Nouveau programme de Terminale S

1. Nouveau programme de Terminale S Bulletin officiel spécial n°8 du 13 octobre 2011

2. Contexte général de la réforme du lycée • Orientation plus tardive (60 % d’enseignement général en 1ère S, 70 % d’enseignement scientifique en Terminale S) • 3 h de SPC 2nde , 3 h en 1°S et 5 h en T°S • Un horaire élève d’environ 28 heures (avec introduction de l’accompagnement personnalisé, épreuve anticipée d’histoire-géographie …)

3. Présentation • Objectifs : • Le programme se situe dans le prolongement de la classe de première S afin : - d’approfondir la formation à la démarche scientifique et de compléter les compétences déjà rencontrées - de faire acquérir des connaissances nouvelles.

4. Présentation • Objectifs : • Face à la multiplicité des sources d’information, le programme vise à former les esprits pour transformer ces informations en connaissances. • L’enseignant doit être un accompagnateur de chaque élève dans l’acquisition de compétences qui ne peuvent être opérationnelles sans connaissances.

5. Présentation • Modalités : • Deux compétences occupent une place centrale en terminale : « extraire » et « exploiter » des informations ; elles seront mises en œuvre fréquemment, notamment dans les situations identifiées dans la colonne de droite du programme, en respectant l’esprit de la démarche scientifique.

6. Présentation • Extraire : Les activités proposées aux élèves doivent les conduire à s’interroger de manière critique sur la valeur scientifique des informations, sur la pertinence de leur prise en compte, et à choisir de façon argumentée ce qui est à retenir. • Les supports d’informations proposés seront multiples et diversifiés : textes de vulgarisation et textes scientifiques en français et éventuellement en langue étrangère, tableaux de données, constructions graphiques, vidéos, signaux délivrés par des capteurs, spectres, modèles moléculaires, expériences réalisées ou simulées…

7. Préambule • Exploiter : • L’exploitation sera conduite en passant par l’étape d’identification des grandeurs physiques ou chimiques pertinentes et par celle de modélisation. • Cette formalisation pourra conduire à l’établissement des équations du modèle puis à leur traitement mathématique, numérique ou graphique. • L’élève est ainsi amené à raisonner avec méthode et à mettre en œuvre avec rigueur l’ensemble des étapes qui lui permettent de trouver la ou les solutions au problème posé.

8. Préambule • Des remarques importantes : • Le recours à des outils mathématiques n’est pas le but premier de la formation de l’élève en physique-chimie • Le professeur fera aussi appel à des exploitations qualitatives conduites avec rigueur. • Familiariser ainsi l’élève à pratiquer des raisonnements qualitatifs, à savoir faire de la physique et de la chimie « avec les mains », c’est aussi l’habituer à savoir communiquer en tant que scientifique avec des non scientifiques.

9. Préambule • Modalités: • Mise en activité des élèves à partir de démarches scientifiques, d’approches expérimentales, mises en perspective historique, liens avec les autres disciplines, usage des TIC. • Le professeur peut choisir le niveau d’entrée (dans les étapes de la démarche scientifique) et s’affranchir d’une lecture séquentielle du programme.

10. Préambule • Modalités : la démarche scientifique. • . • Initier l’élève à la démarche scientifique, c’est lui permettre d’acquérir des compétences autour des trois grandes étapes que sont : •  l’observation  la modélisation  l’action. • L’élève doit être capable de mettre en œuvre un raisonnement pour identifier un problème, formuler des hypothèses, les confronter aux constats expérimentaux et exercer son esprit critique. • Il doit pour cela pouvoir mobiliser ses connaissances, rechercher, extraire et organiser l’information utile, afin de poser les hypothèses pertinentes. Il lui faut également raisonner, argumenter, démontrer et travailler en équipe. • Enfin, en présentant la démarche suivie et les résultats obtenus, l’élève est amené à une activité de communication écrite et orale

11. Préambule • Modalités : l’approche expérimentale. • Deux pôles : l’expérience de cours et les activités expérimentales menées par les élèves. • Des stratégies pédagogiques qui permettent d’analyser un problème, de proposer et de réaliser un protocole expérimental, de confronter des représentations à la réalité, de porter un jugement critique sur la pertinence des résultats obtenus et sur les hypothèses émises. • Un cadre favorable pour développer autonomie et initiatives chez l’élève

12. Préambule • Modalités : la mise en perspective historique. • Préciser le contexte (temporel, géographique et sociétal) • Rappeler que la science est une école d’humilité et de patience, qu’elle a donné lieu à des hypothèses fausses et des controverses passionnées

13. Préambule • Modalités : L’usage des TIC • Expérimentation (ExAO), saisie et traitement des mesures, simulation, sans pour autant se substituer aux activités expérimentales directes et authentiques. • Les travaux et réalisations d’élèves pourront s’insérer dans le cadre d’un E.N.T., au cours ou en dehors des séances.

