Présentation nouvelle seconde Nouveau programme disponible sur: http://eduscol.education.fr Bulletin officiel spécial n° 4 du 29 avril 2010

Esprit du nouveau programme Le préambule : passage obligé. La grille du programme Le préambule au nouveau programme de seconde présente les objectifs à atteindre ainsi que les modalités de mise en œuvre. La grille du programme n’indique pas l’esprit de celui-ci mais les contenus et notions à aborder, ainsi que les connaissances, capacités et attitudes attendues à la fin de l’année.

Objectifs Donner à l’élève une culture scientifique et citoyenne lui permettant de se situer et d’agir au sein de la société. Lui donner une formation de base suffisante pour avoir une analyse critique des problèmes posés et des solutions proposées.

L’atout des sciences expérimentales Plutôt que de privilégier une réussite fondée sur des considérations virtuelles et formelles, dans le seul domaine de la pensée, l’atout des sciences expérimentales comme la physique et la chimie est de s’appuyer sur l’observation, le concret et le « faire ensemble ». Ainsi, il ne s’agit pas de faire une sélection, un tri pour ne garder que ceux qui auraient le « niveau » pour faire des sciences, mais plutôt de « donner aux jeunes le goût des sciences, en particulier aux filles, et faire découvrir les formations et les métiers liés aux sciences ».

Modalités la démarche scientifique l’approche expérimentale L’enseignement des sciences physiques permet la construction progressive et la mobilisation du corpus de connaissances scientifiques de base, en développant des compétences (…) apportées par une initiation aux pratiques et méthodes des sciences expérimentales et à leur genèse : la démarche scientifique l’approche expérimentale la mise en perspective historique pour lesquelles sont convoquées : la coopération interdisciplinaire l’usage des TIC l’entrée thématique.

La démarche scientifique Initier l’élève à la démarche scientifique c’est lui permettre d’acquérir des compétences qui le rendent capable de mettre en œuvre un raisonnement pour identifier un problème, formuler des hypothèses, les confronter aux constats expérimentaux et exercer son esprit critique. Il doit pour cela pouvoir mobiliser ses connaissances, rechercher, extraire et organiser l’information utile, afin de poser les hypothèses pertinentes. Il lui faut également raisonner, argumenter, démontrer et travailler en équipe. Dans la continuité du collège, la démarche d’investigation s’inscrit dans cette logique pédagogique.

Compétences Proposition de définition : Mobilisation d’un ensemble de connaissances, capacités et attitudes permettant de résoudre un problème complexe. Six grands axes : S’approprier Analyser Réaliser Valider Communiquer Etre autonome

L’évaluation L’évaluation doit ainsi être pensée dans le cadre de la grille de compétences. (Toujours se poser la question : quelle compétence j’évalue ?) On n’évalue pas deux fois la même compétence dans un devoir et on n’évalue pas toutes les compétences dans un même devoir. (Restons modestes) Les compétences évaluées devraient apparaître sur le devoir ainsi que tout au long de l’année. L’élève sait ainsi sur quoi il va être évalué. La colonne de droite, intitulée « Compétences attendues » nous indique les connaissances, capacités et attitudes évaluables. Chacune fait référence à une ou plusieurs compétences de la grille.

L’entrée thématique L’approche thématique permet aussi de développer l’intérêt pour les sciences en donnant du sens aux contenus enseignés en explorant des domaines très divers, tout en gardant un fil conducteur qui assure une cohérence à l’ensemble des notions introduites. Les thèmes permettent à la discipline d’aborder et d’illustrer de façon contextualisée, à partir de problématiques d’ordre sociétal ou naturel, des contenus et méthodes qui lui sont spécifiques. Certaines notions sont présentes dans plusieurs thèmes, voire plusieurs fois dans un même thème ; le professeur peut ainsi les aborder sous des angles différents, les compléter ou bien ne pas y revenir s’il considère qu’elles sont acquises. La seule contrainte est qu’en fin d’année scolaire l’enseignement dispensé au travers des trois thèmes ait couvert l’ensemble des notions et contenus.

