TERMINALE S - Rentrée 2012 PROGRAMME DE PHYSIQUE CHIMIE BO spécial n°8 du 13 octobre 2011 Mai 2012.

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1 TERMINALE S - Rentrée 2012 PROGRAMME DE PHYSIQUE CHIMIE BO spécial n°8 du 13 octobre 2011 Mai 2012

2 Terminale S 2012 - Programme de Physique Chimie Mai 2012 2 PLAN Les enseignements et les horaires L’enseignement spécifique (de tronc commun) – Présentation – Programme – Compétences expérimentales – Mesures et incertitudes – Evaluation L’enseignement de spécialité L’accompagnement personnalisé

3 Terminale S 2012 - Enseignements et horaires Mai 2012 3 ENSEIGNEMENTS GENERAUXHoraires Enseignements communs Langues vivantes 1 et 2 Education physique et sportive Education civique, juridique et sociale 4 h 2 h 0 h 30 Enseignements spécifiques Philosophie Histoire-géographie en option Mathématiques Physique-chimie Sciences de la vie et de la Terre ou sciences de l’ingénieur 3 h 2 h 6 h 5 h 3 h 30 Total enseignements généraux24 h ENSEIGNEMENTS DE SPECIALITE AU CHOIX Mathématiques, physique-chimie, science de la vie et de la Terre, informatique et sciences du numérique 2 h ACCOMPAGNEMENT PERSONNALISE Aide personnalisée, approfondissement, autonomie, etc., en prenant appui sur les disciplines caractéristiques de la série 2 h HORAIRE TOTAL ELEVE (horaire groupes effectif réduit)28h (10 h)

4 Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 4 Objectifs du cycle terminal scientifique :  Construire une culture scientifique et citoyenne  Développer les vocations pour la science et préparer les élèves à des études scientifiques post-baccalauréat  Mettre la discipline au service des compétences et des appétences : les compétences de base de la démarche scientifique ; le goût des sciences pour percevoir leur importance dans la société.

5 Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 5 Modalités : la démarche scientifique  Des situations (questionnements, recherches …) qui doivent permettre à l’élève de mettre en œuvre un raisonnement pour identifier un problème, formuler des hypothèses, les confronter à la réalité et exercer son esprit critique.  Il doit pouvoir : mobiliser ses connaissances ; rechercher, extraire et organiser l’information utile ; raisonner, argumenter, démontrer, travailler en équipe, rédiger, s’exprimer oralement…  Dans la continuité du collège et de la seconde, la démarche d’investigation est à développer pour s’inscrire dans cette logique pédagogique.

6 Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 6 Modalités : l’approche expérimentale  Deux modalités expérimentales : l’expérience de cours et les activités expérimentales menées par les élèves. (voir le rapport de l’IGEN « Activités expérimentales en physique-chimie – Enjeux de formation »)  Des stratégies pédagogiques qui permettent d’analyser une situation problème, de s’approprier la problématique du travail à effectuer, de proposer et réaliser un protocole expérimental, de confronter des représentations à la réalité, de porter un jugement critique sur la pertinence des résultats obtenus et sur les hypothèses émises pour les valider ou non.  Un cadre favorable pour susciter la curiosité, développer autonomie, prise d’initiatives, et communication chez l’élève, ainsi qu’une éducation à la sécurité.

7 Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 7 Une approche par compétences :  Les compétences sont constituées de connaissances, capacités, attitudes.  Rôle central de la compétence «Extraire et exploiter des informations ».

8 Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 8 Extraire … :  Les activités proposées aux élèves doivent les conduire à : -s’interroger de manière critique sur la valeur scientifique des informations, sur la pertinence de leur prise en compte -choisir de façon argumentée ce qui est à retenir  Les supports d’informations proposés aux élèves seront multiples et diversifiés (voir la liste de sites et revues conseillés) : -textes de vulgarisation et textes scientifiques en français et éventuellement en langue étrangère -tableaux de données, constructions graphiques -vidéos -signaux délivrés par des capteurs -spectres -expériences réalisées ou simulées…

