Le projet de programme de première STI2D et STL Esprit du programme STI2D - STL

1. Le projet de programme de première STI2D et STL Esprit du programme STI2D - STL

2. Plan de l’atelier • Le contexte • Les domaines explorés • Étude d’une situation • Des questions

3. Le contexte • La rénovation de la série technologique industrielle avec comme enjeu principal une vocation affirmée à la poursuite d’études supérieures, grâce : • au renforcement des enseignements généraux • une acquisition de compétences technologiques transversales, moins spécialisées

4. Le contexte • 1. Des évolutions en phase avec celles engagées dans tous les nouveaux programmes : • Place donnée à l’outil informatique en particulier une incitation à évaluer l’aptitude à le mobiliser dans le cadre de la résolution de problèmes • Poursuite du travail sur l’algorithmique • Une place confirmée pour les statistiques et probabilités • Injonction forte sur les travaux hors temps scolaire impératifs et fréquents

5. Le contexte • Des préconisations de mise en œuvre convergentes : • Dans l’en-tête du programme de mathématiques • « Pour favoriser la progressivité de l’orientation, le programme est commun aux différentes spécialités de STI2D et de STL. C’est au niveau du choix des situations étudiées qu’une diversité s’impose en fonction de chaque spécialité et de ses finalités propres.»

6. Le contexte • Des préconisations de mise en œuvre convergentes : • Dans l’en-tête du programme de mathématiques • «Les enseignants de mathématiques doivent avoir régulièrement accès aux laboratoires afin de favoriser l’établissement de liens forts entre la formation mathématique et les formations dispensées dans les enseignements scientifiques et technologiques. Cet accès permet de : • prendre appui sur les situations expérimentales rencontrées dans ces enseignements ; • connaître les logiciels utilisés et l’exploitation qui peut en être faite pour illustrer les concepts mathématiques ; • prendre en compte les besoins mathématiques des autres disciplines. »

7. Le contexte • Des préconisations de mise en œuvre convergentes : • Dans le cœur du programme de mathématiques • En analyse : • « L’accent est mis sur les représentations graphiques dont un décodage pertinent, relié aux enseignements des autres disciplines, contribue à l’appropriation des concepts mathématiques. » • « Cette partie du programme se prête particulièrement à l’étude de situations issues des autres disciplines. »

8. Le contexte • Des préconisations de mise en œuvre convergentes : • Dans le cœur du programme • En géométrie : • « On apporte aux élèves des outils efficaces dans la résolution de problèmes spécifiques rencontrés dans les enseignements scientifiques et technologiques. »

9. Le contexte • Des préconisations de mise en œuvre convergentes : • Dans le cœur du programme de mathématiques • Pour le produit scalaire en particulier : • «Les problèmes traités sont plans mais on peut avantageusement exploiter des situations de l’espace issues de disciplines scientifiques et technologiques. » • Pour les nombres complexes : • « Ils sont introduits dès la classe de première pour permettre leur utilisation dans certaines spécialités. Le développement des activités à ce sujet s’adapte aux besoins des enseignements scientifiques ou technologiques. »

10. Le contexte • Des préconisations de mise en œuvre convergentes • Dans le cœur du programme de mathématiques • En statistiques et probabilités : • « Les sciences et techniques industrielles et du laboratoire fournissent un large éventail de sujets d’étude.» • « On fait réfléchir les élèves sur des données réelles, riches et variées. » • « On privilégie l’étude d’exemples issus de résultats d’expériences, de la maîtrise statistique des procédés, du contrôle de qualité, de la fiabilité ou liés au développement durable. » • «…on installe la loi binomiale dont les utilisations sont nombreuses dans les domaines technologiques. »

11. Le contexte Dans les programmes de Physique-Chimie et STI: En PC : « Ces compétences sont indissociables des compétences mathématiques nécessaires. »

12. Le contexte Dans les programmes de Physique-Chimie et STI: En STI : « Trois objectifs sont assignés aux enseignements du tronc commun : L’un d’eux consiste à acquérir des concepts de base de la technologie industrielle et à les appliquer dans une logique de limitation de l’impact environnemental. Pour cela l’enseignement est organisé en collaboration directe et étroite avec ceux de sciences physiques et chimiques, fondamentales et appliquées et de mathématiques, de façon à coordonner les apprentissages et à garantir le niveau scientifique nécessaire aux poursuites d’études. »

13. Des obstacles La rupture avec les savoirs et attendus des anciens programmes de STI et Physique-Chimie est conséquente. De ce fait, des documents pour la classe ne sont pas disponibles, ni construits, ni expérimentés. En STI, la culture de la discipline est à construire. En PC, il s’agit davantage d’une adaptation.

14. Des contraintes En étudiant les programmes de Physique-Chimie avec les collègues IA-IPR de la discipline, il apparaît que ni le produit scalaire, ni les nombres complexes ne sont mobilisés en première. Les pistes sont donc à chercher dans l’immédiat, en analyse .

15. Les domaines explorés La lecture conjointe des programmes de première physique-chimie, permet de repérer les points suivants susceptibles d’un traitement mathématique : Page 6 : Énergie interne ; température. Capacité thermique massique Exprimer la variation d'énergie interne d'un solide ou d'un liquide lors d'une variation de température.

16. Les domaines explorés Page 6 : Transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement. Flux thermique, résistance thermique. Caractéristiques thermiques des matériaux. Expliciter la dépendance entre la puissance rayonnée par un corps et sa température.

17. Les domaines explorés Page 6 : Énergie et puissance électriques : tension, intensité. Propriétés électriques des matériaux Grandeurs électriques caractérisant les dipôles : R, L, C, fem. Effet joule. Énergie stockée dans un condensateur, dans une bobine. Visualiser une représentation temporelle de ces grandeurs et en analyser les caractéristiques.

18. Les domaines explorés Pages 9 et 11: Ondes sonores et ultrasonores ; propagation. Définir et mesurer quelques grandeurs physiques associées à une onde sonore ou ultrasonore : pression acoustique, amplitude, période, fréquence, célérité, longueur d’onde. Ondes mécaniques : ondes progressives. Définir et mesurer quelques grandeurs physiques associées à uneonde mécanique : célérité, amplitude, période, fréquence, longueur d’onde.

19. Les domaines explorés • Page12 : Mise en mouvement. • Référentiels, trajectoires, vitesse, vitesse angulaire, accélération. • Mesurer des vitesses et des accélérations. • Écrire et appliquer la relation entre distance parcourue et vitesse dans un mouvement de translation à vitesse ou à accélération constante. • Écrire et appliquer la relation entre vitesse et vitesse angulaire. • Écrire et appliquer la relation donnant l’angle balayé dans un mouvement de rotation à vitesse angulaire constante.

20. Etude d’une situation : Étude concrète d’une activité de sciences physiques, qui pourrait être proposée en 1ère STI2D

21. Les questions Il est préconisé de : prendre appui sur les situations expérimentales rencontrées dans ces enseignements Quel attendu ? La situation expérimentale sert-elle à problématiser l’introduction d’un nouveau savoir mathématique qui sera utilisé ensuite en physique ? La situation sert-elle à problématiser l’introduction d’un nouveau savoir mathématique qui ne sera pas nécessairement utilisé en physique ? Les résultats expérimentaux collectés servent-ils de prétexte à mobiliser des savoirs mathématiques construits ?

22. Les questions Il est préconisé de :prendre en compte les besoins mathématiques des autres disciplines Compte tenue de la charge de travail des enseignants, quelles pistes tenables leur proposer?