THEME 1 Une longue histoire de la matire

THEME 1 Une longue histoire de la matière

Les obstacles, des pistes • Hétérogénéité • Organisation - Sur la séquence (CE/groupe) - Sur l’année (SVT/SPC) • La transversalité compliquée ! • Le vocabulaire • La mise en place du projet numérique • Les évaluations • Optimiser l’utilisation des tablettes � Contenus plus ou moins riches, facilement différenciés* en fonction des spécialités � Cibler sur des ACTIVITES* déclinables en classe ou en groupes � Tenter de travailler avec un collègue « proche » � Répartition du programme en amont; choix de supports identiques en évitant les redites � Voir annexes � En l’état envisageable sur l’année et en « semi autonomie » dans un cadre très organisé � ? ? ? � Présentation « genially » (interactive *)+ vérification des acquis (QCM interactifs)

Thème 1 - Une longue histoire de la matière Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration 1. 1 - Un niveau d’organisation : les éléments chimiques La formation des éléments chimiques (du Big Bang au cœur des étoiles) SPC SVT MATH Reconnaître des réactions de fusion et de fission parmi différentes réactions de transformations nucléaires La répartition des éléments chimiques de l’Univers aux êtres vivants Utilisation de lois de désintégrations radioactives comme outil de datation Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques Extraire et exploiter les informations de différents documents portant sur la formation des éléments chimiques Choisir une représentation pertinente Utilisation d’un principe de datation (le carbone 14) Une loi mathématique pour modéliser un phénomène naturel Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement Histoire, enjeux, débats De Fraunhofer à Bethe : les éléments dans les étoiles. Comprendre l’expression de Becquerel, Marie Curie : Hubert Reeves la découverte de la « Nous sommes des radioactivité, du radium. poussières d’étoiles » Effectuer des datations absolues, mieux comprendre le passé La radioactivité : un Correction de processus naturel mais certaines datations qui doit être maitrisé (le saint suaire de Turin). Utilisation en médecine

Thème 1 - Une longue histoire de la matière Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement 1. 2. Des édifices ordonnés : les cristaux Structure cristalline et maille élémentaire. -Représenter une maille en perspective cavalière -Observer un cristal à l’œil nu et au microscope -Utiliser une représentation 3 D informatisée (Minusc, ou Geo. Gebra) -Fabrication d’un cristal de sulfate de cuivre Apporte une connaissance de différentes organisations de la matière dans la nature (solides amorphes dont le verre. Les cristaux dont les minéraux, les roches, les squelettes). Mais aussi de leurs applications : alliages métalliques (espace interstitiel d’une maille). SPC SVT MATH Maille cubique : exemples du réseau cubique simple (CS) et du réseau cubique à faces centrées (CFC) -Calculer la compacité dans le cas d’entités chimiques sphériques -Multiplicité (nombre d’entités par maille) -Calculer et mesure expérimentale de la masse volumique La structure microscopique d’un cristal conditionne certaines de ses propriétés macroscopiques (masse volumique) Histoire, enjeux, débats Historiquement la cristallographie naît de la fascination de Platon pour la beauté régulière des cristaux. Les 5 polyèdres de Platon sont le symbole de l’harmonie universelle qui ne peut être que d’origine divine. Le cristal obtenu n’est visiblement pas cubique : il est donc peu probable que la maille soit cubique

Thème 1 - Une longue histoire de la matière 1. 2. Des édifices ordonnés : les cristaux SPC SVT MATH Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration a) les roches sont des assemblages de minéraux - du minéral au cristal : une organisation de la matière - qui diffère selon les conditions de formation (T°, P) b) des cristaux, aussi chez les êtres vivants : les biominéraux, une interaction entre le vivant et le minéral -résultat du métabolisme - témoins de l’évolution du vivant - et une inspiration pour les technologies de demain (bionique) Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques - observer et identifier des minéraux et leurs formes de cristallisation à différentes échelles (utilisation microscope polarisant, visualisation moléculaire) - identifier les conditions de cristallisations ( lecture de graphiques complexes) - comprendre l’importance des biominéraux (résultat du métabolisme et témoin de la vie de l’individu et de l’évolution) - résoudre un problème Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement Histoire, enjeux, débats Comprendre la structure des cristaux pour La cristallisation : une autre façon d’étudier les molécules : -Elucider les conditions de formation des roches et les processus géologiques Exemple de l’élucidation de la structure de l’ADN par R. Franklin -Élaborer des technologies nouvelles : du verre aux biominéraux -Comprendre des problématiques médicales (ostéoporose, calculs…) Ou évolutives (coquille, squelettes, raphides…) Élucider des liens de parenté. Créer de nouveaux matériaux

