Enfin, on peut étendre cette difficulté à maîtriser ces techniques à l'adulte qui, un jour se trouve dans sa vie quotidienne ou professionnelle, confronté à un problème de conversions sur lequel il achoppe et se voit contraint de faire appel de nouveau au traçage d'un tableau, on peut citer par exemple la ménagère face à une recette et à son verre mesureur ou le bricoleur confronté à des notions de volumes, de surfaces... La présente invention a pour but de donner aux enseignants, aux élèves et à tout citoyen en ayant besoin dans sa vie professionnelle et quotidienne, un véritable outil permettant à la fois de comprendre et de réaliser toute transformation, dite conversion, liée à l'apprentissage de la numération décimale (unité, dizaine, centaine, unité de mille etc, dixième, centième, millième etc, puissances de dix positives et négatives etc) et à I'apprentissage des unités de différentes mesures (capacité, longueur, masse, aire, volume etc, intensité, tension, puissance etc). Cet outil se veut simple d'utilisation et dans un même temps pédagogique, puisque différent des autres réglettes dites d'équivalence. En effet celles-ci ont été conçues pour donner une réponse directe au problème posé, la donnée est déjà inscrite, on la fait apparaître dans une fenêtre et dans le même temps dans une autre fenêtre, la réponse apparaît. Leur champ d'action est ainsi limité puisque elles sont inopérantes si votre propre donnée ne figure pas parmi les données de départ. Le dispositif objet de l'invention, en ce qui le concerne, ne donne pas directement la réponse mais exige un ef -fort formateur de la part de l'utilisateur, à savoir poser correctement la transformation demandée par une bonne écriture de la situation de départ, une bonne manipulation de l'outil avec rajout d'écriture si nécessaire et une bonne lecture finale de la réponse obtenue. Enfin l'utilisateur peut travailler en complète autonomie. Le dispositif selon l'invention comporte ainsi un premier élément dit coulisseau sur lequel sont retranscrits les tableaux usuels d'unités qui font l'objet de l'apprentissage, on peut citer par exemple les tableaux résumant la numération décimale, les tableaux de mesures de capacité ou de masse ou de longueur, les tableaux de mesures d'aire ou de volume. Ces tableaux sont prolongés par des cases vierges autorisant l'écriture. En effet, la matière employée pour la fabrication doit permettre d'écrire et d'effacer aisément les données de départ et d'arrivée de la conversion à effectuer à savoir la mesure à convertir ou l'expression numérique à transformer et son résultat, on pense notamment aux types de matière plastique autorisant l'effaçage à sec après utilisation de feutres adéquats. On peut ainsi travailler rapidement en autonomie ou non et multiplier les exercices d'apprentissage et d'application sans perdre de temps à tracer des tableaux sur ardoises, feuilles de brouillon ou cahiers d'essai. On évite ainsi les sources d'erreur dues à une mauvaise retranscription, erreurs souvent à l'origine d'une mauvaise mémorisation. L'utilisation rationnelle de l'espace utilisé sur le coulisseau permet de fixer quelques rappels de vocabulaire de même que la signification des lettres préfixes présentes dans les abréviations des unités par exemple, telles k pour kilo, h pour hecto... d pour déci, c pour centi.. Le verso du coulisseau offre à son tour un espace intéressant pour un autre rappel de connaissances, de règles et de techniques, par exemple des formules concernant les figures géométriques, périmètres, aires, volumes, développements, des repères divers permettant à l'utilisateur de mieux se représenter les ordres de grandeur etc. Le dispositif objet de l'invention comporte un deuxième élément dit coulisse ou gaine dans lequel vient glisser le coulisseau. Le recto de cette coulisse comporte un nombre fini de couples de rangées de fenêtres, le nombre de couples dépendant de la quantité de notions que l'on veut regrouper sur la même réglette. On entend par couples de rangées de fenêtres, un premier rang constitué uniquement d'une seule fenêtre ouverte, ou obturée par matière transparente, dans laquelle apparaîtront successivement selon les nécessités de l'exercice et par déplacement latéral du coulisseau, les unités transcrites sur ce dernier et un deuxième rang de plusieurs fenêtres identiques ouvertes, espacées régulièrement dans lesquelles apparaîtront successivement par le même déplacement latéral du coulisseau, les cases des tableaux transcrits sur ce dernier. Par ces fenêtres ouvertes du deuxième rang, I'utilisateur pourra écrire les données de départ de la transformation à effectuer après avoir placé par un coulissement approprié dans la fenêtre du premier rang l'unité initiale, puis après un nouveau coulissage