9 Terminale S 2012 – Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 9 … et exploiter des informations :  Identifier les grandeurs physiques ou chimiques pertinentes  Modéliser  Raisonner avec méthode, mais le recours à des outils mathématiques n’est pas le but premier de la formation (possibilité dans certains cas d’utiliser des méthodes de résolution graphique ou numérique)  Pratiquer des raisonnements qualitatifs : utiliser l’analyse dimensionnelle, l’examen préalable des différents phénomènes en cause, la comparaison d’ordres de grandeur …  Réaliser une analyse critique d’un résultat

10 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 10 Programme de terminale S : lectures ou fils rouges possibles  Présentation :  Plusieurs progressions possibles (ordre de présentation du BO, fil directeur….). La seule contrainte est qu’au bout du compte, l’ensemble des notions et contenus explicités dans le programme soient traités dans la perspective de l’acquisition par tous les élèves des compétences exigibles précisées. Notions et contenusCompétences exigibles concepts scientifiques à construire connaissances à mobiliser, capacités à mettre en œuvre et attitudes à acquérir

11 Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 11 Fils rouges possibles : L’usage du laser : onde électromagnétique, spectroscopie, principe des transferts thermiques, traitement de l’information, … L’étude des briques du vivant (par exemple les acides aminés) : l’observation spectroscopique, les mécanismes de la transformation chimique (Comprendre) et les stratégies de synthèse (Agir) Autres fils rouges possibles : la thématique générale des ondes (propriétés, sources, détection, traitement de l’information), la spectroscopie (analyse spectrale, diastéréoisomérie, transformation en chimie organique, stratégie de synthèse)…

12 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 12 Programme de terminale S : Observer, comprendre, agir PARTIESSOUS-PARTIES OBSERVER Ondes et matière  Ondes et particules  Caractéristiques et propriétés des ondes  Analyse spectrale COMPRENDRE Lois et modèles  Temps, mouvement et évolution  Structure et transformation de la matière  Energie, matière et rayonnement AGIR Défis du XXIème siècle  Economiser les ressources et respecter l’environnement  Synthétiser des molécules, fabriquer de nouveaux matériaux  Transmettre et stocker de l’information  Créer et innover

13 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 13 Première S / Terminale S : thèmes et contenus PARTIESPremière STerminale S OBSERVER Couleurs et images (Lumière, œil, vision …) Ondes et matière Ondes / particules / spectroscopie COMPRENDRE : Lois et modèles - Existence d’interactions fondamentales responsables de la cohésion, des transformations, à toutes échelles, de la matière connue. - Champs et forces - Formes d’énergie associée et principe de conservation de l’énergie -Temps, mouvement et évolution (Histoire de la mesure du temps …) -Structure et transformation de la matière - Energie, matière et rayonnement (transferts d’énergie) AGIR : Défis du XXIème siècle - Convertir l’énergie et économiser les ressources - Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux matériaux - Créer et innover - Economiser les ressources et respecter l’environnement (dimension environnementale supplémentaire) - Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux matériaux - Transmettre et stocker l’information - Créer et innover

14 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 14 De nouvelles notions en terminale S : PARTIESNOTIONS NOUVELLES OBSERVER Ondes et matière - Rayonnements dans l’Univers - Détecteurs d’ondes et de particules - Interférences - Effet Doppler - Analyse spectrale (UV-visible, IR, RMN du proton) COMPRENDRE Lois et modèles - Quantité de mouvement - Temps et relativité restreinte : postulat d’Einstein, temps propre, dilatation des durées … - Représentation spatiale des molécules : chiralité, énantiomérie, diastéréoisomérie, conformation - Transformations en chimie organique : aménagement de structure, de fonction ; grandes catégories de réactions ; site donneur et accepteur d’électrons AGIR Défis du XXIème siècle - La chimie durable - Sélectivité en chimie organique (réactif chimiosélectif …) -Images numériques ; signal analogique et numérique ; CAN ; procédés physiques de transmission ; stockage optique

15 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 15 Programme  Thème : OBSERVER Ondes et particules  Exemple d’activité : Voir l’activité « détecteurs d’ondes : photodiode » dans la partie « Observer – Ondes et matières » Notions et contenus Compétences exigibles Détecteurs d’ondes (mécaniques et électromagnétiques) et de particules (photons, particules élémentaires ou non) Extraire et exploiter des informations sur : - des sources d’ondes et de particules et leurs utilisations ; - un dispositif de détection. Pratiquer une démarche expérimentale mettant en œuvre un capteur ou un dispositif de détection.

