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Température Cant.

Fig. 207. — Diagramme de l'expansion de l'eau

LES IXSTITLTIONS D ENSErONEMENT INDUSTRIEL

transmise peut, de sm côté, être évaluée par le nombre de révolutions de l'enveloppe extérieure, et la réaction en B. Des corrections sont faites par l'équivalent en eau de l'appareil et la perfe de chaleur par rayonnement. Pour réduire cette perte, l'enveloppe extérieure est à paroi double, garnie entre les deux d'un matelas de matières peu conductrices de la clialeur.

Fig. 208. — Appareil pour déterminer expérimentalement l'équivalent mécanique de la chaleur

Toutes ces expériences prennent évidemment beaucoup de temps ; le nombre d'essais réalisés par les élèves sur les principes de la physique générale et industrielle : mécanique chaleur, lumière, électricité, est forcément limité à l'étude des lois et des phénomènes fondamentaux.

Le laboratoire de magnélisme et d'électricité du "Pratt Institute" est admirablement équipé pour le but à atteindre. Il possède nombre d'appareils de précision : des galvanomètres de réflexion à haute résistance, un accumulateur combiné

Lvs isN rmiroN^; h'ensekinement ixdisiiufj, 105

pour (li'tcriuinc'i' r(3nct, sur la capacité, do la superficie des plaques et l'épaisseur du diélectrique.

Sous le titre de physique, les professeurs examinent dans les cours cVaiidifoires : la théorie des champs et des cycles magnétiques, l'induction, les phénomènes de charge et décharge, l'intensité, la force électromotrice, la résistance, les lois des circuits magnétiques et électrifpies, les batteries d accumulateurs, les courants induits, l'aimantation du fer, les pertes par perméabilité et hystérésis, la théorie de la dynamo et du moteur, les lampes à incandescence et à arc, les appareils téléphoniques et télégraphiques, la construction et la graduation d'instruments, la théorie et la pratique des mesures électriques.

Des problèmes nombreux, répondant aux conditions de la prati([ue, sont donnés comme devoirs à domicile.

Les travaux de laboratoire étudient pratiquement toute l'électricité expérimentale ; ils s'étende-nt à la graduation et à l'enij^loi des appareils de mesure électrique et à la pratique des méthodes de mesure. Dans ces travaux les élèves élucident les principes fondamentaux et les définitions du sujet.

Nous avons assisté à une expérience fort intéressante qui est révélatrice de tout le système : les élèves avaient fabriqué des plaques d'accumulateurs à l'aide de feuille de plomb, de dimensions appropriées, qu'ils avaient forée à coups de poinçon ; ils appliquaient sur la plaque négative une pâte épaisse de litharge et sur la plaque positive une couche d'oxyde de plomb, mélangés avec de l'acide sulfurique dilué.

Ils chargèrent l'élément, puis le déchargèrent à travers une résistance connue ; ils déterminèrent la résistance intérieure, la capacité et le changement de sa force électromotrice pendant la charge et la décliarge. Des travaux semblables, faits à l'aide d'appareils rudimentaires et pratiques, sont résumés en une quarantaine d'expériences, de même caractère fondamental, que l'élève accomplit dans le laboratoire au cours de ses études.

Les règles suivantes guident les professeurs dans la direction des travaux :

1° Donner aux élèves le temps nécessaire à la réflexion et aux manipulations pratiques, pour (pie cha([ue nouvelle notion soit assimulée complètement.

2° Relier intimement ]es travaux i)ersonnels de laboratoire aux cours théoriques de classe, de façon que les élèves puissent puiser à ces deux sources de renseig-nements pour résoudre les problèmes qui leur sont imposés.

3° Entraîner l'élève à acquérir une grande habitude de manipulation, qui le rende capable d'aborder des problèmes d'ensemble, en le faisant passer par des expériences graduées et concrètes qui mettent en ' lumière tous les aspects des principes fondamentaux.

4° Réaliser l'instruction individuelle sous sa forme la plus intensive, en jjermettant à l'élève de continuer sans surveillance, sans aide directe, mais entouré des conseils de son instructeur, l'étude de questions personnelles se rattachant -aux cours, en dehors des heures de laboratoire.

