Présentation du programme de physique-chimie de Terminale ... · Présentation du programme de physique-chimie de Terminale S applicable en septembre 2012 Nicolas Coppens – [email protected]

Présentation du programme

de physique-chimie

de Terminale S

applicable en septembre 2012

Nicolas Coppens – [email protected]

Le programme de physique-chimie

Enseignement spécifique

Comme en Seconde et en Première, le programme mélange la

physique et la chimie.

Par rapport à l ’ancien programme : • la partie « connaissances exigibles » est diminuée et remplacée par

davantage de « compétences ou de capacités exigibles », notamment de

recherche d’informations scientifiques (avec la compétence « extraire et

exploiter des informations ») ;

• le programme donne une vision plus « moderne » de la physique et de la

chimie (détecteur de particules, spectres RMN, etc.) au détriment de

l’enseignement de l’électricité notamment ;

• il y a moins de modélisation demandée et moins de recours à l’outil

mathématique ;

• la radioactivité est maintenant vue en Première (de façon plus qualitative) ;

• les réactions d’oxydo-réduction sont vues uniquement en Première.



3 parties dans le programme de

l’enseignement spécifique :

Partie 1. Observer - Ondes et matière

Partie 2. Comprendre - Lois et modèles

Partie 3. Agir - Défis du XXIe siècle




(exemple de découpage du programme)

Chapitre 1 :

Ondes et particules, des supports d’information

Chapitre 2 :

Caractéristiques des ondes

Chapitre 3 :

Propriétés des ondes : diffraction des ondes, interférences

et effet Doppler

Chapitre 4 : Spectres UV, IR et RMN du proton




Chapitre 1 :


Chapitre 2 :


Chapitre 3 :


et effet Doppler








Chapitre 1 :


Chapitre 2 :


Chapitre 3 :


et effet Doppler





Chapitre 5 :

Temps, cinématique et dynamique newtoniennes

Chapitre 6 :

Étude des mouvements des planètes et des

satellites

Chapitre 7 :

Travail d’une force et énergie mécanique




Chapitre 8 :

Mesure du temps et oscillateur, amortissement

Chapitre 9 :

Temps et relativité restreinte




Chapitre 10 :

Temps et évolution chimique : cinétique et catalyse

Chapitre 11 :

Représentation spatiale des molécules

Chapitre 12 :

Transformations en chimie organique

Chapitre 13 :

pH d’une solution et réactions acide-base




Chapitre 14 :

Transferts d’énergie entre systèmes

macroscopiques

Chapitre 15 :

Transferts quantiques d’énergie et dualité onde-

particule




Chapitre 16 :

Enjeux énergétiques et apport de la chimie au

respect de l’environnement

Chapitre 17 :

Dosages par étalonnage et par titrage

Chapitre 18 :

Stratégie et sélectivité en chimie organique




Chapitre 19 :

Transmettre et stocker de l’information

Chapitre 20 :

Créer et innover

--> Voir le sujet zéro

d’enseignement

spécifique n°1 Les compétences expérimentales

Le programme en détails


















































Enseignement spécifique Partie 3. Agir - Défis du XXIe siècle





Les compétences expérimentales

Dans le cadre des activités expérimentales, six domaines

de compétences sont maintenant travaillés :

Voir le rapport 2011-111 de l’IGEN : Activités expérimentales en physique-chimie : enjeux de formation

http://eduscol.education.fr/spcfa/im_phy/activites-experimentales-en-spcfa








• L’épreuve est conçue dans l’esprit d’une tâche complexe.

•Le sujet est contextualisé, c’est-à-dire fondé sur une

situation concrète ou sur une problématique.

•Le candidat doit agir en autonomie et faire preuve

d’initiative tout au long de l’épreuve.

•Lors des appels, l’examinateur peut conforter le candidat

dans ses choix ou lui apporter une aide adaptée.

