PROGRAMMES SCOLAIRES APPLICABLES EN CLASSE DE SECONDE GÉNÉRALE ET TECHNOLOGIQUE À LA RENTRÉE SCOLAIRE 2001

N.S. n° 2001-156 du 7-8-2001
NOR : MENE0101740N
RLR : 524-5
MEN - DESCO A4

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Texte adressé aux rectrices et recteurs d'académie ; aux inspectrices et inspecteurs d'académie, inspectrices et inspecteurs pédagogiques régionaux ; aux proviseures et proviseurs ; aux professeures et professeurs

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o Les programmes applicables à la rentrée scolaire 2001-2002 en classe de seconde générale et technologique sont ceux référencés dans les tableaux récapitulatifs annexés à cette note de service.

Pour le ministre de l'éducation nationale
et par délégation,
Le directeur de l'enseignement scolaire
Jean-Paul de GAUDEMAR

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Annexe 1

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PROGRAMMES APPLICABLES À LA RENTRÉE SCOLAIRE 2001

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Enseignements communs

PROGRAMME		RÉFÉRENCE	COMMENTAIRE
Français		Arrêté du 5 juin 2001 B.O.n° 28 du 12 juillet 2001	Programme republié suite à la consultation des enseignants
Histoire-géographie		Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Mathématiques		Arrêté du 10 juillet 2001 (cf. le présent B.O.)
Physique-chimie		Arrêté du 10 juillet 2001 (cf. le présent B.O.)
Sciences de la vie et de la Terre		Arrêté du 10 juillet 2001 (cf. le présent B.O.)
Éducation physique et sportive		Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Éducation civique, juridique et sociale		Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Langue vivante 1		Voir annexe 2

Enseignements de détermination

PROGRAMME	RÉFÉRENCE	COMMENTAIRE
Langue vivante 2	Voir annexe 2
Langue vivante 3	Voir annexe 2
Latin	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Grec	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Arts	Arrêté du 20 juillet 2001 (cf. le présent BO)
Sciences économiques et sociales	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Informatique de gestion et de communication	Arrêté du 29 février 2000 B.O. n° 12 du 23 mars 2000
Mesures physiques et informatique	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000	Nouvelle appellation de l'option Informatique et électronique en sciences physiques
Initiation aux sciences de l'ingénieur	Arrêté du 20 juillet 2001 (cf. le présent BO)	Nouvelle appellation de l'option Système automatisés
Informatique et systèmes de production	Arrêté du 20 juillet 2001 (cf. le présent BO)	Nouvelle appellation de l'option Productique
Physique et chimie de laboratoire	Note de service n° 94-296 du 1er décembre 1994 et arrêté du 28 juillet 1999 B.O. n° 18 du 15 décembre 1994 et B.O. hors-série n° 5 du 5 août 1999	Programme de techniques de sciences physiques
Biologie de laboratoire et paramédicale et arrêté du 28 juillet 1999	Note de service n° 92-204 du 15 juillet 1992 BOEN n° 30 du 23 juillet 1992 et B.O. hors-série n° 5 du 5 août 1999	Programme de sciences et techniques biologiques et paramédicales
Sciences médico-sociales	Note de service n° 92-204 du 15 juillet 1992 et arrêté du 28 juillet 1999 B.O. n° 30 du 23 juillet 1992 et B.O. hors-série n° 5 du 5 août 1999	Programme de sciences et techniques médico-sociales
Éducation physique et sportive	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Création-design	Arrêté du 2 octobre 1996 B.O. n° 39 du 31 octobre 1996
Culture-design	Arrêté du 2 octobre 1996 B.O. n° 39 du 31 octobre 1996

Options facultatives

PROGRAMME	RÉFÉRENCE	COMMENTAIRE
Langue vivante 2	Voir annexe 2
Langue vivante 3	Voir annexe 2
Latin	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Grec	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Éducation physique et sportive	Arrêté du 31 juillet 2000 B.O. hors-série n° 6 du 31 août 2000
Arts	Arrêté du 20 juillet 2001 (cf. le présent B.O.)

Annexe 2

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PROGRAMMES DES LANGUES VIVANTES

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Néerlandais	Circulaire n° 72-233 du 15 juin 1972, B.O. n° 25 du 22 juin 1972
Chinois	Arrêté du 14 mars 1986, B.O. spécial n° 1 du 5 février 1987 et compléments parus dans le B.O. spécial n° 3 du 9 juillet 1987
Allemand, anglais, arabe, espagnol, hébreu moderne, italien, polonais, portugais, russe	Arrêté du 14 mars 1986, BOEN spécial n° 1 du 5 février 1987 et compléments parus dans le BOEN spécial n° 3 du 9 juillet 1987
Grec moderne	Arrêté du 24 mars 1987, BOEN n° 18 du 7 mai 1987
Japonais	Arrêté du 11 août 1987, BOEN n° 33 du 24 septembre 1987
Danois	Arrêté du 28 juin 1989, BOEN n° 29 du 20 juillet 1989
Turc	Note de service n° 96-085 du 19 mars 1996, B.O. n° 13 du 28 mars 1996
Langues régionales : basque, breton, catalan, corse, langue d'oc, tahitien, gallo, langues régionales d'Alsace	Arrêté du 15 avril 1988, B.O. suppl. n° 17 du 5 mai 1988
Langues régionales des pays mosellans	Arrêté du 17 septembre 1991, B.O. suppl. n° 37 du 24 octobre 1991
Langues mélanésiennes	Arrêté du 20 octobre 1992, B.O. n° 42 du 5 novembre 1992

PROGRAMMES D'ENSEIGNEMENTS DE LA CLASSE DE SECONDE GÉNÉRALE ET TECHNOLOGIQUE

A. du 10-7-2001. JO du 19-7-2001
NOR : MENE0101515A
RLR : 524-5
MEN - DESCO A4

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Vu code de l'éducation, not. art. L. 311-1 à L. 311-3 et L. 311-5 ; D. n° 90-179 du 23-2-1990 ; A. du 14-3-1986 mod. ; A. du 10-7-1992 mod. ;
A. du 18-3-1999 mod. ; avis du CNP du 22-6-1999 ; avis du CSE du 7-6-2001

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Article 1 - Les programmes d'enseignements communs de physique-chimie, des sciences de la vie et de la Terre et de mathématiques en classe de seconde générale et technologique, figurant en annexe du présent arrêté, remplacent dans les mêmes disciplines les programmes fixés par l'arrêté du 10 juillet 1992 susvisé.
Article 2 - Le directeur de l'enseignement scolaire est chargé de l'exécution du présent arrêté qui sera publié au Journal officiel de la République française.

Fait à Paris, le 10 juillet 2001
Pour le ministre de l'éducation nationale
et par délégation,
Le directeur de l'enseignement scolaire
Jean-Paul de GAUDEMAR


ANNEXE

L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES AU LYCÉE

L'enseignement des sciences au lycée est d'abord conçu pour faire aimer la science aux élèves, en leur faisant comprendre la démarche intellectuelle, l'évolution des idées, la construction progressive du corpus de connaissances scientifiques.

L'aspect culturel doit donc être privilégié. Naturellement, il est impossible d'apprécier une discipline, sans avoir un certain nombre de connaissances de base. L'enseignement conduira donc à faire acquérir à l'élève une culture scientifique élémentaire. Il incitera certains élèves à s'orienter vers les filières à dominante scientifique et à choisir plus tard des métiers liés aux sciences et aux technologies. Mais pour ceux qui choisiront une autre voie, cet enseignement devra les amener à continuer à s'intéresser aux sciences, à ne pas en avoir peur, à pouvoir aborder ultérieurement la lecture des revues scientifiques de vulgarisation sans appréhension, enfin, à participer à des choix citoyens sur des problèmes où la science est impliquée.