visant à placer dans la fenêtre du premier rang l'unité d'arrivée, il pourra compléter par écriture de zéros si nécessaire et enfin lire le résultat obtenu. Sur le recto de cette coulisse figure également, pour chaque couple de rangées de fenêtres, une virgule située au deuxième rang à la droite de la fenêtre ouverte, elle-même placée sous la fenêtre unique du premier rang destinée à faire apparaître l'unité de départ ou d'arrivée de la conversion. Le verso de cette coulisse offre à son tour un nouvel espace intéressant pouvant recevoir des informations telles celles définies plus haut dans le descriptif du verso du coulisseau. On peut imaginer que versos du coulisseau et de la coulisse reçoivent les mêmes fonctions que leurs rectos avec des tableaux et des unités différentes. Le dispositif objet de l'invention conduit donc à la réalisation d'un ensemble pédagogique simple de manipulation permettant à l'utilisateur de comprendre et réaliser l'ensemble des conversions de mesures basées sur les puissances de dix et les transformations liées à l'apprentissage de la numération décimale. La mémorisation des unités et de leur position est ainsi favorisée par une correspondance entre les différents tableaux écrits sur le coulisseau, I'apprentissage de la technique des conversions quant à lui bénéficie de l'effet-outil à savoir qu'il est plus facile de mémoriser une technique lorsqu'on l'a acquise par la manipulation, qui plus est grâce à un outil soigné, lisible, agréable à utiliser et facile, de par son encombrement réduit, à ranger et transporter dans un cartable, une poche de vêtement de travail etc... Le dispositif, objet de la présente invention, sera mieux compris à la lecture de la description qui suit, d'un exemple de réalisation, donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique du dispositif où le coulisseau est introduit dans la coulisse ou gaine dans une position de départ affichant l'unité à convertir et l'exemple numérique écrit dans les fenêtres du deuxième rang. La figure 2 est une vue schématique du dispositif après coulissage visant à afficher l'unité d'arrivée, coulissage ayant eu pour effet de déplacer l'expression numérique. La figure 3 est une vue schématique du dispositif après que l'utilisateur ait complété le résultat par des zéros selon les lois de la numération décimale. La figure 4 est une vue schématique du recto du coulisseau sur lequel on retranscrit les tableaux usuels des unités qui font l'objet de l'apprentissage. La figure 5 est une vue schématique du verso du coulisseau que l'on peut utiliser soit pour retranscrire de nouveaux tableaux usuels d'unités, soit pour apporter un rappel de connaissances, de règles, de techniques ou de formules. La figure 6 est une vue schématique du recto de la coulisse avec les virgules et les fenêtres ouvertes ou obturées par une matière transparente et les fenêtres nécessairement ouvertes espacées régulièrement par lesquelles l'utilisateur pourra écrire, sur le coulisseau, dans les cases des tableaux, les données et rajouter des zéros si nécessaire, puis lire le résultat final après la manipulation adéquate. La figure 7 est une vue schématique du verso de la coulisse dont l'objet peut être le même que celui du recto ou dont l'objet peut être de rassembler des connaissances, des règles, des techniques ou des formules. Sur la figure 1, on a représenté un exemple de positionnement du dispositif selon l'invention où l'utilisateur, pour réaliser la conversion demandée, à savoir à titre d'exemple 38 décamètres carrés à convertir en mètres carrés, a manipulé le coulisseau (1) jusqu'à placer l'unité dam2 (unité de départ) dans la fenêtre (11), de la coulisse (2). Cette fenêtre (11) peut être ouverte ou de préférence obturée par une matière transparente. La matière transparente différencie en effet pour l'utilisateur une fenêtre 'fermée" dans laquelle on ne pratique pas d'inscriptions, d'une fenêtre où on pratique les inscriptions effaçables de la conversion à effectuer. L'utilisateur a ensuite écrit à travers les fenêtres ouvertes (13) de la coulisse (2) et donc sur le coulisseau (1) le nombre 38 en prenant soin de placer le chiffre 8 (chiffre des unités) immédiatement sous l'unité dam2 et juste avant la virgule (9) figurant sur la coulisse (2). Sur la figure 2, on a représenté le dispositif selon l'invention après que l'utilisateur ait déplacé latéralement le coulisseau (1) ou la coulisse (2) jusqu'à faire apparaître dans la fenêtre (11) permettant d'afficher les unités, L'unité d'arrivée à savoir dans l'exemple l'unité m2. On constate que pendant cette manipulation le nombre 38 s'est écarté de la virgule (9) laissant entre lui et ladite virgule (9) deux fenêtres (13) représentant des espaces libres d'écriture. Ces deux espaces indiquent