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Thèmes TPE Année scolaire 2008-2009. 6 thèmes Contraintes et libertés Environnement et progrès LHomme et la nature Modèles, modélisation Avancées scientifiques.

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1 Thèmes TPE Année scolaire

2 6 thèmes Contraintes et libertés Environnement et progrès LHomme et la nature Modèles, modélisation Avancées scientifiques et réalisations techniques Savants et Science, hier et aujourdhui

3 Supports de production Il est important de rappeler que la forme de production choisie par les élèves ne joue pas un rôle négligeable dans la qualité des TPE : les bilans récents des examinateurs confirment cette analyse. Les réalisations doivent rester modestes et réalistes, ce qui ne les empêchent pas dêtre imaginatives et soucieuses de communiquer le résultat des recherches avec des outils judicieusement adaptés à leur approche. On constate encore trop souvent que la forme du "dossier" est très vite retenue par des élèves qui encourent ainsi les risques les plus pénalisants et pénalisés pour les TPE : montage dinformations et de documents sans véritable appropriation personnelle ni regard critique suffisant. Il convient donc de favoriser des formes de production astucieuses qui permettent une réelle mise en valeur du travail accompli en attirant la curiosité des destinataires, par leur pertinence, leur originalité et leur adéquation avec le sujet traité ainsi que la démarche suivie.

4 Contraintes et libertés

5 Axes de recherche Pistes de travail Conquête et défense des libertés publiques Lautorité publique comme garantie des libertés - Conquête des libertés individuelles, collectives - La délégation de la "violence légitime" : larmée, la police, diversité des choix nationaux. - Les entraves à la liberté individuelle au nom de la sécurité publique, de la santé publique, de léthique, des bonnes moeurs et du respect des valeurs de la République. Régimes dexception (état durgence, guerre). Civisme et exercice de la citoyenneté - La conscription, le parcours de citoyenneté, lesprit de défense, le vote. - Développement durable, veille scientifique, principe de précaution. De la protection du territoire à la sauvegarde des valeurs de la démocratie : la défense nationale - Histoire des conflits au cours de temps, évolution du rôle de larmée dans un pays moderne, évolution des technologies associées, interventions au nom des valeurs de la démocratie, gestion de linformation. Totalitarisme et privations de liberté - Despotisme, tyrannie, embrigadement, propagande, camps de travail et de concentration, esclavage, ségrégation, persécution … Droit national, conventions, traités internationaux - Tribunaux internationaux, droit dingérence, crimes contre lhumanité. - Liberté de l'Etat et soumission aux règles supranationales. Accords de protection et de gestion des ressources énergétiques.

6 Axes de recherche Pistes de travail Vie collective et règles sociales Les règles et leurs fondements - Nature des règles : sociales, juridiques, éthiques, culturelles et linguistiques, formelles et informelles, explicites et implicites ; la démarche scientifique. - Fondements des règles : tradition, valeurs, maintien du lien social, fonctionnalité Lintériorisation des règles sociales, selon les sociétés et les époques - Socialisation, intériorisation, exercice de la civilité, conformisme. Rôle de la famille, lEcole, larmée, lentreprise, les groupes de pairs, les associations … Lacteur social et l'exercice des libertés individuelles - Liberté de conscience, d'opinion, dexpression, dassociation, de propriété et de culte. Droit à disposer de soi-même Lois et contrôle social - La loi comme espace de liberté. Sanctions positives (récompenses, valorisation, gratification) et sanctions négatives (réprimandes, exclusion, amendes, privations de liberté). Science et opinion publique. Le rôle des innovations scientifiques ou techniques dans lacquisition des libertés, ou dans lévolutions des règles - Transports, moyens de communication, planification des naissances,...