L’évaluation des compétences

expérimentales

• Deux ou trois compétences sont évaluées par sujet,

dont la compétence « Réaliser » qui est toujours

évaluée.

• L’énoncé du sujet comporte quelques ressources mais

les documents proposés ne doivent pas être trop longs

à lire et à exploiter.

• Il est possible de ne pas demander à l’élève de

réaliser l’intégralité d’une expérience. Il ne s’agit pas

de valider uniquement des capacités techniques.

L’évaluation des compétences

expérimentales

Critères de choix des deux sujets présentés :

Un sujet en physique et un sujet en chimie

Un sujet évaluant l’enseignement de spécialité

et un sujet évaluant l’enseignement spécifique

Des compétences nouvelles :

• question ouverte

• proposition de protocole (flûte, coumarine)

• communication orale (flûte)

• une étape de toute la démarche (coumarine)

Présentation des sujets zéro d’ECE

La flûte et la coumarine

Lire les deux sujets zéro flûte et coumarine

• Toutes les compétences travaillées lors d’une

épreuve ne sont pas forcément évaluées (comme par

exemple la compétence « S’approprier »). • L'évaluateur doit apprécier l’acquisition par le

candidat de chacune des compétences évaluées dans le

sujet par un niveau allant de A à D.

Les critères d’évaluation

des sujets d’ECE

APP ANA REA VAL COM

• « C’était bien, pour une fois, on a vraiment compris

ce qu’on faisait. »

• « C’était fatiguant parce qu’il fallait réfléchir ! »

MAIS AUSSI :

Quelques élèves totalement bloqués.

« Cobayage »

des sujets d’ECE

Le contexte : un changement radical par rapport à l ’ancien programme

« L’élève est amené à développer trois activités essentielles

chez un scientifique :

- la pratique expérimentale ;

- l’analyse et la synthèse de documents scientifiques ;

- la résolution de problèmes scientifiques. »

« Lors de la démarche de résolution de problèmes scientifiques, l’élève

analyse le problème posé pour en comprendre le sens, construit des

étapes de résolution et les met en œuvre. Il porte un regard critique sur le

résultat, notamment par l’évaluation d’un ordre de grandeur ou par des

considérations sur l’homogénéité. Il examine la pertinence des étapes de

résolution qu’il a élaborées et les modifie éventuellement en conséquence. Il

ne s’agit donc pas pour lui de suivre les étapes de résolution qui seraient

imposées par la rédaction d’un exercice, mais d’imaginer lui-même une ou

plusieurs pistes pour répondre à la question scientifique posée. »

Le programme de physique-chimie Enseignement de spécialité

• Le programme précise que :

« les situations rencontrées par l’élève en cours de

formation ainsi qu’au baccalauréat se limiteront aux

domaines d’étude des trois thèmes de l’enseignement

de spécialité… »

• Les trois thèmes traités :

o « L’eau »

o « Son et musique »

o « Matériaux »

• Les connaissances nouvelles associées aux thèmes

ne sont pas exigibles dans le cadre du baccalauréat.





C’est une activité au cours de laquelle l’élève construit et met en

œuvre un raisonnement argumenté (qui peut recourir à

l’expérience) pour répondre à une problématique scientifique :

• les étapes de la résolution ne sont pas données ;

• la formulation du problème rend impossible une résolution

« mécanique » par l’application directe d’une formule par exemple ;

• plusieurs chemins de résolution sont possibles ;

• plusieurs niveaux de complexité sont envisageables : ce n’est

jamais terminé ;

• les données utiles ne sont pas apportées de manière séquentielle

et locale ; il peut y avoir des données manquantes ;

• …

Qu’est-ce qu’une « résolution de problème » ?

La résolution de problèmes scientifiques

• Pertinence de ce modèle d’apprentissage pour l’acquisition des

connaissances et des compétences dans le domaine des

sciences.

• Pensée plus créative et rigoureuse.

