                                                             Informer et accompagner
                                                             les professionnels de l’éducation   Cycles 2                          3 4
                                      Physique-Chimie
                                       Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Aide à la construction d’une progression
                                   en physique - chimie au cycle 4

                                    Sommaire

                               Introduction.................................................................................................... 2

                               Grandes lignes des repères de progressivité en mathématiques, SVT et
                               technologie..................................................................................................... 3

                               Éléments pour la construction d’une progression en physique-chimie dans le
                               cycle 4. ........................................................................................................... 5

                               Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « Organisation et
                               transformation de la matière ». ..................................................................... 6

                               Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « Mouvement et
                               interactions »............................................................................................... 13

                               Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « L’énergie et ses
                               conversions »............................................................................................... 16

                               Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « Des signaux
                               pour observer et communiquer »................................................................. 20

                               Des notions implicites du programme utiles en termes d’apprentissage. ... 22

                               Des pistes de contextualisation.................................................................... 24

                               Éléments de bibliographie et sitographie..................................................... 27




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                              Introduction
                              La loi n° 2013-595 du 8 juillet 2013 d’orientation et de programmation pour la refondation de
                              l’école de la République indique dans son article 13 : « La scolarité obligatoire doit garantir
                              à chaque élève les moyens nécessaires à l’acquisition d’un socle commun de connaissances,
                              de compétences et de culture, auquel contribue l’ensemble des enseignements dispensés au
                              cours de la scolarité. Le socle doit permettre la poursuite d’études, la construction d’un avenir
                              personnel et professionnel et préparer à l’exercice de la citoyenneté. »

                              Les programmes de l’école primaire et du collège ont été élaborés dans l’objectif
                              d’acquisition du socle commun par tous les élèves, au meilleur niveau possible. Ils intègrent
                              deux dimensions importantes qui permettent, dans chaque discipline, de construire
                              progressivement les connaissances et compétences associées pour atteindre les attendus
                              à la fin d’un cycle : la logique de cycle et la démarche spiralaire. La logique de cycle permet
                              une plus grande progressivité des apprentissages en laissant à l’élève l’opportunité d’avancer
                              à son rythme et de revenir sur certaines notions clés. La démarche spiralaire1, quant à elle,
                              implique que le parcours d’apprentissage prévoit qu’une même notion sera étudiée à divers
                              moments, dans plusieurs contextes et avec des niveaux de difficulté différents. L’enseignant
                              doit ainsi pouvoir identifier ce que les élèves, dans leur diversité, peuvent réussir à faire, tout
                              en accompagnant des niveaux d’abstraction de plus en plus élevés et de complexité de plus en
                              plus grande. C’est ce repérage, à partir de repères de progressivité, qui peut fournir les étapes
                              d’une progression raisonnée.

                              Cette ressource ne se substitue pas au programme, mais en précise l’esprit et indique
                              quelques pistes permettant de proposer une construction progressive des compétences pour
                              atteindre les attendus de fin de cycle et de leur maîtrise effective en classe de troisième. Elle
                              se fonde sur les repères de progressivité2 à la fois dans le cadre d’une construction évolutive
                              des concepts développés en physique chimie, mais aussi des repères de progressivité dans
                              les disciplines connexes que sont les mathématiques, les SVT et la technologie. On trouvera
                              ainsi des éléments de progression dans le cycle, des exemples de notions implicites porteuses
                              en matière d’apprentissage et des pistes de contextualisation thématiques, ces dernières
                              permettant de structurer une programmation contextualisée des activités des élèves et une
                              intégration facilitée dans des thématiques d’EPI.

                              Ce document n’a pas pour objectif de fournir une programmation clé en main. Il contient
                              des éléments d’une réflexion qui devra être approfondie par la mise en perspective avec
                              le volet 2 du programme et les sept compétences travaillées décrites dans le volet 3, dans
                              l’objectif d’acquisition du socle commun en créant les activités propices à la construction des
                              compétences disciplinaires visées. D’autres propositions de progressions sont disponibles
                              dans la partie « mettre en œuvre son enseignement » sur la page éduscol relative aux
                              ressources d’accompagnement du programme de physique chimie au cycle 4.




                              1. C’est Jérôme Bruner qui a introduit en 1960 l’idée de pédagogie spiralaire dans The process of education. Pour lui,
                              les programmes devraient être établis de façon à ce que les élèves reviennent de façon régulière sur ce qu’ils ont déjà
                              appris.
                              2. Repères de progressivité en physique-chimie au cycle 4
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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                    Chaque programme de cycle est structuré en 3 volets
                                    • Le premier volet fixe les objectifs du cycle ;
                                    • Le deuxième volet précise la contribution essentielle de chaque enseignement aux cinq
                                    domaines du socle commun ;
                                    • Le troisième volet précise les compétences travaillées et les contenus par enseignement.
                                    Le troisième volet précise pour chaque enseignement :
                                    • les compétences travaillées pendant le cycle : elles sont mises en perspective avec les
                                    domaines du socle ;
                                    • les attendus de fin de cycle ;
                                    • les connaissances et les compétences associées ; des exemples de situations, d’activités et de
                                    ressources pour l’élève ;
                                    • des repères de progressivité ;
                                    • des pistes pour aménager des liens avec les autres enseignements.