16 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 16 Programme  Thème : AGIR Economiser les ressources et respecter l’environnement / Créer et innover Temps, mouvement et évolution  Exemple d’activité : Voir l’activité « les recettes d’une chimie verte » dans la partie « Agir – Défis du XXIème siècle » Notions et contenus Compétences exigibles Apport de la chimie au respect de l’environnement Chimie durable Créer et innover Culture scientifique et technique Extraire et exploiter des informations en lien avec la chimie durable Rédiger une synthèse de document pouvant porter : - sur l’actualité scientifique ou technologique - sur des métiers ou des formations scientifiques et techniques - sur les interactions entre la science et la société

17 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 17 Programme  Thème : AGIR Transmettre et stocker de l’information Temps, mouvement et évolution  Exemple d’activité : Voir l’activité « écriture et lecture d’un CD » dans la partie « Agir – Défis du XXIème siècle » Notions et contenus Compétences exigibles Stockage optique Ecriture et lecture des données sur un disque optique Expliquer le principe de la lecture par une approche interférentielle

18 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 18 6 compétences expérimentales : 1.S’approprier 2.Analyser 3.Réaliser 4.Valider 5.Communiquer 6.Etre autonome, faire preuve d’initiative Compétences expérimentales : formation et évaluation

19 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 19 Compétences expérimentales : formation et évaluation CompétenceCapacités et attitudes S’approprier Rechercher et extraire de l’information Enoncer une problématique Définir des objectifs

20 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 20 Compétences expérimentales : formation et évaluation CompétenceCapacités et attitudes Analyser Formuler une hypothèse Proposer une stratégie pour répondre à la problématique Choisir, concevoir ou justifier un protocole expérimental

21 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 21 Compétences expérimentales : formation et évaluation CompétenceCapacités et attitudes Réaliser Suivre un protocole Respecter les règles de sécurité Effectuer des mesures avec précision Effectuer un calcul simple

22 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 22 Compétences expérimentales : formation et évaluation CompétenceCapacités et attitudes Valider Exploiter et interpréter des observations, des mesures Vérifier les résultats obtenus Valider ou infirmer une hypothèse Analyser des résultats de façon critique

23 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 23 Compétences expérimentales : formation et évaluation CompétenceCapacités et attitudes Communiquer Utiliser les notions et le vocabulaire scientifique adaptés Présenter une proposition, une argumentation, une synthèse de manière cohérente et compréhensible

24 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 24 Compétences expérimentales : formation et évaluation CompétenceCapacités et attitudes Etre autonome, faire preuve d’initiative S’impliquer dans un projet individuel ou collectif Prendre des initiatives Travailler en autonomie Travailler en équipe Mobiliser sa créativité

25 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 25 Privilégier : 1.Les tâches complexes 2.Les situations expérimentales concrètes s’appuyant sur une problématique 3.Des documentations concernant l’objet de l’étude et le matériel scientifique en volume raisonnable 4.La mobilisation de l’ensemble des compétences sur l’ensemble de l’année. Compétences expérimentales : dans la perspective de l’épreuve ECE (voir la grille jointe « Former et évaluer par compétences »)

26 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 26  L’élève doit être capable d’analyser des mesures, en estimer la précision et écrire les résultats de manière adaptée  Première approche du vocabulaire de la métrologie : valeur vraie, mesure parfaite de précision illimitée ; valeur mesurée, éventuellement issue d’une moyenne et assortie d’une incertitude, en opposition avec le langage courant : vrai = indubitable ; erreur : à éviter. Mesures et incertitudes

27 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 27 Erreurs et notions associées Identifier les différentes sources d’erreur lors d’une mesure : variabilités du phénomène et de l’acte de mesure (facteurs liés à l’opérateur, aux instruments…). Mesures et incertitudes