Thème 1 - Une longue histoire de la matière 1. 3 Une structure complexe : la cellule vivante SPC SVT MATH Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement a) la naissance progressive d’un concept* : - une histoire indissociable des progrès de l’observation - mais une construction de la théorie* qui se heurte aux paradigmes* - avec des contreverses*(génér ation spontanée) -* maîtriser le vocabulaire de la démarche scientifique -comprendre l’élaboration d’un concept, d’une théorie, d’un modèle. ( vocabulaire Math) -argumenter Changement de paradigme sur l’organisation du vivant : naissance de la biologie et révolution de la biologie cellulaire. b) l’exploration des cellules : - de l’élucidation de l’ultrastructure des cellules - vers un scénario de l’évolution du vivant - identifier les échelles d’observation et - connaître l’ultrastructure cellulaire (observation microscopique aux différentes échelles Histoire, enjeux, débats Comprendre l’histoire de l’élaboration du savoir scientifique : l’élaboration d’un concept, d’une théorie face à des obstacles techniques mais aussi culturels Comprendre la différence entre une contreverses et une polémique : qu’est-ce qu’un débat scientifique Comprendre l’émergence de la vie, les modèles de structuration du vivant L’apparition des cellules : à l’origine du vivant

Thème 1 - Une longue histoire de la matière 1. 3 Une structure complexe : la cellule vivante SPC SVT Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration c)la membrane plasmique : D’une longue élaboration d’un modèle - organisation -composants ( propriétés des lipides) MATH Vers des applications médicales et technologiques (médicaments ciblés) Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement - comprendre les étapes d’élaboration d’un modèle - identifier les composants de la membrane plasmique et leur organisation (observation, mesure, visualisation moléculaire) Compréhension de la dynamique cellulaire - échange, croissance, communication… Mise au point de médicaments ciblés Les cellules vivantes : une autoorganisation ? Histoire, enjeux, débats La longue élaboration d’un modèle L’origine des cellules, briques élémentaires du vivant Vers les thérapies de demain

SCIENCES PHYSIQUES �Prérequis - Notion de noyau, d’atome et d’élément chimique - Notation symbolique - Transformations nucléaires - Les principaux états physiques de la matière - Définition et calcul de la masse volumique https: //www. youtube. com/watch? v=I-f. WI 6 d. KEys

SVT �Prérequis - Les échelles du vivant - Composition de la matière du vivant - Terre et système solaire - Isotopes - Notion de roche et de minéral - Les êtres vivants sont constitués de cellules - Organisation des différentes cellules (procaryotes, eucaryotes)

Mathématiques �Prérequis et compétences en lien avec la discipline - Introduire un modèle mathématique d’évolution discrète - Utiliser un graphique pour déterminer une demi-vie - Utiliser les mathématiques (géométrie du cube et de la sphère, calculs de volumes, proportions) pour décrire la nature et quantifier ses propriétés - Représenter en perspective cavalière - Utiliser une représentation 3 D - Aucun formalisme sur la notion de suite n’est exigible. - Les fonctions exponentielle et logarithme ne font pas partie des connaissances attendues.

Exemple de séquence Fil rouge Comment l’étude de l’organisation de la matière peut-elle nous éclairer sur nos origines (univers, système solaire, Terre, vie, cellule)? SPC SVT MATHS Du Big bang à la cellule vivante : poussières d’étoiles

Déroulé de la séquence: → H. Reeves « Nous sommes tous des poussières d’étoiles » I- Les éléments chimiques 1 - La formation des éléments https: //view. genial. ly/5 d 4 aff 5 c 4 db 0370 f 66609 af 1 - Chronologie de la formation de l’Univers (du « Big Bang » à aujourd’hui) - la théorie de la nucléosynthèse stellaire - Vie d’une étoile (naine rouge, naine jaune, géante bleue) - les rayons cosmiques à l’origine de certains éléments 2 - La répartition des éléments https: //view. genial. ly/5 cffaca 7 a 6 ef 4 f 0 f 6 d 0 d 067 f - comparaison réparation des éléments univers, terre globale, différentes enveloppes, êtres vivants ( ) - proposer une hypothèse pour l’origine de la lune ( ) - les informations apportées par l’étude des météorites ou comètes ( ) lien âge de la terre)