que deux zéros doivent compléter le résultat. Sur la figure 3, on a représenté le dispositif selon l'invention après que l'utilisateur ait rempli les deux espaces vacants entre le nombre 38 et la virgule (9) par deux zéros. n reste alors à l'utilisateur à lire le résultat final à savoir dans l'exemple: 3 800 m2. L'ensemble de ces manipulations simples et très rapides illustrées par les figures 1, 2, et 3 seront l'objet d'un mode d'emploi dans une notice accompagnant le dispositif. Un deuxième exemple permet de démontrer qu'il n'est pas toujours nécessaire de rajouter des zéros: conversion à réaliser 12,57 dam2 à transformer en m2. L'utilisateur manipule le coulisseau (1) jusqu'à placer l'unité dam2 dans la fenêtre (11) de la coulisse, puis il inscrit les chiffres 1, 2, 5 et 7 dans les fenêtres (13) en prenant soin de placer le chiffre 2 immédiatement à gauche de la virgule (9). Ensuite il déplace latéralement le coulisseau (1) ou la coulisse (2) jusqu'à faire apparaître l'unité m2 dans la fenêtre (11). Ce faisant les chiffres 1, 2, 5 et 7 se sont déplacés conjointement vers la gauche. Le chiffre 7 apparaissant immédiatement à gauche de la virgule, il n'est pas nécessaire d'ajouter de zéros, la lecture du résultat est immédiate: 1257m2. On aurait pu présenter d'autres exemples démontrant que le dispositif permet de réaliser les conversions tout aussi aisément en partant d'une unité plus petite vers une unité plus grande. exemples: 126 cm à convertir en m sans rajout de zéros. 1 ,26m 3 mg à convertir en dg avec rajout de zéros. 0,03dg A la lecture de ces exemples, on mesure la simplicité et la rapidité offertes par le dispositif objet de l'invention mais également l'aspect formateur puisque l'utilisateur doit agir avec réflexion. La figure 4 représente une vue schématique du recto du coulisseau (1) sur lequel sont retranscrits les tableaux usuels des unités qui font l'objet de l'apprentissage. Chaque tableau (14) est construit en deux rangs (3) et (5) de cases (4) et (6), le rang (3) reçoit les abréviations des unités dans les cases (4). On a pris ici pour exemple, donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, les unités de mesure d'aire; Le rang (5) est quant à lui constitué de cases vierges (6). On peut inscrire sur le coulisseau (1) autant de tableaux (14) que l'on souhaite en rapport avec les notions étudiées, mesures de longueur, mesures de capacité, mesures de masse etc. Quelques rappels de vocabulaire (7), donnés ici à titre d'exemples purement indicatifs et nullement limitatifs, peuvent trouver place selon l'aide directe que l'on veut apporter lors de l'apprentissage. La figure 5 représente une vue schématique du verso du coulisseau (1) sur lequel sont retranscrits à titre d'exemples purement indicatifs et nullement limitatifs quelques rappels (8) de connaissance, règles, formules et techniques. La figure 6 représente une vue schématique du recto de la coulisse (2) avec les virgules (9) et les couples de rangs (10) et (12) de fenêtres (11) et (13). Le rang (10) dans chaque couple est constitué d'une seule fenêtre (11), ouverte ou obturée par une matière transparente. Les dimensions de cette fenêtre sont en rapport avec les dimensions des cases (4) du coulisseau. Cette fenêtre (11) permet d'afficher l'unité de départ puis l'unité d'arrivée pour une conversion ou transformation donnée. 11 n'y a rien à écrire, les dites unités étant celles écrites dans les cases (4) sur le coulisseau (1) et apparaissant par simple coulissage du coulisseau (1) à l'intérieur de la coulisse (2). Le rang (12) dans chaque couple est constitué d'une série de fenêtres ouvertes (13) dont la dimension est en rapport avec la dimension des cases (6) du coulisseau. Ces fenêtres (13) sont espacées selon un espace connu e et un pas connu p. Elles permettent à l'utilisateur d'écrire les données numériques de départ lorsqu'il a affiché dans la case (11) L'unité de départ de la conversion. Après un déplacement latéral du coulisseau (1) ou de la coulisse (2), visant à afficher l'unité d'arrivée dans la case (11), l'utilisateur peut, dans ces fenêtres (13), compléter l'expression numérique par des zéros si nécessaire puis lire le résultat. En écrivant dans ces fenêtres ouvertes (13), I'utilisateur écrit ainsi en fait dans les cases (6) du coulisseau (1). Une virgule (9) est située au rang (12) à la droite d'une fenêtre ouverte (13), fenêtre elle-même placée le plus à droite sous la fenêtre unique (1 1) du rang (10). Une virgule (9) marque le passage entre l'unité affichée dans la fenêtre (11) du rang (10) et ses sous-multiples que ce soit pour l'unité de départ de la conversion ou pour l'unité d'arrivée. La figure 7 est une vue schématique du verso de la coulisse (2) dont l'objet peut être le même que celui du recto