5° Encourager les élèves doués à aborder des problèmes ■expérimentaux plus avancés, nécessitant de l'indépendance d'appréciation, de grands efforts, de l'habileté de manipulation et de l'assurance prudente pour déduire correctement et avec certitude des drumées expérimentales, les lois et les conclusions générales.

c) Conclusions au sujet du cours de pliysique.

Nous nous sommes attardé dans l'étude de cette branche fondamentale dans le but de mettre en évidence le caractère pratique, avisé, j)ositir et exécutif, des méthodes d'enseignement américaines.

Des dittérences radicales apparaissent de suite entre ces méthodes et celles qui ont vogue chez nous. Les écoles américaines assignent à la science physique une importance primordiale dans les études techniques, tandis que nous la traitons comme accessoire ; elles l'enseignent suivant des méthodes actives de laboratoire, tandis que nos élèves, récepteurs passifs, reçoivent cette science toute faite, de seconde main, de la bouche du professeur dans nos auditoires.

1° Rôle fondamental de l'étude de la physique.

Les américains assignent aux sciences naturelles et spécialement à la physique un rôle capital ; ces sciences constituent l'infrastructure des industries et des métiers ; en effet, les matériaux utilisés dans les industries de construction et les marchandises qui font l'objet d'un négoce, sont caractérisés

LKS INSJ ITU'JIONS d'kNSKIGNKMKN'J' INDLSTRI KL 407

par (les i)i'()[)i'iétés i)liysir{uos et mécaiiifjues qui en i-ôglent l'usai^e. Poui' on ai)précier avec certitude la valeur et, avec intelligence, le mode d'emploi, les industriels comme les ouvriers, les artisans comme les commerçants, qui ne veulent pas se laisser guider par la routine, doivent être en mesure de déterminei', par eux-mêmes, les qualités de ces matières par des essais ou des manipulations chimiques et physiques. Pour peu ({u'on remonte vers l'origine des opérations de l'industrie, on ti'ouve de simples faits physiques et chimiques, des jeux de forces, un enchainement de pliénomènes naturels que l'ouvrier, le contremaître, l'industriel, doivent avant tout connaître à fond.

De même à la hase des industries de construction soit civile, soit mécanique, on retrouve les mêmes phénomènes relevant de la physique ; la stahilité repose sur les lois de la pesanteur, sur l'emploi judicieux des matériaux, possédant les qualités, les dimensions, les formes nécessaires pour résister à l'écrasement, à la flexion, à la torsion, etc. Les employés de direction et d'exécution de ces industries qui ont des, notions expérimentales précises, voient sous un jour lumineux la raison d'être de tous les dispositifs et matériaux, des formes et proportions mis en œuvre et peuvent, en conséquence, prendre des initiatives intelhg-entes.

Pour toutes ces raisons, les Américains considèrent la connaissance des phénomènes physi({ues comme h\ première des sciences pour tous ceux qui sont engag'és dans la production industrielle. Les méthodes d'enseignement basées sur les travaux de laboratoire, exaltent l'initiative des élèves, sollicitent leurs efforts ; elles font naître des habitudes intellectuelles de pensée exacte, donnent de la rectitude à l'esprit, de la vigueur à la raison, et constituent un excellent moyen d'éducation. Comme instrument d'éducation générale et comme élément d'utilité pratique, la physique occupe une place prépondérante dans les programmes des écoles générales et des écoles techniques des Etats-Unis.

2° La physique pa?' les expériences de laborafoij^e.

La physique enseignée dans nos écoles est ou essaie d'être rationnelle, c'est-à-dire déduite par raisonnement de certaines hypothèses ou de principes fondamentaux, admis

■1U8 LES LNS'JITUÏIONS d'EiNSEIGNEMENT INDUSTRIEL

-comme des axiomes ou établis par l'expérience ; elle est, en tous cas, lliéorique et prend, d'après le degré des écoles, un aspect plus ou moins mathématique.

Dans les écoles industrielles américaines, la physique est traitée comme une branche des sciences naturelles et s'appuie sur l'observation directe. Le système américain répond à la mentalité d'un peuple positif et, de plus, il est rigoureusement scientifique.

