Programme d’Enseignement Scientifique (1ère)Objectif général :

Ne pas négliger cet objectif général au profit du détaildes divers thèmes / items !

• Fournir à tous les éléments d’une culture scientifique et d’une compréhension del’approche scientifique du monde au‐delà des approches disciplinaires.

• Contribuer à former des citoyens conscients de leur présence au monde, de leurplace dans le monde, de leur apport au monde : science pour savoir

• Contribuer à former des citoyens responsables, conscients de leurs effets sur lemonde et de leur responsabilités : science pour faire

• Contribuer à former des citoyens rationnels dotés d’un sens critique, d’unjugement autonome : science pour former l’esprit, le raisonnement

Quelques réflexions sur le programme d’Enseignement Scientifique (1ère)

Objectifs généraux de formation pour tous les élèves : Ces objectifs constituent une dimension essentielle de l’enseignementscientifique et ne doivent pas être négligés au profit du seul descriptifthématique

• Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques (sur leterrain, au laboratoire, avec le numérique, avec des outilsmathématiques…)

• Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et surl’environnement.

• Adopter une démarche de projet ≈12 h arriver au travail collaboratif pluridisciplinaire quelques fois dans l’année.

• Comprendre la nature du savoir scientifique et ses méthodes d’élaboration.Aborder l’histoire des sciences

LE PROGRAMME D’ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE EN 1ère

Thème 1 : UNE LONGUE HISTOIRE DE LA MATIERE

Comment le sait‐on ? Qu’en fait‐on ? D’où vient la matière qui nous entoure ? 

Organisation, hiérarchie, ordres de grandeurs

Les grands «contraires» qui contribuent à structurer lapensée scientifique 

Thème 2 : LE SOLEIL, NOTRE SOURCE D’ENERGIE

Se concentrer sur le soleil• Le rayonnement solaire• Le bilan radiatif terrestre (remobilisé en terminale pour le climat)• Une conversion biologique : la photosynthèse (connu mais donner un sens global, une compréhension à l’échelle du globe)

• Bilan thermique du corps humain (jeu sur les échelles, sens global)

Concept d’énergie • Grand thème unificateur du programme• Concept central en science et importance 

majeure au niveau sociétal• Première approche, approfondie en terminale

Thème 3 : LA TERRE, UN ASTRE SINGULIER

Les représentations de la Terre dans l’univers et en tant qu’elle‐même

La notion de modèles en sciencesForte dimension historique et épistémologique 

Interdisciplinarité très forte

Thème 4 : SON ET MUSIQUE, PORTEURS D’INFORMATION

Approche du concept d’information

Forte visée culturelle : science et musique, langage universel

Quatre disciplines:Physique : la nature vibratoire du sonMathématiques : les gammes  Informatique : la numérisation des sonsSVT : audition et santé auditive

Place spécifique des mathématiques

Description de l’immense diversité de la matière dans l’Univers à partir d’un petitnombre de particules élémentaires qui se sont organisées de façon hiérarchisée, enunités de plus en plus complexes, depuis le Big Bang jusqu’au développement de lavie.

Thème 1 : UNE LONGUE HISTOIRE DE LA MATIERE

Les éléments chimiques : de l’hydrogène initial à une diversité des éléments chimiques

Organisation de la matière à l’état moléculaire (vu en 2nde)

Organisation de la matière à l’état cristallin : connaissance de la nature 

et applications techniques

Organisation de la matière à l’état cellulaire

COMPLEXIFICATION

Caractère lipophile et hydrophile 

Histoire des sciences : théorie cellulaire

Etat cristallin

Réseau cubique

Géométrie dans l’espaceCalculs de volume

Proportions

Minéraux, roches, laves, structures cristallines des organismes biologiques

Noyaux, atomes, éléments chimiques, réactions 

nucléaires

Composition Univers, Terre, êtres vivants

Désintégration radioactive d’éléments instables

Datation Suites

Histoire des sciences : radioactivité

Thème 2 : LE SOLEIL, NOTRE SOURCE D’ENERGIE

La Terre reçoit l’essentiel de son énergie du Soleil. Cette énergie conditionne latempérature de surface de la Terre et détermine climats et saisons. Elle permetla photosynthèse des végétaux et se transmet par la nutrition à d’autres êtresvivants.