de la coulisse (2) ou dont l'objet peut être de rassembler des connaissances, des règles, des techniques ou des formules (15) données ici à titre purement indicatif et nullement limitatif et quelques données clés de la notice d'emploi. A la description de cet exemple de réalisation, on voit donc apparaître un nouveau dispositif pédagogique destiné à optimiser l'apprentissage de la technique des transformations liées à la numération décimale et l'apprentissage de la technique de l'ensemble des conversions des unités du système international et des unités dérivées et admises du système international et de permettre aisément leur réalisation. Le dispositif objet de l'invention offre un outil pédagogique permanent aux enseignants et aux élèves dont la manipulation effective, outre le gain de temps puisqu'il devient inutile de tracer encore et encore des tableaux sur ardoises, feuilles ou cahiers de brouillon, favorise la mémorisation des systèmes d'unités à étudier. Réalisé par exemple en une matière plastique permettant l'utilisation de feutres effaçables à sec, on obtient un outil pédagogique efficace, extrêmement lisible et par le coulissage agréable à manipuler. n facilite le travail en autonomie puisqu'un élève maîtrisant son utilisation peut effectuer par lui-même toute une batterie d'exercices en utilisant ou non uniquement le coulisseau et ses tableaux clairement retranscrits, puis vérifier par lui-même l'exactitude de ses résultats en utilisant l'ensemble du dispositif. n permet aux élèves en difficulté sur cette question de surmonter le handicap d'une technique mal acquise pénalisante dans le cas d'une résolution de problème malgré un raisonnement juste. Son faible encombrement permet de l'utiliser sur une table d'élève, de le ranger aisément dans un casier, un cartable ou, pour un adulte qui en trouvera dans la vie quotidienne ou professionnelle maintes utilisations, dans une poche de vêtement de travail ou dans un tiroir d'atelier ou de meuble de cuisine. De l'avis même des pédagogues qui s'intéressent à l'enseignement des mathématiques, les apprentissages et leurs applications diverses sont trop liés à la présence de livres et de fichiers et manquent singulièrement de véritables outils "palpables" autorisant les manipulations dont on sait qu'elles favorisent une bonne maîtrise, une meilleure compréhension et une mémorisation plus sûre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de type réglette pédagogique destiné à la compréhension et à la réalisation des conversions de mesures et de numération décimale, caractérisé en ce qu'il comporte une coulisse (2) ou gaine disposant sur une face de rangs (10) et (12) de fenêtres (11) et (13), les unes (11) laissant apparaître l'unité de départ de la conversion puis l'unité d'arrivée de la conversion à effectuer, les autres (13) destinées à permettre l'écriture du nombre à convertir et du résultat de la conversion effectuée, et un coulisseau (1) qui s'introduit dans la coulisse ou gaine (2) et glisse relativement librement, disposant de rangées (3) et (5) de cases (4) et (6), les unes (4) comportant les unités de départ et d'arrivée de la conversion recherchée, et les autres (6) recevant à travers les fenêtres (13) appropriées de la coulisse (2), l'écriture du nombre à convertir et le résultat de la conversion. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face de la coulisse (2) comportant les fenêtres (11) et (13) correspond à l'une des faces du coulisseau (1). 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face de la coulisse (2) comportant les fenêtres (11) et (13) correspond indifféremment aux deux faces du coulisseau (1). 4. Dispositif selon lesrevendicationsl à 3 caractérisé en ce que les deux faces de la coulisse (2) comportent des fenêtres (11) et (13), chaque face étant affectée à une face du coulisseau (1). 5. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la deuxième face de la coulisse (2) comporte des formulaires de rappel des règles de calcul et d'autres indications de type règles simples d'utilisation du dispositif objet de l'invention. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la deuxième face du coulisseau (1) comporte des formulaires de rappel des règles de calcul et d'autres indications de type règles simples d'utilisation du dispositif objet de l'invention. 7. Dispositif selon les revendications là 6 caractérisé en ce que les fenêtres (1 1) de la coulisse (2)destinées à laisser apparaître les unités de départ et d'arrivée de la conversion recherchée sont obturées par une matière transparente. 8. Dispositif selon les revendications là 6 caractérisé en ce que le matériau employé pour la réalisation du coulisseau (1) est de type matière plastique effaçable à sec après utilisation de feutres adéquats.