Une règle guide l'élaboration des programmes scientifiques (sauf en mathématiques). L'enseignement du lycée doit être construit comme un tout, donc indépendant de l'enseignement fait au collège qui ne se place pas sur le même registre de modélisation et de formalisation. Le contraste souhaitable lors du passage de la classe de troisième à celle de seconde est assuré en évitant, dans toute la mesure du possible, de reprendre les mêmes sujets d'étude.
Cet enseignement des sciences au lycée est construit, sans doute pour la première fois, comme un tout et non comme une simple juxtaposition de disciplines contiguës.
L'idée première est que l'on ne peut évidemment pas faire de géologie sans biologie, chimie et physique, que l'on ne peut pas comprendre la biologie sans chimie et un peu de physique, que l'on ne peut faire de chimie sans physique. Il y a donc un degré de dépendance. En même temps chaque discipline à des raisonnements, des approches, des apports qui sont indépendants, originaux et spécifiques. De plus, les programmes des disciplines expérimentales ne sont tributaires des mathématiques ni dans leur libellé, ni dans l'évaluation notamment terminale des élèves. Les programmes de mathématiques prennent en compte ceux des autres sciences tout en gardant leur logique interne et leurs objectifs propres.
Au souci d'intégration des diverses disciplines dans une conception globale de la science, fait écho un autre souci : celui de situer les développements scientifiques dans le contexte historique. Ainsi un certain nombre de développements scientifiques emblématiques seront examinés à la fois dans les cours de sciences et dans les cours d'histoire dont les programmes rénovés engloberont cette dimension.
De la même manière, les questions traitant de l'environnement seront abordées sous des angles complémentaires en sciences naturelles, en physique et chimie, en géographie.
Ces exemples montrent que les enseignements devront être coordonnés afin de chercher à offrir un enseignement global plus intégré marquant clairement les liens entre sciences et non pas une approche parcellisée. Ce travail est difficile à faire mais indispensable. Le travail d'intégration est facilité d'une part par le libellé des programmes proprement dits, d'autre part par l'existence nouvelle d'enseignements thématiques et de travaux personnels encadrés faisant appel à plusieurs disciplines.

Le choix des sujets et l'organisation de l'enseignement thématique sont faits par l'enseignant en toute liberté. Cet enseignement ne doit introduire aucune notion nouvelle, il peut concerner l'approfondissement d'un chapitre du cours ou un sujet transversal rapprochant quelques notions apparemment éloignées. Son contenu pourra faire l'objet d'un travail entre disciplines, qu'elles soient scientifiques, historiques ou même littéraires, et pousse donc à une intégration des enseignements. La meilleure manière de faire comprendre aux élèves les liens profonds entre les disciplines scientifiques est de leur faire acquérir, à partir d'approches pluridisciplinaires, des repères fondamentaux. Ces approches seront développées par l'équipe enseignante en utilisant en particulier les enseignements thématiques et les travaux personnels encadrés.
Les problèmes d'environnement offrent un exemple typique. L'approche des systèmes complexes, qui est celle des sciences de la vie et de la Terre par excellence, est reprise dans toute son ampleur à leur sujet. L'élève prend conscience que pour comprendre ces problèmes d'environnement il devra, dans sa démarche, faire appel au-delà des sciences de la vie et de la Terre, aux sciences physiques, aux mathématiques, à la géographie voire à d'autres disciplines.

La logique pédagogique que sous-tendent ces nouvelles approches est que le développement des sciences se fait par un va-et-vient entre l'observation et l'expérience d'un côté, la conceptualisation et la modélisation de l'autre, et que l'exposé axiomatique de la science déjà faite ne correspond pas au mouvement de la science en train de se faire.
L'exercice de modélisation du réel est sans doute la démarche la plus importante et aussi la plus difficile dans la démarche scientifique. Passer du concret à l'abstrait, de l'observation à sa traduction formalisée demande que l'on soit capable d'extraire du monde réel une représentation simplifiée, le degré de simplification dépendant du niveau où l'on se situe. La modélisation fait appel à des langages symboliques qui, suivant les cas, peuvent être des diagrammes, des schémas ou des expressions mathématiques. Le professeur doit s'efforcer sur des exemples simples de montrer comment se fait la modélisation, ceci dans toutes les sciences.
L'expérimentation est une démarche essentielle des sciences. Elle consiste à imaginer, à inventer des situations reproductibles permettant d'établir la réalité d'un phénomène ou d'en mesurer les paramètres. Cette démarche qui appartient à toutes les sciences envahit aujourd'hui du fait de l'ordinateur, les mathématiques. Il faut enseigner à l'élève cette démarche, en acceptant les tâtonnements, les erreurs, les approximations. Pour ce faire, il vaut mieux faire réaliser quelques expériences, en petit nombre mais bien choisies et bien comprises, plutôt que de multiplier les expériences rapides.
La science n'est pas faite de certitudes, elle est faite de questionnements et de réponses qui évoluent et se modifient avec le temps. Tout ceci montre qu'il faut privilégier avant tout l'enseignement de la démarche scientifique incluant l'apprentissage de l'observation et de l'expérience.
Il faut également éliminer l'idée que la difficulté doit croître de la seconde à la terminale. Au contraire, un esprit de quinze ans est stimulé par une réflexion sur un sujet difficile autant qu'un esprit de dix-huit ans. Mais le mot difficulté n'est pas synonyme de degré de mathématisation. La structure de l'ADN est difficile à bien comprendre, la notion d'inertie en physique est subtile à assimiler.

Enfin, et ce n'est pas la moindre difficulté de l'enseignement scientifique, il faut pousser l'élève à se poser des questions et éviter de donner des réponses avant qu'il ait formulé les questions. L'élève bien sûr ne va pas poser à lui seul les "bonnes questions" - il ne faut pas être naïf - mais on peut petit à petit amener la classe dans son ensemble si ce n'est à toujours énoncer les questions pertinentes tout au moins à comprendre le mécanisme du questionnement.
Dans bien des cas, rien ne peut remplacer l'exposé historique. Celui-ci a un côté culturel irremplaçable, qui situe la découverte scientifique dans son contexte temporel mais aussi montre comment les découvertes scientifiques ont influencé le cours de l'histoire. L'exposé historique permet de mesurer la difficulté que l'humanité a rencontrée pour résoudre des problèmes qui peuvent aujourd'hui sembler élémentaires (2000 ans pour que l'on comprenne que la chute des corps dans le vide est identique pour tous les corps, quels que soient leur volume ou leur masse).

Les mathématiques sont aujourd'hui dans une situation particulière. Science des formes et des nombres, la mathématique est amenée à sortir de son style et de ses pratiques traditionnelles grâce au développement et à la généralisation de l'ordinateur. Elle se rapproche des sciences expérimentales, grâce à l'expérimentation numérique, à la simulation, et à ce que l'on peut appeler la démonstration empirique. En même temps, libérées du poids des calculs, notamment en analyse, les mathématiques peuvent mieux se concentrer sur la manipulation de nouveaux concepts, sur le développement de nouvelles applications comme celles requises justement par l'informatique. Ici encore le récit des développements et des débats historiques, des approches variées de l'efficacité nouvelle des mathématiques appliquées doivent faire partie intégrante de l'enseignement. La notion de fonction est centrale au lycée et son étude donne l'occasion d'aborder des phénomènes non linéaires dans diverses disciplines.