• Activité qui se rapproche davantage des caractéristiques du

« travail scientifique ».

• L’élève se détache de l’attitude « reconnaître ou abandonner ».

• L’élève (et le professeur) est stimulé par l’étude de situations

plus ouvertes où l’initiative est valorisée.

• Travail individuel ou en groupe.

• …

Les avantages


• S’approprier le problème • comprendre la question posée

• analyser qualitativement la situation : verbaliser la question, faire des schémas,…

• rôle des documents annexes

•…

• Elaborer une stratégie de résolution • identification des domaines de la discipline, les lois potentiellement utiles,…

• émettre des hypothèses simplificatrices

• concevoir un plan de résolution

•…

• Mettre en œuvre la résolution • introduire des grandeurs physiques annexes

• utiliser des lois

• affiner les hypothèses simplificatrices

• conduire des évaluations

•…

• Analyser le résultat et la démarche • vraisemblance (homogénéité, ordre de grandeur, confrontation avec une

observation,…)

• amélioration du modèle : autres méthodes ? Puis-je faire mieux ? plus précis ?

Insuffisance du modèle ?

•…

• Effectuer une synthèse finale du travail

Les étapes possibles d’une résolution de problème :

• La Problématique :

• contextualisée par un texte d’actualité, un document,

des graphes, des tableaux de mesure, des photos, (une

vidéo ou une expérience en cours de formation)

• formulée clairement par exemple par une question

courte par exemple

Comment sont

positionnées les frettes

sur le manche d’une

guitare ?


Par exemple :

La guitare, format « sujet zéro » du bac

Carlo Domeniconi, guitariste virtuose italien

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Carlo-domeniconi

EXERCICE III – Comment sont positionnées les frettes sur le manche d’une guitare ? (5 points)

Comme le montre la photographie ci-dessous, pour modifier la hauteur du son émis, le guitariste appuie

sur la corde au niveau d’une case, de façon à modifier la longueur de la corde utilisée. Des pièces

métalliques, nommées frettes, délimitent les cases sur le manche d’une guitare.

En s’appuyant sur les documents donnés aux pages 2 et 3, répondre aux questions suivantes :

1. Discuter qualitativement de l’influence de la longueur, de la tension et de la masse par unité de longueur

de la corde sur la fréquence du son émis par une corde vibrante.

2. Expliquer qualitativement comment un guitariste passe d’une note jouée Sol à la note La de la même

octave et à l’aide de la même corde.

3. Déterminer les fréquences de Do3 et Do4.

4. Prévoir les positions approchées en cm des quatre premières frettes. Effectuer ensuite quelques

vérifications simples à l’aide de la photo du document 1.




L2

1

T

frettes no 1, 2, 3…

manche L0 : longueur à vide

L

Corde vibrante

Document 1 : Description du manche d’une guitare

Document 2 : Corde vibrante

Si l’on considère une corde vibrante maintenue entre ses deux extrémités, la hauteur du son émis

dépend de la longueur L de la corde, de sa masse par unité de longueur μ et de la tension T de la

corde.

La composition spectrale du son émis est complexe et la fréquence f du fondamental est donnée par

la relation :

f =


Document 3 : Gamme tempérée - Les notes se suivent dans l’ordre Do, Ré, Mi, Fa, Sol,

La, Si, Do ; un « cycle » correspond à une octave.

- On envisage 10 octaves numérotées de -1 à 8.

- Chaque note d’une gamme est caractérisée par sa

fréquence. Par convention, le La3 (diapason des

musiciens) de l’octave numérotée 3 a une fréquence de

440 Hz.

- Le passage d’une note à la note du même nom à

l’octave supérieure multiplie sa fréquence par deux ;

ainsi la fréquence du La2 est égale à 220 Hz et celle du

La4 à 880 Hz.