7 Axes de recherche Pistes de travail Création et langages La liberté en lutte contre la censure et les contraintes - Entre héritage et innovations : les grandes querelles artistiques, littéraires et scientifiques. - Censure et liberté d'expression : apôtres de la liberté, libres-penseurs, les Lumières, art et littérature engagés, les courants scientifiques,… - Les sciences soumises aux conventions, aux valeurs morales ou religieuses Arts et sciences face aux contraintes sociales et matérielles - Codes sociaux, moeurs, coutumes et pouvoir. Attentes du public, réception des prix littéraires et artistiques, contraintes de production et de diffusion de la littérature et de lart. La recherche scientifique soumise aux contraintes techniques, technologiques et théoriques. Codification et académisme - Registres, règles de la langue, codes artistiques. - Littérature et atteintes à la langue, évolutions linguistiques et mutations récentes. La contrainte : élément de fertilité et de créativité - La contrainte comme ressource. L'ironie et les formes d'expression détournée. - Jeux sur les codes, la norme et les écarts. - Modélisation, simulation.

8 Environnement et progrès

9 Axes de recherche Pistes de travail Notion denvironnement, notion de progrès - Lémergence de lidée denvironnement. - Lenvironnement comme patrimoine : les écosystèmes, la conservation, la protection de lenvironnement, le développement durable. - Lenvironnement comme produit de lactivité humaine : prise de conscience de lenvironnement, la citoyenneté et lenvironnement. - Le progrès comme avancée des connaissances, des techniques, des technologies. - Critères didentification dun progrès. Évaluation du progrès et de son impact sur lenvironnement - Choisir des indicateurs, mesurer, approcher, estimer, doser, corréler, interpoler. - Proposer ou valider des modèles, les utiliser. - Extrapolation, comportements limites des modèles, effets de seuil. - Petites causes grands effets, chaos. - Stabilité, instabilité, équilibre, régulation. Interaction environnement progrès : la place de lhomme - Lhomme maître de la nature : portée et limites (climat, météorologie, ressources naturelles, agriculture, aménagement du territoire, santé, pollution…). - Milieux anthropisés et adaptation des espèces : Mutations génétiques, sélection, émergence de résistances aux traitements, épidémies. Effets réversibles ou irréversibles des modifications de lenvironnement. - Le danger, la menace comme moteurs dinnovation ; la gestion du risque. - Le développement durable, gestion et protection de la nature (loi littorale, parcs naturels, biodiversité….). - La recherche de nouveaux matériaux, de nouvelles technologies.

10 Axes de recherche Pistes de travail Environnement, enjeux politiques, Économiques et culturels - Les mouvements et associations écologiques. - Connaissance et domination, politiques de recherche, autonomie, indépendance. - Consommation et épuisement des ressources énergétiques, énergie nucléaire, énergies nouvelles et protection de lenvironnement. - Sécurité des installations, prise en compte de lenvironnement par lentreprise (gestion des déchets, stockage des produits industriels…). - Effets de la mondialisation (le droit à polluer, les effets du tourisme de masse…).

11 LHomme et la nature

12 Axes de recherche Pistes de travail Observation et description de la Nature par lhomme - Grands hommes et découvertes - Outils et modes dobservation oeil, chambre noire, objectif, télescope, microscope, microphones montages, dispositifs, protocoles dexpérimentation, compte-rendu dobservation, récits de voyage, herbiers. dessins et peintures : natures mortes, flores, représentation de lhomme Interventions sur la nature - Respect / Dégradation Pollution, détérioration de lenvironnement Exploitation et épuisement des ressources, rendements, croissance extensive/intensive - Conserver, transformer, reconstituer Aménagements, irrigation Urbanisation, industrialisation, mondialisation Développement durable / développement soutenable Evolution des matériaux pour un usage donné Parcs naturels, paysages Réseaux dégouts, échangeurs autoroutiers, ponts, tunnels, télécabines. - Maintenir, maîtriser Politiques daménagement du territoire, droit à polluer Donner un coût à ce qui nen a pas (ex : eau, air, plantes.) Manipulations génétiques Lutte contre le vieillissement, le diabète, contraception, chirurgie plastique Dépassement de soi, entraînement

