Méthodes et pratiques scientifiques en classe de seconde

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1 Méthodes et pratiques scientifiques en classe de seconde
Présentation Méthodes et pratiques scientifiques en classe de seconde Les Inspections Pédagogiques Régionales de mathématiques, de sciences de la vie et de la Terre, de sciences physiques et chimiques et de sciences et techniques industrielles. Janvier 2011

2 Les enseignements d’exploration
Deux enseignements au choix Chaque élève choisit deux enseignements d’exploration, choix qui ne conditionne en rien son orientation future en classe de première : obligatoirement au moins un des deux enseignements d’exploration d’économie suivants : « principes fondamentaux de l’économie et de la gestion » ou « sciences économiques et sociales ». Ces deux enseignements sont proposés au choix à tous les élèves ; un second enseignement d’exploration différent du premier.

3 Un enseignement d’exploration, qu’est-ce que c’est ?
C’est un enseignement qui a pour vocation : de faire découvrir aux élèves de nouveaux domaines intellectuels et les activités qui y sont associées ; d’informer sur les cursus possibles au cycle terminal comme dans le supérieur ; d’identifier les activités professionnelles auxquelles ces cursus peuvent conduire. Prédéterminent-ils l’orientation en fin de seconde ? Non, chaque élève choisit librement ses enseignements d’exploration. Ces enseignements ne préfigurent pas l’orientation, ils permettent aux élèves de découvrir un domaine intellectuel, d’en identifier les méthodes et les exigences, d’affermir ou non l’intérêt qu’il suscite. Les enseignements d’exploration ne constituent en aucune manière un pré-requis pour accéder à telle ou telle série. PPT de présentation de la nouvelle classe de seconde eduscol

4 L’enseignement d’exploration Méthodes et Pratiques Scientifiques
BO spécial n°4 du 29 Avril 2010 Préambule L’enseignement d’exploration MPS permet aux élèves de découvrir différents domaines des mathématiques, des sciences physiques et chimiques, des sciences de la vie et de la Terre et des sciences de l’ingénieur. Mathématiques Sciences Physiques Sciences de l’Ingénieur La Vie et de la Terre

5 L’enseignement d’exploration Méthodes et Pratiques Scientifiques
BO spécial n°4 du 29 Avril 2010 Les objectifs découvrir des champs disciplinaires ou des domaines intellectuels nouveaux éclairer des choix d’orientation en explorer les démarches et les exigences s’informer sur les cursus d’étude ou les activités professionnelles de ces domaines Les modalités une organisation et des modalités d’enseignement renouvelées la nécessité d’initiative et d’inventivité des équipes L’évaluation basée sur les compétences acquises et les progrès accomplis centrée sur l’engagement, l’autonomie et les initiatives des élèves

6 Le descriptif des enseignements d’exploration site eduscol
Méthodes et pratiques scientifiques Se familiariser avec les démarches scientifiques autour de projets impliquant les mathématiques, les sciences de la vie et de la Terre, la physique et la chimie, les sciences et techniques industrielles L’enseignement vise à montrer l’apport et l’importance de ces disciplines pour aborder les questions que se posent les sociétés modernes, pour en percevoir les enjeux, pour les aborder de façon objective. Il permet aussi de découvrir certains métiers et formations scientifiques. Le descriptif des enseignements d’exploration site eduscol

7 Les compétences des élèves
Cet enseignement d’exploration vise à développer les compétences suivantes : savoir utiliser et compléter ses connaissances ; s’informer, rechercher, extraire et organiser de l’information utile (écrite, orale, observable, numérique) ; raisonner, argumenter, pratiquer une démarche scientifique, démontrer ; communiquer à l’aide d’un langage et d’outils adaptés. préambule du programme BO

8 Méthodes et pratiques scientifiques
Six thèmes sont proposés, plus un thème libre L’équipe de professeurs choisit 2 ou 3 thèmes parmi les thèmes proposés et/ou un thème libre Chaque thème mobilise plusieurs champs disciplinaires L’organisation pédagogique retenue doit permettre le travail coordonné des diverses disciplines

9 Ce qui change Pour l’équipe des professeurs Pour les élèves
Utilisation et acquisition de connaissances et de compétences Initiation à la démarche scientifique dans le cadre d’un projet Travail personnel ou de groupe menant à une production (expérience, exploitation de données, modélisation,…) Communication scientifique (compte rendu de recherche, affiches, diaporama, production multimédia, …) Valoriser l’acquisition de compétences : La curiosité scientifique La prise d’initiative, l’autonomie L’engagement dans une démarche scientifique, le raisonnement Le travail d’équipe Une communication écrite et orale. Varier les formes d’évaluation

