Réunion d’INFORMATION

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1 Réunion d’INFORMATION
Nouveau programme de spécialité en première technologique STI2D Pierre Rigat IA-IPR Physique-chimie

2 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D
Destiné à donner aux élèves une formation scientifique solide les préparant à la poursuite d’études. Un enseignement de spécialité regroupant 2 disciplines qui ont leur propres enjeux mais dont les programmes ont été construits en cohérence pour travailler conjointement les notions et méthodes partagées. L’accent est mis sur la pratique expérimentale, la place de l’analyse et du raisonnement et la confortation des outils mathématiques nécessaires pour la conceptualisation et la modélisation. Mise en avant des 4 domaines d’études qui structurent le programme tout en recommandant une approche systémique, concrète et contextualisée. « Mini-projet » d’application illustrant les différents domaines proposés. Les contextes ne sont plus explicités mais ils sont impératifs.

3 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D
Mesure et incertitudes Notions et contenus Capacités exigibles Grandeurs et unités. Système international d’unités.  - Distinguer les notions de grandeur, valeur et unité. - Citer les sept unités de base du système international. Sources d’erreurs. Variabilité de la mesure d’une grandeur physique. Justesse et fidélité. Dispersion des mesures, incertitude type sur une série de mesures. Écriture d’un résultat. Valeur de référence. - Identifier les principales sources d’erreurs lors d’une mesure. - Exploiter des séries de mesures indépendantes (histogramme, moyenne et écart-type) pour comparer plusieurs méthodes de mesure d’une grandeur physique, en termes de justesse et de fidélité. - Procéder à une évaluation par une approche statistique (type A) d’une incertitude-type. - Estimer une incertitude-type sur une mesure unique. - Exprimer un résultat de mesure avec le nombre de chiffres significatifs adaptés et l’incertitude-type associée et en indiquant l’unité correspondante. - Discuter de la validité d’un résultat en comparant la différence entre le résultat d’une mesure et la valeur de référence d’une part et l’incertitude-type d’autre part. Notions introduites en s’appuyant sur les thématiques abordées dans les trois autres domaines et dans une logique de progressivité

4 Mesure et incertitudes
Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Se familiariser avec les appareils de mesure et leur utilisation, de développer le savoir-faire expérimental et la capacité à suivre un protocole Capacités expérimentales Évaluer ou mesurer une quantité d’énergie transférée, convertie ou stockée. Déterminer le rendement d’une chaîne énergétique ou d’un convertisseur. Mettre en œuvre une expérience pour déterminer le pouvoir calorifique d’un combustible. Réaliser un circuit électrique à partir d’un schéma donné, et inversement, les symboles étant fournis. Choisir le réglage des appareils pour mesurer une valeur moyenne ou une valeur efficace. Adopter un comportement responsable et respecter les règles de sécurité électriques lors des manipulations. Mesurer des températures. Réaliser expérimentalement le bilan thermique d’une enceinte en régime stationnaire. Énergie Mesurer des vitesses et accélérations dans le cas d’un mouvement rectiligne. Analyser le mouvement d’un solide en translation en termes de conservation et de non-conservation de l’énergie mécanique. Étudier l’évolution des énergies cinétique, potentielle et mécanique d’un solide en mouvement de translation rectiligne. Utiliser un appareil pour déterminer ou mesurer une rradiance (ou éclairement énergétique, en W.m-2) : pyranomètre, solarimètre, etc. Attention à la dérive techniciste. Les capacitzé expérimentales ne sont pas uniquement des compétences gestuelles ! Déterminer ou mesurer quelques caractéristiques physiques de matériaux (résistivité électrique, résistance thermique surfacique, indice de réfraction, etc.). Déterminer une concentration d’un soluté dans une solution à partir du protocole de préparation de celle-ci ou à partir de mesures expérimentales. Réaliser une solution de concentration donnée par dilution ou dissolution d’un soluté Adapter son attitude en fonction des pictogrammes des produits utilisés et aux consignes de sécurités correspondantes. Mettre en oeuvre un guide d’onde. Mettre en oeuvre un dispositif expérimental permettant d’observer les phénomènes de transmission, d’absorption et de réflexion d’une onde. Évaluer la célérité du son dans quelques milieux : air, eau, . Déterminer des distances à partir de la propagation d’un signal avec ou sans réflexion Mesure et incertitudes Matière et matériaux Ondes et informations

5 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D
Quelques points de vigilance S’appuyer sur les acquis des classes antérieures : remobiliser sans « refaire » Être attentif aux capacités exigibles notamment pour les notions déjà présentes dans les anciens programmes La place nouvelle dédiée à la modélisation ne doit pas être opposée à une approche concrète et à la nécessaire contextualisation L’intitulé des « activités expérimentales support de la formation » ne préjuge pas des choix didactiques et pédagogique de mise en œuvre Les liens avec les mathématiques ne sauraient légitimer un recours à des situations d’apprentissage qui ne font pas sens en physique-chimie ou se faire au détriment de la formation expérimentale La place des mini-projets nécessaire mais adaptée à une étude théorique sans réalisation obligatoire

6 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D
Organisation : Programmes conçus selon le ratio ¼ en mathématiques et 3/4 en physique-chimie en première et dans un rapport 1/3 et 2/3 en terminale. pas de bloc de plus de 2h consécutives recommandé Constitution de groupes à effectif restreint prise sur la marge d’autonomie de l’établissement 14h/classe de 29 élèves. Programmes conçus avec un minimum de 1,5 h/semaine d’activités expérimentales. Possibilité de groupes de spécialité à 24 non dédoublés.