Un exemple: réfraction, réflexion Entrée par le thème Santé Exemple de progression: Semaine 1 : Signaux périodiques. TP 1 : électrocardiogramme Semaine 2 : Exercices. Ondes sonores. TP 2 : audiogramme ou échographie Semaine 3 : exercices. Contrôle. TP 3 : fibroscopie

TP 3 : Fibroscopie pour observer l’intérieur de l’estomac sans acte chirurgical, le médecin utilise un fibroscope. Situation déclenchante Réflexion collective. S’approprier, communiquer http://www.titefermiere.net/blog/index.php?Chroniques-des-urgences/2006/09 http://www.titefermiere.net/blog/index.php?Chroniques-des-urgences/2006/09 Vous disposez d’une boîte percée d’un trou, représentant l’estomac, et d’une balle de pig pong représentant un corps à l’intérieur de l’estomac. Comment observer la balle à l’intérieur de la boîte ? Remarque : la balle ne peut être éclairée directement. (matériel proposé : ordinateur + webcam, fibre optique, laser) / Attention aux consignes de sécurité avec le laser.

TP 3 : Fibroscopie (suite) Réponses attendues La webcam doit être placée dans la boîte Il faut éclairer l’objet au moyen de la fibre optique et du laser. Toutes les autres propositions émises par les élèves.

TP 3 : fibroscopie (suite) Réalisation de l’expérience

TP 3 : fibroscopie (suite) Questionnement Comment se propage la lumière ? Comment se propage la lumière dans la fibre optique ? Schématisez vos hypothèses. Réponses attendues La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène Plusieurs hypothèses possibles : courbure de la lumière, présence de miroirs, réflexions multiples à l’intérieur de la fibre, etc. S’approprier Analyser Réaliser

TP 3 : fibroscopie (suite) Vérification expérimentale Le professeur distribue les « tuyaux » de gélatine et les lasers. Les élèves valident ou invalident leurs hypothèses. On doit ressortir qu’il y a réflexion totale à la surface de séparation des deux milieux. Réaliser Valider

TP 3 : fibroscopie (suite)

TP 3 : fibroscopie (fin) Reproduire ce phénomène avec un hémi-cylindre de plexiglas. Y a-t-il toujours réflexion totale ? Les élèves manipulent de façon qualitative. Le professeur veille à ce qu’ils voient que la réflexion totale n’a lieu que dans le cas du passage plexiglas – air, et au-delà d’un angle d’incidence limite. Institutionnalisation des connaissances : dioptre, normale, angle d’incidence, angle de réflexion, rayon incident, rayon réfléchi et rayon réfracté. Réflexion totale. Schéma.

Un exemple: réfraction, réflexion Entrée par le thème Univers Exemple de progression: Semaine 1 : Description de l’univers. TP 1 : L’univers, de l’infiniment grand à l’infiniment petit. Puissances de 10. Semaine 2 : Exercices. TP 2 : l’arc-en-ciel . Réfraction, réflexion, dispersion Semaine 3 : Contrôle. TP 3 : Lois de Snell-Descartes.

TP 2 : L’arc-en-ciel Observez bien les photos ci-dessous. En dehors de l’arc-en-ciel, quels points communs y a-t-il entre chaque photo ? Situation déclenchante http://aiguebrun.adjaya.info/post/070619/Arc-en-ciel-coucher-du-soleil Analyser S’approprier Communiquer http://www.astronoo.com/articles/arcEnCiel.html http://www.astronoo.com/articles/arcEnCiel.html http://www.cosmovisions.com/CTarcenciel.htm

TP 2 : L’arc-en-ciel (suite) Réponses attendues Il y a du soleil Il y a de l’eau Autres ?

