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LIVRE DU PROFESSEUR M I C R O M É G A Physique-Chimie 2de Sous la direction de

LIVRE DU PROFESSEUR M I C R O M É G A Physique-Chimie 2de Sous la direction de Jean-François LE MARÉCHAL Maître de conférences à l’École normale supérieure de Lyon Stanislas ANTCZAK Professeur au Lycée Parc Chabrières, Oullins Pascal BELLANCA-PENEL Professeur au Lycée Ampère, Lyon Patrick CHARMONT Professeur au Lycée Aux Lazaristes, Lyon Marie-Claude DUBIEF-GOUX Professeur au Lycée Jean Moulin, Lyon Ghislain GARCIA Professeur au Lycée Jean Vilar, Villeneuve-lez-Avignon Céline GIOE Professeur au Lycée Jean-Paul Sartre, Bron Sébastien MARET Professeur au Lycée Claude Lebois, Saint-Chamond Christine RIEU Professeur au Lycée Lacassagne, Lyon Sarah ROQUES Professeur TZR au Lycée Édouard Herriot, Lyon et au Lycée Jean-Paul Sartre, Bron Mélanie ROUX Professeur au Lycée René Char, Avignon Karine VASSEUR Professeur au Lycée La Martinière Monplaisir, Lyon © HATIER, Paris, 2010 – ISBN 978-2-218-94421-5 Toute représentation, traduction, adaptation ou reproduction, même partielle, par tous procédés, en tous pays, faite sans autorisation préalable, est illicite et exposerait le contrevenant à des poursuites judiciaires. Réf. : loi du 11 mars 1957, alinéas 2 et 3 de l’article 41. Une représentation ou reproduction sans autorisation de l’Éditeur ou du Centre Français d’exploitation du droit de Copie (20, rue des Grands-Augustins 75006 Paris) constituerait une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code Pénal. Conception maquette : Graphismes Mise en page : STDI Suivi éditorial : Jean-Michel Rêve Schémas : Domino Sommaire Introduction 5 THÈME I : La santé 1. Méthodes d’analyse des signaux périodiques produits par le corps humain 11 2. Les ondes au service du diagnostic médical 17 3. Modèle de l’atome 26 4. Les molécules de la santé : aspects macroscopique et microscopique 35 5. Histoire de la classification périodique 44 6. Préparation des médicaments buvables ou injectables 51 7. Formulation d’un médicament 59 8. Obtention d’un principe actif présent dans la nature 66 9. Obtention d’un produit de la santé par synthèse chimique 74 10. Réactions chimiques 82 THÈME II : La pratique du sport 11. Le mouvement du sportif 89 12. Forces et activités sportives 98 13. La boisson du sportif 107 14. Sport et combustion 113 15. La respiration du sportif 121 16. L’équipement du sportif 127 THÈME III : L’Univers 17. Description de l’Univers 137 18. La lumière dans l’Univers 140 19. L’observation des étoiles 147 20. Formation de l’Univers 155 21. La classification périodique dans l’Univers 159 22. L’attraction universelle dans le système solaire 165 23. Mouvement des corps dans le système solaire 173 Introduction 5 Introduction Le programme de Seconde, qui a pris effet au 1er septembre 2010, met en jeu des nouveautés qui per- mettent de modifier profondément l’enseignement des sciences physiques. Il n’apporte que peu de nouveaux contenus à l’élève par rapport au programme de collège qu’il a suivi et, pour l’enseignant, il constitue un sous-ensemble du programme de Seconde (2000) sur lequel il a précédemment travaillé. En revanche, sa mise en œuvre est totalement nouvelle pour deux raisons. D’abord, l’enseignement scientifique est révélé au travers d’études de cas empruntées à des thèmes (santé, sport et Univers). Ensuite, une part importante des TP est remplacée par des démarches d’investigation. Ces deux nou- veautés conjuguées bouleversent à la fois le fonctionnement de la classe et le rapport entre l’élève et le savoir. Afin d’accompagner l’enseignant, nous précisons dans ce chapitre introductif le point de vue avec lequel nous avons mis en jeu ces innovations dans le livre de l’élève. Pour cela, nous fournissons quelques généralités relatives à ces nouveautés, et nous indiquons la façon dont nous les avons mises en œuvre. La suite de ce livre détaille, point par point, les différentes activités proposées dans le livre de l’élève, qu’elles soient thématiques ou d’investigation. Nous donnons également un corrigé pour la totalité des exercices qui ne sont pas déjà traités à la fin du livre de l’élève. L’enseignement thématique L’enseignement thématique peut être, suivant sa mise en œuvre, la source d’un réel intérêt ou n’être qu’une simple façade pour l’enseignement des sciences physiques. Pour que le travail thématique ait un intérêt, il est essentiel d’associer de motivants cas sur la santé, le sport ou l’Univers à une ou plu- sieurs notions à enseigner. Ne pas établir le lien entre le thème et la science relève de ce que nous avons appelé une façade. Une telle pratique a été pressentie par un collègue s’exprimant ainsi sur un forum : « Chers élèves, cette année, nous allons enseigner le sport : grand un, la mole ! ». Cette remarque, bien évidemment exagérée, montre que l’absence de lien entre le thème et la science serait dérisoire. L’association thème – notion