L’ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE
A- Les compétences exigibles
1) Compétences expérimentales
- Formuler une hypothèse sur un événement susceptible de se produire
- Proposer une expérience susceptible de valider ou d’invalider une hypothèse
- Choisir et justifier l’utilisation du matériel de laboratoire
- Décrire une expérience ou un phénomène
- Analyser les résultats expérimentaux et les confronter aux prévisions d’un modèle
2) Compétences manipulatoires
- Reconnaître et nommer le matériel de laboratoire
- Suivre un protocole et utiliser le matériel prescrit
- Respecter les règles de sécurité élémentaires pour l’utilisation du matériel et des produits
- Faire le schéma d’un montage expérimental
- Réaliser un montage à partir d’un schéma ou d’un protocole
3) Compétences scientifiques
- Identifier les paramètres jouant un rôle dans un phénomène
- Associer un modèle à un phénomène
- Elaborer une argumentation, une démarche scientifique
- Discuter la pertinence, la cohérence d’une argumentation
- Utilisés des unités adaptées
- Utiliser l’analyse dimensionnelle
- Evaluer l’ordre de grandeur d’un résultat
- S’interroger sur la vraisemblance d’un résultat
- Utiliser un vocabulaire scientifique adapté
- Analyser en termes scientifiques, une situation ou une expérience
- Construire une courbe à partir d’un ensemble de mesures et l’exploiter
4) Compétences transversales
- Utiliser un axe orienté et des mesures algébriques
- Utiliser les vecteurs et les opérations correspondantes (coordonnées, addition, produit scalaire)
- Utiliser les fonctions du programme de mathématiques
- Conduire un calcul de dérivée, de primitive et d’intégrale
- Utiliser la notion d’équation différentielle
- Utiliser le notions statistiques et de probabilités du programme de mathématiques
- Exploiter un tableau de valeurs
- Utiliser l’ordinateur pour acquérir et traiter des données expérimentales
- Effectuer une recherche documentaire et savoir trier les informations selon des critères pertinents
- S’interroger sur la crédibilité d’une information.
B- Le programme
Le programme de sciences physiques de terminale S à pour trame l’évolution temporelle des systèmes.
Tous les exemples traités sont dés que possible, introduits par des situations expérimentales.
1) Physique
En classe de terminale est mise en place une compréhension plus fine de l’évolution des systèmes qu’en seconde ou en première. Cette évolution est étudiée quantitativement tant sur le plan expérimental que théorique. Sur le plan expérimental, on observe une évolution c’est à dire on mesure le taux de variation de certaines grandeurs physiques (nombre de désintégration d’un noyau radioactif, l’intensité du courant dans un circuit électrique ou la vitesse d’un mobile). Sur le plan théorique, un taux de variation est représenté par une dérivée, notion introduite dans le cours de mathématiques en classe de première S. S’interroger sur les paramètres qui influent sur la dérivée d’une grandeur physiques, c’est chercher à établir une équation différentielle. La résoudre permet d’anticiper l’évolution d’un système. Ainsi, les élèves ont pour la 1ère fois la possibilité de toucher du doigt la dualité de l’activité scientifique dans le domaine de la physique : confronter les prédictions d’un modèle théorique à des résultats expérimentaux pour affiner un modèle théorique. La compréhension de l’évolution des systèmes est à la base de la physique depuis 3 siècles et à conditionné tous ses progrès. Du point de vue formel, l’objet mathématique qui décrit cette évolution est une équation différentielle dont l’inconnue n’est pas un nombre mais une fonction, concept nouveau pour les élèves.
Les 2 grands thèmes abordés en physique sont : la matière et les ondes.
Le thème « ondes » traite :
Partie A : des ondes mécaniques (sur l’eau, le long d’une corde ou dans l’air) et du modèle ondulatoire de la lumière (diffraction).