Les lois physiques ne sont pas le fait d'une divination ; elles sont le résultat d'essais et d'observations auxquels ont collaboré les savants dans les diverses époques, mais surtout depuis le règne de la méthode d'exjjérimentation scientifique dont Bacon fut un des fondateurs. Les écoles américaines rentrent dans la métliode historique ; elles placent la source de toutes les connaissances dans l'observation des phénomènes naturels et dans la vérification des lois par l'expérience ; elles apprennent à observer avec précision, à classer les phénomènes, à remonter des faits positifs à la loi, à vérifier une hypothèse. Les écoles considèrent comme d'une pauvre espèce, les expériences qualitatives, et elles ont raison : l'expérimentateur qui, par exemple, chauffe de la glace ou de l'eau constate les changements d'état ; il formule ses constatations en disant que. pour changer d'état, la glace et l'eau absorbent de la chaleur ; les données qu'il foui-nit sont trop vagues pour servir de base à des applications réelles de l'industrie. Dans la pratique la question se pose autrement : le constructeur d'appareils frigorifiques, d'appareils à vapeur, comme ceux qui sont chargés de les conduire, se demandent : combien de calories faut-il pour liquéfier tel poids de glace, pour vaporiser tel poids d'eau sous telle pression ?

Les écoles industrielles doivent donner à leurs élèves des connaissances sous une forme quantitative, numérique, de façon à les faire servir à des applications chiffrées : tel est le dogme américain, et, dans ce but, l'expérimentation scolaire dans toutes les sciences et spécialement la physique est qùantitatite.

Gomme nos lecteurs l'ont constaté, tout l'enseignement repose sur la mesure des phénomènes : mesurer c'est observer

LES INSTITUTIONS d'hNSEIGNEMENT INDUSTRIEL 409

avec précision ; l'observation d'un phénomène suppose la comparaison ; la comparaison imi)lique la mesure ; i)ar la mesure des quantités qui entrent dans divers pliénomènes, dont ils modifient les conditions, les élèves remontent à la loi ; dans cette observation (juantitative se trouve la clef des applications professionnelles et industrielles.

Les appareils qui conviennent aux expériences quantitatives ne nécessitent pas de g'randes dépenses ; une simi)le règle divisée à défaut de vernier ou de palmer, le nicinomètre à air libre, c'est-à-dire un tube de verre recourbé et un peu de mercure, des thermomètres, la balance vulgaire, type éternel des appareils de mesure, peuvent servir à réaliser un nombre considérable d'expériences quantitatives, sutîisnmment exactes.

a° Le corollaire de l'expérience quantitative est lenregistrenxent par les diagrammes des phéno?nènes observés : cette règle est invariablement suivie dans toutes les écoles techniques américaines.

Par le diagramme, les résultats de l'expérience quantitative se précisent en se traduisant dans des courbes qui présentent les phénomènes et leurs éléments constitutifs, à nu, rendant impossible toute erreur d'interprétation.

L'expérience quantitative et l'expression des faits par le diagramme, obligent l'observateur à choisir les éléments simples qui influent sur la marche du phénomène ; celui-ci apparait alors dans toute sa chirté et dans toute sa vigueur.

4. Ca (Décanique appliquée Ces travaux ^e laboratoire, base bes étuôes

Dans les cours de physique, les élèves des écoles industrielles du type de Pratt à Brooklyn, Drexel à Philadelphie, Lewis à Chicago, Mechanics Institute à Rochester, étudient les principes fondamentaux de la mécanique, de la chaleur

410 LES INSTlïl'lIONS D ENSEIGNEMENT INUl'STRIEL

et de la lumière, de l'électricité par la voie expérimentale. Il résulte clairement de l'exposé détaillé que nous avons fait de ces cours, (jue les élèves y acquièrent à un liant degré la méthode d'investigation personnelle, et qu'ils s'y pré])arent admiraldement à étudier les ajjplications industrielles de ces principes, qui sont inscrites au programme sous le titre de mécanique ap[)liqnée.

La méthode d'instruction consiste à présenter à l'élève les matières à traiter sous forme de prohlèmes expéj-imentaux, suivant le régime dominant et universel des écoles américaines. Dès l'entrée des enfants au Kindergarden, les institutrices commencent, avec une constance que rien ne trouble, à mettre à l'épreuve l'effort personnel des enfants. A l'école élémentaire le système s'accentue. 11 se manifeste par la lecture avec consultation de la bibliothèque, par les devoirs nécessitant l'usage de livres de références, imposés aux petits enfants le calcul cristallisé en problèmes, par l'étude de la nature, la géographie de laboratoire, le dessin et les travaux manuels, ces cours de virilité.

