Subject: Introduction sur la maturité : Discipline Fondamentale Physique
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Date: Sat, 29 Oct 2011 10:01:11 +0200

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Discipline
Fondamentale Physique

Approche
interdisciplinaire

Par l'instauration
de groupes de disciplines en DF, de paires de disciplines en OS, le
modèle général des PEC veut inciter à l'ouverture réciproque des
disciplines. Ce souci d'une approche plus globale des problèmes vise
à développer chez l'élève de nouvelles compétences en vue
d'activités et de responsabilités futures qui dépasseront toujours
davantage les limites d'un seul domaine.

A
partir de l'enseignement de base de chaque discipline, cette
ouverture peut être pratiquée de manière plus ou moins approfondie.
La pluridisciplinarité pratiquée aujourd'hui consiste en un simple
éclairage d'un thème par différentes disciplines conservant chacune
sa propre vision. L'interdisciplinarité, plus ambitieuse, exige une
réelle collaboration entre les disciplines dans le but de traiter un
thème grâce aux connaissances et méthodes de plusieurs disciplines
qui s'influencent mutuellement. La transition entre ces deux pôles
offre de nombreuses possibilités qui devront être développées
progressivement. Le cadre institutionnel et la formation des
enseignants devront être adaptés en conséquence.

Au
Lycée Blaise-Cendrars, l'introduction dans la grille horaire d'un
séminaire interdisciplinaire constitue une première étape dans cette
direction.

En
termes d'objectifs généraux, l'approche interdisciplinaire doit
notamment viser à :

favoriser
l'acquisition d'une vision globale tant pour la vie
professionnelle que citoyenne

opérer un
recentrage par rapport à une formation éclatée, de manière à
prendre équitablement en considération la part de chaque
discipline dans la logique d'ensemble du processus de
formation

relativiser des
points de vues afin d'éviter les approches trop
réductionnistes.

Perspectives
communes aux sciences expérimentales

Au-delà de leur
spécificité, et indépendamment du degré d'intégration
interdisciplinaire, les sciences expérimentales contribuent à
développer un champ de compétences communes. Ces dernières peuvent
être regroupées dans les catégories suivantes :

Objectifs
fondamentaux communs aux sciences expérimentales

1.
Pratique
d'une démarche scientifique

étapes
principales du mode de travail en sciences expérimentales
(observation, description, hypothèse, expérimentation, simulation,
loi, théorie)

évaluation et
représentation des résultats d'une manière critique

étapes
essentielles des découvertes scientifiques, leur chronologie et
leurs conséquences

distinction
entre faits et hypothèses, entre causes et conséquences

la modélisation
comme moyen de percevoir et de comprendre les phénomènes naturels
et le fonctionnement d'appareils

propriétés
émergentes (dans un système, l'interaction entre les parties
détermine de nouvelles propriétés)

matière et
énergie comme concepts fondamentaux

dans une
perspective critique, analyse et utilisation de textes
scientifiques simples

2.
Pratique du laboratoire

principes de
fonctionnement d'appareils usuels ou importants

application des
connaissances théoriques aux expériences de laboratoire et aux
activités de la vie quotidienne

manipulation de
matériel de laboratoire simple en observant une attitude prudente
et responsable, et réalisation d'expériences en suivant un mode
opératoir

unités
internationales et certains ordres de grandeur essentiels

Objectifs généraux
intégrant les sciences expérimentales

compréhension
des informations diffusées par les médias dans des domaines
scientifiques et les appréhender de manière critique pour se
forger une opinion personnelle

prise de
conscience dans l'impact des sciences et des technologies sur le
monde

sensibilisation
à l'importance de la pensée scientifique dans le développement
culturel

acquisition
d'une perspective philosophique et historique au service d'une
réflexion éthique

Compétences de
base non spécifiques aux sciences expérimentales

accéder aux
connaissances au moyen de différentes sources (livres, revues,
médias, réseaux informatiques, ...)

développer une
maîtrise nuancée de l'expression orale et écrite

utiliser des
outils mathématiques

utiliser
d'autres moyens d'expression (outils informatiques, photographie,
vidéo, dessin, ...)

Introduction
aux programmes de physique

(Discipline
fondamentale, option spécifique et option complémentaire)

Objectifs
généraux

Le
présent programme concrétise les objectifs généraux de la partie A
du programme d'études cadre.

Considération
et explications

Le
présent programme se base sur les considérations et les explications
de la partie B du programme d'études cadre. On utilisera en
particulier une pédagogie propre à satisfaire les premier et
quatrième paragraphes :

§
1 :     ... l'élève apprend à sentir,
regarder et décrire ce qu'il voit, propose lui-même une analyse et
une explication. Il s'agit de stimuler son imagination et sa
curiosité en le laissant deviner, tâtonner, se tromper et se
corriger par lui-même. Sur cette base sont proposés ensuite des
modèles qui permettent de se représenter les mécanismes et les
principes cachés de nombreux phénomènes naturels.

-> « Modélisation »

§
4 :     La physique dispose d'un outil
d'analyse et d'expression rigoureux et précis qu'il faut apprendre à
exercer. Le langage de la physique revêt différentes formes (les
graphiques, les dessins, les schémas, les mathématiques et
l'informatique). Il importe donc de choisir la forme la mieux
adaptée à ce que l'on veut exprimer.

-> « Mathématisation »

La
pratique du laboratoire, la rédaction d'un rapport ou l'utilisation
de matériel spécifique sont imposés par les troisième et sixième
paragraphes :

§
3 :     Mais la compréhension par
représentation intuitive ou analogique, bien qu'essentielle en
physique, s'avère insuffisante. Il faut confronter ces constructions
mentales à la réalité par le biais de mesures ; on élabore
alors des modèles quantitatifs. La qualité d'une réponse ou d'une
prévision est validée par l'expérience et non par la foi en
l'autorité dogmatique d'une théorie ou du maître.

