Découverte et usage éclairé de l’intelligence artificielle en physique chimie du collège au Lycée

2025-2026

Thème :

Intelligences artificielles et apprentissages.

Niveau :

Cycle 4 (à partir de la 4ème) et cycle terminal

Descriptif :

Dans ce projet, nous avons élaboré et testé différentes activités pédagogiques, destinées à des élèves des classes de la 4e à la terminale. Les enseignants peuvent les utiliser pour introduire l’usage de l’intelligence artificielle de manière explicite et progressive, tout en sensibilisant les élèves aux enjeux environnementaux associés.

Objectifs pédagogiques du projet :

Les systèmes d’intelligence artificielle se sont progressivement imposés dans nos sociétés contemporaines et, plus spécifiquement, au sein de l’Éducation nationale. Leur usage se diffuse de manière croissante parmi les élèves, au collège et de façon encore plus marquée au lycée. À l’inverse, les enseignants demeurent pour l’instant des utilisateurs plus occasionnels de ces technologies émergentes.

Dans ce contexte, l’intégration réfléchie de l’IA dans les pratiques pédagogiques apparaît essentielle afin d’accompagner les élèves dans l’appropriation de ces outils. Les observations montrent en effet que les élèves y recourent fréquemment de manière spontanée, automatique et souvent dépourvue de recul critique. Il devient donc nécessaire de s’appuyer sur les connaissances déjà acquises par les élèves, tout en enrichissant celles‑ci par de nouveaux apports, afin de les conduire vers une compréhension plus fine, plus rigoureuse et plus critique du fonctionnement des systèmes d’intelligence artificielle.

Un tel accompagnement vise à développer chez eux des usages plus responsables, éclairés et maîtrisés de ces technologies, tout en renforçant leur capacité à analyser leurs limites, leurs apports et leurs implications.

Pour répondre à ces objectifs, nous avons élaboré différentes activités pédagogiques, destinées à des élèves des classes de la 4e à la terminale, que les enseignants peuvent utiliser pour introduire l’usage de l’intelligence artificielle de manière explicite et progressive, tout en sensibilisant les élèves aux enjeux environnementaux associés.

Effets observés sur les apprentissages de élèves :

Développement de l'autonomie et de la confiance en soi :

Développement de l’autonomie dans les apprentissages : les élèves s’engagent davantage dans les activités et sollicitent plus facilement une aide ciblée auprès de l’IA qu’auprès de l’enseignant lorsqu’ils rencontrent une difficulté, ce qui favorise la remédiation.

Renforcement de la capacité à personnaliser le travail scolaire : les élèves construisent plus aisément des exercices adaptés à leurs besoins et organisent leur entraînement de manière plus autonome.

Amélioration de l’organisation des apprentissages : l’élaboration de plans de révision et d’approfondissement assistés par l’IA aide les élèves à structurer leur travail et à mieux identifier les notions à consolider.

Consolidation de la confiance dans les acquis : les élèves évaluent plus précisément leur niveau de maîtrise, ce qui leur permet de se rassurer

Transfert de la charge cognitive vers l'analyse :

Les élèves se concentrent sur l’interprétation des phénomènes physiques plutôt que dans la programmation (assistée par l’IA).

Démystification et esprit critique :

Les élèves développent progressivement une compréhension des technologies mobilisées par les systèmes d’intelligence artificielle. Cette acculturation leur permet d’appréhender de manière plus fine le fonctionnement, les impacts et les enjeux associés à ces technologies.

Dans le cadre des enseignements scientifiques, différentes thématiques sont abordées : le fonctionnement des IA, l’impact environnemental des infrastructures numériques, les ressources matérielles nécessaires, les ressources énergétiques nécessaires, les différents biais susceptibles d’affecter les résultats,

L’étude de ces questions favorise l’établissement de liens explicites entre les connaissances scientifiques acquises par les élèves et les principes de fonctionnement des systèmes d’intelligence artificielle, contribuant ainsi à une compréhension éclairée et critique de ces outils. 

Une prise de conscience accrue est observée chez les élèves concernant les enjeux majeurs associés aux usages de l’intelligence artificielle. Celle‑ci tend progressivement à ne plus être perçue comme une simple « boîte noire », mais comme un système dont ils commencent à comprendre les principes, les limites et les implications.

 Exemples :

La compréhension du principe de tokenisation permet aux élèves de cesser d’« idéaliser » l’intelligence artificielle en en percevant plus clairement les mécanismes internes.

L’identification de l’origine de certaines erreurs — par exemple dans la résolution d’équations ou l’établissement de bilans —  développe la capacité à formuler des questions plus claires et plus précises.

La compréhension du fonctionnement des réseaux de neurones permet de comprendre la technologie des systèmes d’intelligence artificielle ainsi que les ressources nécessaires à leur fonctionnement. Cette approche permet d'introduire la question des matières premières, enjeu majeur sur le plan environnemental, économique et géopolitique.

La comparaison des différentes intelligences artificielles accessibles, notamment au regard de leur impact environnemental, permet d’adopter une approche plus critique et plus éclairée dans le choix des outils à utiliser. Cette analyse comparative conduit les élèves à considérer non seulement les performances techniques des IA, mais également les ressources qu’elles mobilisent, leur empreinte carbone, ainsi que les enjeux éthiques et sociétaux associés.  Les élèves ont notamment été surpris de constater que deux IA peuvent fournir des réponses totalement opposées, ce qui les a amenés à s’interroger sur la fiabilité et la véracité des réponses proposées. Ils ont également été interpellés par la quantité d’énergie consommée pour un seul prompt, les conduisant à réfléchir, à l’avenir, à la pertinence du recours à une IA.

Effets observés sur les pratiques pédagogiques des enseignants :

Évolution de la posture professionnelle :

L'enseignant n'est plus la seule source de savoir ; il devient un accompagnant qui aide à trier, valider et critiquer les ressources générées par la machine. Certaines activités réalisées se fond au rythme de chacun, offrant davantage de souplesse dans la gestion : l’enseignant peut ainsi mieux accompagner les élèves qui se questionnent.

Enrichissement des modalités de travail :

L'IA permet de mettre en place des activités en autonomie complète, utilisables même en l'absence physique du professeur ou d'absence de matériel. Les outils d’IA permettent également la différenciation des supports, la création rapide d’exercices variés, la mise en place de parcours individualisés, l’accompagnement des élèves à besoins particuliers.

L’IA devient ainsi un levier de diversification pédagogique, offrant des possibilités d’apprentissage plus flexibles et plus adaptatives.

Personnalisation de l'enseignement :
L'enseignant peut s'appuyer sur l'IA pour offrir une remédiation sur mesure, adaptée au niveau, au rythme et aux besoins spécifiques de chaque élève. L’IA permet notamment de générer de proposer des exercices ciblés, d’identifier rapidement les points de blocage, de suivre plus finement la progression individuelle.

Cette personnalisation contribue à renforcer l’engagement des élèves et à améliorer l’efficacité des apprentissages, tout en permettant à l’enseignant de consacrer davantage de temps aux interactions pédagogiques à forte valeur ajoutée.

Ressources :

Auteurs :
Rémy Besset, Collège Edmond Rostand
François Joly, Collège Lionel Terray
Vincent Lapouge, Lycée Champollion
Anne Laure Parmentier, Lycée du Grésivaudan

Inspecteur référent :
Sébastien Steiner