13 Axes de recherche Pistes de travail Représentation et interprétation de la nature - Recherche de régularités, de lois : lois de la gravitation, nombre dor, fractales. Schématisation, modélisation Théoriser pour comprendre Les limites de lintervention - La nature subie Séismes, cyclones, volcanisme, canicules, inondations. Effets de seuil, chaos - La nature forcée Dopage, manipulations génétiques Culture in vitro Jeunisme Landart Le « retour à la nature » - Le rapport au corps De la culture à la sculpture du corps Les médecines naturelles - La nature « refuge » Culture biologique Énergies « propres » Les pratiques culturelles / incidence du milieu dappartenance Ruralisation

14 Axes de recherche Pistes de travail Le « retour à la nature » Le rapport au corps De la culture à la sculpture du corps Le culte du corps Les médecines naturelles La nature « refuge » Culture biologique Énergies « propres » Les pratiques culturelles / incidence du milieu dappartenance Ruralisation

15 Modèles, modélisation

16 Avertissement : ce thème peut conduire à un travail danalyse de modèles existant permettant létude de phénomènes variés, ou à un travail de construction de modèle, donc à une activité de modélisation. Axes de recherche Pistes de travail Le modèle conduisant à la reproduction- Utilisation du modélisme (maquettes) - Copie, normes, normalisation - Le clonage - Aliénation, dépendance, influence - La programmation comme reproduction (informatique) Le modèle comme outil de simplification - Approximation, réduction, déformation - Modéliser linfiniment petit ou linfiniment grand : problèmes déchelle (du virus au système solaire) - Chronophotographie, modéliser un objet animé de mouvement (de la division cellulaire à la rotation des planètes) Le modèle comme outil de compréhension - Description, analyse des phénomènes, explication - Recherche de lois, reproductibilité, rationalisation (ex. : lois du marché, lois de lhérédité, loi de la gravitation.) - Création dun portrait-robot, maquettes, reconstitutions virtuelles - Rôle des images spatiales dans le langage et les représentations

17 Axes de recherche Pistes de travail Le modèle comme outil danticipation - Les outils destimation : sondage, statistique - Les prototypes - Prévision, simulation en météorologie, dans le domaine spatial, en « mécanique céleste » : éclipses, météorites. - Processus aléatoire, simulation Confrontation de modèles - Comparaison, validation, rejet - Histoire des sciences : histoire des découvertes et changements de points de vue - Épistémologie de modèles à propos dun même problème - Les géométries euclidiennes/non euclidiennes (de la structure des matériaux à la construction des ouvrages dart, par exemple : arche de la Défense) La création pour échapper aux modèles - Les limites du modèle, « le contre-modèle », « démonter » un modèle - Linvention, les changements de paradigme

18 Avancées scientifiques et réalisations techniques

19 Axes de recherche Pistes de travail Réalisations techniques au cours des âges et leurs fondements- Les grandes réalisations associées aux grandes périodes de lhistoire ou aux civilisations : voies de communication, canaux, aqueducs, barrages, tunnels, architecture monumentale militaire, civile et religieuse… - Empirisme et théorie dans les réalisations techniques : machine à vapeur, réalisations techniques issues de la révolution industrielle, LASER, microscope, IRM… - Innovations liées aux grands projets : gigantisme, vitesse, nanotechnologie, exploration de linfiniment petit et de linfiniment grand Sciences fondamentales et appliquées à la base des réalisations Techniques- La compréhension des phénomènes, préalable aux réalisations techniques - Les mathématiques à loeuvre dans les grands projets techniques - Modélisation et simulation - La maîtrise des matériaux au service de nouvelles réalisations techniques Questions soulevées par les réalisations techniques, les défis du XXI e siècle Impacts environnementaux : - décontamination, limitations des émissions de polluants… - maîtrise des ressources et de lénergie - aménagement du territoire, urbanisme - politiques de leau, de lair, de la ville Impacts humains : - améliorations des conditions de vie - progrès et nouvelles menaces sur la santé - recherche de performance, effets sur le corps Arbitrage entre avantages et risques : - Risques non anticipés et risques difficilement évaluables, principe de précaution (amiante, risque nucléaire, OGM…)