Répondez aux questions suivantes 1/ Rappelez quelles sont les conditions pour voir un objet. 2/ L’arc-en-ciel n’étant pas une source primaire de lumière, d’où provient la lumière qui nous est diffusée ? 3/ Quelle est la couleur de cette lumière ? Comment se propage-t-elle ? S’approprier Analyser, communiquer

TP 2 : l’arc-en-ciel (suite) Vous disposez de trois éléments : le soleil une goutte d’eau l’œil de l’observateur Proposez un schéma illustrant le trajet de la lumière. Vous représenterez les rayons lumineux par des segments fléchés rectilignes. Analyser, réaliser

Schémas attendus

TP 2 : L’arc-en-ciel (suite) Vous disposez de : Une cuve cylindrique remplie d’eau, représentant la goutte d’eau Une source de lumière blanche représentant le soleil Un écran blanc représentant votre œil Réalisez le montage illustrant votre schéma. Votre hypothèse est-elle validée ? Notez vos observations. Réaliser, être autonome, communiquer

Quelques photos de l’expérience

Photos (suite)

TP 2 : l’arc-en-ciel (suite) Réponses attendues : La lumière traverse la goutte La lumière traverse la goutte et est déviée La lumière rebondit un peu sur la goutte Une partie de la lumière traverse et une autre partie rebondit sur la goutte On voit l’arc-en-ciel, etc.

TP 2 : l’arc-en-ciel (fin) Institutionnalisation : Définition de la réfraction Définition de la réflexion Définition de la dispersion

TP 3 : lois de la réfraction Approche historique de la réfraction I/ Histoire Claude Ptolémée Au sujet de ses résultats, Ptolémée s’est livré à des commentaires d’ordre qualitatif. Il a observé que : 1. le rayon incident et le rayon réfracté sont situés dans un plan perpendiculaire à la surface du milieu de séparation, 2. les rayons perpendiculaires à la surface ne sont pas réfractés, Robert Grosseteste Il fut l’un des pionniers de la méthode expérimentale moderne en affirmant que l’expérimentation était le meilleur moyen d’étudier la réflexion et la réfraction de la lumière. La loi de la réfraction qu’il avait proposée est que l’angle de réfraction est égal à la moitié de l’angle d’incidence Johannes Kepler Ce savant proposa une relation de proportionnalité entre les angles de réfraction et d'incidence pour des valeurs d’angles petites. René Descartes La loi qu’il donne repose sur des résultats expérimentaux mais a également un caractère théorique. Elle fait intervenir une fonction trigonométrique et est de la forme : sin i1 = k sin r1, k étant un nombre constant caractérisant le milieu dans lequel le rayon est réfracté.

Tp 3 : lois de la réfraction (suite) II- Comparaison des différentes lois : Compléter le tableau suivant en indiquant la loi donnée par chacun des scientifiques cités dans le texte ainsi que l’époque à laquelle chacun d’eux vivait. Scientifique Époque où il a vécu Nationalité Loi proposée http://www.anthropologieenligne.com/pages/18.2.html http://www.nndb.com/people/700/000096412/ www.notablebiographies.com http://vectorcollege.com/?p=215 S’approprier, communiquer, être autonome

Tp 3 : Lois de la réfraction (suite et fin) III/ Avec le matériel à votre disposition, vérifier les hypothèses formulées par ces savants. (Les élèves doivent arriver à la nécessité de faire des mesures et donc, d’établir un tableau de mesures, de i, r, sin i et sin r. Au lieu de leur demander de tracer une courbe, on peut leur faire calculer les rapports i/r et sin i/sin r.) Conclusion attendue : toutes les hypothèses sont justes sauf celle de Grosseteste. Fin du TP : le professeur énonce les lois de Descartes sur la réfraction. Réaliser, valider, être autonome, communiquer

Un exemple en chimie, thème santé: Concentration massique Démarche d’investigation autour du Coca Cola. Programme : Solution : solvant, soluté, dissolution d’une espèce moléculaire ou ionique. Concentrations massique et molaire d’une espèce en solution non saturée. Dilution d’une solution. Prélever une quantité de matière d'une espèce chimique donnée. Élaborer ou mettre en œuvre un protocole de dissolution, de dilution.