Alors même que nous développons l'usage des technologies de l'information et de la communication au lycée (95 % des lycées sont connectés sur Internet), on ne comprendrait pas que l'enseignement scientifique ne soit pas en priorité engagé dans cette utilisation. Tous les programmes seront donc réalisés en faisant appel à ces techniques.


PHYSIQUE-CHIMIE
CLASSE DE SECONDE

INTRODUCTION

A - Objectifs

Les objectifs de l'enseignement de chimie et de physique au lycée répondent à plusieurs exigences :
- offrir à chacun, futur scientifique ou pas, une culture de base dans un domaine de la connaissance indispensable à la compréhension du monde qui nous entoure, et ceci à une époque où nous sommes confrontés à des choix de société, notamment en matière d'environnement,
- faire comprendre ce qui différencie la science des autres domaines de la connaissance, par une pratique de la démarche scientifique,
- faire apparaître les liens entre l'activité scientifique et le développement technologique qui conditionne notre vie quotidienne,
- permettre à chaque lycéen de s'orienter, selon ses goûts, vers des études scientifiques jusqu'au baccalauréat et au-delà, en tentant d'enrayer une certaine désaffection pour la physique, constatée récemment dans plusieurs pays occidentaux.

Par rapport au collège, l'approche de ces disciplines au cours des années de lycée doit marquer une certaine rupture : c'est en effet au lycée qu'il faut amener les élèves à comprendre que le comportement de la nature s'exprime à l'aide de lois générales qui prennent l'expression de relations mathématiques entre grandeurs physiques bien construites. L'utilisation du langage mathématique qui, selon le mot de Galilée, est celui de la nature, mérite un soin particulier : même si, à un stade avancé d'analyse d'une situation physique c'est ce langage qui permet de faire des prédictions quantitatives ou de découvrir des effets qualitatifs inattendus, il ne se substitue pas à l'utilisation de la langue naturelle, qui demeure celle de la question que l'on se pose et de la compréhension qualitative d'un phénomène. Une expérience correspond toujours à une interrogation du type : si, dans telle situation, je fais ceci, que va-t-il se passer et pourquoi ? Apprendre à formuler de telles questions fait déjà partie de l'apprentissage des sciences qui ne doit pas privilégier la manipulation mathématique. La réponse à ces questions implique un double mouvement : du langage naturel au langage formel, puis retour au langage formel au langage natuel, qui caractérise le rôle des mathématiques dans les sciences exactes et plus particulièrement en physique.

Outre ces contraintes d'objectifs, il convient de tenir compte, concernant la classe de seconde, qu'il s'agit d'une classe au cours de laquelle les élèves déterminent, sur la base de leurs intérêts et au vu des résultats qu'ils obtiennent dans les différentes disciplines, la filière qu'ils vont suivre jusqu'au baccalauréat. Or la majorité des élèves de seconde n'optent pas pour la filière scientifique : leur pratique des sciences s'arrêtera donc là. Par conséquent, le programme doit être conçu de façon à faire sens par lui-même, et non en fonction du développement de la discipline au cours des années suivantes, tout en fournissant des bases solides à ceux qui continueront dans la voie scientifique. Ceci interdit de laisser l'aval piloter l'amont : ce ne sont pas les connaissances dont on estimerait que les élèves doivent disposer en terminale ou à l'université qui doivent déterminer le contenu du programme de seconde. Il convient plutôt de se demander, de façon schématique, ce qu'il faut enseigner d'une discipline à quelqu'un qui ne la pratiquera plus. La réponse découle naturellement de ce que l'on estime devoir être la culture scientifique minimale d'un citoyen de notre époque. Les choix du présent programme ont pour arrière-plan une conception de cette culture dont les 5 points suivants constituent une partie importante :
- le monde observable s'étend vers l'infiniment petit et l'infiniment grand,
- le monde naturel a une histoire,
- le monde est constitué de particules en interaction,
- la diversité du monde macroscopique, depuis les structures les plus simples jusqu'aux organismes vivants, résulte de la diversité des formes d'organisation et des comportements des constituants microscopiques,
- il est à la fois utile et intéressant de travailler ces questions.
Ces différents points peuvent se traiter à tout niveau, en une progression qui s'enrichit de connaissances nouvelles. Au niveau de la seconde, les deux premiers thèmes sont abordés par une étude des échelles de distances et de temps dans l'Univers observable (auxquelles on associera en première S une échelle d'énergie), les deux points suivants mettent en place deux niveaux d'appréhension du monde physique et posent le problème du passage du niveau microscopique au niveau macroscopique illustré, en seconde, par les concepts de température et de pression et par une approche de la constitution et la transformation de la matière. Enfin le cinquième point signale que la culture scientifique ne se définit pas seulement en termes de contenus, mais également en termes d'élaboration de ces contenus.

Définir la culture scientifique uniquement en termes de contenus - quels qu'ils soient - serait évidemment réducteur : l'enseignement scientifique doit montrer comment ces contenus sont élaborés, quels sont les protocoles expérimentaux et théoriques mis en place par la science au cours de son développement historique pour construire des représentations du monde qui permettent de transformer notre propre environnement avec l'efficacité parfois redoutable que l'on connaît, et en quoi ces protocoles sont spécifiques à la science.
Restituer la dimension historique du développement des sciences peut jouer ici un rôle spécifique essentiel. En effet, contrairement au cas de l'art ou de la philosophie, il est toujours possible techniquement d'enseigner une discipline scientifique en faisant abstraction de son histoire : dans la mesure où les théories nouvelles sont construites par une démarche critique concernant les plus anciennes, les connaissances sont régulièrement réactualisées et la discipline peut se raconter au présent. Mais la curiosité pour les sciences et pour les mécanismes de la création en générale se nourrit à l'évidence de connaître les controverses passées, les longues impasses comme les avancées brutales, les grandes synthèses qui surprennent le bon sens et bouleversent la perception immédiate et intuitive du monde. En seconde, la mise en perspective de la conception aristotélicienne du mouvement, dominante pendant 2000 ans et correspondant toujours au bon sens spontané (la vitesse d'un objet est le signe d'une force agissante), et la conception galiléenne/newtonienne (c'est le changement de la vitesse d'un objet qui est le signe d'une force agissante) doit permettre une première approche de ces questions.
Une conséquence notable de cette façon d'envisager l'enseignement de la discipline, à savoir replacer les sujets précis abordés en seconde dans le contexte général de la culture commune, implique d'inclure une certaine dose de vulgarisation scientifique dans les cours, au lieu de s'en remettre uniquement, pour cet aspect de la diffusion des connaissances, aux structures extra-scolaires (livres, revues, associations d'amateurs, programmes télévisuels). Un exemple concret permettra d'éviter tout malentendu à ce sujet : l'échelle des distances observables s'étend typiquement de l'échelle nucléaire à la distance parcourue par la lumière depuis l'époque estimée du Big-Bang. En seconde, les élèves peuvent, par exemple, mesurer expérimentalement la taille d'une grosse molécule (expérience de Franklin) et le rayon de la Terre (méthode d'Eratosthène). Il est clair que le sens donné à ces deux mesures, qui diffèrent par quinze ordres de grandeur, s'enrichit considérablement si on les replace dans l'échelle générale des distances, qui s'étend en gros sur quarante et un ordres de grandeur, et que l'on n'attendra pas de pouvoir enseigner la physique nucléaire ou l'astrophysique du Big-Bang en maîtrise de physique pour mettre en place l'échelle complète des distances dans toute sa gloire.

