SNP 323: didactique des sciences et technologie II Brahim El Fadil brahim.elfadil@usherbrooke.ca Cours 1 - Session: hiver 2017

1. Présentation du plan de cours 3. Formation des équipes pour la préparation des thèmes 3. Consignes de lecture pour le prochain cours POINT 1: http://www.cmec.ca/science/framework/ Le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12 est né du Protocole pancanadien pour la collaboration en matière de programmes scolaires (À l'intention des conceptrices et des concepteurs de programmes d'études) 4 Principes de base en vue de la culture scientifique au Canada «La culture scientifique devrait demeurer une image abstraite guidant la réforme de l'enseignement des sciences.» M. Eisenhart (1996) À la lumière de la vision de la culture scientifique et de la nécessité de développer cette culture au Canada, quatre principes de base ont été élaborés dans le contexte du présent Cadre. Les conceptrices et concepteurs de programmes d'études sont invités à noter que ces principes présentent quatre aspects critiques de la culture scientifique de l'élève. Ils reflètent le caractère global et les liens étroits qui caractérisent l'apprentissage et doivent être considérés interdépendants et complémentaires. Les résultats d'apprentissage du Cadre seront décrits en relation avec les principes de base qui suivent. 1er principe de base : Sciences, technologie, société et environnement (STSE) ­ L'élève sera apte à mieux comprendre la nature des sciences et de la technologie, les interactions entre les sciences et la technologie et les contextes social et environnemental des sciences et de la technologie. 2e principe de base : Habiletés ­ L'élève développera les habiletés requises pour la recherche scientifique et technologique, la résolution de problèmes, la communication de concepts et de résultats scientifiques, la collaboration et la prise de décisions éclairées. 3e principe de base : Connaissances ­ L'élève construira des connaissances et une compréhension des concepts liés aux sciences de la vie, aux sciences physiques et aux sciences de la Terre et de l'espace, et appliquera sa compréhension à l'interprétation, l'intégration et l'élargissement de ses connaissances. 4e principe de base : Attitudes ­ On encouragera l'élève à développer des attitudes favorisant l'acquisition de connaissances scientifiques et technologiques et leur application pour le bien commun de soi-même, de la société et de l'environnement. _________________________ POINT 2: Dans les programmes de sciences et technologies du primaire et du secondaire, la compétence disciplinaire 1 (“Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique” au primaire et “Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique” au secondaire) met l’emphase sur les démarche à caractère scientifique et le lien entre ces démarches et la construction des savoirs disciplinaires (concepts et modèles scientifiques). Au primaire les concepts sont désignés sous l’appellation de savoirs essentiels. Ces savoirs «s’articulent autour de quelques concepts unificateurs qui permettent de faire des liens entre les domaines (d’apprentissage) : la matière; l’énergie; les forces et les mouvements; les systèmes et l’interaction» (Gouvernement du Québec, 2001, p. 157). Au secondaire, ils sont désignés sous l’appellation de concepts prescrits. El Fadil hiver 2017

Conceptions personnelles des sciences et technologies, de leur enseignement et de leur apprentissage - Vos souvenirs des sciences à l’école? - Votre compréhension de ce qui est important d’enseigner et du comment l’enseigner? - Vos attentes et vos craintes comme futurs enseignantes et enseignants? El Fadil hiver 2017

2. Présentation du plan de cours Un cours organisé autour de trois principes: 1. Apprendre les bases des sciences et technologies (ST) et comprendre les programmes. 2. Apprendre à enseigner les ST de manière appropriée, en s’appuyant sur les savoirs en didactique. 3. Apprendre à apprendre en tant que professionnel de l’enseignement. POINT 1: http://www.cmec.ca/science/framework/ Le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12 est né du Protocole pancanadien pour la collaboration en matière de programmes scolaires (À l'intention des conceptrices et des concepteurs de programmes d'études) 4 Principes de base en vue de la culture scientifique au Canada «La culture scientifique devrait demeurer une image abstraite guidant la réforme de l'enseignement des sciences.» M. Eisenhart (1996) À la lumière de la vision de la culture scientifique et de la nécessité de développer cette culture au Canada, quatre principes de base ont été élaborés dans le contexte du présent Cadre. Les conceptrices et concepteurs de programmes d'études sont invités à noter que ces principes présentent quatre aspects critiques de la culture scientifique de l'élève. Ils reflètent le caractère global et les liens étroits qui caractérisent l'apprentissage et doivent être considérés interdépendants et complémentaires. Les résultats d'apprentissage du Cadre seront décrits en relation avec les principes de base qui suivent. 1er principe de base : Sciences, technologie, société et environnement (STSE) ­ L'élève sera apte à mieux comprendre la nature des sciences et de la technologie, les interactions entre les sciences et la technologie et les contextes social et environnemental des sciences et de la technologie. 2e principe de base : Habiletés ­ L'élève développera les habiletés requises pour la recherche scientifique et technologique, la résolution de problèmes, la communication de concepts et de résultats scientifiques, la collaboration et la prise de décisions éclairées. 3e principe de base : Connaissances ­ L'élève construira des connaissances et une compréhension des concepts liés aux sciences de la vie, aux sciences physiques et aux sciences de la Terre et de l'espace, et appliquera sa compréhension à l'interprétation, l'intégration et l'élargissement de ses connaissances. 4e principe de base : Attitudes ­ On encouragera l'élève à développer des attitudes favorisant l'acquisition de connaissances scientifiques et technologiques et leur application pour le bien commun de soi-même, de la société et de l'environnement. _________________________ POINT 2: Dans les programmes de sciences et technologies du primaire et du secondaire, la compétence disciplinaire 1 (“Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique” au primaire et “Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique” au secondaire) met l’emphase sur les démarche à caractère scientifique et le lien entre ces démarches et la construction des savoirs disciplinaires (concepts et modèles scientifiques). Au primaire les concepts sont désignés sous l’appellation de savoirs essentiels. Ces savoirs «s’articulent autour de quelques concepts unificateurs qui permettent de faire des liens entre les domaines (d’apprentissage) : la matière; l’énergie; les forces et les mouvements; les systèmes et l’interaction» (Gouvernement du Québec, 2001, p. 157). Au secondaire, ils sont désignés sous l’appellation de concepts prescrits. El Fadil hiver 2017

