PHYSIQUE – CHIMIE NOUVEAU PROGRAMME DE 5ème RENTREE SCOLAIRE 2006-2007 Sciences Physiques Nouveau Programme de 5ème

Mise en oeuvre  Horaire élève : 1,5 heure/semaine Constitution d’effectifs allégés : (par exemple, 3 groupes avec 2 classes ) chaque fois que possible sans changer l’horaire élève.

Introduction générale aux programmes de Physique - Chimie Idées directrices (à lire avec attention ) Démarche d’investigation chaque fois que possible Susciter des vocations scientifiques Raisonnement tant qualitatif que quantitatif Former le citoyen consommateur S’appuyer sur les acquis du primaire … Sciences Physiques Nouveau Programme de 5ème

Programme de 5ème 15 semaines A. L’eau dans notre environnement. Mélanges et corps purs B. Les circuits électriques en courant continu. Étude qualitative C. La lumière: sources et propagation rectiligne

Ce qui change … A. L ’eau dans notre environnement Mélanges et corps purs 15 semaines  pH, molécules  concentration

Ce qui change … B. Les circuits électriques en courant continu. 8 semaines schémas normalisés, circuits série (ordre et nombre des dipôles), sens conventionnel du courant, circuit comportant des dérivations, court-circuit, sécurité.  

Ce qui change … C. La lumière : sources et propagation rectiligne 7 semaines  Sources, ombres, pénombres, propagation rectiligne, système Soleil-Terre-Lune, système solaire Nouveau

Présentation du programme A. L’eau dans notre environnement. Mélanges et corps purs Durée conseillée : 15 semaines La finalité de cette partie de programme est d’aborder les notions de mélange et de corps purs. .... Notions-contenus Exemples d’activités Compétences Commentaires : Les essais de séparation de l’eau, à partir notamment de boissons conduisent à la question suivante : est-on sûr que le liquide incolore obtenu est de l’eau pure ? …

Nouveau Notions - contenus Fiches connaissances Champs de connaissances concernés.

Fiche connaissance Notions - contenus

Nouveau Notions-contenus Fiches connaissances Champs de connaissances concernés. Interactions avec d’autres disciplines

Interaction avec les SVT Interactions avec autres disciplines Notions - contenus Interaction avec les SVT

Nouveau Nouveau Notions-contenus Fiches connaissances Champs de connaissances concernés. Interactions avec autres disciplines Thèmes de convergences Nouveau

Thèmes de convergence Notions-contenus Contenus :

Nouveau Compétences Compétences Compétences expérimentales Socle minimal. Lien direct avec les notions à évaluer

Nouveau Nouveau Exemples d ’activités Fil conducteur à démarche d ’investigation Nouveau Expérience de cours ou activité expérimentale Travaux de documentation B2i Nouveau Sciences Physiques Nouveau Programme de 5ème

Évaluation sommative : L’évaluation L’évaluation doit porter de manière équilibrée sur : les compétences les savoir-faire théoriques de façon importante sur les activités expérimentales Évaluation sommative : 10 % du temps

Banque d’outils disciplinaires d’aide à l’évaluation diagnostique Aide pour une évaluation de compétences transdisciplinaires au collège à été mise en place par la Direction de la Programmation et du Développement . réaliser raisonner et argumenter Communiquer mobiliser ses connaissances préparer à la citoyenneté

N’oublions pas les compétences transversales construire un graphique en coordonnées cartésiennes à partir d’une série de données, les échelles étant éventuellement précisées par le professeur ; • interpoler une valeur ; • faire le schéma d’une expérience ou d’un montage déjà réalisé ; • réaliser une expérience décrite par un schéma ou un protocole ; • faire un schéma utilisant les symboles normalisés ;

N’oublions pas les compétences transversales lire un texte simple contenant des données en liaison avec le programme et en extraire des informations pertinentes ; utiliser le conditionnel (si… alors) ; utiliser la conjonction « donc » de façon pertinente dans des argumentations ; Nouveau

Réponses d’élèves Explique en utilisant la conjonction “ donc ” dans quel état physique sont les glaçons - Les glaçons sont à l’état solide donc ils ont une forme propre. Autre exemple : - L’eau de chaux se trouble en présence de CO2 donc le gaz est du CO2.

N’oublions pas les compétences transversales • une expérience ayant été réalisée, imaginer ou reprendre une argumentation logique permettant de parvenir des faits à une conclusion ; • en réponse à une situation–problème (le problème scientifique formulé étant très simple), proposer un protocole expérimental à partir d’une liste de matériel éventuellement en excès permettant de répondre à la question. Nouveau

N’oublions pas les compétences transversales A ces compétences, il convient d’ajouter celles relevant spécifiquement du Brevet Informatique et Internet [B2i]

Séquences d’investigation en sciences expérimentales Du questionnement à la connaissance en passant par l’expérience

Ce questionnement conduit à l’acquisition de connaissances, Questionnement des élèves sur le monde réel : phénomène vivant ou non vivant, naturel ou construit par l’Homme. Ce questionnement conduit à l’acquisition de connaissances, compétences méthodologiques savoir-faire techniques, à la suite d’une recherche d'explication, investigation menée par les élèves guidés par le professeur.

Le choix d'une situation - problème par le professeur Étape 1 Choix d’une situation - problème ou situation déclenchante par le professeur : Le professeur choisit une situation issue du quotidien des élèves, une énigme à résoudre en fonction des objectifs qu’il souhaite atteindre.

Adapter le projet d’enseignement après avoir : 1. Le choix d'une situation - problème par le professeur Adapter le projet d’enseignement après avoir : repéré les acquis initiaux des élèves identifié les représentations, les difficultés persistantes (analyse d'obstacles et d’erreurs)

Exemple 1 : La distillation 1. Le choix d'une situation - problème par le professeur Exemple 1 : La distillation Nouveau Comment rendre douce l’eau de mer ?

Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série 1. Le choix d'une situation - problème par le professeur Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série Nouveau Faut-il mettre la résistance avant ou après la DEL ?

Exemple 3 : Le sens du courant 1. Le choix d'une situation - problème par le professeur Exemple 3 : Le sens du courant Pourquoi les piles ont un sens de branchement dans les jeux électroniques ?

Exemple 4 : Propagation rectiligne de la lumière 1. Le choix d'une situation - problème par le professeur Exemple 4 : Propagation rectiligne de la lumière Nouveau Qu’est-ce que ces traînées lumineuses ?

Exemple 5 : Système Soleil-Terre-Lune 1. Le choix d'une situation - problème par le professeur Exemple 5 : Système Soleil-Terre-Lune Nouveau Pourquoi la Lune change - t’elle d’aspect chaque jour ?

2. L’appropriation du problème par les élèves Étape 2 Questionnement et appropriation du problème par les élèves : Un débat s’installe dans la classe qui favorise l’émergence du problème à résoudre. Étape 2 Le professeur aide les élèves à reformuler les questions, à les recentrer sur le problème à résoudre. Les élèves proposent des éléments de solution et confrontent leurs idées avec celles des autres élèves.

Exemple 1 : La distillation 2. L’appropriation du problème par les élèves Exemple 1 : La distillation Comment rendre douce l’eau de mer ? Qu’est-ce qu’une distillation ?

Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série 2. L’appropriation du problème par les élèves Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série Faut-il mettre la résistance avant ou après la DEL ? Quelle est l ’influence de l’ordre des dipôles dans un circuit série ?

Exemple 3 : Le sens du courant 2. L’appropriation du problème par les élèves Exemple 3 : Le sens du courant Pourquoi les piles ont un sens de branchement dans les jeux électroniques ? Le courant électrique a-t-il un sens de circulation ?

Exemple 4 : Propagation rectiligne de la lumière 2. L’appropriation du problème par les élèves Exemple 4 : Propagation rectiligne de la lumière Qu’est-ce que ces traînées lumineuses ? Comment « matérialiser » la lumière ?

Exemple 5 : Système Soleil-Terre-Lune 2. L’appropriation du problème par les élèves Exemple 5 : Système Soleil-Terre-Lune Pourquoi la Lune change - t’elle d’aspect chaque jour ? Comment expliquer les phases de la Lune ?

3. La formulation des hypothèses explicatives Étape 3 Formulation des hypothèses explicatives et réflexion sur les expériences à réaliser. Étape 3 Le professeur s'assure que les consignes sont comprises par les élèves. Il conseille et guide les élèves en répondant à d'éventuelles questions. Il vérifie que les protocoles proposés par les élèves sont réalisables et ne présentent aucun danger pour la classe. Les élèves émettent des hypothèses puis élaborent des protocoles d'expérience afin de tester ces hypothèses..

- gestion par le professeur des modes de groupement des élèves (de niveaux divers selon les activités, du binôme au groupe classe entière) et des consignes à donner pour permettre un travail en autonomie - formulation orale d’hypothèses dans les groupes - formulation orale (et/ou) écrite par les élèves de conséquences vérifiables - élaboration éventuelle de protocoles, destinés à valider les hypothèses - communication orale à la classe des hypothèses et des éventuels protocoles proposés

Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série 3. La formulation des hypothèses explicatives Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série Quelle est l ’influence de l’ordre des dipôles dans un circuit série ?

Exemple 3 : Le sens du courant 3. La formulation des hypothèses explicatives Exemple 3 : Le sens du courant Le courant électrique a-t-il un sens de circulation ?

4. L’investigation conduite par les élèves, en autonomie Étape 4 L’investigation conduite en autonomie par les élèves : Les différents groupes tentent de résoudre le problème posé par l’expérimentation. Étape 4 Le professeur anticipe le besoin des élèves en matériel et documents. Il s'assure que la séance se déroule selon les règles préétablies et que les expériences sont menées avec sérieux, sans dangers pour la classe. Les élèves réalisent les expériences qu'ils ont imaginées en autonomie. A partir des résultats des expériences ils interprètent et concluent.

moments de débat interne au groupe d’élèves : les modalités de la mise en oeuvre de l’expérience, élaboration de critères de réussite évaluables - contrôle de l'isolement des paramètres et de leur variation - description de l’expérience (schémas, description écrite) - réalisation de l'expérience - description et exploitation des résultats ; confrontation des résultats provoqués aux hypothèses explicatives - analyse critique et synthèse

Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série 4. L’investigation conduite par les élèves, en autonomie Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série

Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série 4. L’investigation conduite par les élèves, en autonomie Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série

Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série 4. L’investigation conduite par les élèves, en autonomie Exemple 2 : Ordre des dipôles dans un circuit série

Exemple 3 : Le sens du courant 4. L’investigation conduite par les élèves, en autonomie Exemple 3 : Le sens du courant

5. L’acquisition et la structuration des connaissances Étape 5 Les groupes confrontent leurs résultats avec ceux des autres et avec le savoir établi. Institutionnalisation des connaissances. Étape 5 Le professeur "reprend la main" pour rassembler toutes les conclusions es élèves, pour construire une synthèse et apporter d'éventuels compléments d'information. C'est la phase d'institutionnalisation des connaissances. Les élèves participent à cette phase en communiquant leurs conclusions et en les confrontant à celles des autres. Ils participent aussi activement à la synthèse de la séance.

comparaison et mise en relation des résultats obtenus dans les divers groupes, dans d’autres classes. confrontation avec le savoir établi (autre forme de recours à la recherche documentaire), respectant des niveaux de formulation accessibles aux élèves recherche des causes d’un éventuel désaccord, analyse critique des expériences faites et proposition d’expériences complémentaires formulation écrite, élaborée par les élèves avec l’aide du professeur, des connaissances nouvelles acquises en fin de séquence réalisation de productions destinées à la communication du résultat (texte, graphique, schéma fonctionnel, maquette, document multimédia), évaluation des objectifs méthodologiques travaillés en terme de validation de compétences.

5.L’acquisition et la structuration des connaissances eau froide Réfrigérant (on refroidit la vapeur) eau froide Eau salée (eau et sel) Distillat (Eau pure) Appareil de chauffage (On fait bouillir l’eau salée)

5.L’acquisition et la structuration des connaissances Observation : les lampes ont le même éclat L’ordre des dipôles dans un circuit série n’a pas d’influence sur le courant dans le circuit.

5.L’acquisition et la structuration des connaissances Sens du courant DEL (sens passant) Par convention, à l’extérieur du générateur, le courant électrique va de sa borne positive à sa borne négative.

6. Opérationnalisation des connaissances Étape 6 Opérationnalisation des connaissances Réalisation d'exercices et de nouveaux problèmes permettant la mise en œuvre des connaissances dans de nouveaux contextes (réinvestissement). Évaluation des connaissances et des compétences méthodologiques. Étape 6 Le professeur s'assure que le nouveau savoir est acquis par les élèves en proposant des exercices ou des problèmes et des évaluations. Les élèves réinvestissent les connaissances et les compétences méthodologiques nouvellement acquises.

La glace fond elle à la même température? Pertinence de la démarche (Mémoire de Céline GALANDIE, IUFM de Lorraine) 1ère étape : la situation problème ou situation déclenchante  A quelle température l’eau gèle-t-elle ?  2ème étape : Questionnement et formulation du problème à résoudre A quelle température l’eau gèle-t-elle ? La glace fond elle à la même température?

Consignes concernant les comptes rendus de séance Problème(s) à résoudre Hypothèse(s)  Expérience proposée pour résoudre un problème et valider (ou invalider) une hypothèse (schéma et liste du matériel et des produits nécessaires) Description, Observations Résultats Conclusion

Schéma de l’expérience: 3ème étape : Formulation des hypothèses explicatives et réflexion sur les expériences à réaliser. Hypothèse : Peut-être que l’eau gèle à -10°C Schéma de l’expérience:

4ème étape : L’investigation conduite en autonomie par les élèves Observation: La température de l’eau baisse. Conclusion: L’eau a gelé à – 0.1°C.

5ème étape : Acquisition et structuration des connaissances Apparition premier cristal de glace Disparition dernière goutte d’eau Courbe de solidification de l’eau pure

Impact de la démarche d’investigation 5ème "cours classique" 5ème "investigation" Questions connaissances "théoriques" Test 1 - À quelle température l’eau gèle-t-elle ? - À quelle température l’eau fond elle ? 1.6/2 1.64/2 Test 2 1.7/2 1.76/2 Questions connaissances "pratiques" - Propose une expérience qui permet de le vérifier. 0.83/3 1.64/3 0.59/3 1.38/3 Total 2.4/5 3.28/5 2.3/5 3/5

Pour conclure : On observe une plus grande implication dans la recherche et dans la réalisation d’expériences par les élèves. Les élèves sont davantage acteurs de leur apprentissage, la connaissance ne se limitant pas à un exposé mais construite au fur et à mesure de la séance par eux-mêmes. Difficultés: gérer cette motivation des élèves, de savoir fixer des limites

Pour conclure : En moyenne, une séance construite à l’aide de cette méthode prend 1/3 de temps en plus qu’un cours traditionnel. Méthode idéale en effectif réduit . La démarche d’investigation peut être réalisée en partie par les élèves. Un canevas sur plusieurs séances est envisageable (ex de l’étude des ombres) Une vidéo de M. Donadéi