7 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Evolution de programmes par rapport aux anciens Programme 2010 Programme 2019 Enseignements de mathématiques et de physiques-chimie déconnectée, 2 épreuves écrites terminales distingues Articulation cohérente entre le programme de mathématiques (géométrie dans le plan, nombres complexes et analyse) et celui de physique chimie. Une seule épreuve terminale écrite. Deux objectifs en mathématiques : permettre l’acquisition de connaissances et le développement de compétences mathématiques immédiatement utiles pour la physique et la chimie (produit scalaire, fonctions trigonométriques, dérivées, techniques et automatismes de calcul) ; développer des capacités d’abstraction, de raisonnement et d’analyse critique essentielles à la réussite d’études supérieures. Horaire en première 3 h Horaire en terminale 4 h Horaire en première 4,5 h sur 6 h Horaire en terminale 4 h sur 6 h 4 orientations thématiques autour de l’habitat, les transports, vêtement et revêtement et la santé 3 thèmes en cohérence avec la classe de seconde : Energie (pôle central), matière et matériaux et ondes et information + Mesure et incertitudes à travers les 3 thèmes précédents. Pédagogie de projets installée tout au long des apprentissages, ainsi qu’une approche systémique propre à faciliter l’abord par les élèves de systèmes complexes.

8 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Evolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Mesure et incertitudes Grandeurs et unités. Système international d’unités. Sources d’erreurs. Variabilité de la mesure d’une grandeur physique. Justesse et fidélité. Dispersion des mesures, incertitude-type sur une série de mesures. Ecriture d’un résultat. Valeur de référence. L’énergie et ses enjeux Distinction forme, source et convertisseur d’énergie sur un schéma Principe de conservation de l’énergie. Qualification d’une ressource d’énergie dite « renouvelable » Stockage de l’énergie. Ressource d’énergie dite « renouvelable ». Énergie électrique Energie stockée dans un condensateur, dans une bobine. Transport et distribution de l’énergie électrique. Protection contre les risques du courant électrique. Circuit électrique : symboles et conventions générateur et récepteur. Utiliser la loi des mailles et la loi des nœuds dans un circuit comportant 3 mailles au plus. Analyse des transferts d’énergie à partir du signe de la puissance et de la convention choisie. Grandeurs périodiques : valeur moyenne, valeur efficace, composante continue et composante alternative. Comportement énergétique d’un dipôle. Domaine de validité d’un modèle. En terminale régime sinusoïdal

9 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Evolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Energie Chimique Identifier le système chimique Transformation chimique exothermique et endothermique Identifier l’apport d’énergie nécessaire pour initier une combustion et interpréter l’auto-entretien de celle-ci. Énergie interne Energie massique de changement d’état. Énergie mécanique Vitesse angulaire. Energie cinétique d’un solide en mouvement de rotation ; moment d’inertie d’un solide par rapport à un axe. Mouvement de translation d’un solide. Dans le cas d’un mouvement rectiligne, définir la vitesse comme la limite de la vitesse moyenne pour un intervalle de temps infiniment petit. Définition de la vitesse comme la dérivée par rapport au temps de la position x(t) et l’accélération comme la dérivée par rapport au temps de la vitesse. Notion de solide et de point matériel. Résultante des forces appliquées à un solide. Travail d’une force. Transfert d’énergie par travail mécanique. Puissance moyenne et travail Gain ou dissipation d’énergie mécanique. Énergie transportée par la lumière Source lumineuse Flux lumineux  Puissance transportée par la lumière, irradiance. Conversion photovoltaïque. En terminale, flux thermique et conductivité et résistance thermique

10 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Evolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Propriétés des matériaux et organisation de la matière Matériaux naturels, artificiels. Règles du duet et de l’octet Choisir, à partir d’un cahier des charges, des matériaux en fonction de propriétés physiques attendues : Propriété des matériaux : thermiques, mécaniques, optiques, magnétiques et chimiques. Établir les schémas de Lewis de l’eau, du dioxygène, du dioxyde de carbone et du chlorure d’hydrogène Concentration en masse au lieu de concentration massique Famille de matériaux : matériaux métalliques, organiques, minéraux, composites. Cycle de vie d’un matériau. Polymères Groupes caractéristiques (acide, amide, ester, amine). Liaisons covalentes simple et double. Interactions moléculaires, structure des polymères et propriétés mécaniques et thermiques. Réaction de polymérisation : du monomère au polymère. Degré de polymérisation. Polymères utilisés dans les vêtements et revêtements : production, utilisation, recyclage. Molécules et macromolécules organiques. En terminale radioactivité

11 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Evolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Caractéristiques thermiques des matériaux loi de Wien, loi de Stefan. Flux thermique Conductivité thermique Résistance thermique Combustions Comburants. Avancement et bilan de matière. Prévoir le réactif limitant et les quantités de matière des produits formés pour une combustion complète. Carburants, agro-carburants. Alcanes, alcènes, alcools. Combustion incomplète Oxydo-réduction, corrosion des matériaux, piles Antiseptiques et désinfectants. Demi-équation et équation d’oxydo-réduction Corrosion des matériaux. Protection contre la corrosion. Piles Notion d’onde Ondes périodiques. Ondes sinusoïdales Relation entre fréquence, longueur d’onde et célérité. Onde électromagnétique. Phénomènes de transmission, de réflexion, d’absorption. Onde et transfert d’énergie. Phénomènes de propagation. Onde et transport de l’information. En terminale introduction des réactions acido-basique et de la pile à combustible

12 Enseignement de spécialité physique-chimie et mathématiques en classe de 1ère STI2D Evolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Ondes sonores Transducteur ultrasonore. Transmission, absorption (pour différents matériaux) Niveau sonore Ondes électromagnétiques Absorption et transmission des ondes électromagnétiques. Couleur et spectre. Relation entre longueur d’onde, célérité et fréquence. Sources lumineuses En terminale, introduction des spectres d’amplitude et niveau sonore