El Fadil hiver 2017 POINT 1: http://www.cmec.ca/science/framework/ Le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12 est né du Protocole pancanadien pour la collaboration en matière de programmes scolaires (À l'intention des conceptrices et des concepteurs de programmes d'études) 4 Principes de base en vue de la culture scientifique au Canada «La culture scientifique devrait demeurer une image abstraite guidant la réforme de l'enseignement des sciences.» M. Eisenhart (1996) À la lumière de la vision de la culture scientifique et de la nécessité de développer cette culture au Canada, quatre principes de base ont été élaborés dans le contexte du présent Cadre. Les conceptrices et concepteurs de programmes d'études sont invités à noter que ces principes présentent quatre aspects critiques de la culture scientifique de l'élève. Ils reflètent le caractère global et les liens étroits qui caractérisent l'apprentissage et doivent être considérés interdépendants et complémentaires. Les résultats d'apprentissage du Cadre seront décrits en relation avec les principes de base qui suivent. 1er principe de base : Sciences, technologie, société et environnement (STSE) ­ L'élève sera apte à mieux comprendre la nature des sciences et de la technologie, les interactions entre les sciences et la technologie et les contextes social et environnemental des sciences et de la technologie. 2e principe de base : Habiletés ­ L'élève développera les habiletés requises pour la recherche scientifique et technologique, la résolution de problèmes, la communication de concepts et de résultats scientifiques, la collaboration et la prise de décisions éclairées. 3e principe de base : Connaissances ­ L'élève construira des connaissances et une compréhension des concepts liés aux sciences de la vie, aux sciences physiques et aux sciences de la Terre et de l'espace, et appliquera sa compréhension à l'interprétation, l'intégration et l'élargissement de ses connaissances. 4e principe de base : Attitudes ­ On encouragera l'élève à développer des attitudes favorisant l'acquisition de connaissances scientifiques et technologiques et leur application pour le bien commun de soi-même, de la société et de l'environnement. _________________________ POINT 2: Dans les programmes de sciences et technologies du primaire et du secondaire, la compétence disciplinaire 1 (“Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique” au primaire et “Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique” au secondaire) met l’emphase sur les démarche à caractère scientifique et le lien entre ces démarches et la construction des savoirs disciplinaires (concepts et modèles scientifiques). Au primaire les concepts sont désignés sous l’appellation de savoirs essentiels. Ces savoirs «s’articulent autour de quelques concepts unificateurs qui permettent de faire des liens entre les domaines (d’apprentissage) : la matière; l’énergie; les forces et les mouvements; les systèmes et l’interaction» (Gouvernement du Québec, 2001, p. 157). Au secondaire, ils sont désignés sous l’appellation de concepts prescrits. El Fadil hiver 2017

Rappels de quelques concepts scientifiques Univers matériel (discussion en équipe) Les propriétés de la matière Distinguer entre quelques concepts qui se prêtent à confusion: Masse vs poids Température vs chaleur Énergie vs puissance Liquide miscible vs liquide non miscible Électricité vs lumière Changements physiques vs changements chimiques. Les différentes formes d’énergie. Forces et mouvements. Etc. El Fadil hiver 2017

Pour le prochain cours (23 janvier) Programme de formation de l’école québécoise (PFÉQ) Chapitre. 6 Formation des équipes Deux possibilités Tirage au hasard (logiciel Miksi ou autres) Selon votre choix. El Fadil hiver 2017