-> « Expérimentation »

§
6 :     Le travail de laboratoire donne
l'occasion de rappeler pratiquement la nécessité d'une attitude
prudente et responsable.

-> « Responsabilité »

On
accordera une attention particulière aux mesures et aux traitements
des incertitudes qui en découlent. Des jalons historiques et des
commentaires sur la validité des lois physiques seront régulièrement
déposés au cours de l'étude des divers chapitres de la
physique.

§
5 :     Par l'étude de l'évolution
historique des conceptions en physique, l'élève apprend à
relativiser les théories et à en connaître les limites. Il participe
ainsi à la dynamique de la pensée scientifique.

-> « Relativité »

Enfin le présent
programme est construit dans un ordre qui tient compte de l'âge de
l'élève. En ce sens il est la suite logique du programme de l'Ecole
Secondaire.

§
2 :     Les connaissances de base choisies
sont abordées dans un ordre qui prend en compte essentiellement le
vécu, l'acquis spontané et l'âge de l'élève. L'enseignement de la
physique développe ainsi en premier lieu une compréhension des lois
de la nature basée sur l'intuition.

->
« Intuition »

La
physique a, de tout temps, eu de nombreuses imbrications avec les
autres disciplines. Les mathématiques, la chimie, la biologie ou la
philosophie même ont des liens étroits avec la physique. Les
diverses branches ont souvent repris puis intégré les progrès, les
modèles et les concepts développés dans d'autres
domaines.

Toutefois, l'étude
de la « physique mathématique » ou de la « chimie
physique », qui sont des disciplines à part entière, sort du
cadre des études du lycée.

->
« Interdisciplinarité »

Dans chaque
programme de la discipline fondamentale, de l'option complémentaire
et de l'option spécifique, une évaluation continue du travail et des
capacités de l'élève est nécessaire. Elle permettra à l'élève de se
situer régulièrement par rapport au programme et par rapport à ses
camarades. L'évaluation portera non seulement sur les connaissances
acquises mais aussi sur la compréhension et la capacité de l'élève à
s'adapter à une nouvelle situation.

->
« Evaluation »

Objectifs
fondamentaux

On
regroupe les objectifs fondamentaux de la partie
« Connaissance » du programme d'études cadre en trois
thèmes :

-
Grandeurs fondamentales

-
Phénomènes, lois et théorèmes

-
Applications

Grandeurs
fondamentales

§
1 :     Les grandeurs fondamentales qui
permettent de séparer, de distinguer et de repérer les propriétés
physiques de la nature.

§ 10 :
La terminologie scientifique.

§ 11 :
Les unités internationales et certains ordres de grandeur
essentiels.

Phénomènes,
lois et théorèmes

§
2 :     Les phénomènes fondamentaux qui
éclairent les comportements physiques de notre
environnement.

§
3 :     Les principes de base sur lesquels
est bâti l'édifice théorique de la physique.

§
4 :     Les étapes principales du mode de
travail en physique (observation, description, expérimentation,
simulation, hypothèse, modèle, loi, théorie)

§
5 :     Les algorithmes de raisonnement et
de calcul de type général.

§
6 :     Les modèles les plus fonctionnels,
les lois et les théories qui y sont associées.

Applications

§
7 :     Les étapes essentielles des
découvertes scientifiques et leur chronologie.

§
8 :     Les principes de fonctionnement
d'appareils usuels ou importants.

§
9 :     Les méthodes courantes de
mesure.

Programme de la
discipline fondamentale

Deuxième année (1
leçon hebdomadaire et 2 leçons de laboratoire tous les quinze
jours)

Mécanique

Matières

Grandeurs
fondamentales

Phénomènes, lois et
théorèmes

Exemples
d'applications

Cinématique

Vitesse,
accélération

Equation
du mouvement

Observation d'un mouvement de chute
libre
Mouvement uniformément accéléré

Dynamique

Force

Loi de
Newton
Gravitation

Calcul des forces de
liaison
Frottement
Ressort
Force de gravitation
Eléments
d'astronomie

Travail
et énergie

Théorème de
l'énergie mécanique

Résolution et analyse de problèmes
variés

Quantité
de mouvement
Impulsion

Théorème
de l'impulsion

Observation et analyse de
chocs

Chaleur

Matières

Grandeurs
fondamentales

Phénomènes,
lois et théorèmes

Exemples
d'applications

Dilatation
Gaz
parfait

Température
Pression

Loi de Hooke
Lois de dilatation
Loi du gaz
parfait

Déformation élastique
Thermomètre
Application aux
problèmes de chimie

Echange de
chaleur

Chaleur
massique
Chaleur latente

Bilan d'énergie
thermique

Mesure
de chaleur spécifique
Analyse et modélisation des échanges
de
chaleur.

Troisième année
(2 leçons hebdomadaires)

Electricité

Matières

Grandeurs
fondamentales

Phénomènes, lois et
théorèmes

Exemples
d'applications

Champ magnétique

Lignes de champ
magnétique

-

Observation de lignes de champ magnétique produit
par des aimants et des
courants
Géomagnétisme

Force magnétique

Courant
Vecteur
champ magnétique

Force de
Laplace
Force de Lorentz

Discussion de quelques
applications pratiques (Ampèremètre à aiguille, haut-parleur,
moteur électrique, TV, accélérateur de particules,...)

Introduction

Flux, tension
induite

Loi
d'induction

Discussion de quelques
applications (Dynamo,
microphone,...)

Remarque :
Les exemples d'applications ne sont pas
exhaustifs.

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