28 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 28 Incertitudes et notions associées Evaluer et comparer les incertitudes associées à chaque source d’erreurles incertitudes Evaluer l’incertitude de répétabilité à l’aide d’une formule d’évaluation fournie.l’incertitude de répétabilité Evaluer l’incertitude d’une mesure unique obtenue à l’aide d’un instrument de mesurel’incertitude d’une mesure unique Evaluer à l’aide d’une formule fournie l’incertitude d’une mesure obtenue lors de la réalisation d’un protocole dans lequel interviennent plusieurs sources d’erreurs. Mesures et incertitudes

29 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 29 Expression et acceptabilité du résultat Maîtriser l’usage des chiffres significatifs et l’écriture scientifique Associer l’incertitude à cette écritureAssocier l’incertitude à cette écriture Exprimer le résultat d’une opération de mesure par une valeur issue éventuellement d’une moyenne, et une incertitude de mesure associée à un niveau de confiance Déterminer les mesures à conserver en fonction d’un critère donné Commenter le résultat d’une opération de mesure en le comparant à une valeur de référence Faire des propositions pour améliorer la démarche. Mesures et incertitudes

30 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 30 Evaluation :  « Les compétences évaluées en fin de cycle terminal à l’occasion des épreuves du baccalauréat porteront principalement sur le programme de terminale sans exclure celles des programmes des classes de seconde et de première, notamment celles de nature expérimentale. »  « Les épreuves d’évaluation fourniront tous les éléments de savoir (formules, propriétés, données physicochimiques, schémas…) nécessaires à leur résolution si cette dernière implique la mise en œuvre de compétences non exigibles car ne figurant pas dans la colonne de droite du programme. »

31 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 31 Evaluation :  Concernant la partie « AGIR » : Sur cette partie de programme la compétence exigible portera essentiellement sur la rédaction d’une synthèse de documents : elle permet en effet de mobiliser les capacités d’analyse, d’esprit critique, de synthèse, et les méthodes de travail qu’elles supposent, acquises tout au long de la formation. »

32 Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie Mai 2012 32 Objectifs de l’enseignement de spécialité :  Consolider les choix d’orientation, en permettant à l’élève de tester ses goûts et ses compétences.  Développer la maîtrise de la démarche scientifique expérimentale.

33 Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie Mai 2012 33 Modalités de l’enseignement de spécialité :  Mettre l’élève en situation de recherche et d’action, en développant trois activités essentielles chez un scientifique :  La pratique expérimentale  L’analyse et la synthèse de documents scientifiques  La résolution de problèmes scientifiques

34 Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie Mai 2012 34 Modalités de l’enseignement de spécialité :  La pratique expérimentale : soutenue, diversifiée, favorisant l’initiative, prenant en compte les centres d’intérêt des élèves.  L’analyse et la synthèse de documents scientifiques : en vue d’une présentation objective, critique, structurée, claire.

35 Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie Mai 2012 35 Modalités de l’enseignement de spécialité :  La résolution de problèmes scientifiques :  Analyse du problème pour en comprendre le sens  Elaboration d’une stratégie de résolution  Regard critique sur le résultat (ordre de grandeur, homogénéité)

36 Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie Mai 2012 36 Trois thèmes d’étude : ThèmeDomaines L’eau  Eau et environnement  Eau et ressources  Eau et énergie Son et musique  Instruments de musique  Emetteurs et récepteurs sonores  Son et architecture Matériaux  Cycle de vie  Structure et propriétés  Nouveaux matériaux

37 Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie Mai 2012 37 Evaluation :  Les situations rencontrées par l’élève en cours de formation ainsi qu’au baccalauréat se limiteront aux domaines d’étude des trois thèmes de l’enseignement de spécialité.

38 Terminale S 2012 Mai 2012 38 Documents à consulter : Bulletins officiels :  BO spécial n°8 du 13 octobre 2011(prog.)  BO spécial n°7 du 6 octobre 2011 (bac S) Documents EDUSCOL :  « Former et évaluer par compétences dans le cadre des activités expérimentales »  « Nombres, mesures et incertitudes »  « Activités expérimentales en physique- chimie : enjeux de formation » Documents académiques : Ressources TS

39 Terminale S 2012 Mai 2012 39 Et l’accompagnement personnalisé …  Soutien  Orientation  Approfondissement …En fonction des besoins des élèves et dans une approche par compétences. (Voir le document « L’accompagnement personnalisé en terminale S ») Merci de votre attention