20 Axes de recherche Pistes de travail Les réalisations techniques face aux défis du XXIe siècle - Les ressources dénergie pour demain, conversions, transports (nucléaire, tour solaire, centrale solaire satellisée…) - Les défis de lespace - Les traitements médicaux innovants - Les nanotechnologies -Technologie de linformation, stockage et transport - Intelligence artificielle…

21 Axes de recherche Pistes de travail Approche systémique Systèmes en équilibre, Régulation - Homéostasie - Déséquilibre, retour à léquilibre - Les systèmes automatisés et auto-régulés - Lordinateur - Les choix stratégiques de la régulation du mouvement en fonction du milieu Les stratégies de la nouveauté - Le problème : moteur de la nouveauté - Etude dun comportement novateur - Conditions de réussite ou déchec - Résistance aux théories nouvelles Quelques suggestions de production : Simulation dun modèle de transformation, dun «effet papillon», dexpériences aléatoires ; réalisation dun modèle deffets de répétition dun même processus ; création littéraire, imitation (à la manière de ) ; étude dun fait dactualité : regards multiples ; reportages, interviews, enquêtes, mise en scène, écriture dun scénario ; exposition sur lévolution de la perspective ; réalisation de trucages graphiques, de trompe-loeil, de jeux de miroirs ; modélisation géométrique et exploitation dune lentille mince convergente ; simulation de processus dynamiques ; réalisation et exploitation de feuilles automatisées de calcul à partir dun texte (factures…) ; élevage de drosophiles et expérimentation sur les effets de mutations ; cédérom, page Internet ou exposition sur un aspect de lhistoire des sciences ; cartes et maquettes.

22 Savants et Science, hier et aujourdhui

23 Axes de recherche Pistes de travail Du savant au chercheur - Les auteurs des découvertes majeures de lhistoire des hommes : grands médecins, physiciens, chimistes, astrophysiciens, mathématiciens, biologistes, géologues, paléontologues, géographes, linguistes, … - Les domaines de connaissances : Savant / érudit / chercheur / humaniste / scientifique / expert / spécialiste / « cerveau »,... - Les découvertes, fortuites ou construites ? Les témoignages et les récits des savants, les légendes (Euréka dArchimède, Pomme de Newton,…). - Du cabinet au laboratoire/ les conditions matérielles de la recherche. Histoire et construction de la science - Émergence et évolution des concepts, des modèles et des théories scientifiques (exemples : lhéliocentrisme, la cellule, la relativité……). - Les cultures anciennes et leurs savants. - Les formes de validation de la science : Reconnaissance par les pairs : les institutions savantes, collaboration/compétition entre les équipes scientifiques (recherche médicale, maîtrise de lénergie, programmes européens, communications) ; Erreurs, controverses, impostures. - Les instruments de la Science (règle et compas, astrolabe, microscope, lunette de Galilée, télescope, imagerie,…).

24 Savants et société - Le savant face aux grandes questions de société : éthique, politique, économique, religion, droit, guerre. - Diffusion de la science au grand public : la littérature didées au XVIIème – XVIIIème: Pascal, Fontenelle, Voltaire, …,Encyclopédie ; vulgarisation scientifique (presse, médias audiovisuels) ; événements ou lieux de popularisation de la Science : musées scientifiques et techniques, fêtes de la science… - La propriété intellectuelle : brevets, protection, intelligence économique, cryptographie… - Femmes de sciences, place des femmes dans la communauté scientifique. - Reconnaissance des savants : du nom propre au nom commun (les unités de mesure…) ; les récompenses (prix Nobel, médaille Fields,…) ; la fuite des cerveaux. - Représentation du savant dans lart, la littérature, la BD, - le cinéma : le savant distrait (professeur Tournesol,…) ; le savant fou pris par l « hybris » (Mabuse, Frankenstein,…) ; les savants et ingénieurs géniaux (Nemo de Jules Verne, …) ; liconographie officielle. - La représentation « populaire » du savant : le bienfaiteur de lhumanité (Pasteur) ; le savant victime de ses recherches (Galilée, Marie Curie…) ; le savant devenu un « sage » (Einstein).


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