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11 Un exemple d’organisation
Science et alimentation 3 groupe de MPS à 38 élèves sur la même plage horaire 3 x 1, 5 heures-professeur pour 1,5 heure = groupe de 14 à 15 élèves Professeurs impliqués « choisis » par le chef d’établissement Constitution des trinômes Maths/ SPC/ SVT par l’intérêt des thèmes retenus Science et vision du monde Science et investigation policière Les élèves feront deux thèmes mais les professeurs prendront une autre groupe pour réinvestir et ajuster

12 Science et vision du monde un thème sur 15 séances
En sciences physiques l’œil modélisé et ses défauts L’appareil photographique En sciences de la vie et de la Terre - La vision des animaux - Le champ de vision Les récepteurs En mathématiques Le parcours d’un rayon lumineux Les lois de la réfraction Les illusions d’optique En sciences de l’ingénieur Appareils numériques (capteurs, l’image et ses formats, etc.) Manette de jeux vidéo une expérimentation -élèves à chaque séance Un compte rendu, une recherche Quelques idées d’organisation: Un cahier séparé en trois parties ou un mini classeur Une présentation orale, à chaque séance pour un groupe Une sortie au Musée Lumière

13 Des ressources en ligne: http://eduscol. education
Liste des thèmes et archives des fichiers de travail Thème science et aliments Projet « autour de l'abricot » (mise à jour 25 août 2010) Projet « autour du raisin» (mise à jour 25 août 2010) Archive fichiers de travail raisin-tableur Projet « autour du yaourt» (mise à jour 25 août 2010) Thème science et cosmétologie Projet « autour du cheveu » (mise à jour 25 août 2010) Projet « autour des crèmes solaires » (mise à jour 25 août 2010) Thème science et investigation policière Projet «autour de la disparition de monsieur X» (mise à jour 25 août 2010)

14 Thème science et prévention des risques d’origine humaine
Projet « autour d'un tableau du XVe siècle » (mise à jour 25 août 2010) Archive fichiers de travail tableau du XVe siècle - géométrie Projet « autour du son musical » (mise à jour 25 août 2010) Thème science et prévention des risques d’origine humaine Projet « autour de la sécurité routière » (mise à jour 25 août 2010) Projet « autour de la sécurité ferroviaire » (mise à jour 25 août 2010) Projet « autour de l'épidémiologie » (mise à jour 25 août 2010) Thème science et vision du monde Projet « autour de la cristallographie » (mise à jour 25 août 2010) Archive fichiers de travail cristallo-tableur Archive fichiers de travail cristallo-géométrie Projet « autour de la vision » (mise à jour 25 août 2010)

15 Science et vision du monde
L’objectif de ce thème est d’explorer différents outils et techniques scientifiques permettant d’approcher la notion d’image et de comprendre comment ces images aboutissent à une vision du monde.

16 Science et vision du monde
L'œil est le premier outil d’observation du monde. La vision reste toutefois limitée à un périmètre et à une gamme d’échelle réduits. Grâce aux progrès scientifiques et techniques, ces contraintes sont progressivement tombées : - la loupe a permis d’observer des détails invisibles à l'œil nu, - les lunettes astronomiques et les télescopes ont donné l’accès à de grandes distances, - les ballons dirigeables et autres avions ont mené un travail d’observation depuis les airs. Aujourd’hui l’utilisation de techniques très variées comme la microscopie et les images satellitaires permet une vision inédite du monde en révélant un système aux dimensions infiniment petites ou infiniment grandes. 16 16

17 Science et vision du monde
De la perception au traitement cérébral Images fixes, images mobiles Voir la terre Voir l’intérieur du corps Voir l’infiniment grand, voir l’infiniment petit Œil Couleur … Photographie Cinéma … Images satellitaires Géo-localisation … Techniques d’imagerie … Planètes Moécules Cristaux … 17 17

18 Science et vision du monde

19 Science et vision du monde
Constructions de polyèdres Croissance d’un cristal Cristaux et empilements de sphères Densité d’un empilement de sphère Formation des cristaux Recherche de protocoles expérimentaux permettant de définir les meilleures conditions de cristallisation du sel Observation des cristaux à l’échelle microscopique Étude de la structure cristalline microscopique du chlorure de sodium Observation de cristaux naturels à l'œil nu, au microscope polarisant