Quelques éléments de réponse Masse vs poids 1) La masse La masse d’un corps se note m et s’exprime en en gramme (g) ou en l’une de ses unités dérivées (mg, kg, etc.) Elle représente la quantité de matière qui compose un corps ou un objet. Celle-ci dépend donc du nombre d’atomes et de leur nature. Un corps qui ne subit pas de modification de sa composition conserve donc la même masse (loi de conservation de la matière : (Lavoisier, 1778). La masse d’un corps reste notamment la même quelque soit le lieu y compris sur un autre astre que la Terre ou même dans l’espace. Instrument de mesure: balance 2) Le poids Par définition le poids d’un corps correspond à l’action de gravitation qu’il subit à la surface d’un astre et dépend donc de tous les facteurs auxquels est sensible l’interaction de gravitation; Instrument de mesure: dynamomètre, son unité s’exprime en Newton (N). Il dépend de la distance qui sépare le corps de la planète: le poids diminue donc avec la distance (altitude) entre les deux. Il dépend de la masse de l’astre (planète) à la surface duquel il se trouve : – sur un astre de masse plus faible que la Terre (comme Mars ou la Lune), il a donc un poids plus faible. Donc, les corps sont moins attirés vers la surface de l’astre (D’où, le mouvement des astronautes sur la Lune). – à la surface d’un astre de masse plus important, son poids devient plus important. – Dans l’espace, loin de tout astre, un corps ne possède plus de poids. Le poids d’un corps est donc une grandeur variable tandis sa masse est constante. Lien pour vidéo illustrant le poids plus petit sur la Lune: https://www.youtube.com/watch?v=rsTskZ8ucQw  Proposer quelques techniques pour mesurer la masse d’un liquide, d’un solide, d’un solide en poudre et d’un gaz. A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Température vs chaleur Température (To) La To la mesure de degré d’agitation des particules (atomes, molécules, particules, etc.) qui composent une substance. Si la substance est à l’état solide, l’agitation renvoie à la vitesse de vibration des atomes qui composent le solide. Si la substance est liquide, l’agitation renvoie non seulement à la vitesse de vibration, mais aussi à la vitesse de la rotation des particules qui composent le liquide. Si la substance est à l’état gazeux, l’agitation renvoie à la vitesse de vibration, de rotation et de déplacement des particules qui composent le gaz. Instrument de mesure: thermomètre. Son unité de mesure est le degré Celsius (oC). A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse La chaleur (Q) La chaleur est l’énergie thermique contenue dans un corps et qu’il est possible d’extraire pour l’utiliser. Instrument de mesure : calorimètre. Son unité est le joule (J). On peut également utiliser calories (cal) ou wattheure (Wh). Vidéo illustrative : https://www.youtube.com/watch?v=X82zVeA4aeQ A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Liquide miscible vs liquide non miscible Deux liquides sont dits miscibles si lorsqu’ils sont mélangés puis agités, ils donnent toujours un mélange homogène. Deux liquides sont dits non miscibles si lorsqu’ils sont mélangés puis agités, ils donnent toujours un mélange hétérogène. Voir le vidéo ci-dessous: https://www.youtube.com/watch?v=uj2GZ8TK_5c A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Énergie vs puissance Ces deux concepts sont souvent mélangés. Qu’est-ce que l’énergie? En mécanique, l’énergie renvoie à la capacité d’un système ou d’un corps à fournir un travail. Instrument de mesure: l’instrument de mesure diffère d’un champ à l’autre. Lorsqu’on parle de l’énergie thermique et chimique (aux écoles et labos), on utilise les calorimètres, l’unité en joule (J) comme la chaleur. En mécanique, l’énergie est calculer par la force * la distance déplacée par l’objet En électricité (Hydro-Québec), les compteurs électriques calculent l’énergie en kWh. Etc. A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Qu’est-ce que la puissance? Tout simplement, la puissance exprime le transfert d’énergie par unité de temps. Instrument de mesure: En électricité, on utilise les Wattmètres, son unité est le Watt (W). En mécanique, elle se calcule mathématiquement (Énergie/durée du travail). A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Qu’est-ce que l’électricité? L’électricité est l’effet résultant du déplacement des particules chargées dans un conducteur électrique sous l’effet d’une différence de potentiel (voltage). Dans les métaux, qui sont de bons conducteurs électriques, c’est les électrons qui se déplacent pour produire un courant électrique. Dans les solutions liquides et gazeuses, c’est les ions qui se déplacent pour produire le courant électrique. A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Qu’est-ce que la lumière? La lumière renvoie au spectre visible (par l’œil humain) des ondes électromagnétiques. Il s’agit d’un phénomène de transport d’énergie sans transport de la matière. A. Hasni 2009

Quelques éléments de réponse Force vs mouvement Qu’est-ce qu’une force en mécanique? La force est une action capable de créer une modification de l’état de mouvement ou de la forme d’un objet. Instrument de mesure: dynamomètre (N) comme le poids. Mouvement: Mouvement partiel: le corps ensemble ne change pas de position, mais certaines parties bougent. Mouvement total: c’est un déplacement d’un objet par rapport à sa position (repère fixe). Vidéo: https://www.youtube.com/watch?v=W6J7cjQx114 A. Hasni 2009

Devoir Voir la page devoir sur snp323elfadil.weebly.com A. Hasni 2009