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Les nouveaux programmes de sciences physiques et

chimiques

Regroupements interacadémiques

IA-IPR mathématiques

LA SÉRIE S

novembre 2011 IGEN SPCFA 2

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…

Mathématiques • Chercher,

expérimenter, modéliser, en particulier à l’aide d’outils logiciels ;

• Choisir et appliquer des techniques de calcul ;

• Mettre en œuvre des algorithmes ;


Activités des élèves

Physique-chimie• 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

Mathématiques • Raisonner, démontrer,

trouver des résultats partiels et les mettre en perspective ;

• Expliquer oralement une démarche, communiquer un résultat par oral ou par écrit


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


• Trigonométrie, théorème de Thalès, expression algébrique

• Loi de Wien

• Loi de Beer-Lambert (Log)

1ère S

• Couleurs et images (observer)– Couleur, image et

vision– Sources de lumière

colorées– Matières colorées


1ère S

• Lois et modèles (comprendre)– Cohésion de la

matière (interactions fondamentales)

– Champs et forces – Formes et

conservation de l’énergie

• Champs vectoriels


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)


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, …


Terminale S

• Observer– Ondes et particules– Caractéristiques et

propriétés des ondes

– Analyse spectrale

• Fonctions sinusoïdales• Séries de Fourier

(implicite)


Terminale S

• Comprendre– Temps, mouvement

et évolution– Structure et

transformations de la matière

– Énergie, matière et rayonnement

• 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


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


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


Enseignement de spécialité

• Pratique expérimentale• Analyse et synthèse de documents

scientifiques• Résolution de problèmes

scientifiques


STI2D ET STL


Structure des enseignements




STL

Spécialité SPCL Spécialité biotechnologie

•Chimie-biochimie-sciences du vivant: (4h en première et en terminale)

•Mesures et instrumentation (2h en première

Enseignement spécifique SPCL

Enseignement spécifique

biotechnologie



Enseignement spécifique SPCL

Première (6h) Terminale (8h)

•Images

•Chimie et développement durable

•Projet

•Ondes

•Chimie et développement durable

•Systèmes et procédés

Contenu: physique-chimie

Énergie Matière Information

Transport

Santé

Habitat

Vêtement-revêtement (première)

• Introduction des concepts à partir d’applications•Réinvestissement dans de nouveaux thèmes•Champs disciplinaires:•Mécanique•Électricité•Optique•Thermique •Chimie


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.


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


Contenu: chimie et développement durable


Synthèse Analyse

Eau

Alimentation

Santé

Environnement

• 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

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.


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.


Les outils mathématiques

• Une grandeur dépend d’une autre grandeur:– Proportionnalité– Fonction affine– Fonction puissance– Exponentielle– Logarithme (népérien, décimal)– Fonction sinusoïdale (temps)


Les outils mathématiques

• Une grandeur dépend des variations d’une autre grandeur (terminale)– Taux de variation (spatial, temporel)– Intégrale: somme d’aires (tirelire).


Traitement numérique de données

• Courbe de tendance (affine, exponentielle, puissance).

• Traitement statistique:– Valeur moyenne.– Écart-type expérimental.– Intervalle de confiance (loi normale).


Les ressources communes


• Les mathématiques en STI2D• Mesures et incertitudes

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