20 Science et cosmétologie : Projet autour du cheveu
Mesure de l’épaisseur d’un cheveu (SPC) De l’hélice circulaire aux tresses (Maths) Tests d’innocuité des produits cosmétiques (Maths) Diversité de couleur des cheveux (SVT) Structure du cheveu: différentes échelles d’observation (SVT) L’âge et le blanchissement du cheveu (SVT) Extraction, caractérisation et variabilité de la kératine (SVT-SPC) Synthèse in vitro de pigments colorés (SVT-SPC) Colorimétrie et synthèse de mélanine in vitro (SVT-SPC) Les mutations affectant les molécules du cheveu (SPC)

21 Science et cosmétologie : Projet autour des crèmes solaires .
Influence des UV sur la peau 1- Géométrie du rayonnement solaire (Maths) 2- Nature électromagnétique du rayonnement solaire (SPC) 3- Histologie de la peau (SVT) Protection de la peau contre les UV 1-Tests d’efficacité (Maths) 2-Fabrication d’une crème solaire, effet photo-protecteur (SVT) Conservation et conditionnement 1- Forme des emballages, gestion des stocks (Maths) 2- Pasteurisation, stérilisation (SVT) 3- Emballages : analyse des brevets, respect des normes (SI) Analyse d’attractivité du produit 1- Tests de qualité (Maths) 2- Différents types d’émulsion. Extraction de molécules pour l’odeur (SPC) 3- Hydratation de la molécule (SVT)

22 Sciences et aliments Lait & yaourt
Recherche docu-mentaire scientifique Modélisation numérique Manipulation Visualisation molé-culaire et traitement logiciel Mise en œuvre d’une démarche explicative Lait & yaourt Représentation heuristique réalisée avec le logiciel free-mind – G.Grousset2011

23 Sciences et aliments Lait & yaourt
Démarche explicative (dimension scientifique et sociale) J’ai identifié les étapes de la transformation du lait en yaourt Pour chaque étape j’ai identifié les causes et les conséquences J’ai compris l’objectif de chaque activité concrète et je suis capable de l’exposer (oral, schéma,…) Je suis capable de conclure sur l’origine de la transformation du lait en yaourt Je comprends l’intérêt social et économique de la transformation (EDD) Une organisation et un partage des compétences à développer entre les disciplines et puis aussi une évaluation en cours de formation  2 exemples de grilles formatives. G.Grousset2011

24 Sciences et aliments Lait & yaourt
Préparation, coloration, observation micros-copique et obtention d’une image numérique J’ai réalisé ma préparation en respectant les consignes de soin dans l’utilisation du colorant, du liquide de montage, d’absence de bulles d’air J’ai utilisé le microscope (objectifs, MAP, centrage,..) selon l’objectif à atteindre J’ai repéré et identifié les deux types de bactéries lactiques J’ai réalisé une photographie numérique, je l’ai traitée de façon à faire ressortir les micro-organismes J’ai inséré cette photographie dans une page de présentation et l’ai légendée correctement Autres domaines évalués : utilisation d’un logiciel de traitement de données numériques (excel), d’un logiciel de visualisation de molécules (Rastop), manipulations de pH métrie. G.Grousset2011

25 Science et œuvres d’art : Projet autour d’un tableau
Apport de la peinture à l’huile (thixotropie) (SPC) Maîtrise de la couleur (SPC-SVT) Séchage (SPC-SVT) Conservation et protection des œuvres (SVT) Emergence des représentations anatomiques (SVT-Maths) Apport de la perspective centrale (Maths) Lecture scientifique d’une œuvre (SPC-SVT-Maths)

26 Science et œuvres d’art : Projet autour du son
Le son 1- Nature du son, production, propagation (SPC) 2- Perception du son: constitution de l’oreille (SVT) 3- Période, fréquence d’un signal sonore (Maths- SPC) 4- Spectres des instruments (SPC) 5- Reproduction d’un son (STI-SPC) Les supports 1- Nature numérique des supports, capacité de stockage (STI-SPC) 2- Débit binaire des supports modernes (ADSL etc) (STI-SPC) Conversion entre analogique et numérique (SPC-STI-maths) La compression (STI-SPC-Maths) Effets du filtrage

27 Science et investigation policière
Exemple d’intégration des Sciences de l’Ingénieur But : numériser les traces de dents (recherche informatique), et obtenir un moulage des dents en ‘plastique’. 1) Scanner la pomme (3D) 2) Traitement numérique (le fichier récupéré par le scanner est un nuage de point) 3) Impression des traces de dents (obtenir un « positif » des dents et les imprimer sur une imprimante 3D) 27 27