MESURES PHYSIQUES ET INFORMATIQUE
ENSEIGNEMENT DE DÉTERMINATION
Programme applicable à compter de l'année
scolaire 2001-2002
(extrait du bulletin
officiel de l'éducation nationale : http://www.education.gouv.fr/bo/2000/hs6/info.htm#phys)
A - OBJECTIFS
L'enseignement dispensé dans cette option est un enseignement de sciences
expérimentales : il est en concordance avec les programmes des
disciplines scientifiques et techniques de la classe de seconde. Il veut être
attractif et valorisant pour susciter des orientations vers les sections
scientifiques et technologiques. Il s'agit d'une véritable option transdisciplinaire
dans laquelle les apports de la physique instrumentale sont utilisés comme
outils propres au développement de la compréhension et de l'appropriation
d'autres programmes.
La physique est omniprésente dans le monde par
toutes ses applications ; aussi est-il nécessaire de démystifier l'environnement scientifique et
technologique qui nous entoure. Il est évidemment hors de question de
prétendre expliquer toutes les réalisations actuelles, mais il est possible de
faire comprendre un "modèle de comportement" assez commun à de
nombreux dispositifs, et généralement absent des programmes de l'enseignement
de tronc commun.
Qu'il s'agisse de science fondamentale ou de
science appliquée, la
mesure est un moment obligé de l'activité scientifique. Il est donc
important d'en connaître
les méthodes et d'en évaluer les limites, lesquelles sont souvent
cachées par les modes d'affichage qui découragent tout esprit critique et qui
peuvent par-là même conduire à des estimations fausses. L'utilisation
rationnelle de quelques outils informatiques permet de prendre conscience des
problèmes liés au traitement des données. La réflexion sur la validité et le
traitement des mesures est une composante de "l'éducation à la citoyenneté",
car elle contribue à forger
cet esprit critique nécessaire.
Tout en restant dans le domaine scientifique,
les mesures proposées devront porter sur des systèmes relevant des disciplines
les plus variées : physique, chimie, science de la vie et de la Terre,
technologie, sciences au sens large du terme.
Il est souhaitable que le travail soit élaboré
en commun entre collègues. Cette façon de travailler existe déjà : il faut la
généraliser ; elle est efficace pour les élèves et motivante pour les professeurs
à condition que chacun fasse partager ses connaissances et savoir-faire. Elle
conduit au dynamisme pédagogique et au respect des textes officiels, en
limitant les dérives éventuelles.
Les objectifs méthodologiques
généraux (apprentissage de l'autonomie,
gestion du temps, recherche d'informations et présentation d'un travail en
utilisant au mieux les techniques actuelles de communication) et les objectifs méthodologiques
disciplinaires (utilisation réfléchie de matériels, initiation à la
méthode expérimentale, au traitement raisonné des mesures, utilisation de
logiciels de simulation) doivent prendre le pas sur les objectifs de pur contenu.
L'introduction d'une partie thématique permet
d'adapter l'enseignement à l'intérêt des élèves et aux conditions locales tout
en laissant à l'enseignant un espace d'autonomie dans lequel il peut
concrétiser ses idées.
B -
RECOMMANDATIONS
Il s'agit d'un enseignement
expérimental devant favoriser l'apprentissage de l'autonomie et de l'initiative
; les conditions matérielles doivent donc être suffisantes pour que l'option
fonctionne dans de bonnes conditions : chaque binôme
doit disposer d'un matériel de base suffisant
et d'un ordinateur. Le laboratoire (ou le lycée) doit disposer de ressources documentaires nécessaires à la mise
en application du programme.
Chaque étude de grandeur
à mesurer est l'occasion d'aborder des lois physiques, d'utiliser de façon
réfléchie les instruments de mesure, d'affiner le traitement des mesures et de
diversifier les techniques utilisées. La progression durant l'année scolaire se
fait par un réinvestissement des connaissances et savoir-faire antérieurs,
auxquels s'ajoutent des compléments appartenant à chacune des colonnes du
programme : chaque
semaine, un ou deux alinéas nouveaux du programme seront traités.
Il est nécessaire de laisser aux élèves du temps pour
réfléchir, imaginer et intégrer la logique d'un système fiable de mesures et de
traitement.
L'évaluation se fera à
partir de réalisations pratiques, de comptes-rendus écrits ou oraux, de
recherches documentaires..., tous ces travaux se pratiquant pendant les heures
de présence en classe. On pourra être amené à donner aux élèves des tâches
différentes pendant une même tranche horaire pour utiliser au mieux le matériel
disponible au laboratoire.