Le choix d'organiser le programme autour de concepts transversaux, au lieu d'aborder chaque discipline par ses subdivisions habituelles (électricité, mécanique, chimie organique...) permet une grande liberté dans le choix des phénomènes physiques ou chimiques propres à en illustrer la généralité. Il repose également sur une façon d'aborder le double mouvement de l'activité scientifique, à savoir : dégager de la diversité du monde un petit nombre de concepts généraux et de lois universelles, puis concevoir et réaliser des objets complexes (objets technologiques, molécules de médicament...) à partir des lois simples connues. En seconde, expliciter le fonctionnement d'un objet complexe est difficile, car tout objet moderne est un concentré de trois siècles de science ; en revanche, montrer comment tel ou tel aspect d'un objet complexe fait appel à une notion fondamentale connue ou une loi déjà identifiée est non seulement possible mais évidemment souhaitable.

Enfin signalons qu'une place privilégiée est accordée aux activités expérimentales, qu'il s'agisse d'expériences de cours ou de travaux pratiques. Ces activités permettent en effet d'établir le rapport particulier que les sciences expérimentales établissent avec le monde réel, d'où se dégagent une vision et une compréhension unifiées de phénomènes a priori très divers. Il faut cependant insister sur le fait que la pratique expérimentale dans l'enseignement ne favorise la formation de l'esprit scientifique que si elle est accompagnée d'une pratique du questionnement et de la modélisation. On entend par là le travail d'élaboration d'une représentation abstraite simplifiée d'un phénomène, nécessitant d'identifier les paramètres pertinents et ceux qui sont négligeables dans la situation donnée, activité qui peut fournir une compréhension qualitative du phénomène et déboucher éventuellement sur une mise en équation dont la résolution fournira des évaluations quantitatives. Contrairement aux mathématiques, où les objets sur lesquels on raisonne sont toujours simples et facilement identifiables par les élèves - droites, cercles, sphères, cylindres, nombres, etc. - cette activité de modélisation, difficile quel que soit le niveau considéré, est au cœur des sciences expérimentales. À titre d'exemples : le concept de "pendule simple" (une masse ponctuelle au bout d'un fil inextensible oscillant sans frottement sous l'effet de la force de gravité) et celui de la "réaction chimique" comme modèle de la transformation chimique d'un système reposent sur une analyse de cette sorte. À cette difficulté des sciences expérimentales s'en ajoute une autre, de nature différente. Un dispositif expérimental est, contrairement à un dispositif théorique aisément simplifiable, toujours complexe, puisque l'accès au phénomène auquel on s'intéresse se fait par l'intermédiaire d'une instrumentation qui, dans son fonctionnement met en cause d'autres phénomènes. Sa maîtrise fait donc intervenir des compétences à des niveaux très divers. Il s'agit là d'une difficulté qu'il s'agit de traiter en tant que telle. Sinon, au lieu d'envisager les moyens pédagogiques d'une acquisition progressive de ces compétences, la tentation est grande de traiter la complexité intrinsèque de la situation expérimentale par la rédaction de feuilles de travaux pratiques où tous les gestes à faire sont prédéterminés, sans que la clef de leur raison d'être soit jamais accessible aux élèves : la pratique scientifique est alors transformée en pratique magique. Il faut au contraire veiller à bien définir les objectifs de contenus et à limiter les compétences mises en jeu dans une séance de travaux pratiques, afin de bien dégager les notions que l'on veut faire acquérir aux élèves, et ne pas mobiliser trop de compétences à la fois ; l'utilisation recommandée d'une grille de compétences peut permettre à l'enseignant de gérer le suivi de ces compétences au cours de l'année.

Une des innovations de ce programme est d'être constitué d'un enseignement fondamental, représentant environ 80% des cours et travaux pratiques et d'un enseignement thématique (environ 6 semaines d'enseignement) permettant à l'enseignant d'approfondir telle ou telle partie de l'enseignement fondamental en fonction de ses goûts et de la nature de sa classe, sans toutefois introduire de nouvelles compétences exigibles.
Les compétences à mobiliser par les élèves ne se limitent pas à des connaissances et savoir-faire strictement disciplinaires. Des compétences liées à la langue française, aux mathématiques, à l'expérimentation et aux technologies de l'information et de la communication doivent être également acquises. Ces compétences, détaillées plus bas, sont mises en place tout au long du cycle secondaire.

B - Présentation et mise en œuvre

À travers l'exploration de l'Univers des atomes aux galaxies, les notions de base de la chimie et de la physique mises en œuvre dans le programme sont : structure et transformation de la matière, repérages dans le temps et dans l'espace, mouvements et forces, température et pression.
Le programme se compose d'un enseignement thématique et d'un enseignement fondamental. Ce dernier comporte trois parties en chimie comme en physique. Le tableau ci-dessous résume la structure de l'ensemble.

ENSEIGNEMENT THÉMATIQUE
CHIMIE et PHYSIQUE : 6 TP, 12 h en classe entière ou
CHIMIE environ 3 TP, 6 h en classe entière	PHYSIQUE environ 3 TP, 6 h en classe entière
ENSEIGNEMENT FONDAMENTAL
CHIMIE I. "Chimique ou naturel ?" 4 TP, 8 h en classe entière II. Constitution de la matière 4 TP, 8 h en classe entière III. Transformations de la matière 4 TP, 8 h en classe entière	PHYSIQUE I. Exploration de l'espace 5 TP, 10 h en classe entière II. L'univers en mouvements et le temps 4 TP, 8 h en classe entière III. L'air qui nous entoure 3 TP, 6 h en classe entière

 
L'enseignement thématique peut accompagner les trois parties de l'enseignement fondamental. Il peut également constituer une partie séparée. Cet enseignement n'introduit aucune nouvelle compétence exigible mais fait l'objet d'une évaluation. Les thèmes choisis peuvent être communs à la chimie et à la physique, ou être propres à chaque discipline (en veillant dans tous les cas à respecter un certain équilibre entre les deux disciplines).
L'enseignement fondamental se présente sous la forme d'un tableau à trois colonnes :
- la colonne de gauche présente une liste non obligatoire et non exhaustive d'exemples de questions et d'activités qui peuvent être exploitées en expériences de cours, en travaux pratiques ou en travaux de documentation. Les activités expérimentales sont indiquées en italique. Les activités pouvant mettre en jeu les technologies de l'information et de la communication (TIC) sont repérées par un astérisque.
- la colonne centrale indique les contenus de base.
- la colonne de droite présente les connaissances et savoir-faire exigibles en fin d'année scolaire, ou en cours d'acquisition. Les connaissances et savoir-faire exigibles relatifs aux activités expérimentales sont indiqués en italique.

C - Les technologies d'information et de communication (TIC)

La physique et la chimie fournissent naturellement l'occasion d'acquérir certaines compétences dans l'utilisation des TIC, dont certaines sont liées à la discipline et d'autres sont d'une valeur plus générale. Outre la recherche documentaire à l'aide de la "toile", la mise en relation par courrier électronique de classes effectuant une même recherche documentaire ou la comparaison de mesures effectuées simultanément dans des établissements différents sont possibles. L'automatisation de l'acquisition et du traitement des données expérimentales peut permettre de mieux ouvrir la réflexion des élèves aux aspects statistiques de la mesure et au dialogue entre théorie et expérience.
Outre les sites académiques, il faut signaler à l'attention des professeurs le site national http://www.educnet.education.fr/phy, qui recense des travaux de groupes nationaux, des ressources thématiques, des adresses utiles.