3 - Dater grâce aux isotopes radioactifs https: //view. genial. ly/5 d 5677 cb 8352350 fa 3 ce 8546 Maths - simulation de la désintégration du 14 C et effectuer une datation ( ) - résoudre un problème de datation en construisant une représentation pertinente (tableur) et en exploitant graphiquement � ( ) - choisir le bon outil pour réaliser une datation de différents échantillons et réaliser la datation, tenir compte des incertitudes, argumenter les limites de validité d’une datation ( ) lien âge de la Terre Maths La population du nombre de noyaux radioactifs est divisée par 2 au bout d’une demi-vie. Savoir-faire : • Calculer le nombre de noyaux restants au bout de n demi-vies. • Estimer la durée nécessaire pour obtenir une certaine proportion de noyaux restants. • Utiliser une représentation graphique pour déterminer une demi-vie. • Utiliser une décroissance radioactive pour une datation (exemple du carbone 14).

II- Des édifices ordonnés : les cristaux 1 - La structure cristalline https: //view. genial. ly/5 d 4 eed 845 cc 73 c 0 f 4 a 9 fb 18 f - Observation de cristaux de halite à l’œil nu et au microscope - Utilisation d’un logiciel Minusc - Fabrication d’un cristal de sodium → le cristal n’est visiblement pas cubique : il est donc peu probable que la maille du sulfate de cuivre soit cubique aussi → il existe d’autres mailles que le cube 2 - Les cristaux dans les roches et les êtres vivants https: //view. genial. ly/5 d 5 a 62513 f 1 b 540 fa 9213 e 70 -observation d’une roche à différentes échelles (œil nu, microscope polarisant, logiciel de visualisation moléculaire) ( ) -- comparer 2 roches (volcanique et plutonique) et déterminer leurs conditions de formation ( ) https: //view. genial. ly/5 d 5 bd 5232 dbc 720 f 48 adb 504 - comment les orchidées limitent la consommation de leurs racines aériennes (observation de biominéraux (coupe de racines d’orchidées rôle évolutif) ( ) - produire des perles ( ) -les coquilles, otolithes des poissons, coraux, dents humaines, os humains : mémoire d’une histoire de vie ( )

III/ Une structure complexe : la cellule vivante 1 - la théorie cellulaire https: //view. genial. ly/5 d 5 cf 2 ff 4 e 0 a 540 f 4 ef 3 b 189 - travail sur un recueil de textes clés et documents ; constitution d’une frise chronologique ( ) - reconstitution d’un débat autour de la génération spontanée après recherches sur les 2 conceptions. ( ) 2 - la cellule vivante https: //view. genial. ly/5 d 5 e 53873 f 1 b 540 fa 921 f 01 d - observation membrane aux différentes échelles (du microscope optique électronique visualisation des molécules) ( ) - Fabriquer des cellules ? De la modélisation de l’organisation de la membrane à la production de microsphères ou coacervats et discussion sur la nature du vivant ( )

Présentation d’activités �SPC : Incluses dans les présentations en lien �SVT : incluses et voir site : http: //beaussier. mayans. free. fr/spip. php? rubrique 264 �Une activité de cristallographie

Thème 2 : Le Soleil, notre source d’énergie Stage - Enseignants de lycée - Académie de Nice - octobre 2019

Thème 2 : le soleil : notre source d’énergie � Fil rouge : comprendre le bilan radiatif solaire pour comprendre l’actualité

Thème 1 - Une longue histoire de la matière 2. 1 – Le rayonnement solaire Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques Accroche : La couleur des étoiles - Lien couleur et Température des étoiles (début de vie milieu et fin de vie d’une étoile) - λmax et Température : loi de Wien - Réaction au niveau du Soleil : fusion et de perte de masse transformée en énergie - - Déterminer graphiquement la longueur d’onde d’émission maximale Calculer la température en appliquant la loi de Wien Comparer des valeurs calculées et graphiques Calculer une masse à partir de la donnée de la puissance rayonnée - Représentation graphique - Proportionnalité et fonction inverse Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement Les activités humaines exercent sur l’environnement des effets que la science permet de comprendre et de contrôler. Tale : les conséquences de l’activité humaine sur l’environnement et leur contrôle.