Le thème « matière » traite :
Partie B : des noyaux atomiques (radioactivité, fission et fusion nucléaire)
Partie C : des systèmes électriques (phénomènes liés à la variation du courant électrique dans des condensateurs ou bobines)
Partie D : des systèmes mécaniques (Lois de Newton, chute verticale avec frottement, les mouvements des satellites et planètes, les pendules et ressorts oscillants et les énergies mises en jeu) qui sont du point de vue formel souvent en analogie avec les systèmes électriques.
2) Chimie
Jusqu’en fin de 1ère, l’aspect temporel des transformations chimiques n’apparaît pas encore et elles s’achèvent lorsqu’un des réactifs est épuisé. Les élèves les perçoivent comme rapides et totales. En terminale, elles sont abordées dans leur généralité. Dans toutes applications pratique de la chimie (extraction de matières premières, élaboration de nouveaux matériaux, synthèse de médicaments etc…) la question de l’état final d’une transformation et du temps caractéristique d’accès à cet état final est cruciale.
Le fil directeur de l’enseignement de chimie peut se décliner en 4 questions :
Partie A : La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ?
C’est la cinétique chimique. Les vitesses de réactions peuvent être très différentes.
Partie B : La transformation d’un système chimique est-elle toujours totale ?
Les réactions acido-basiques sont le support de cette partie. Etude des titrages de produits de la vie courantes par suivi pH-métrique, conductimétrique ou spectrophotométrique en introduisant la notion d’équilibre chimique.
Partie C : Le sens spontané d’un système chimique est-il prévisible ? Ce sens peut-il être inversé ?
Les piles, l’électrolyse et les réactions d’oxydo-réduction sont au cœur de cette partie.
Partie D : Comment peut-on contrôler les transformations de la matière ?
Cette partie constitue l’aboutissement des 3 années de lycée. On montrera qu’en réinvestissant les connaissances sur la cinétique et l’état d’équilibre d’un système donné, il est possible d’augmenter la vitesse de réaction et d’accroître le rendement de la transformation. Quelques réactions de chimie organiques sont étudiées comme les réactions d’estérification et d’hydrolyse d’un ester, la fabrication des parfums, des savons ou des médicaments.
L’ENSEIGNEMENT DE SPECIALITE
A- Objectifs généraux
L’enseignement de spécialité s’adresse aux élèves qui désirent consolider et diversifier leur culture scientifique en physique et en chimie et pratiquer des activités au laboratoire. Il vise avant tout, à développer des compétences expérimentales.
On cherchera à reconnaître dans leur principe de fonctionnement certaines notions déjà vue par ailleurs et à ainsi enrichir la compréhension de ces notions.
B- Le programme
1) Physique
Partie A : Produire des images et observer
C’est de l’optique c’est à dire l’étude des lentilles minces et de quelques instruments d’optique comme le télescope, le microscope et la lunette astronomique.
Partie B : Produire des sons, écouter
Cette partie aborde quelques éléments d’acoustique. On observe les modes de vibration d’une corde tendue et d’une colonne d’air. L’acoustique musicale de quelques instrument en relation avec la physique du son est étudiée aussi.
Partie C : Produire des signaux, communiquer
On étudie les possibilités qu’offrent les ondes électromagnétiques pour transmettre des informations (notion de modulation démodulation, surmodulation, onde porteuse). L’utilisation de dipôles et de quadripôles permet d’étudier un dispositif récepteur radio.
2) Chimie
Cet enseignement met en relief les activités du chimiste ainsi que les techniques utilisé au laboratoires ou dans l’industrie :
Partie A : Extraire et identifier des espèces chimiques (hydrodistillation, extraction par solvant, chromatographie)
Partie B : Créer et reproduire des espèces chimiques (Chauffage à reflux, filtration, synthèse du paracétamol ou du Nylon)
Partie C : Effectuer des contrôles de qualités (dosages par titrage de la vitamine C dans un citron ou par étalonnage du chlore dans une eau de piscine)
Partie D : Elaborer un produit de consommation (électrolyse de la bauxite, formulation de l’aspirine)
L’EPREUVE DU BAC
Elle se divise en 2 parties bien distinctes :
1) L’écrit
Un sujet de 3,5 h est donné à chaque candidat comprenant 3 exercices :
- 2 exercices traitant de l’enseignement obligatoire et 1 traitant de l’enseignement de spécialité pour les élèves ayant choisis la spécialité physique-chimie
- 3 exercices traitant de l’enseignement obligatoire pour les élèves n’ayant pas choisis la spécialité physique-chimie
Cette partie est notée sur 16 points.