Ces méthodes font surgir devant les enfants des difficultés d'ordre intellectuel et moial, soigneusement graduées, qu'ils étudient et résolvent par leurs seuls efforts personnels ; le maître se garde d'intervenir pour aplanir le chemin ; la pierre de touche de la valeur d'un élève est l'entrain, la persévérance, l'intelligence qu'il met à résoudre les problèmes imprévus, à surmonter et à triompher des ditHcultés.

Au sortir de l'école élément^iire, il entre dans la High School ou dans les écoles industrielles ; le même système l'attend ; les difficultés à surmonter se haussent, les problèmes deviennent plus ardus, la solution nécessite des efforts plus soutenus et le but à atteindre est placé plus loin et plus haut ; mais les marches, les -steps», à franchir sont si bien mesurées, que les élèves, entraînés par les efforts antérieurs, les franchissent allègrement, sans ombre de découragement ; l'effort est pour eux synonyme de joie ; chaque étude terminée marque le triomphe de leur personnalité, de leur individuahté sur les difficultés, sur les obstacles ; dans ces travaux ascendants, ils acquièrent la vraie science, la vraie expérience, de l'habileté, de la vigueur et, au point de vue moral, le

LES INSTIi'UTIUNS D'ENh>EIGNEMENT l.NULSl HIEL 411

plaisir dans l'ettorl. On ne saurail se défendre d'un sentiment ■d'admiration lorsqu'on contemple l'activité à la fois passionnée et réfléchie, la ténacité froide et décidée que déploient les élèves dans les laboratoires.

On l'ait aussi des comparaisons amères avec nos écoles industrielles où nos professeurs, faute de matériel d'expérience, en sont encore réduits à faire des exposés verLaux, appuyés d'une liguralion au tableau noir. Tandis que l'élève américain est un acteur dans l'activité scolaire, l'élève européen est un auditeur, un spectateur i)assif qui écoute la science toute faite, de seconde main, par ouï-dire ; s'il a de la curiosité naturelle, il sera excité et répétera ce (ju'on lui a appris ; si au contraire sa réceptivité est faible, son intérêt est nul et son organisme se défend, en se repliant sur lui-même, en s'entourant d'une enveloppe d'indifférence que la dialectique du professeur, ni ses prodiges d'éloquence, ne peuvent rompre.

Dans les laboratoires de mécanique des écoles de tous genres : du soir ou du Jour, industrielles ou techniques supérieures, le spectacle est le même : les élèves résolvent expérimentalement une série de problèmes qui embrassent l'ensemble des matières à étudier. D'après le degré . des études, ces problèmes sont plus ou moins complexes; les élèves des instituts supérieurs les résolvent avec des appareils plus précis, et les résultats se rapprochent de l'exactitude absolue.

Le programme de mécanique appliquée comporte partout les matières suivantes :

Mécanique. — Le mouvement ; le travail ; frottement ; paliers ; transmissions.

Résistance des matériaux. — Résistance à la flexion (des poutres) ; à la compression et au flambement (des colonnes), à la torsion (des arbres de transmission).

Moteurs. — Chaudières et machines à vapeur, etc. Essais de vaporisation. Travail des moteurs. Mesure de la puissance. Méthodes de transmission ; dynamos et moteurs électriques, etc.

Lahoratoiy^e de mécanique. — Pratique dans la conduite des machines à vapeur, électriques, hydrauliques, à gaz ; essais de fonctionnement. Rendement.

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Un nombre considérable d'heures est consacré aux essais pratiques et aux études théoriques y afférentes. A l'école industrielle du jour de l'Institut Pratt, suivant l'horaire inséré page 371, la théorie comporte cinq périodes de quarante cinq minutes et les travaux de laboratoire, 8 périodes.

a) Nature des expériences et comment elles se font.

Suivant le sj'stème universellement en vigueur, les élèves reçoivent un résumé de l'expérience et se l'endent ensuite par groupes de deux et plus, d'après la nature des essais, aux appareils spécialement construits et installés pour les opérations à faire.

Rien de plus attachant que de suivre les travaux des élèves. En voici deux qui prennent la mesure des éléments nécessaires pour déteryniner le travail indiqué d'une machine à vapeur. Ils ont sous la main un S3'lla'bus libellé comme suit :