- Dans la gamme tempérée, le quotient de la fréquence

d’une note sur la fréquence de la note précédente est

égal à : 1,059. Si l’on note f la fréquence de la

note Do, note fondamentale d’une octave donnée, les

fréquences des notes successives de cette octave sont

regroupées dans le tableau ci-contre.

- Pour une corde donnée, pour passer par exemple d’un

Ré à un Ré#, le guitariste bloque cette corde sur la case

située juste à côté de celle utilisée pour jouer le Ré, de

façon à raccourcir la corde.

12

1

)2(

12

1

2

12

2

2

12

3

2

12

4

2

12

5

2

12

6

2

12

7

2

12

8

2

12

9

2

12

10

2

12

11

2

note fréquence

Do f

Do# Réb × f = 1,059 × f

Ré × f = 1,122 × f

Ré# Mib × f = 1,189 × f

Mi Fab × f = 1,260 × f

Mi# Fa × f = 1,335 × f

Fa# Solb × f = 1,414 × f

Sol × f = 1,498 × f

Sol# Lab × f = 1,587 × f

La × f = 1,682 × f

La# Sib × f = 1,782 × f

Si Dob × f = 1,888 × f

Do Si# 2f


Les informations utiles :

• elles peuvent être données dans des documents annexes ;

• ces documents peuvent contenir des informations

supplémentaires non indispensables à la résolution du problème

ou ouvrant plusieurs alternatives au schéma de résolution ;

• des questions peuvent être formulées sur ces documents (voir

la compétence « extraire et exploiter ») ;

• les éventuelles questions préliminaires ne doivent pas induire

une méthode de résolution ;

• il y a des « données absentes », dont certaines relèvent de la

culture générale : valeur de g, durée d’une journée,…et des

données non directement utiles à la résolution.

La résolution de problèmes scientifiques :

en conclusion

Quelques pistes possibles pour la construction d’activités « résolution de problème »

Quelques dernières remarques :

• La résolution de problème peut faire appel à des techniques

spécifiques : d’évaluation d’ordre de grandeur, d’analyse

dimensionnelle,…

• Dans le cadre du baccalauréat, les connaissances liées aux

thèmes de l’enseignement de spécialité ne sont pas exigibles

• L’élève est amené à proposer une résolution à la problématique

principale, des niveaux différents de finesse dans les solutions

peuvent être acceptés

• une analyse critique des résultats en lien avec des données

expérimentales ou des simulations peut être explicitement

demandée.

La résolution de problèmes scientifiques :

en conclusion

Quelques pistes possibles pour la construction d’activités « résolution de problème »

Sitographie

• Sujets zéro du baccalauréat 2013 en

physique-chimie : http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/physique/phychi2/spip.php?article396

• Sujets zéro de l'évaluation des compétences

expérimentales en physique-chimie : http://www.ac-aix-marseille.fr/pedagogie/jcms/c_125778/epreuve-de-capacites-experimentales-du-

bac-s-2013

• Ressources pour la Terminale S produites

par l’académie de Strasbourg : http://www.ac-strasbourg.fr/pedagogie/physiquechimie/terminale-s/

http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/physique/phychi2/spip.php?article396



http://www.ac-aix-marseille.fr/pedagogie/jcms/c_125778/epreuve-de-capacites-experimentales-du-bac-s-2013



















http://www.ac-strasbourg.fr/pedagogie/physiquechimie/terminale-s/





Sitographie

• Rapport de l'IGEN sur les activités

expérimentales en physique-chimie (du

collège aux CPGE) : http://eduscol.education.fr/spcfa/im_phy/activites-experimentales-en-spcfa

• Nouveaux programmes de Terminale mais

aussi ceux de Seconde et de Première en

physique-chimie (avec des documents

ressources): http://eduscol.education.fr/spcfa/reforme-du-lycee-nouveaux-programmes








http://eduscol.education.fr/spcfa/reforme-du-lycee-nouveaux-programmes









Documents

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