D - Un enseignement expérimental

Les activités expérimentales jouent un rôle important dans l'enseignement. Celles-ci peuvent s'articuler autour de deux pôles distincts :
- l'expérience de cours,
- la séance de travaux pratiques au cours de laquelle l'élève doit manipuler seul ou en binôme.
Pourquoi un enseignement expérimental ?
- Il offre la possibilité de répondre à une situation-problème par la mise au point d'un protocole, la réalisation pratique de ce protocole, la possibilité d'aller-retour entre théorie et expérience, l'exploitation des résultats.
- Il permet à l'élève de confronter ses représentations avec la réalité.
- Il apprend à l'élève à observer en éveillant sa curiosité.
- Il développe l'esprit d'initiative, la ténacité et le sens critique.
- Il lui permet de réaliser des mesures, de réfléchir sur la précision de ces mesures, d'acquérir la connaissance de quelques ordres de grandeur.
- Il aide l'élève à s'approprier des lois, des techniques, des démarches et des modes de pensée.
Ainsi, les activités expérimentales établissent un rapport critique avec le monde réel et incontournable, où les observations sont parfois déroutantes, où des expériences peuvent échouer, où chaque geste demande à être maîtrisé, où les mesures ­ toujours entachées d'erreurs aléatoires quand ce ne sont pas des erreurs systématiques ­ ne permettent de déterminer des valeurs de grandeurs qu'avec une incertitude qu'il faut pouvoir évaluer au mieux. L'expérience de cours permet d'établir un premier rapport entre le réel et sa représentation. Les travaux pratiques sont le seul moyen d'appropriation de techniques et de méthodes.
Deux conditions sont nécessaires pour que cet enseignement expérimental remplisse pleinement son rôle :
- les élèves doivent savoir ce qu'ils cherchent, anticiper (quitte à faire des erreurs) un ou des résultats possibles, agir, expérimenter, conclure et ainsi élaborer leurs connaissances,
- l'enseignant doit veiller à bien définir les objectifs de contenus et à limiter le nombre des compétences mises en jeu dans une séance de TP afin de bien dégager les notions qu'il veut faire acquérir. Avant toute entrée dans le processus de résolution et d'expérimentation, il doit vérifier, lors du débat, que les élèves ont bien compris la question et/ou les termes du problème à résoudre.

Une grille de compétences, dont le nombre est ici volontairement limité à onze dans un souci de simplification, est présentée ci-après. On a séparé les compétences à acquérir selon qu'elles concernent la mise en place d'une démarche scientifique ou plutôt les manipulations et les mesures.
Ces compétences ne doivent pas être toutes mobilisées à la fois lors d'une séance de TP.
La présentation sous forme de grille permet de gérer plus facilement les différentes compétences mises en œuvre lors de la conception de chaque séance de travaux pratiques. L'enseignant peut ainsi vérifier qu'il a introduit ces compétences plusieurs fois dans l'année et diversifier au mieux son enseignement. Cette grille a été conçue dans le but d'aider l'enseignant à construire les séances de TP et non dans celui de procéder à une évaluation des élèves.
Les compétences liées au comportement de l'élève n'apparaissent pas dans la grille car elles interviennent en permanence : précision, soin, organisation (rangement et anticipation), et plus largement rigueur.

 

GRILLE DE SUIVI DES COMPÉTENCES MISES EN JEU LORS DES SÉANCES DE TRAVAUX PRATIQUES
Compétences expérimentales	TP 1	TP 2	TP 3	TP 4	TP 5	TP 6	TP 7	TP 8	TP 9	...	...
I - COMPÉTENCES LIÉES À L'EXPÉRIMENTATION
Formuler une hypothèse sur : - un événement susceptible de se produire ou de s'être produit, - un paramètre pouvant jouer un rôle dans un phénomène.
Proposer une expérience : - susceptible de valider ou d'infirmer une hypothèse, - répondant à un objectif précis.

 

GRILLE DE SUIVI DES COMPÉTENCES MISES EN JEU LORS DES SÉANCES DE TRAVAUX PRATIQUES
Compétences expérimentales	TP 1	TP 2	TP 3	TP 4	TP 5	TP 6	TP 7	TP 8	TP 9	...	...
I - COMPÉTENCES LIÉES À L'EXPÉRIMENTATION (suite)
Analyser des résultats expérimentaux, les confronter à des résultats théoriques.
Déterminer le domaine de validité d'un modèle.
II - COMPÉTENCES LIÉES AUX MANIPULATIONS ET AUX MESURES
Respecter les consignes : protection des personnes et de l'environnement.
Agir en suivant un protocole fourni (texte ou schéma).
Faire le schéma d'une expérience.
Reconnaître, nommer, choisir et utiliser le matériel de laboratoire (verrerie, instruments de mesure...).
Exprimer un résultat avec un nombre de chiffres significatifs compatibles avec les conditions de l'expérience.
Faire l'étude statistique d'une série de mesures indépendantes en utilisant une calculatrice ou un tableur.
Utiliser les technologies de l'information et de la communication.

E - Compétences transversales

Les compétences à acquérir ne se résument pas à des connaissances et savoir-faire strictement disciplinaires. L'élève doit être également capable d'utiliser d'autres compétences qui, sauf indications contraires, sont à acquérir tout au long du cycle secondaire.
Compétences liées à la langue française
- trier des informations,
- décrire une expérience, un phénomène,
- utiliser un vocabulaire scientifique,
- rédiger une argumentation en utilisant à bon escient les conjonctions (car, donc, si... alors, etc.).
Ces compétences sont mises en œuvre tout au long du cycle secondaire et ne figurent donc pas explicitement dans le contenu de la colonne de droite. Les différentes activités proposées par l'enseignant (étude de documents, description d'une expérience, analyse critique d'un texte...) lui permettront de former et d'évaluer ses élèves au cours de l'année.
Compétences liées aux mathématiques
- comprendre l'intérêt du calcul littéral,
- utiliser les puissances de 10,
- utiliser la relation de proportionnalité,
- construire un graphique à la main et savoir l'utiliser,
- utiliser quelques notions de géométrie simple,
- utiliser les notions simples de statistiques du programme de mathématique (valeur moyenne et largeur).
Bien que les connaissances et savoir-faire liés à l'outil mathématique soient clairement explicités dans la colonne de droite au fur et à mesure de leur apparition dans le programme, ces compétences seront à mettre en œuvre tout au long de l'année.
Compétences liées aux technologies de l'information et de la communication
Au cours du cycle secondaire, l'élève doit acquérir les compétences suivantes :
- utiliser l'ordinateur pour acquérir des données expérimentales,
- utiliser un tableur ou un logiciel dédié au traitement des résultats expérimentaux et les présenter graphiquement,
- utiliser l'ordinateur pour confronter des résultats expérimentaux à des valeurs théoriques,
- savoir ce qu'est une simulation et la distinguer clairement de résultats expérimentaux,
- être capable d'effectuer une recherche documentaire et critique sur un cédérom et sur internet (en ligne et hors ligne),
- produire des documents (avec éventuellement des liens entre eux) incorporant images et graphiques,
- être capable, dans le cadre de travaux collectifs, d'échanger ces documents par courrier électronique.
Ces compétences doivent être mises en jeu plusieurs fois dans l'année lors des séances de travaux pratiques.

F - Relation avec les disciplines voisines

Le thème "Exploration de l'espace" du programme de physique met en jeu certaines notions de géométrie du programme de mathématique et doit contribuer à les éclairer (notamment la vision dans l'espace). D'autres parties permettent d'établir des liens avec le programme de sciences de la vie et de la Terre. Citons par exemple : le thème "Messages de la lumière" avec l'observation de la Terre par satellite à certaines longueurs d'onde, et l'analyse de la lumière nous parvenant du Soleil, le thème "L'Univers en mouvements et le temps" avec la structure du système solaire, le thème "L'air qui nous entoure" avec l'étude de l'atmosphère.

ENSEIGNEMENT THÉMATIQUE

Le contenu détaillé de l'enseignement thématique ne relève pas, à proprement parler, d'un programme précis, puisque tout sujet prolongeant et illustrant les notions traitées dans l'enseignement fondamental, et n'introduisant pas de nouvelles connaissances exigibles, peut convenir. C'est à l'enseignant, en fonction de ses intérêts personnels, de la nature de sa classe et des objectifs pédagogiques qu'il se fixe, à déterminer le ou les thèmes qu'il entend traiter. Ce choix peut s'appuyer sur une réflexion au niveau de l'équipe de professeurs de la discipline dans l'établissement ou dans un groupe d'établissements voisins, sur une consultation de sites académiques ou du site national indiqué plus haut, qui serviront de "banque" de thèmes s'enrichissant des expériences les plus intéressantes. Il est à noter que cet enseignement peut être l'occasion d'envisager des méthodes de travail faisant particulièrement appel à l'initiative des élèves, en préfiguration des travaux personnels encadrés du cycle terminal (travail en petits groupes, répartition des tâches etc.).
En physique, le thème des capteurs permet de réinvestir et d'affermir de façon pratique des connaissances antérieures en électricité dans une perspective d'instrumentation (mesure de grandeurs au programme).
Les quelques exemples qui suivent n'ont pour but que d'illustrer l'éventail des thèmes possibles, dont certains sont des compléments directs de l'enseignement fondamental, et d'autres constituent des ouvertures plus larges sur la discipline.
- Thèmes communs à la chimie et la physique : spectrophotométrie, chimie, physique et art, l'air, l'eau...
- Thèmes "chimie" : le sucre, les sucres, autour d'un "produit" de la vie courante : un médicament, par exemple l'aspirine ; un désinfectant, par exemple l'eau de Javel ; une boisson aux fruits..., pigments et colorants...
- Thèmes "physique" : capteurs (optoélectroniques, de pression, de température, spectrophotomètre...), phénomènes optiques (mirage, arc-en-ciel, paille dans l'eau...), cadran solaire, système solaire (utilisation de la troisième loi de Kepler), poussée d'Archimède, recherche de documents liés à l'histoire des sciences avec une illustration expérimentale sur la mesure du temps, l'évolution des idées en mécanique, la réfraction de la lumière...

ENSEIGNEMENT FONDAMENTAL

PROGRAMME DE CHIMIE - PROGRAMME DE PHYSIQUE

Les programmes de physique chimie sont au format PDF (physique-chimie.pdf - 13 pages - 137 Ko) Utilisez ACROBAT READER 3.0. (ou supérieur) gratuit et téléchargeable Attention, il se peut que, sur certains écrans, les tableaux apparaissent de mauvaise qualité. Pour une lecture optimale, nous vous conseillons de les imprimer au format 100%.

SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

CLASSE DE SECONDE

La classe de seconde est une classe charnière de notre système éducatif. Pour une partie des adolescents elle constitue le dernier contact avec l'enseignement des sciences de la vie et de la Terre. Pour eux, comme pour l'ensemble des élèves, le programme vise à apporter les éléments de connaissance et plus largement de culture permettant de saisir les enjeux éthiques et sociaux auxquels est confronté le citoyen de notre temps.
Il a aussi pour objectif d'asseoir les bases scientifiques nécessaires à la poursuite des cursus d'enseignement général. Les notions et contenus de l'enseignement, les démarches mises en œuvre et la pratique des technologies de l'information et de la communication (TIC) contribuent à motiver le choix positif vers la filière scientifique.

S'appuyant sur les acquis du collège, le programme laisse à l'enseignant toute liberté dans l'organisation de sa progression. Il comporte trois parties :
"La planète Terre et son environnement"
Dans le but de situer l'homme dans le monde au sens le plus large, l'étude de la planète Terre est l'occasion de décrire et de percevoir les dimensions dans l'espace, les durées et les mouvements. Ces connaissances sont nécessaires à la compréhension de l'environnement, de son évolution et à la perception de sa fragilité.
"L'organisme en fonctionnement"
L'objectif est de sensibiliser les élèves à la notion d'intégration des fonctions dans l'organisme. Le contenu de cette partie constitue une première approche du concept de régulation physiologique.
"Cellule, ADN et unité du vivant"
La prise de conscience des apparentements constatés à l'échelle des cellules, de la molécule d'ADN et des organismes permet de dégager les notions de patrimoine génétique et d'origine commune des espèces.

Le cours et les travaux pratiques s'inscrivent dans une démarche explicative et critique qui comprend des observations, des expérimentations, des analyses de documents et des synthèses. Ils jouent un rôle essentiel dans le questionnement de l'élève. Ils soutiennent l'effort individuel et favorisent l'appropriation par l'élève de son savoir. De nombreuses activités pratiques sont proposées à la suite des "notions et contenus" de chaque partie. Cette liste de travaux pratiques envisageables n'est pas exhaustive. Il ne s'agit pas forcément de les réaliser tous mais de faire des choix en fonction de la progression pédagogique choisie, du matériel disponible et du niveau de la classe. Ils peuvent être réalisés avec l'aide de supports audiovisuels, de logiciels et de tableurs graphiques qui permettent le traitement des données expérimentales. Dans les différentes parties, quand cela est possible, on s'efforce de souligner la complémentarité qui peut être apportée par d'autres disciplines, notamment la physique et la chimie.
Le temps consacré à l'étude du programme ne recouvre pas l'année toute entière ; il reste une marge d'environ six semaines. L'enseignant peut ainsi choisir librement un sujet (thème) d'étude. Ce choix peut tenir compte des conditions locales. L'enseignant a toute liberté pour organiser cette activité tout au long de l'année ou sur une période plus concentrée. Le sujet peut être la mise en relation de deux points, apparemment éloignés du programme, ou un développement de celui-ci sans introduction de nouvelles notions fondamentales ou un travail expérimental particulier. Les documents d'accompagnement proposeront des exemples de sujets.

LA PLANETE TERRE ET SON ENVIRONNEMENT (8 semaines)

Cette partie du programme est, d'une part, une initiation à la planétologie par une étude comparée des planètes et, d'autre part, une introduction aux problèmes d'environnement globaux par l'intermédiaire de l'étude de la dynamique des enveloppes externes de la planète Terre (atmosphère et océans). Elle s'articule autour de la perception de l'espace, du mouvement et des durées caractéristiques des phénomènes naturels. Il s'agit de situer l'Homme dans son environnement au sens le plus large (dans le système solaire et sur Terre), de montrer comment on étudie cet environnement (missions spatiales, observations de la Terre depuis l'espace) et de prendre conscience de sa fragilité.
Cette partie du programme s'appuie sur les acquis des classes du collège. L'un des objectifs est d'établir que la compréhension et l'évolution de notre environnement (passé et futur) nécessite une bonne perception des échelles d'espace et de durée des phénomènes. Des calculs très simples permettent de comprendre les mouvements des planètes autour du Soleil, de percevoir les problèmes d'environnement à l'échelle globale et d'avoir un avis sur des enjeux importants du monde futur (effet de serre, dispersion des polluants par l'atmosphère et les océans, stockage des déchets, etc.). Deux grands thèmes seront abordés : "La Terre est une planète du système solaire" et "La planète Terre et son environnement global".

NOTIONS ET CONTENUS	LIMITES
La Terre est une planète du système solaire Le Soleil est une étoile autour de laquelle tournent différents objets (planètes, astéroodes, comètes) (1). Ils sont de tailles, compositions chimiques et activités internes variées. Certaines planètes ont des enveloppes externes gazeuses ou liquides. L'énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil. La répartition en latitude des climats et l'alternance des saisons sont des conséquences de la sphéricité de la Terre, et de sa rotation autour d'un axe incliné par rapport au plan de révolution autour du soleil.	Ne sont pas au programme : - L'astronomie d'observation
Planète Terre et environnement global La structure et l'évolution des enveloppes externes de la Terre (atmosphère, hydrosphère, lithosphère et biosphère) s'étudient à partir d'images satellitales (2). L'effet de serre résulte comme sur Mars et Vénus de la présence d'une atmosphère (3). Les mouvements des masses atmosphériques et océaniques résultent de l'inégale répartition géographique de l'énergie solaire parvenant à la surface de la Terre et de la rotation terrestre. Ces mouvements ont des conséquences sur l'évolution de l'environnement planétaire. L'atmosphère terrestre a une composition chimique et une structure thermique qui varient avec l'altitude (4). L'ozone protège la Terre du rayonnement UV ; il est aussi responsable de la séparation troposphère/stratosphère. Les mouvements atmosphériques sont rapides (de l'ordre de la dizaine de m.s-1) et permettent un mélange efficace des gaz et polluants (CO2, CFC, poussières, etc) à l'échelle planétaire. Les masses océaniques sont animées de mouvements de deux types : les courants de surface (couplés à la circulation atmosphérique) et les courants profonds (liés aux différences de température et de salinité de l'eau de mer (5)). Ces deux types de courants ont des vitesses de déplacement différentes. Ces vitesses sont plus faibles que celle de l'atmosphère et disséminent moins rapidement les polluants à l'échelle planétaire. La biosphère ensemble de la matière vivante. Notion de respiration, de fermentation, synthèse chlorophylienne. Les cycles de l'oxygène, du CO2 et de l'eau (6) Ils montrent comment la lithosphère-l'hydrosphère, l'atmosphère et la biosphère sont couplées. Influence de l'homme. Action sur la température de surface. Evolution historique de la composition de l'atmosphère : La courbe des teneurs en CO2 et O2 de l'atmosphère terrestre depuis 4,5 milliards d'années. La courbe des températures fossiles et des teneurs en CO2 au cours du quaternaire récent déterminée grâce à l'étude des isotopes de l'oxygène et des inclusions gazeuses des carottes polaires.	- Le bilan énergétique détaillé de l'effet de serre - Le détail des réactions photochimiques de fabrication et de destruction de l'ozone. - Les développements théoriques et quantitatifs sur la force de Coriolis. - Les mécanismes de la photosynthèse, de la respiration et de la fermentation. - Le bilan détaillé de l'écosystème terrestre. - Les bilans quantitatifs des cycles géochimiques. - Les mécanismes exacts des fractionnements isotopiques de l'oxygène.

Relations tranversales avec le programme de physique-chimie
(1) Les objets du système solaire tournent autour du Soleil avec des périodes de révolutions et des vitesses différentes. Cet aspect de la planétologie est contenu dans la partie du programme de physique "Temps, mouvements et forces". Les lois de Képler peuvent être évoquées.
(2) Intérêt de travailler à certaines longueurs d'onde pour observer les objets de la surface de la Terre (végétation, eau, sol, etc.). Utilisation de la partie du programme de physique "Message de la lumière".
(3) Utiliser la partie du programme de physique "Message de la lumière". Le spectre de la lumière du Soleil correspond à la température élevée de sa surface. Ce spectre est modifié par absorption de certaines longueurs d'ondes par des molécules de l'atmosphère (exemple : l'ozone). La Terre émet de la lumière infrarouge qui correspond à sa température de surface. Une partie de ce rayonnement est absorbé par les molécules de H^₂O et CO^₂ de l'atmosphère.
(4) La variation de la température et de la pression de l'atmosphère terrestre en fonction de l'altitude sont des notions contenues dans le cours physique "L'air qui nous entoure".
(5) L'océan a une composition chimique complexe. Une caractérisation des ions (Na⁺, Cl^-, HCO^₃-, CO^₃2-...) en solution dans l'eau de mer peut faire l'objet d'une manipulation pendant le cours de chimie. Certaines réactions chimiques ont lieu dans l'océan comme par exemple la réaction de précipitation des carbonates. Cette réaction est sensible à la température, à la teneur en CO^₂ dissout dans l'eau de mer.
(6) Dans le cycles du CO^₂ ce dernier n'est pas toujours sous forme de l'espèce CO^₂. Il peut se trouver piégé dans les carbonates par exemple. Il faut ainsi savoir exprimer la quantité équivalente de CO^₂ dans un carbonate. Cet aspect peut être traité en chimie lors de la présentation des grandeurs molaires.

Travaux pratiques envisageables
- Comparaison des planètes
Études d'images et de données des sondes spatiales. Documents de planétologie comparée. Mise en évidence d'une activité interne des planètes (ou de son absence) à partir de l'observation de leurs surfaces (appareils volcaniques, figures tectoniques et leur chronologie relative, etc.).
Comparaison des mouvements atmosphériques de planètes géantes avec ceux observés sur Terre.
- Quantité d'énergie reçue par les planètes : climats et saisons - effet de serre
Expérience analogique montrant la variation de la quantité d'énergie reçue par unité de surface planétaire en fonction de l'éloignement au Soleil.
Expérience avec une lampe de forte puissance. On mesure avec un détecteur la variation d'énergie que reçoit une surface donnée en fonction de l'éloignement à la lampe. L'émission sphérique de l'énergie conduit à une dépendance en l'inverse du carré de la distance au Soleil.
Explication analogique de la répartition en latitude des climats et de l'alternance des saisons en fonction de l'éclairement solaire. On éclaire un globe terrestre par un pinceau de lumière parallèle de taille plus petite que le globe et faisant un angle de 23° avec l'équateur de ce globe. En déplaçant ce faisceau de lumière de l'équateur aux pôles, on montre que la surface éclairée change. Sur un globe quadrillé par des secteurs de surfaces connues on peut montrer que la quantité d'énergie reçue à la surface change avec la latitude. Les saisons sont explicables en faisant référence à l'axe de rotation du globe par rapport au faisceau de lumière.
Expérience analogique sur les gaz à effet de serre : conséquences de la composition de l'atmosphère sur la température à la surface de la planète.
- Observations de la Terre par satellite - mouvements atmosphériques et océaniques - diffusion des pollutions :
Utilisation d'un radiomètre. Mise en évidence de la signature optique de certains matériaux (végétation, sable sec, sable humide) par l'étude de leurs réflectances à différentes longueurs d'onde en utilisant des filtres.
Mise en évidence du rôle de la rotation terrestre sur les mouvements atmosphériques ou océaniques.
Etude de photos satellitales météorologiques (figures cycloniques) de la circulation atmosphérique, et de la propagation de nuages de poussières (par exemple volcan Pinatubo), de polluants (par exemple nuage radioactif de Tchernobyl). Calcul à l'ordre de grandeur des mouvements des masses d'air.
Simulation à l'aide d'une maquette analogique de courants profonds avec des liquides de densités et de couleurs différentes. Calcul à l'ordre de grandeur des mouvements des masses d'eau par l'étude de la propagation de fronts de pollution ou de la dérive de bouées de mesure dans les grands courants, etc.
- Les séries temporelles
Rappel des principes de stratigraphie. Enregistrement des séquences sédimentaires ou glaciaires. Vitesse de sédimentation. Examen des chronogrammes. Apprentissage des commentaires. Corrélations entre chronogrammes. (Il s'agira là d'un travail commun avec le professeur de mathématiques pour introduire sur ces exemples la notion de corrélation de manière très empirique).

BIOLOGIE

I - L'organisme en fonctionnement (7 semaines)

Cette partie du programme a pour objectif de sensibiliser les élèves à la notion d'intégration des fonctions dans l'organisme. Le support choisi est l'étude des variations des paramètres cardio-respiratoires du corps humain au cours de l'effort physique. Elle repose sur des acquis essentiels du collège tels que le rôle des nutriments et du dioxygène, celui des échanges gazeux et de la ventilation pulmonaire.

NOTIONS ET CONTENUS	LIMITES
Relations entre activité physique et paramètres physiologiques. L'augmentation de l'activité physique s'accompagne d'un accroissement de la consommation de dioxygène et de nutriments par les cellules musculaires. L'effort physique est associé à la variation de l'activité des systèmes circulatoire et respiratoire.	Ne sont pas au programme : - Les divers nutriments autres que le glucose - Les conversions énergétiques. - Le quotient respiratoire, le métabolisme basal, la dette d'oxygène. - Les mécanismes de contraction de la cellule musculaire.
Couplage entre l'activité cardio-respiratoire et l'apport de dioxygène aux muscles. La circulation du sang au sein des cavités cardiaques se fait dans un seul sens. La disposition en série de la circulation pulmonaire et de la circulation générale permet la recharge en dioxygène de l'ensemble du volume sanguin. L'apport préférentiel de dioxygène aux muscles en activité résulte de la disposition en parallèle de la circulation générale associée à une vasoconstriction variable. L'augmentation des débits cardiaque et ventilatoire permet d'apporter davantage de dioxygène aux muscles en activité.	Ne sont pas au programme : - Les pressions intracardiaques. - Les mécanismes d'échange du dioxygène. - Les structures des vaisseaux. - Les mécanismes de la vasoconstriction.
Intégration des fonctions dans l'organisme au cours de l'activité physique. Le fonctionnement automatique du cœur est modulé par le système nerveux. L'activité rythmique des muscles respiratoires est commandée par le système nerveux. Au cours de l'activité physique, cette modulation et cette commande sont modifiées, ce qui adapte l'organisme à l'effort.	Ne sont pas au programme : - La structure du tissu nodal et les mécanismes de l'automatisme cardiaque. - Le codage du système nerveux. - Les structures de transmission et les mécanismes d'action des neuro-médiateurs. - Les réseaux neuroniques.

Travaux pratiques envisageables
- Activité physique
Mesure de la consommation de dioxygène, de la fréquence cardiaque et du débit ventilatoire.
- Dissection du cœur
Observation des cavités cardiaques, des valvules et des vaisseaux afférents et efférents.
- Mécanismes assurant la variation de l'apport de dioxygène aux muscles en activité
Étude des variations du débit cardiaque, de la distribution du sang entre les organes et de la teneur en dioxygène du sang artériel et du sang veineux.
- Automatisme cardiaque
Observation des battements cardiaques dans divers organismes animaux ; extension vidéo (fonctionnement autonome du cœur isolé dans le cadre de la transplantation cardiaque humaine).
- Implication du système nerveux dans le contrôle des rythmes cardio-respiratoires
Analyse de données expérimentales sur les conséquences des sections et des stimulations des nerfs.

II - Cellule, ADN et unité du vivant (11 semaines)

L'objectif général est de dégager la notion d'origine commune des espèces qui conforte l'idée d'évolution déjà introduite au collège. Les études portent sur différents niveaux d'organisation : cellule, molécule et organisme. Elles montrent que, malgré leur extraordinaire diversité les êtres vivants possèdent des propriétés fondamentales communes.

NOTIONS ET CONTENUS	LIMITES
La cellule fonde l'unité et la diversité du vivant. Les cellules sont les unités structurales et fonctionnelles de tous les êtres vivants. Toutes les cellules sont limitées par une membrane plasmique. Elle définit un compartiment intracellulaire où a lieu le métabolisme. L'hétérotrophie et l'autotrophie sont deux grands types de métabolisme. Les activités fondamentales des cellules telles que le métabolisme et la division sont sous le contrôle d'un programme génétique. Le matériel génétique est contenu dans un ou des chromosomes.	Ne sont pas au programme : - La description détaillée des organites et de la membrane plasmique. - La structure moléculaire de la membrane. - Les mécanismes des échanges membranaires. - Les mécanismes de l'hétérotrophie et de l'autotrophie. - Le cycle cellulaire. - L'architecture des chromosomes.
Universalité et variabilité de la molécule d'ADN. La transgénèse repose sur l'universalité de la molécule d'ADN en tant que support de l'information génétique. Chaque chromosome contient une molécule d'ADN qui porte de nombreux gènes. L'ADN est formé de deux chaînes complémentaires de nucléotides (A, T, C, G). La séquence des nucléotides au sein d'un gène constitue un message. Les allèles ont pour origine des mutations qui modifient la séquence de l'ADN. Les mutations introduisent une variabilité de l'information génétique. Les conséquences des mutations sont différentes selon qu'elles touchent les cellules somatiques ou germinales.	Ne sont pas au programme : - Les expériences historiques sur la structure et les fonctions de l'ADN. - La structure détaillée des nucléotides. - La réplication de la molécule d'ADN. - Les mécanismes de l'expression génétique et le code génétique. - Les différents types de mutations (ponctuelles et chromosomiques).
Parenté et diversité des organismes. Les vertébrés présentent des similitudes anatomiques qui se traduisent par un plan d'organisation commun : axes de polarité (antéro-postérieur, dorso-ventral, droite-gauche), disposition des principaux organes par rapport à ces axes. Le développement embryonnaire conduit à la mise en place du plan d'organisation en suivant un programme génétiquement déterminé. Malgré leur diversité les grands plans d'organisation du monde vivant sont en partie sous le contrôle des gènes apparentés tels que les gènes homéotiques. Les similitudes aux différents niveaux d'organisation : cellule, molécule d'ADN, et organismes conduisent à la notion d'origine commune des espèces.	Ne sont pas au programme : - La description détaillée des organes et des appareils. - Les mécanismes cellulaires et moléculaires de l'embryogenèse. - Les mécanismes de l'évolution.

Travaux pratiques envisageables
- Observation de cellules en microscopie photonique et électronique
Cellules eucaryotes et procaryotes.
- Identification des besoins nutritifs et énergétiques des cellules
Culture de cellules.
Comparaison des cellules autotrophes et hétérotrophes (échange gazeux, besoins nutritifs).
Mesure de la croissance d'une population cellulaire (étalement de cellules et comptage de clones, spectrophotométrie).
- Analyse documentaire d'expériences de transgenèse
- ADN
Mise en évidence d'ADN au niveau des chromosomes (Feulgen). Extraction d'ADN. Modèles d'ADN réels ou virtuels.
- Mutation
Obtention par traitement contrôlé aux UV de mutants de levure reconnaissable par la coloration des colonies ou leur auxotrophie.
- Plans d'organisation
Dissections comparatives permettant d'établir quelques caractéristiques du plan d'organisation chez les vertébrés.
- Programme de développement
Observation de gamètes et réalisation d'une fécondation. Les premières étapes du développement de l'embryon ; construction du plan d'organisation.


MATHÉMATIQUES

CLASSE DE SECONDE

Le programme de mathématiques est au format PDF (mathematiques.pdf - 6 pages - 98 Ko) Utilisez ACROBAT READER 3.0. (ou supérieur) gratuit et téléchargeable Attention, il se peut que, sur certains écrans, les tableaux apparaissent de mauvaise qualité. Pour une lecture optimale, nous vous conseillons de les imprimer au format 100%.