14. Préambule • Mesures et incertitudes • Des notions et compétences spécifiques relatives aux mesures et aux incertitudes sont mentionnées dans le programme et doivent être maîtrisée à la fin du lycée.

15. Architecture des programmes du cycle terminal • Observer • Comprendre • Agir

16. Présentation • Volonté d’encourager la liberté pédagogique • Ressources nationales pour faire la classe : des exemples indicatifs sans valeur prescriptive : http://www.eduscol.education.fr/spc • S’appuyer au mieux sur les acquis de première, de seconde et du collège.

17. Lecture du programme • Notions et contenus : les concepts à étudier • Compétences exigibles : connaissances, capacités et attitudes dont la maîtrise est exigée en fin d’année scolaire pour l’épreuve du bac. • Comme en seconde et en première, la chimie et la physique sont imbriquées

18. Réflexion sur l’évaluation • Evaluation par compétences : • Les évaluations peuvent prendre en compte, chaque fois que possible, les connaissances, capacités et attitudes (y compris dans les contrôles). • L’évaluation des activités pratiques et manipulatoires doit être prise en compte dans l’évaluation globale. • L’évaluation de la capacité à communiquer à l’oral est à renforcer.

19. OBSERVER : ondes et matière • Ondes et particules. • Caractéristiques et propriétés des ondes. • Analyse spectrale.

20. COMPRENDRE : lois et modèles • Temps, mouvement et évolution. • Structure et transformation de la matière. • Énergie, matière et raisonnement.

21. AGIR : défis du XXIème siècle • Économiser les ressources er respecter l’environnement. • Synthétiser des molécules, fabriquer de nouveaux matériaux. • Transmettre et stocker l’information. • Créer et innover.

22. Notations utilisées pour la présentation • Nouvelle notion en vert: ressources disponibles sur le site académique • Notion abordée dans les anciens programmes • Notion donnant lieu à une approche expérimentale

23. OBSERVER : ondes et matière Ondes et particules Rayonnements dans l’univers. Les ondes dans la matière : houle, ondes sismiques, ondes sonores. Détecteurs d’ondes mécaniques et électromagnétiques. Détecteurs de particules (photons, particules élémentaires ou non).

24. OBSERVER : ondes et matière Ondes et particules Des sources « froides » (rayonnement cosmologique, nuages interstellaires, corps solides,…) aux plus « chaudes » (étoiles et sources associées), en passant par les sources composites comme les galaxies, l’Univers est empli d’émetteurs électromagnétiques sur tout le spectre, qui interagissent avec l’atmosphère terrestre. Les photons associés aux ondes électromagnétiques, les particules élémentaires (électrons, protons, neutrinos,…), ou les particules composites (noyaux, atomes, molécules) sont, à côté des ondes électromagnétiques et mécaniques, des supports précieux d’information.

25. OBSERVER : couleurs et images. Ondes et particules En 2nde : Ondes sonores, ondes électromagnétiques, domaines de fréquence. Les spectres d’émission et d’absorption. En 1ère : Différentes sources de lumières. Domaine des ondes électromagnétiques. Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Particules élémentaires.

26. OBSERVER : ondes et matière • Caractéristiques et propriétés des ondes • Caractéristiques des ondes : • - Ondes progressives, grandeurs physiques, retard. • - Ondes sinusoïdales. • - Ondes sonores et ultrasonores analyse spectrale, timbre, hauteur. • Propriétés des ondes : • Diffraction. • Interférences. • Effet doppler.

27. OBSERVER : couleurs et images. Caractéristiques et propriétés des ondes En 2nde : Ondes sonores, signaux périodiques, période, fréquence. Caractérisation d’une radiation par sa longueur d’onde. Les spectres d’émission et d’absorption. En 1ère : Observer Différentes sources de lumières.

28. OBSERVER : couleurs et images. Caractéristiques et propriétés des ondes Effet Doppler : L'effet Doppler est le décalage de fréquence d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l'émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps. Vélocimétrie : La vélocimétrie est une technique qui permet de mesurer la vitesse et la direction d'un fluide, l'air par exemple.

29. OBSERVER : ondes et matière • Analyse spectrale • Spectres UV-Visible: lien entre couleur perçue et longueur d’onde absorbée. • Spectres IR : identification de groupes caractéristiques. • Spectres RMN du proton : identification de molécules organiques.

30. OBSERVER : couleurs et images. Analyse spectrale En 2nde : Les spectres d’émission et d’absorption. Raies d’émission ou d’absorption. Caractérisation d’une radiation par sa longueur d’onde. En 1ère : Observer Interaction lumière-matière. Spectre solaire. Loi de Beer- Lambert.

31. OBSERVER : couleurs et images. Analyse spectrale Spectroscopie IR: La spectroscopie IR est une classe de spectroscopie qui traite la partie IR du spectre électromagnétique. Elle permet d’identifier des groupes caractéristiques au sein d’une molécule. Spectroscopie RMN : La résonance magnétique nucléaire (RMN) désigne une propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire (par exemple 1H, 13C, …), placés dans un champ magnétique. Lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique, sous forme d'impulsions, les noyaux atomiques peuvent absorber l'énergie du rayonnement puis la relâcher lors de la relaxation. Grâce à l'analyse des déplacements chimiques de chaque résonance il est possible de déterminer la structure de beaucoup de moléculesorganiques.

32. COMPRENDRE : Lois et modèles Temps, mouvement et évolution 1/3 Temps, cinématique et dynamique newtonienne : - Vecteurs position, vitesse et accélération. - Référentiel galiléen. - Lois de Newton. - Conservation de la quantité de mouvement d’un système isolé. - Mouvement d’un satellite. - Révolution de la Terre autour du Soleil. - Lois de Kepler.

33. COMPRENDRE : Lois et modèles Temps, mouvement et évolution 2/3 Mesure du temps et oscillateur, amortissement : - Travail d’une force. - Force conservative ; énergie potentielle. - Forces non conservatives : exemple des frottements. - Énergie mécanique. - Étude énergétique des oscillations libres d’un système mécanique. - Dissipation d’énergie. - Définition du temps atomique.

34. COMPRENDRE : Lois et modèles Temps, mouvement et évolution 3/3 Temps et relativité restreinte : - Invariance de la vitesse de la lumière et caractère relatif du temps - Postulat d’Einstein. - Tests expérimentaux de l’invariance de la vitesse de la lumière. - Notion d’événement - Temps propre. - Dilatation des durées -Preuves expérimentales. Temps et évolution chimique : cinétique et catalyse. - Réactions lentes, rapides - Durée d'une réaction chimique. - Facteurs cinétiques. - Évolution d'une quantité de matière au cours du temps. - Temps de demi-réaction. - Catalyse homogène, hétérogène et enzymatique.

35. COMPRENDRE : Lois et modèles. Temps, mouvement et évolution En 2nde : L’étude du mouvement. Principe d’inertie. Mesure d’une durée. Concentration, réaction chimique, chromatographie. En 1ère : Observer Énergie d’un point matériel. Principe de conservation de l’énergie. Dosage des solutions colorées. Agir Piles, accumulateurs, oxydoréduction.

36. COMPRENDRE : Lois et modèles. Temps, mouvement et évolution Temps atomique : Le Temps atomique international (TAI) est une échelle de temps basée sur la définition de la seconde, et élaborée à l'aide d'horloges atomiques. Horloge atomique : Une horloge atomique est une horloge qui utilise la pérennité et 'immuabilité de la fréquence du rayonnement électromagnétique émis par un électron lors du passage d'un niveau d'énergie à un autre pour assurer l'exactitude et la stabilité du signal oscillant qu'elle produit. Relativité restreinte : La relativité restreinte est la théorie formelle élaborée par Albert Einstein en 1905 en vue de tirer toutes les conséquences physiques de la relativité galiléenne et du principe que la vitesse de la lumière dans le vide a la même valeur dans tous les référentiels inertiels.

37. COMPRENDRE : Lois et modèles Structure et transformation de la matière 1/3 Représentation spatiale des molécules : - Chiralité : définition, approche historique. - Représentation de Cram. - Carbone asymétrique - Chiralité des acides α-aminés. - Énantiomérie, mélange racémique, diastéréoisomérie. - Conformation : rotation autour d’une liaison simple, stabilité. - Formule topologique des molécules organiques. - Propriétés biologiques et stéréoisomérie.

38. COMPRENDRE : Lois et modèles Structure et transformation de la matière 2/3 Transformation en chimie organique aspect macroscopique : - Modification de chaîne, modification de groupe caractéristique. - Substitution, addition, élimination. Transformation en chimie organiqueaspect microscopique : - Liaison polarisée, - Site donneur et site accepteur de doublet d’électrons. - Interaction entre des sites donneurs et accepteurs - Représentation du mouvement d’un doublet d’électrons à l’aide d’une flèche courbe lors d’une étape d’un mécanisme réactionnel.

39. COMPRENDRE : Lois et modèles Structure et transformation de la matière 3/3 Réaction chimique par échange de proton : - Le pH : définition, mesure. - Théorie de Brönsted : acides faibles, bases faibles. - Couple acide-base ; Ka, pKa, Ke ; domaines de prédominance. - Acide fort, base forte dans l’eau. - Mélange d’un acide fort et d’une base forte, aspect thermique. - Contrôle du pH : solution tampon ; rôle en milieu biologique.

40. COMPRENDRE : Lois et modèles. Structure et transformation de la matière En 2nde : Formules et modèles moléculaires. Formule développée et semi-développée. Isomérie. Groupes caractéristiques. Réaction chimique- Équation chimique. En 1ère : Observer Formule de Lewis. Géométrie des molécules – Isomérie Z/E. Molécules organiques colorées – Liaisons covalentes. Comprendre Nomenclature des alcanes et des alcools. Liaisons hydrogène, électronégativité, caractère polaire Agir Acides carboxyliques – Caractère acide et pH.

41. COMPRENDRE : Lois et modèles. Structure et transformation de la matière Configuration : La configuration d'une molécule est la disposition de ses atomes dans l'espace indépendamment des rotations autour des liaisons simples Conformation : Les conformations d'une molécule sont les arrangements des atomes qui ne se différencient que par des rotations autour de liaisons simples.

42. COMPRENDRE : Lois et modèles Énergie, matière et rayonnement 1/2 Du macroscopique au microscopique - Constante d’Avogadro Transferts d’énergie entre systèmes macroscopiques - Notions de système et d’énergie interne. - Interprétation microscopique. - Capacité thermique. - Transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement. - Flux thermique. Résistance thermique. - Notion d’irréversibilité. - Bilans d’énergie.

43. COMPRENDRE : Lois et modèles Énergie, matière et rayonnement 2/2 Transferts quantiques d’énergie : - Émission et absorption quantiques. - Émission stimulée et amplification d’une onde lumineuse. - Oscillateur optique : principe du laser. - Transitions d’énergie : électroniques, vibratoires. Dualité onde-particule : - Photon et onde lumineuse. - Particule matérielle et onde de matière. - Relation de de Broglie. - Interférences photon par photon, particule par particule.

44. COMPRENDRE : Lois et modèles. Énergie matière et rayonnement En 2nde : Constante d’Avogadro. En 1ère : Observer Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Énergie d’un photon ΔΕ=h. Comprendre Formes d’énergie. Notion de rendement.

45. COMPRENDRE : Lois et modèles. Énergie matière et rayonnement Résistance thermique : La résistance thermique quantifie l’opposition à un flux de chaleur entre deux isothermes (T1 et T2) entre lesquelles s'échange un flux Φ : R = ΔT / Φ Relation de de Broglie : En physique, l'hypothèse de de Broglie est l'affirmation que toute matière est dotée d'une onde associée : ceci donne lieu à la dualité onde-particule. De plus, la longueur d'onde et la quantité de mouvement d'une particule sont reliées par une équation simple  qui posait les bases de la mécanique quantique : p = h / 

46. AGIR : Défis du XXIème siècle Économiser les ressources er respecter l’environnement Enjeux énergétiques : - nouvelles chaines énergétiques. - économies d’énergie. Apport de la chimie au respect de l’environnement : - chimie durable. - valorisation du dioxyde de carbone. Contrôle de la qualité par dosage : - dosages par étalonnage. - dosages par titrage direct.

47. AGIR : Défis du XXIème siècle Économiser les ressources er respecter l’environnement En 1ère : Observer Dosage de solutions colorées par étalonnage. Loi de Beer-Lambert. Comprendre Formes d’énergie. Principes de conservation de l’énergie. Agir Transport et stockage de l’énergie. Conversion d’énergie dans un générateur, un récepteur. Notion de rendement de conversion.

48. AGIR : Défis du XXIème siècle Économiser les ressources er respecter l’environnement Chimie durable  (ou chimie verte) : Traduit le concept de chimie pour un développement durable, autrement dit, une chimie qui veille à l’équilibre économique, social et environnemental du milieu dans lequel elle s’insère.

49. AGIR : Défis du XXIème siècle Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux matériaux Stratégie de la synthèse organique : - Analyse de protocoles. - Justification de choix techniques. Sélectivité en chimie organique : - Composés polyfonctionnels. - Réactif chimiosélectif. - Protection de fonction.

50. AGIR : Défis du XXIème siècle Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux matériaux En 2nde : Espèces chimiques naturelles et synthétiques. Matériaux naturels et synthétiques. Molécules simples ou complexes. En 1ère: Agir Synthèse ou hémisynthèse de molécules complexes, biologiquement actives.