Le rayonnement solaire

Réactions de fusion de H, relation d’Einstein, ondes et rayonnement électromagnétique, spectre de rayonnement, loi de Wien

Puissance radiative reçue du Soleil, variation diurne, saisonnière, zonation climatique

Le bilan radiatif terrestre

Une conversion biologique de l’énergie solaire : la photosynthèse 

Absorption du rayonnement solaire et photosynthèse, devenirs de la puissance radiative reçue, formation de matière organique , respiration et fermentation

Transformation en combustibles fossiles

Modèle géométrique de la sphère: puissance du rayonnement solaire reçue par la Terre

Albédo terrestre Rayonnement IR  du sol et puissance, 

absorption par l’atmo en 

fonction de λAbsorption par atmo, océans et continents

Effet de serre, équilibre dynamique et T°C du sol constante

Le bilan thermique du corps humain 

Echanges d’NRJ entre organisme et milieu ext, stabilité T°C du corps, puissance thermique du corps

Accumulation dans sédiments

Enjeu environnemental et sociétal

Thème 3 : LA TERRE, UN ASTRE SINGULIER

La Terre, singulière parmi un nombre gigantesque de planètes, est un objetd’étude ancien. Les évidences apparentes et les récits non scientifiques ontd’abord conduit à de premières représentations. La compréhension scientifiquede sa forme, son âge et son mouvement résulte d’un long cheminement, émailléde controverses.

La forme de la Terre L’histoire de l’âge de la Terre 

La Terre dans l’Univers 

Modèle géométrique de la sphère, méthodes d’Ératosthène et de triangulation plane. 

Latitude, longitude , arc de méridien et arc de parallèle

Esprit critique sur les différents résultats obtenus, les approximations réalisées et les limites d’un modèle 

Histoire des sciences: Ératosthène, mesure du méridien terrestre par Delambre et Méchain, définition du mètre 

Comprendre l’âge de la Terre : temps de refroidissement, empilements sédimentaires, évolution biologique, radioactivité 

L’âge de la Terre aujourd’hui précisément déterminé est de 4,57.109 ans. 

Histoire des sciences : Quelques grandes étapes de l’étude de l’âge de la Terre : Buffon, Darwin, Kelvin, 

Rutherford 

Théorie héliocentrique Référentiel géocentrique et trajectoire de la Lune, phases de la Lune, rotation de la Lune sur elle‐même

Histoire des sciences : passage d’une conception géocentrique à une conception héliocentrique 

Lien avec le thème 1

Thème 4 : SON ET MUSIQUE, PORTEURS D’INFORMATION

L’être humain perçoit le monde à l’aide de signaux dont certains sont de nature sonore.De l’Antiquité jusqu’à nos jours, il a combiné les sons de manière harmonieuse pour enfaire un art, la musique, qui entretient des liens privilégiés avec les mathématiques.L’informatique permet aujourd’hui de numériser les sons et la musique.La compréhension des mécanismes auditifs s’inscrit dans une perspective d’éducation à lasanté.

Le son, phénomène vibratoireLa musique ou l’art de faire entendre les nombres 

Le son, une information à coder

Entendre la musique

Signal, période et fréquence, son composé, fréquence fondamentale, harmoniques, puissance sonore, intensité

Sinusoïdes et fonctions périodiques pour modéliser les sons

Caractéristiques d’une corde vibrante, son composé et fréquence fondamentale

Numérisation du son et paramètres, principe de discrétisation, fréquence d’échantillonnage et taille du fichier

Compression des fichiers audios

S’appuyer sur les notions vues en SNT en 2nde

Structure de l’oreille et réception et transmission de la vibration sonore

Structures ciliées et perception du son, msgnerveux au cerveau

Fragilité du système auditifAires cérébrales spécialisées et interprétation de l’univers sonore après apprentissage

Histoire des sciences: La controverse entre d'Alembert, Euler et Daniel Bernoulli 

Enjeux culturels et économiques 

Intervalle entre 2 sons, note, octave

Gamme, fraction simple, puissance, quinte, gammes de Pythagore

Gammes à intervalles égaux et nombres irrationnels, racine douzième de 2

Histoire des sciences : L’histoire des gammes, de Pythagore à Bach. 

Education à la santé

LE PROJET EXPERIMENTAL ET NUMERIQUE

• Pratique d’une démarche scientifique expérimentale, utilisation dematériels (mesures), analyse critique des résultats.

• Une douzaine d’heures (modalité filée ou massée).

• Organisation et sujets laissés totalement à l’initiative des enseignants.

• Passages obligés : Utilisation d’un capteur Acquisition numérique de données (pouvant être complétée par

d’autres types de données) Traitement statistique, représentation et interprétation de ces

données.

• Seule contrainte d’organisation :Il s’organise dans des conditions matérielles qui permettent un travailpratique effectif.