à enseigner ne doit pas être seulement implicite. S’il en était ainsi, l’en- seignant verrait bien la relation, mais pas l’élève. Il s’ensuivrait une perte de la confiance de l’élève qu’une première partie de l’enseignement, évoquant par exemple le hockey sur glace, aurait intéressé, et qui devrait « subir » ensuite le traditionnel enseignement sur le principe d’inertie. Si les activités et les exemples du manuel Microméga ont pu suffisamment expliciter cette relation thème – science (par exemple hockey – principe d’inertie), alors nous considérerons que nous avons atteint l’objectif que nous nous étions fixé. Dans ces conditions, l’enseignement peut bénéficier de la motivation créée par le discours thématique jusqu’au moment du difficile travail scientifique. Dans ce livre, l’enseignant trouvera des informations pour chaque activité, afin de l’aider à comprendre cette relation entre les notions thématiques et les concepts scientifiques qui sont le réel enjeu. Le lien avec le programme est toujours explicité. • Les activités que nous avons proposées font intervenir un texte court, même si certains le trouve- ront encore trop long. Exposer l’étude de cas, l’objet scientifique, et expliciter la relation entre les deux nécessitent forcément un peu de texte. Nous recommandons que le temps de sa lecture soit pris sur le travail à faire la maison. 6 Introduction • Le niveau de lecture des textes a été adapté à des élèves de Seconde, mais nous sommes bien conscients que certains d’entre eux lisent lentement et ne dégagent la compréhension d’un texte que s’ils y consacrent suffisamment de temps. Il s’agit là d’une habitude à prendre. La maîtrise de la com- préhension du contenu d’un texte est d’ailleurs l’objectif numéro un du socle de compétences pour le collège. Notre livre ne fait que l’utiliser, voire contribuer à compenser les manques pour certains élèves. • Les questions posées en regard du texte sont peu nombreuses. À l’évidence, dans la plupart des cas, les enseignants pourront proposer oralement des questions intermédiaires. Ils pourront également développer certaines questions pour montrer l’importance de quelques notions. Nos activités sont des ressources afin que le professeur mette en jeu sa propre pédagogie, adaptée au niveau de ses élèves. • Un encadré de vocabulaire aide l’élève à réfléchir au sens du texte. Il aide également l’enseignant à appréhender d’un coup d’œil le travail pédagogique proposé par l’activité. Il l’aide enfin, une fois l’activité traitée, pour lui permettre d’institutionnaliser ce qu’il faut en retenir. L’élève peut en effet être perdu par la somme des connaissances thématiques et scientifiques qu’il a dû mettre en jeu, et lui indiquer où sont les véritables enjeux du travail (dans l’encadré de vocabulaire) peut être précieux. • Chaque activité est accompagnée d’une question d’investigation qui nécessite que l’élève mette en jeu une démarche afin de répondre à une question volontairement ouverte. La démarche d’investigation La démarche d’investigation est un type d’activité répondant à un certain cahier des charges. Sur des sites et dans des ouvrages pédagogiques, beaucoup de propositions ont été avancées sous l’intitulé « démarche d’investigation ». Mais toute proposition d’activité innovante n’est pas forcément une démarche d’investigation, du moins telle que des textes de référence la définissent. Histoire de la démarche d’investigation Dans l’enseignement anglo-saxon, la démarche d’investigation est pratiquée depuis les années 1990 et de nombreuses études ont précédé (dès les années 80), puis accompagné leurs mises en œuvre. La terminologie anglaise correspondante, scientific inquiery, se traduit mot à mot par « l’enquête scienti- fique » ou « la recherche de renseignements en science ». Cette approche pédagogique n’est pas propre aux sciences physiques, et nos collègues de mathématiques l’ont utilisée avant nous. En France, en 2005, la démarche d’investigation est apparue dans les programmes de l’école primaire http://www.education.gouv.fr/bo/2005/18/MENE0500813C.htm « La rénovation de l’enseignement des sciences et de la technologie à l’école représente une autre priorité de l’école primaire. Conformément aux programmes, la démarche d’investigation inspire la pédagogie des sciences. Le développement de réelles activités expérimentales par les élèves, qui ne soient pas de simples manipulations à partir de consignes, et la généralisation du carnet d’expériences qui doit accompagner chaque élève durant sa scolarité primaire, sont encore à mettre en œuvre dans de nombreuses classes. » La démarche d’investigation est apparue au même moment dans les programmes de collège. La géné- ration de collégiens qui a expérimenté cette méthode pédagogique arrive au lycée, et le nouveau pro- gramme la prolonge en Seconde. Objet de la démarche d’investigation Une des idées de la démarche d’investigation est uploads/Litterature/ livre-physchimie2de-2010-pdf.pdf