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L ES NOUVEAUX PROGRAMMES DE PHYSIQUE CHIMIE EN PREMIÈRE ANNÉE DE CPGE 10 décembre 2012 1.

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1 L ES NOUVEAUX PROGRAMMES DE PHYSIQUE CHIMIE EN PREMIÈRE ANNÉE DE CPGE 10 décembre

2 C ONTEXTE La réforme des voies générale et technologique. La notion de compétence : en amont dans le lycée et en aval dans les écoles. Une structure identique (sauf TPC). Une organisation semestrielle (fluidité des parcours universitaires) décembre 2012

3 Q UELS PUBLICS ? 3 10 décembre 2012 S-SVT et S-SI STI2D STL (SPCL et bio) TB MPSI PCSI PTSI TPC BCPST TSI

4 Enseigner la physique chimie en CPGE Pratiquer la démarche scientifique (compétences) Résolution de problèmes Démarche expérimentale Analyse documentaire Connaissances et capacités à maîtriser Progresser dans la complexité de manière adaptée Une entrée contextualisée (très marquée dans la voie technologique) L ARCHITECTURE DES PROGRAMMES 4 10 décembre 2012

5 L A DÉMARCHE SCIENTIFIQUE Mise en œuvre de compétences tout au long des deux années. Mettre les savoirs en action Être autonome et faire preuve dinitiative Communiquer Démarche expérimentale Résolution de problèmes Analyses documentaires 5 10 décembre 2012

6 L A DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE Sapproprier - rechercher, extraire et organiser linformation en lien avec une situation - énoncer une problématique - définir des objectifs Analyser - formuler une hypothèse - proposer une stratégie pour répondre à une problématique - proposer un modèle - choisir, concevoir ou justifier un protocole ou un dispositif expérimental - évaluer lordre de grandeur dun phénomène et de ses variations Réaliser - mettre en œuvre un protocole - utiliser (avec la notice) le matériel de manière adaptée, en autonomie pour celui de la liste « Grandeurs et instruments », avec aide pour tout autre matériel - mettre en œuvre des règles de sécurité adéquates - effectuer des représentations graphiques à partir de données expérimentales Valider - exploiter des observations, des mesures en identifiant les sources derreurs et en estimant les incertitudes - confronter un modèle à des résultats expérimentaux - confirmer ou infirmer une hypothèse, une information - analyser les résultats de manière critique - proposer des améliorations de la démarche ou du modèle Communiquer - à lécrit comme à loral : o présenter les étapes de son travail de manière synthétique, organisée, cohérente et compréhensible o utiliser un vocabulaire scientifique adapté o sappuyer sur des schémas, des graphes - faire preuve découte, confronter son point de vue Être autonome, faire preuve dinitiative - travailler seul ou en équipe - solliciter une aide de manière pertinente - simpliquer, prendre des décisions, anticiper 6 10 décembre 2012

7 L A DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE Des compétences nécessitant des connaissances et des capacités: Dans le domaine de la métrologie. Dans le domaine expérimental. Connaissances et capacités à acquérir tout au long de lannée scolaire en fonction des thèmes étudiés décembre 2012

8 M ESURES ET INCERTITUDES Erreur ; composante aléatoire et composante systématique de lerreur. Utiliser le vocabulaire de base de la métrologie : mesurage, valeur vraie, grandeur dinfluence, erreur aléatoire, erreur systématique. Identifier les sources derreurs lors dune mesure. Notion dincertitude, incertitude-type. Évaluation dune incertitude-type. Incertitude-type composée. Incertitude élargie. Savoir que lincertitude est un paramètre associé au résultat dun mesurage, qui caractérise la dispersion des valeurs qui peuvent être raisonnablement attribuées à la grandeur mesurée. Procéder à lévaluation de type A de lincertitude-type (incertitude de répétabilité). Procéder à lévaluation de type B de lincertitude-type dans des cas simples (instruments gradués) ou à laide de données fournies par le constructeur (résistance, multimètre, oscilloscope, thermomètre, verrerie…). Évaluer lincertitude-type dune mesure obtenue à lissue de la mise en œuvre dun protocole présentant plusieurs sources derreurs indépendantes à laide dune formule fournie ou dun logiciel. Comparer les incertitudes associées à chaque source derreurs. Associer un niveau de confiance de 95 % à une incertitude élargie. Présentation dun résultat expérimental. Acceptabilité du résultat et analyse du mesurage (ou processus de mesure). Exprimer le résultat dune mesure par une valeur et une incertitude associée à un niveau de confiance. Commenter qualitativement le résultat dune mesure en le comparant, par exemple, à une valeur de référence. Analyser les sources derreurs et proposer des améliorations du processus de mesure décembre 2012

9 M ESURES ET SAVOIR FAIRE Nature et méthodesCapacités exigibles 1.Mesures dangles, de longueurs, de volume et de masse Longueurs : sur un banc doptique. Longueurs : à partir dune photo ou dune vidéo. Angles : avec un goniomètre. Longueurs donde. Mettre en œuvre une mesure de longueur par déplacement dun viseur entre deux positions. Pouvoir évaluer avec précision, par comparaison à un étalon, une longueur (ou les coordonnées dune position) sur une image numérique. Utiliser un viseur à frontale fixe, une lunette autocollimatrice. Utiliser des vis micrométriques et un réticule pour tirer parti de la précision affichée de lappareil utilisé. Étudier un spectre à laide dun spectromètre à fibre optique. Mesurer une longueur donde acoustique à laide dun support gradué et dun oscilloscope bicourbe décembre 2012

10 L A RÉSOLUTION DE PROBLÈME Des compétences nécessitant des connaissances et des capacités: Dans différents champs de la physique et de la chimie. Une approche totalement différente du « problème » Mobiliser ses connaissances et ses capacités pour atteindre un objectif bien fixé sans que le chemin ne soit donné. Lobjectif à atteindre doit être clairement indiqué et le travail porte sur la démarche à suivre, lobtention du résultat et son regard critique. « Lorsque vous laissez fondre un glaçon dans un verre de boisson initialement à température ambiante lors dune chaude après-midi dété, quelle est la diminution de température ? La réponse attendue est une valeur numérique. » décembre 2012

11 L A RÉSOLUTION DE PROBLÈME Sapproprier le problème. Faire un schéma modèle. Identifier les grandeurs physiques pertinentes, leur attribuer un symbole. Évaluer quantitativement les grandeurs physiques inconnues et non précisées. Relier le problème à une situation modèle connue. …. Établir une stratégie de résolution (analyser). Décomposer le problème en des problèmes plus simples. Commencer par une version simplifiée. Expliciter la modélisation choisie (définition du système, …). Déterminer et énoncer les lois physiques qui seront utilisées. ….. Mettre en œuvre la stratégie (réaliser). Mener la démarche jusquau bout afin de répondre explicitement à la question posée. Savoir mener efficacement les calculs analytiques et la traduction numérique. Rédiger la solution trouvée afin dexpliquer le raisonnement et les résultats. … Avoir un regard critique sur les résultats obtenus (valider). Sassurer que lon a répondu à la question posée. Vérifier la pertinence du résultat trouvé, notamment en comparant avec des estimations ou ordres de grandeurs connus. Comparer le résultat obtenu avec le résultat dune autre approche (mesure expérimentale donnée ou déduite dun document joint, simulation numérique, …). Étudier des cas limites plus simples dont la solution est plus facilement vérifiable ou bien déjà connue décembre 2012

12 L E SOCLE DE SAVOIR : CONNAISSANCES ET CAPACITÉS Un premier semestre de transition: les grandeurs physiques introduites sont essentiellement des grandeurs scalaires dépendant du temps dans les différents champs de la physique et de la chimie. Les grandeurs vectorielles sont introduites au second semestre. Les relations avec les mathématiques sont clairement établies (annexes outils mathématiques), la progressivité dans la complexité mathématique affichée. Place du numérique décembre 2012

13 P ROGRAMMES DE PHYSIQUE S1S2 MPSISignaux physiques Mécanique 1 Mécanique 2 Thermodynamique Induction et forces de Laplace PCSISignaux physiques Mécanique 1 Mécanique 2 Thermodynamique Statique des fluides Induction et forces de Laplace PTSISignaux physiques Mécanique 1 Mécanique 2 Thermodynamique Induction et forces de Laplace décembre 2012

14 P ROGRAMMES DE PHYSIQUE S1S2 TSISignaux physiquesMécanique Thermodynamique Induction et conversion électromécanique TPCSignaux physiques Mécanique 1 Mécanique 2 Thermodynamique Statique des fluides Induction et forces de Laplace BCPSTSignaux physiques, bilans et transports Optique géométrique Thermodynamique Mécanique décembre 2012

15 P ROGRAMMES DE CHIMIE S1S2 MPSITransformation de la matière Architecture de la matière Architecture de la matière condensée : solides cristallins Transformations chimiques en solution aqueuse PCSITransformation de la matière Architecture de la matière Structure, réactivité et transformations en chimie organique 1 Architecture de la matière condensée Transformations chimiques en solutions aqueuses Réactivité et transformations en chimie organique 2 (PC) PTSITransformation de la matière Architecture de la matière Architecture de la matière condensée Transformations chimiques en solution aqueuse décembre 2012

16 P ROGRAMMES DE CHIMIE S1S2 TSITransformation de la matière Architecture de la matière Transformations chimiques en solution aqueuse TPCTransformation de la matière Architecture de la matière Structure en chimie organique Architecture de la matière condensée : solides cristallins Transformations chimiques en solutions aqueuses Réactivité et synthèse en chimie organique BCPSTThermodynamique chimique Structure de la matière Introduction à la chimie organique Cinétique chimique Chimie organique réactionnelle décembre 2012

17 P ROGRAMMES DE PHYSIQUE - CHIMIE EN TB S1S2 TBStructure de la matière Équilibre macroscopique de la matière Évolution temporelle Analyse et synthèse Bilans dénergie en thermodynamique décembre 2012

18 C ONCLUSION Des programmes « en 3D » Des éléments sur les 2 ans (compétences), sur une année (connaissances et capacités expérimentales), sur un semestre (connaissances et capacités dans des champs de la physique et de la chimie). Nécessité de construire une progression mettant les savoirs en action. Pas de révolution au niveau des contenus scientifiques mais quelques évolutions: Initiation à la physique quantique, … Une véritable révolution en matière pédagogique en droite ligne de ce qui se fait en pré-bac décembre 2012


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