Situation déclenchante : Doc 1: « Consommer fréquemment des boissons riches en sucre (jus, sodas) représente un véritable danger potentiel pour la santé. En effet, l’abus de sucre favorise le risque de surpoids, d’obésité et de diabète de type 2. »  «  http://www.chanflor.com/Les-boissons-et-le-sucre.html » S’approprier Doc 2: « Vous vous êtes toujours demandé combien de sucres vont ingurgitez quand vous buvez votre soda favori: le coca cola. Voici la réponse: près de 10 morceaux de sucres représentant 39 grammes de sucre dans chaque canette de 33cl de coca-cola. Pour les bouteilles cela est encore plus terrifiant comptez-vous même… » http://www.meax.fr/post/quantite-de-sucre-dans-le-coca-cola.html

Questions préliminaires On cherche à vérifier si l’affirmation du document 2 est exacte. Pour simplifier, on suppose que le Coca Cola n’est constitué que d’eau et de sucre (saccharose) Vous disposez de balances, de sucre en poudre, d’eau distillée et de toute la verrerie nécessaire (éprouvettes graduées, fioles jaugées, béchers). Sans entrer dans les détails, proposez une méthode pour vérifier la validité de cette affirmation. (Réflexion collective par groupes de 4.) (Restitution orale devant la classe. Discussion sur les propositions.) Remarque: nous n’avons pas à notre disposition de verrerie de 33 cL, 0,5L ou 1L. Analyser Communiquer

Réponses attendues Il faut peser Il faut mesurer Il faut mélanger du sucre à de l’eau et comparer avec le coca. Il faut trouver il y a combien de sucre dans 100 mL de coca et préparer une solution équivalente Il faut comparer la masse de 100 mL de coca et celle de 100 mL de solution d’eau sucrée. Etc. (liste non exhaustive)

Recadrage du professeur Si besoin, le professeur oriente la discussion sur le besoin de connaître la masse de sucre dissout non pas dans 33cL mais dans 50 ou 100 mL Il peut alors d’ores et déjà présenter l’utilité de la grandeur « concentration massique » Enfin, il arbitre sur la méthode : Réaliser une solution d’eau sucrée à la bonne concentration massique (certains élèves auront une fiole de 50 mL et d’autres, une fiole de 100 mL) Peser un volume identique de Coca Cola et de solution préparée.

Protocoles expérimentaux Vous disposez de balances, fioles jaugées, éprouvettes graduées, béchers, spatules, pipettes, entonnoirs, pissettes d’eau distillée, sucre en poudre et Coca Cola. Proposez par écrit un protocole permettant de réaliser une solution d’eau sucrée de même concentration massique que le Coca Cola. Réalisez cette dissolution. Analyser Communiquer Réaliser

Discussion autour des expériences réalisées Le professeur pointe les différents protocoles proposés et soulève des questions: Le volume de la solution est-il le même que celui de l’eau mise avant dissolution du sucre ? De quoi doit-on tenir compte, du volume d’eau ou du volume de la solution finale ? Le professeur fait le point sur le bon protocole Communiquer Valider

Mesures finales La solution de concentration voulue étant préparée, reste à comparer les masses des deux liquides, à volume égal. Une discussion peut avoir lieu sur l’origine de l’écart mesuré. Valider

Synthèse finale Synthèse en cours : Chapitre X – SOLUTION ET CONCENTRATION MASSIQUE   Solutions et dissolution. Solution, soluté, solvant. Solutions moléculaires. Solutions ioniques. Solubilité d’une espèce chimique. Concentration massique. Masse et volume. Définition de la concentration massique. Comment lire l’étiquette d’un médicament. Préparation d’une solution par dissolution. Masse d’espèce chimique à dissoudre. Dissolution : utilisation de la fiole jaugée.