2) L’évaluation des capacités expérimentales (ECE)
Le caractère expérimental des sciences physiques conduit à donner aux travaux pratiques un place importante dans les activités d’enseignement. Dans le cadre de ces travaux pratiques, les élèves acquièrent des compétences spécifiques qui méritent d’être évaluées et le sont dans le cadre de l’ECE au BAC depuis Juin 2002.
Cette évaluation a lieu en fin de 3ème trimestre. Chaque établissement fixe le mode d’organisation qui lui paraît le mieux adapté, en concertation avec les enseignants.
Les sujets sont choisis par les professeurs de l’établissement à partir de la banque nationale des sujets diffusée dans toutes les académies. Ces sujets ne pourront correspondre qu’aux manipulations effectivement faites par les élèves pendant l’année.
2 professeurs sont présents dans la salle où à lieu l’évaluation. Un professeur évalue au maximum 4 élèves. Un professeur n’évalue pas ses propres élèves.
Les sujets ont été conçus pour une durée de 1h, nettoyage et rangement du matériel compris.
Cette partie est noté sur 4 points (avec environ la moitié des points sur les compétences de manipulations strictes du matériel expérimental)
L’ensemble de l’épreuve est donc noté sur 20 points coefficient 6 pour les non-spécialistes et coefficient 8 pour les spécialistes.
LE RYTHME DE TRAVAIL
Un chapitre est traité par semaine en alternant la physique et la chimie. Chaque chapitre et/ou chaque notions nouvelles débute par une activité expérimentale (TP) qui permet aux élèves de découvrir par eux-même le phénomène, de l’analyser et d’en déduire des définitions ou relations importantes. Chaque notions est illustrée par de nombreux exemples dans la vie quotidienne ou dans l’industrie et par de nombreux exercices souvent de type BAC.
L’élève de terminale se doit de faire tout le travail demandé mais aussi d’être autonome, curieux et responsable de son année. Il ne doit pas hésiter à faire des exercices en plus, particulièrement ceux proposés dans toutes les annales de BAC qui lui permettront de « s’entraîner » au mieux. Le professeur sera toujours disponible pour les corriger en plus.
LES EVALUATIONS DANS L’ANNEE
- Les évaluations formatives
- Des contrôles de connaissances théoriques appelés Interrogations sont données aux élèves de façon aléatoires mais surtout en fin de chapitre. Elles permettent de connaître les acquis des élèves sur les définitions, relations mathématiques, schémas importants ou exercices de base. Coefficient 2.
- Des devoirs maisons qui peuvent être le sujet d’une étude sur des notions de découverte non vues en classe ou relatifs à un approfondissement dans un domaine précis. Coefficient 1.
- Les évaluations sommatives
Des contrôles de connaissances sur l’ensemble des notions appelés Devoirs Surveillés sont donnés aux élèves de façon régulière soit dans le cadre du planning des DS le lundi après-midi de 13h à 17h (4 prévus dans l’année) soit à la place d’un cours. Coefficient 3.
- Les évaluations expérimentales
Toutes les séances de TP sont susceptibles d’être notées. Les élèves travaillant par binôme, ont évidemment une note pour 2. à 3 TP seront notés dans le trimestre. Coefficient 1.
- Les BAC blancs
Au nombre de 2, ils sont là pour vérifier les acquis des élèves en milieu d’année mais surtout pour les habituer à enchaîner les épreuves dans les conditions réelles du BAC avec des sujets de BAC (gestion du temps, du stress, de la forme des sujets etc…) Coefficient 4
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