Proposition d’activités �La température des étoiles - Historique (repères historiques sur l’étude du rayonnement thermique) + Loi de Wien (vérification ou établissement) -Application de la loi de Wien pour déterminer la température du Soleil https: //view. genial. ly/5 d 98 c 7 ff 11120 b 0 f 649853 f 4

�Le Soleil, une source d’énergie - La réaction de fusion de l’hydrogène en hélium 4 - La perte de masse - Equivalent masse-énergie - Calcul de la masse à partir de la puissance rayonnée https: //view. genial. ly/5 d 9 db 3867 f 96 b 20 f 5 c 7 b 89 b 8

Thème 1 - Une longue histoire de la matière 2. 2 –Le bilan radiatif terrestre Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration Partir de la puissance rayonnée pour amener la notion de puissance radiative. Modélisation de la puissance solaire reçue par unité de surface. Section d’un cône par un plan, influence de l’angle sur la puissance émise Modélisation du bilan radiatif avec et sans effet de serre Modélisation de l’albédo – sol- aérosols Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques - - Mesurer la surface éclairée sur une feuille quadrillée Lien entre l’angle d’incidence et la surface éclairée. (Lien avec la puissance surfacique du son) Calcul trigonométrique Relever des données de températures et en faire une étude statistique Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement

Objectif 1 Comprendre la nature du savoir scientifique et ses modes d’élaboration Thème 1 - Une longue histoire de la matière 2. 3 – Une conversion biologique de l’énergie solaire : la photosynthèse - 2. 4 – Bilan thermique du corps humain - Tracé du spectre de la chlorophylle et comparaison Synthèse de matière organique à partir du rayonnement solaire Rendement puissance utilisée – puissance reçue Stockage de l’énergie sous forme chimique Sédimentation – combustibles fossiles Objectif 2 Identifier et mettre en œuvre des pratiques scientifiques - - Puissance thermique libérée par un corps Exploiter, comparer et interpréter des graphique (spectres) Recenser, extraire et organiser des informations Représenter sur un schéma les échanges d’énergie Discuter de l’origine biologique d’un combustible ou d’une roche Représenter sur un schéma les échanges d’énergie Utiliser des données quantitatives sur l’apport énergétique Objectif 3 Identifier et comprendre les effets de la science sur les sociétés et sur l’environnement - Équilibre dynamique Réchauffement climatique Canicule et végétalisation Amazonie « Poumon de la Terre » - Combustibles fossiles - Canicule Bilan thermique du corps humain Alimentation -

Thème 3 : La Terre, un astre singulier Stage - Enseignants de lycée - Académie de Nice - octobre 2019

Fil rouge : Et portant elle est ronde et vieille ! Un Français sur 10 pense que la Terre est plate Selon une nouvelle étude Ifop, plus de 9 % des Français croient "possible que la Terre soit plate et non pas ronde ". Les « Platistes » en expérimentation : https: //www. tf 1. fr/tmc/martinweill/videos/pour-prouver-que-la-terre-estplate-ces-platistes-ont-tente-uneexperience-un-peu-etrange-52456086. html Mike Hughes, une fusée pour prouver que la terre est plate

� 10 façon de vérifier simplement que la terre est ronde : https: //www. cieletespace. fr/actualites/10 -facons-deverifier-par-soi-meme-que-la-terre-n-est-pas-plate �Quand les algorithmes nous aident à décoder les fakenews : INRIA: https: //www. lemonde. fr/sciences/video/2018/01/24/c omment-la-science-aide-a-reperer-les-fakenews_5246356_1650684. html

Sitographie �Programmes et ressources en enseignement scientifique: https: //eduscol. education. fr/cid 143130/enseignement-scientifique-bac-2021. html �La cristallographie décrypte la matière (la lettre de l’académie des sciences) : https: //www. academie-sciences. fr/archivage_site/activite/lettre 34. pdf

Annexe 1 Le vocabulaire commun scientifique

Les termes scientifiques en SVT et SPC �Atomes, ions et isotopes �Entité, élément et espèce chimiques �Particules �Minéral/ cristal

Dans les trois matières �Fonction �Modélisation �Incertitude �Intervalle de confiance, �. . .

Modélisation �Mathématisation - Équation, fonction mathématique - Algorithme, - Représentation schématique -. . .

Annexe 2 Comprendre un énoncé Les mêmes verbes d’action sont souvent utilisés dans les capacités attendues. Les définir précisément est important pour comprendre précisément ce qui est demandé Afin de ne pas multiplier les sources nous avons choisi de nous référer à la fiche méthode du livre utilisé (Nathan)