Transcript présentation

Les nouveaux programmes
de sciences physiques et
chimiques
Regroupements
interacadémiques
IA-IPR mathématiques
LA SÉRIE S
novembre 2011
IGEN SPCFA
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Activités des élèves
Physique-chimie
• Identifier un problème,
analyser une situation;
• Rechercher, extraire et
organiser l’information
utile;
• Formuler des hypothèses,
les confronter aux résultats
expérimentaux, exercer
son esprit critique…
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Mathématiques
• Chercher,
expérimenter,
modéliser, en
particulier à l’aide
d’outils logiciels ;
• Choisir et appliquer
des techniques de
calcul ;
• Mettre en œuvre des
algorithmes ;
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Activités des élèves
Physique-chimie
Mathématiques
• Proposer un protocole, le
réaliser;
• Raisonner, argumenter,
démontrer,
• Travailler en équipe…
• Communiquer, à l’écrit ou
à l’oral, en utilisant
langages et outils
pertinents
• Raisonner, démontrer,
trouver des résultats
partiels et les mettre en
perspective ;
• Expliquer oralement une
démarche, communiquer
un résultat par oral ou par
écrit
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Classes de 1ère et de
Terminale S
• Spécificités des programmes de physique-chimie :
– la composante expérimentale.
– La mise en perspective historique
– Les liens avec les autres disciplines (mathématiques,
SVT, histoire géographie, philosophie…)
• Une démarche organisée autour de grandes étapes :
– Observer
– Comprendre (interpréter et la modéliser)
– Agir sur le réel, de manière à susciter l’adhésion des
élèves et leur intérêt par des entrées et de
questionnements contextualisés et modernes (en
réponse à des enjeux posés au devenir de l’Humanité et
à la planète
• Pour chaque étape des entrées thématiques
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1ère S
• Couleurs et images
(observer)
– Couleur, image et
vision
– Sources de lumière
colorées
– Matières colorées
• Trigonométrie, théorème
de Thalès, expression
algébrique
• Loi de Wien
• Loi de Beer-Lambert (Log)
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1ère S
• Lois et modèles
(comprendre)
• Champs vectoriels
– Cohésion de la
matière
(interactions
fondamentales)
– Champs et forces
– Formes et
conservation de
l’énergie
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1ère S
• Défis du 21ème siècle (Agir)
– Convertir l’énergie et économiser les
ressources
– Synthétiser les molécules et fabriquer
de nouveaux matériaux
– Créer et innover (espace de liberté du
professeur)
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Terminale S
• Le professeur aura cependant à
l’esprit que le recours à des outils
mathématiques n’est pas le but
premier de la formation de l’élève en
physique-chimie, même si cela peut
être parfois nécessaire pour conduire
une étude à son terme. Dans
certains cas, le professeur utilisera
des méthodes de résolutions
graphique ou numérique, …
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Terminale S
• Observer
– Ondes et particules
– Caractéristiques et
propriétés des
ondes
– Analyse spectrale
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• Fonctions sinusoïdales
• Séries de Fourier
(implicite)
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Terminale S
• Comprendre
– Temps, mouvement
et évolution
– Structure et
transformations de
la matière
– Énergie, matière et
rayonnement
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• Dérivée (vitesse,
accélération, dérivée de la
quantité de mouvement)
• Vecteurs (conservation de
la quantité de mouvement)
• Trajectoires circulaires,
elliptiques
• Log et puissance de 10
(pH)
• Changement de pente
dans un titrage
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Terminale S
• Agir
– Économiser les ressources et respecter
l’environnement
– Synthétiser des molécules, fabriquer de
nouveaux matériaux
– Transmettre et stocker l’information
– Créer et innover
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Terminale S
• Traitement d’une série de nombres
obtenus par l’expérience:
– Valeur moyenne,
– Écart-type expérimental
– Incertitude de mesure associée à un
taux de confiance
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Enseignement de spécialité
• Pratique expérimentale
• Analyse et synthèse de documents
scientifiques
• Résolution de problèmes
scientifiques
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STI2D ET STL
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Structure des enseignements
STI2D
STL
Physique-chimie (3h en première, 4h en
terminale)
Spécialité SPCL
(12h première
et terminale)
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Spécialité
biotechnologie
(12h première
et terminale)
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Structure des enseignements
STL
Spécialité
biotechnologie
Spécialité SPCL
•Chimie-biochimie-sciences du vivant:
(4h en première et en terminale)
•Mesures et instrumentation (2h en
première
Enseignement
spécifique
biotechnologie
Enseignement
spécifique SPCL
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Structure des enseignements
Enseignement spécifique SPCL
Première (6h)
•Images
•Chimie et
développement
durable
•Projet
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Terminale (8h)
•Ondes
•Chimie et
développement
durable
•Systèmes et
procédés
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Contenu: physique-chimie
Énergie
Transport
Santé
Habitat
Vêtementrevêtement
(première)
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Matière
Information
• Introduction des concepts à partir
d’applications
•Réinvestissement dans de nouveaux
thèmes
•Champs disciplinaires:
•Mécanique
•Électricité
•Optique
•Thermique
•Chimie
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Contenu: image (première)
• La chaîne de traitement numérique
de l’image:
– D’une image à l’autre
– Images photographiques
– Images et Vision
– Lumière et Énergie
– Images et Information.
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Contenu: ondes (terminale)
• Des ondes pour observer et mesurer:
– Voir plus grand
– Voir plus loin
– Mesurer (propagation, diffraction,
interférences, polarisation)
• Des ondes pour agir
– Concentrer et diriger les ondes
– Utiliser l’énergie transportée par les
ondes
– Communiquer avec les ondes
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Contenu: chimie et
développement durable
Synthèse
Eau
Alimentation
Santé
Environnement
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Analyse
• Faire acquérir les
connaissances et les techniques
mises en œuvre;
•Développer une culture de
l’innovation en sciences
chimiques pour améliorer les
procédés et les rendre
compatibles avec un
développement durable
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Contenu: systèmes et
procédés
• faire acquérir aux élèves des méthodes
d’analyse afin d’appréhender les
procédés physico chimiques industriels
et de laboratoire;
• faire percevoir que les concepts et les
modèles permettent de décrire le
fonctionnement des réalisations
technologiques;
• leur montrer que la conception et la
réalisation des systèmes et procédés
impliquent des démarches de résolution
de problèmes scientifiques.
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Les objectifs de formation
• Être capable d’énoncer les concepts,
les lois en langage « naturel.»
• Obtenir rapidement des nombres
pour « décider »:
– Passage de l’analytique au numérique:
• Plus d’exigence de maîtrise d’outils de
résolution analytique.
– Utilisation de tableur scientifique.
– Utilisation de simulateur.
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Les outils mathématiques
• Une grandeur dépend d’une autre
grandeur:
– Proportionnalité
– Fonction affine
– Fonction puissance
– Exponentielle
– Logarithme (népérien, décimal)
– Fonction sinusoïdale (temps)
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Les outils mathématiques
• Une grandeur dépend des variations
d’une autre grandeur (terminale)
– Taux de variation (spatial, temporel)
– Intégrale: somme d’aires (tirelire).
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Traitement numérique de
données
• Courbe de tendance (affine,
exponentielle, puissance).
• Traitement statistique:
– Valeur moyenne.
– Écart-type expérimental.
– Intervalle de confiance (loi normale).
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Les ressources communes
• Les mathématiques en STI2D
• Mesures et incertitudes
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