TERMINALE S Rentre 2012 PROGRAMME DE PHYSIQUE CHIMIE

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

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

Terminale S 2012 - Enseignements et horaires ENSEIGNEMENTS GENERAUX Enseignements communs Langues vivantes 1 et 2 Education physique et sportive Education civique, juridique et sociale Enseignements spécifiques Horaires 4 h 2 h 0 h 30 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 30 Total enseignements généraux 24 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 Mai 2012 Aide personnalisée, approfondissement, autonomie, etc. , en 2 h prenant appui sur les disciplines caractéristiques de la série HORAIRE TOTAL ELEVE (horaire groupes effectif réduit) 28 h (10 h) 3

Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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. Mai 2012 4

Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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 ; recher, 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. Mai 2012 5

Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Modalités : l’approche expérimentale Mai 2012 § 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. 6

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

Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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… Mai 2012 8

Terminale S 2012 – Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie … 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 Mai 2012 9

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Programme de terminale S : lectures ou fils rouges possibles § Présentation : Notions et contenus Compétences exigibles concepts scientifiques à construire connaissances à mobiliser, capacités à mettre en œuvre et attitudes à acquérir § 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. Mai 2012 10

Terminale S 2012 - Présentation de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Fils rouges possibles : • • • Mai 2012 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)… 11

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Programme de terminale S : Observer, comprendre, agir 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 Mai 2012 SOUS-PARTIES Economiser les ressources et respecter l’environnement Synthétiser des molécules, fabriquer de nouveaux matériaux Transmettre et stocker de l’information Créer et innover 12

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Première S / Terminale S : thèmes et contenus PARTIES OBSERVER COMPRENDRE : Lois et modèles AGIR : Défis du XXIème siècle Mai 2012 Première S Couleurs et images (Lumière, œil, vision …) - 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 - Convertir l’énergie et économiser les ressources - Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux matériaux - Créer et innover Terminale S Ondes et matière Ondes / particules / spectroscopie -Temps, mouvement et évolution (Histoire de la mesure du temps …) -Structure et transformation de la matière - Energie, matière et rayonnement (transferts d’énergie) - Economiser les ressources et respecter l’environnement (dimension environnementale supplémentaire) - Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux matériaux - Transmettre et stocker l’information 13 - Créer et innover

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie De nouvelles notions en terminale S : PARTIES OBSERVER Ondes et matière Mai 2012 NOTIONS NOUVELLES - 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 14

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Programme § Thème : OBSERVER Ondes et particules Notions et contenus Détecteurs d’ondes (mécaniques et électromagnétiques) et de particules (photons, particules élémentaires ou non) Compétences exigibles 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. § Mai 2012 Exemple d’activité : Voir l’activité « détecteurs d’ondes : photodiode » dans la partie « Observer – Ondes et matières » 15

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Programme § Thème : AGIR Economiser les ressources et respecter l’environnement / Créer et innover Notions et contenus Compétences exigibles Apport de la chimie au respect de l’environnement Chimie durable Extraire et exploiter des informations en lien avec la chimie durable Temps, mouvement et évolution Créer et innover Culture scientifique et technique 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 § Mai 2012 Exemple d’activité : Voir l’activité « les recettes d’une chimie verte » dans la partie « Agir – Défis du XXIème siècle » 16

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

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

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

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

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

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

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

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

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Compétences expérimentales : dans la perspective de l’épreuve ECE (voir la grille jointe « Former et évaluer par compétences » ) 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 Mai 2012 4. La mobilisation de l’ensemble des compétences sur l’ensemble de l’année. 25

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mesures et incertitudes § 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. Mai 2012 26

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mesures et incertitudes 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…). Mai 2012 27

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mesures et incertitudes Incertitudes et notions associées • Evaluer et comparer les incertitudes associées à chaque source d’erreur • Evaluer l’incertitude de répétabilité à l’aide d’une formule d’évaluation fournie. • Evaluer l’incertitude d’une mesure unique obtenue à l’aide d’un instrument de mesure • 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. Mai 2012 28

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Mesures et incertitudes Expression et acceptabilité du résultat • Maîtriser l’usage des chiffres significatifs et l’écriture scientifique • Associer 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. Mai 2012 29

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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. » Mai 2012 30

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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. » Mai 2012 31

Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie 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. Mai 2012 32

Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie 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 Mai 2012 33

Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie 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. Mai 2012 34

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

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

Terminale S – Enseignement de spécialité de physique-chimie 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. Mai 2012 37

Terminale S 2012 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 : Mai 2012 § « Former et évaluer par compétences dans le cadre des activités expérimentales » § « Nombres, mesures et incertitudes » § « Activités expérimentales en physiquechimie : enjeux de formation » Documents académiques : Ressources TS 38

Terminale S 2012 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 Mai 2012 39

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie L’incertitude: Mai 2012 § L’incertitude de mesure DM caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient raisonnablement être attribuées au mesurande (c’est à dire la grandeur mesurée). § M = m +/- DM et § 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. ∆M/m : incertitude relative 40

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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 sexp = 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 = sexp/ 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 » ) Mai 2012 41

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Evaluation de type A de l’incertitude-type : Exemple : Mesure de la masse de 200 m. L d’eau avec une éprouvette graduée (25 mesures) : Moyenne arithmétique : 198, 26 g Ecart-type expérimental : sexp = n-1 = 0, 56 g Incertitude-type : s = sexp/ 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 Mai 2012 42

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Evaluation de type A de l’incertitude-type : Exemple : Mesure de la masse de 200 m. L d’eau avec une fiole jaugée (25 mesures) : Moyenne arithmétique : 198, 41 g Ecart-type expérimental : sexp = n-1 = 0, 05 g Incertitude-type : s = sexp/ 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 Mai 2012 43

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Evaluation de type B de l’incertitude-type : • Pour un appareil de mesure analogique (appareil à cadran, lecture d’un réglet…), slecture = 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 %, Mai 2012 44

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie Evaluation de type B de l’incertitude-type : Exemple: Mesure avec un MX 22 : valeur lue : 3, 494 m. A / calibre 4 m. A Données constructeur : 4000 points précision ou exactitude : classe 1 (1% calibre ) + 2 digits Résultat de mesure = valeur lue ou calculée ± incertitude Calcul de l’incertitude: Classe de l’appareil : Numérisation : Incertitude : ± 0, 04 m. A ± 0, 002 m. A ± 0, 042 m. A 2 chiffres significatifs max Présentation du résultat: I =(349, 4 ± 4, 2). 10 -2 m. A ou I = 3, 494 ± 0, 042 m. A Mai 2012 45

Terminale S 2012 - Programme de l’enseignement spécifique de Physique Chimie 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, 6 103 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: Mai 2012 46