Enseignement scientifique - exemples

lundi 8 avril 2019
par  Philippe Arzoumanian
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L’enseignement scientifique implique quatre disciplines (SVT, physique-chimie, mathématiques et informatique) sans spécifier la discipline ou les disciplines de rattachement du ou des professeurs qui assureront cet enseignement. Il concerne tous les élèves du cycle terminal de la voie générale, quels que soient leurs choix de spécialités.

Le premier objectif de cet enseignement est d’assurer à tous les élèves, y compris non scientifiques, les bases d’une culture et d’une pratique scientifiques indispensables au citoyen du XXIe siècle en identifiant notamment l’impact de la science sur la nature et les sociétés.
Le second objectif est de développer chez tous les élèves l’intérêt et le goût pour les sciences.

L’enseignement de première est organisé autour de la présentation de quatre thèmes et d’un projet expérimental et scientifique.

Les thèmes retenus sont apparemment reliés aux sciences physiques, chimiques et naturelles, mais chacun d’eux permet, à sa manière, de faire appel aux mathématiques pour modéliser, formaliser ou représenter des phénomènes, quantifier ou représenter des résultats.
La majorité des notions mathématiques mobilisées relève des programmes du cycle 4 et de seconde, tout en permettant des prolongements en lien avec le programme de spécialité.
En revanche, la mise en œuvre des activités mathématiques au sein de l’enseignement scientifique diffère de celle de la spécialité : par exemple, concernant certains énoncés ou résultats mathématiques, l’objectif n’est pas d’en présenter une démonstration ou d’en exiger la mémorisation, mais de faire découvrir l’histoire qui a permis d’y aboutir et de les appliquer dans le contexte étudié.
Les contenus des quatre premiers thèmes sont abondamment traités dans la littérature scientifique vulgarisée pour faciliter leur prise en main par des enseignants non spécialistes des sujets abordés. Ils offrent de nombreuses occasions de mettre les élèves en activité, avec ou sans outils numériques.

Thème 1 : la matière
Ce thème offre deux occasions d’intervention des mathématiques :
-  La désintégration radioactive en tant que phénomène d’évolution exponentielle discrète : calculs de demi-vie, représentations graphiques. Des prolongements sont possibles pour les élèves suivant la spécialité mathématique, en lien avec la fonction exponentielle.
-  La structure cristalline. Ce sous-thème permet de mobiliser des savoirs et savoir-faire mis en place au cycle 4 (géométrie du cube, translations, calculs de volumes et de proportions).

Thème 2 : l’énergie solaire
Ce thème se prête au traitement de données quantitatives relatives aux températures (calculs et représentations graphiques). Des prolongements sont tout à fait possibles, par exemple des calculs de moyennes mobiles comme moyen de lissage.

Thème 3 : la Terre
La dimension historique est très présente dans ce thème à travers le calcul de la longueur du méridien terrestre par la méthode d’Ératosthène et la triangulation de Delambre et Méchain.
Au-delà de l’intérêt historique et culturel, l’objectif est de faire percevoir aux élèves la puissance des mathématiques pour calculer des grandeurs inaccessibles à la mesure.

Ce thème offre également l’occasion de remobiliser les acquis du cycle 4 sur la géométrie de la sphère.

Thème 4 : le son et la musique
L’étude des gammes est une manière détournée d’engager un travail sur les nombres (fractions, puissances, racine douzième) et d’écouter les sons associés.
Au titre d’un développement, il est possible de faire construire intégralement une gamme de Pythagore à 5, 7 ou 12 notes.
Le sous-thème sur le codage des sons, lié à l’informatique, est à mettre en lien avec le traitement numérique des images étudié dans l’enseignement SNT de seconde.
Une illustration est faite en pj

Projet expérimental et numérique
Il se prête au traitement statistique de données issues de mesures et à l’utilisation d’outils numériques (tableur, logiciel de programmation). Ce projet permet d’introduire la notion de corrélation, la régression linéaire, la méthode des moindres carrés.
L’évaluation de ce projet ne relève pas de l’épreuve écrite de fin d’année issue d’une banque nationale de sujets, mais s’effectuera en situation, dans le cadre des 10 % du contrôle continu.


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