Recommandations
propres à chaque colonne du tableau des contenus ci-après :
Il serait contraire à l'esprit du programme de
traiter les seuls contenus d'une même colonne durant plusieurs semaines
consécutives : la lecture doit en être faite
horizontalement de sorte que des notions appartenant à plusieurs
colonnes soient traitées lors d'une même séance et réinvesties au cours des
séances suivantes.
• Mesures :
La technologie des différents appareils ou
capteurs est hors programme.
Aucune considération mathématique n'est à
développer quant à l'étude statistique des mesures : on se limitera à observer
le sens physique des notions de moyenne et d'écart type.
L'utilisation des mots grandeur intensive et grandeur extensive est
hors programme.
• Physique analogique :
L'échelle de température est une première
approche de ce qui sera approfondi dans le programme de tronc commun de
physique et chimie.
Loi d'ohm, loi des intensités, loi des
tensions sont des rappels et des compléments de ce qui a été vu au collège. Le
pont diviseur de tension sera étudié de façon expérimentale ; l'étude théorique
pouvant faire l'objet d'un exercice si le niveau (ou la demande) de la classe
le justifie. Les montages suiveur, comparateur, amplificateur, et amplificateur
différentiel ne seront étudiés que dans un but fonctionnel : on visualisera les
grandeurs d'entrée et de sortie et on établira la relation les reliant.
• Physique numérique :
Les systèmes de numération : on s'efforcera de
montrer qu'avec un nombre restreint de symboles on peut dénombrer de grandes
quantités d'objets. On traitera les systèmes à base deux, dix, seize.
En ce qui concerne les convertisseurs, toute
étude technologique est hors programme.
Résolution et fréquence d'échantillonnage
seront traitées expérimentalement : toute étude théorique est hors programme.
L'utilisation comparée d'une interface et d'un oscilloscope pour la
visualisation d'un même phénomène sera démonstrative.
• Informatique :
Aucune connaissance théorique sur l'ordinateur
et ses périphériques n'est exigible, hormis ce qui est indispensable à son
utilisation.
Aucune connaissance spécifique à l'utilisation
d'un logiciel n'est exigée. Par contre, on pourra montrer que les fonctions de
logiciels de même type se manipulent de façon voisine.
• Culture scientifique et technique :
L'histoire de la numération : c'est toujours
une surprise pour les élèves de "découvrir" les techniques de
numération des civilisations disparues. Les systèmes à base 12 et 60 seront
évoqués.
La lecture d'une publicité peut être le
prétexte à comprendre l'architecture d'un ordinateur et sa compatibilité avec
les différents périphériques.
La lecture de la notice technique d'un capteur
renseigne sur ses conditions d'utilisation, ses performances, et suggère
souvent des exemples d'utilisation.
Quelques fonctionnalités d'un traitement de
texte seront utilisées pour réaliser de courts comptes-rendus écrits (quelques
dizaines de lignes au plus) en incluant des images, des graphiques, des
tableaux,... Ceci peut être une incitation
à maîtriser le clavier de façon efficace,
technique qui sera utile dans le cadre des études ultérieures. En aucun cas les
séances ne devront se ramener à des manipulations de logiciels de traitement de
textes.
• Partie thématique :
Celle-ci permet de proposer un mini-projet
soit à la classe, soit à des groupes d'élèves, pour réaliser un dispositif de
mesures et de traitement de celles-ci afin d'observer un phénomène ou de
réaliser une chaîne capteur-actionneur dans le domaine des disciplines
scientifiques ou techniques.
C - CONTENUS
Partie tronc commun (environ 72 heures)
|
MESURES |
PHYSIQUE |
INFORMATIQUE |
CULTURE SCIENTIFIQUE |
|
|
ANALOGIQUE |
NUMÉRIQUE |
|||
|
- Étude d'un capteur de température. |
- Échelle de température. |
- Systèmes de numération |
- Utilisation d'un tableur /grapheur. |
- Quelques éléments d'histoire de la numération. |
Partie thématique (environ 18 heures)
Cette partie est laissée à la liberté de l'enseignant en fonction des
spécificités locales et de l'intérêt des élèves. Elle pourra
être l'occasion d'utiliser un pont de Wheatstone pour conditionner un
capteur passif, des portes logiques, de montrer le principe de l'additionneur,
de mettre en œuvre un actionneur, d'utiliser quelques notions de programmation
(algorithme élémentaire : analyse d'un problème simple, instruction
conditionnelle alternative ; langage de programmation associé au tableur
utilisé en classe.).
La partie Thématique ne pourra donner lieu à des compétences que dans le
prolongement de celles du programme du tronc commun.