40 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 40 L’incertitude:  L’incertitude de mesure  M caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient raisonnablement être attribuées au mesurande (c’est à dire la grandeur mesurée).  M = m +/-  M et ∆M/m : incertitude relative  Dans le cas de plusieurs mesures indépendantes, le calcul de l’incertitude utilise les méthodes statistiques (moyenne, écart type, incertitude type…). Les formules seront éventuellement données aux élèves….  L’évaluation des incertitudes par des méthodes statistiques est dite de type A. Quand la détermination statistique n’est pas possible, on dit que l’évaluation est de type B. C’est le cas d’une mesure unique m réalisée avec un appareil de classe connue.  On appelle incertitude-type une incertitude de mesure exprimée sous la forme d'un écart-type.

41 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 41 Evaluation de type A de l’incertitude-type : Par analyse statistique d’une série de mesures : La meilleure estimation du résultat de la mesure est donnée par la moyenne arithmétique L ’ écart-type expérimental a pour expression s exp =  n-1 L ’ incertitude-type est définie comme étant l’écart-type sur la valeur moyenne. Le meilleur estimateur de cet écart-type est s = s exp /  n L ’ incertitude élargie (incertitude de mesure) :  M = k s pour un taux de confiance de 95 % : k = 2 ;  M = 2 s (Voir à ce sujet le document DGESCO « Nombres, mesure et incertitudes »)

42 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 42 Evaluation de type A de l’incertitude-type : Exemple : Mesure de la masse de 200 mL d’eau avec une éprouvette graduée (25 mesures) : Moyenne arithmétique : 198,26 g Ecart-type expérimental : s exp =  n-1 = 0,56 g Incertitude-type : s = s exp /  n = 0,11 g Incertitude élargie :  M = 2 s = 0,22 g pour un taux de confiance de 95 %, M = 198,3 +/- 0,2 g

43 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 43 Evaluation de type A de l’incertitude-type : Exemple : Mesure de la masse de 200 mL d’eau avec une fiole jaugée (25 mesures) : Moyenne arithmétique : 198,41 g Ecart-type expérimental : s exp =  n-1 = 0,05 g Incertitude-type : s = s exp /  n = 0,01 g Incertitude élargie :  M = 2 s = 0,02 g pour un taux de confiance de 95 %, M = 198,41 +/- 0,02 g

44 Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mai 2012 44 Evaluation de type B de l’incertitude-type : Pour un appareil de mesure analogique (appareil à cadran, lecture d ’ un r é glet … ), s lecture = 1 graduation /  12 Incertitude élargie :  M = 2 s  0,5 graduation pour un taux de confiance de 95 %, Le constructeur fournit une indication de type Δc sans autre information. s = Δc /  3 (distribution rectangulaire de largeur 2 Δc) Incertitude élargie :  M = 2 s  1,1 Δc pour un taux de confiance de 95 %,

45 Mai 2012 45 Exemple: Données constructeur :  4000 points  précision ou exactitude : classe 1 (1% calibre ) + 2 digits Mesure avec un MX22 : valeur lue : 3,494 mA / calibre 4 mA Présentation du résultat: I =(349,4 ± 4,2).10 -2 mA ou I = 3,494 ± 0,042 mA Résultat de mesure = valeur lue ou calculée ± incertitude 2 chiffres significatifs max Calcul de l’incertitude: Classe de l’appareil : ± 0,04 mA Numérisation : ± 0,002 mA Incertitude : ± 0,042 mA Evaluation de type B de l’incertitude-type : Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie

46 Mai 2012 46 Présentation des résultats :  Utilisation de la notation scientifique ou de la notation ingénieur  Maitrise des chiffres significatifs: Le nombre de chiffres significatifs indique la précision. Par convention, on considèrera que le dernier chiffre significatif est connu à ±0,5. m = 11,597 kg signifie 11,5975 >m> 11,5965 m=11,6 kg = 11,6 10 3 g (3 chiffres significatifs)  Présentation du résultat d’un calcul: Il faut arrondir le résultat obtenu par un calcul afin d’exprimer le résultat avec une précision égale à celle de la donnée utilisée la moins précise: Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie