Thèmes TPE Année scolaire 2008-2009

6 thèmes Contraintes et libertés Environnement et progrès L’Homme et la nature Modèles, modélisation Avancées scientifiques et réalisations techniques Savants et Science, hier et aujourd’hui

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 d’être 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 d’informations 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.

Contraintes et libertés

des libertés publiques L’autorité publique comme garantie des libertés Axes de recherche Pistes de travail   Conquête et défense des libertés publiques L’autorité publique comme garantie des libertés - Conquête des libertés individuelles, collectives - La délégation de la "violence légitime" : l’armée, la police, diversité des choix nationaux. - Les entraves à la liberté individuelle au nom de la sécurité publique, de la santé publique, de l’éthique, des bonnes moeurs et du respect des valeurs de la République. Régimes d’exception (état d’urgence, guerre). Civisme et exercice de la citoyenneté - La conscription, le parcours de citoyenneté, l’esprit 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 l’armée dans un pays moderne, évolution des technologies associées, interventions au nom des valeurs de la démocratie, gestion de l’information. 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 d’ingérence, crimes contre l’humanité. - Liberté de l'Etat et soumission aux règles supranationales. Accords de protection et de gestion des ressources énergétiques.

Vie collective et règles sociales Les règles et leurs fondements 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 L’intériorisation des règles sociales, selon les sociétés et les époques - Socialisation, intériorisation, exercice de la civilité, conformisme. Rôle de la famille, l’Ecole, l’armée, l’entreprise, les groupes de pairs, les associations … L‘acteur social et l'exercice des libertés individuelles - Liberté de conscience, d'opinion, d’expression, d’association, 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 l’acquisition des libertés, ou dans l’évolutions des règles - Transports, moyens de communication, planification des naissances, ...

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 l’art. 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.

Environnement et progrès

Notion d’environnement, Axes de recherche Pistes de travail Notion d’environnement, notion de progrès - L’émergence de l’idée d’environnement. - L’environnement comme patrimoine : les écosystèmes, la conservation, la protection de l’environnement, le développement durable. - L’environnement comme produit de l’activité humaine : prise de conscience de l’environnement, la citoyenneté et l’environnement. - Le progrès comme avancée des connaissances, des techniques, des technologies. - Critères d’identification d’un progrès. Évaluation du progrès et de son impact sur l’environnement - 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 l’homme - L’homme 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 l’environnement. - Le danger, la menace comme moteurs d’innovation ; 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.

Environnement, enjeux politiques, 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 l’environnement. - Sécurité des installations, prise en compte de l’environnement par l’entreprise (gestion des déchets, stockage des produits industriels…). - Effets de la mondialisation (le droit à polluer, les effets du tourisme de masse…).

L’Homme et la nature

Observation et description de la Axes de recherche Pistes de travail   Observation et description de la Nature par l’homme - Grands hommes et découvertes - Outils et modes d’observation oeil, chambre noire, objectif, télescope, microscope, microphones montages, dispositifs, protocoles d’expérimentation, compte-rendu d’observation, récits de voyage, herbiers. dessins et peintures : natures mortes, flores, représentation de l’homme Interventions sur la nature - Respect / Dégradation Pollution, détérioration de l’environnement 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 d’égouts, échangeurs autoroutiers, ponts, tunnels, télécabines . - Maintenir, maîtriser Politiques d’aménagement du territoire, droit à polluer Donner un coût à ce qui n’en a pas (ex : eau, air, plantes.) Manipulations génétiques Lutte contre le vieillissement, le diabète, contraception, chirurgie plastique Dépassement de soi, entraînement

Les limites de l’intervention - La nature subie Axes de recherche Pistes de travail Représentation et interprétation de la nature - Recherche de régularités, de lois : lois de la gravitation, nombre d’or, fractales. Schématisation, modélisation Théoriser pour comprendre Les limites de l’intervention - 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 d’appartenance Ruralisation

Le « retour à la nature » Axes de recherche Pistes de travail • 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 d’appartenance Ruralisation

Modèles, modélisation

la reproduction - Utilisation du modélisme (maquettes) Avertissement : ce thème peut conduire à un travail d’analyse de modèles existant permettant l’étude 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 l’infiniment petit ou l’infiniment grand : problèmes d’échelle (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 l’hérédité, loi de la gravitation.) - Création d’un portrait-robot, maquettes, reconstitutions virtuelles - Rôle des images spatiales dans le langage et les représentations

Confrontation de modèles - Comparaison, validation, rejet Axes de recherche Pistes de travail Le modèle comme outil d’anticipation - Les outils d’estimation : 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 d’un même problème - Les géométries euclidiennes/non euclidiennes (de la structure des matériaux à la construction des ouvrages d’art, par exemple : arche de la Défense) La création pour échapper aux modèles - Les limites du modèle, « le contre-modèle », « démonter » un modèle - L’invention, les changements de paradigme

Avancées scientifiques et réalisations techniques

Réalisations techniques au cours Axes de recherche Pistes de travail   Réalisations techniques au cours des âges et leurs fondements - Les grandes réalisations associées aux grandes périodes de l’histoire 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 l’infiniment petit et de l’infiniment grand Sciences fondamentales et appliquées à la base des réalisations Techniques - La compréhension des phénomènes, préalable aux réalisations techniques - Les mathématiques à l’oeuvre 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 XXIe siècle Impacts environnementaux : - décontamination, limitations des émissions de polluants… - maîtrise des ressources et de l’énergie - aménagement du territoire, urbanisme - politiques de l’eau, de l’air, 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…)

Les réalisations techniques face aux Axes de recherche Pistes de travail Les réalisations techniques face aux défis du XXIe siècle - Les ressources d’énergie pour demain, conversions, transports (nucléaire, tour solaire, centrale solaire satellisée…) - Les défis de l’espace - Les traitements médicaux innovants - Les nanotechnologies -Technologie de l’information, stockage et transport - Intelligence artificielle…

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

Savants et Science, hier et aujourd’hui

Histoire et construction Axes de recherche Pistes de travail   Du savant au chercheur - Les auteurs des découvertes majeures de l’histoire 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 d’Archimède, 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 : l’héliocentrisme, 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 l’énergie, programmes européens, communications) ; • Erreurs, controverses, impostures. - Les instruments de la Science (règle et compas, astrolabe, microscope, lunette de Galilée, télescope, imagerie,…).

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 d’idées 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 l’art, 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, …) ; • l’iconographie officielle. - La représentation « populaire » du savant : • le bienfaiteur de l’humanité (Pasteur) ; • le savant victime de ses recherches (Galilée, Marie Curie…) ; • le savant devenu un « sage » (Einstein).