                               Grandes lignes des repères de progressivité en mathé-
                               matiques, SVT et technologie
                               Les repères de progressivité constituent des indications pour amener un conseil
                               d’enseignement à prendre des décisions relatives aux contenus et aux niveaux de maîtrise
                               visés, à un niveau donné (5e, 4e ou 3e). Croiser les repères de progressivité de différentes
                               disciplines en particulier, ici, celles des disciplines du pôle scientifique, permet une
                               co-construction ou construction-remobilisation des notions qui donne du sens aux
                               apprentissages. On évite ainsi un certain nombre d’écueils liés à l’introduction prématurée
                               d’une notion alors que cette dernière sera construite dans autre discipline, à un autre moment
                               de la scolarité.

                               Les mathématiques

                                    Nombres et calcul
                                    Les élèves rencontrent dès le début du cycle 4 le nombre relatif qui rend possibles toutes les
                                    soustractions. Ils généralisent l’addition et la soustraction dans ce nouveau cadre et rencontrent
                                    la notion d’opposé.
                                    L’écriture littérale est abordée dès la 5e, mais les notions de variables et d’inconnues, la factori-
                                    sation, le développement et la réduction d’expressions algébriques se font à partir de la 4e.
                                    Les puissances de 10 d’exposant entier sont manipulées à partir de la quatrième, les exposants
                                    négatifs étant introduits progressivement.
                                    Fonctions
                                    En 5e la rencontre de relations de dépendance entre grandeurs mesurables ainsi que leur repré-
                                    sentation graphique permet d’introduire la notion de fonction qui est stabilisée en 3e.
                                    En 3e les élèves sont en mesure de faire le lien entre proportionnalité, fonctions linéaires, théo-
                                    rème de Thalès et homothétie et choisir le mode de représentation le mieux adapté à la résolu-
                                    tion d’un problème.
                                    Espace et géométrie
                                    Le théorème de Pythagore est introduit en 4e, le théorème de Thalès en 3e.




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Les Sciences de la Vie et de la Terre

                                    Dans le domaine de l’alimentation, les mécanismes moléculaires sont réservés à la classe de
                                    troisième.




                               La technologie

                                    Modélisation et simulation des objets et systèmes techniques
                                    En fin de cycle, l’accent est mis sur les hypothèses retenues pour utiliser une modélisation de
                                    comportement fournie, et sur la nécessité de prendre en compte ces hypothèses pour inter-
                                    préter les résultats de la simulation. Il est alors pertinent de montrer l’influence d’un ou deux
                                    paramètres sur les résultats obtenus afin d’initier une réflexion sur la validité des résultats.




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Éléments pour la construction d’une progression en phy-
                               sique-chimie dans le cycle 4
                               Les propositions de progressions présentées dans les tableaux qui suivent ne sont que
                               des exemples parmi d’autres et ne constituent pas des injonctions ; chacun pourra les
                               analyser et s’en servir pour construire son propre outil de travail. Le professeur garde sa
                               liberté pédagogique et toute autre progression qui respecte les repères de progressivité, la
                               structuration progressive et logique des concepts et la notion de spiralisation est possible.
                               D’autres progressions sont proposées à cet égard sur éduscol pour chacun des 4 thèmes du
                               programme dans la partie « Mettre en œuvre son enseignement ».

                               Il convient de rappeler que dans l’écriture des programmes de cycle, seuls figurent dans
                               le volet 3 du programme les attendus de fin de cycle qui sont déclinés en connaissances et
                               compétences associées. Ils indiquent donc ce que l’élève doit savoir ou doit savoir faire à la
                               fin du cycle, mais ils ne décrivent pas ce que l’enseignant doit enseigner, ni comment il doit le
                               faire. C’est donc à l’équipe de décider d’une progression et à chaque enseignant d’organiser
                               la programmation des activités, en les adossant aux sept compétences travaillées en physique
                               chimie. Cette progressivité des apprentissages passe notamment par la mise en œuvre de
                               tâches complexes3 qui peuvent conduire l’élève à réinvestir en autonomie dans un nouveau
                               contexte, pour une situation inédite, ce qu’il a appris dans un autre contexte.

                               La progression proposée dans ce document a été construite en respectant trois types de
                               progressivités :
                               • construction progressive des modèles explicatifs ou des concepts ;
                               • augmentation progressive du degré de complexité des situations choisies ;
                               • prise en compte de la progressivité dans d’autres disciplines, mathématique, SVT et techno-
                               logie notamment.

                               Certaines mentions sont indiquées en italique dans les tableaux. Elles sont relatives à
                               l’expérimentation ; la place de l’expérimental doit rester une priorité pour faire découvrir,
                               construire et remobiliser les notions du programme, pour faire travailler les compétences
                               liées à la démarche scientifique et pour développer le goût pour les sciences. D’autres
                               indications, en bleu, donnent des indications supplémentaires en termes de progressivité, de
                               pistes de travail ou de réinvestissement.




                               3. Les tâches complexes recouvrent les tâches avec prise d’initiative, les démarches d’investigation, les résolutions de
                               problème.
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  CYCLE    4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Pistes pour la construction d’une progression sur le
                               thème « Organisation et transformation de la matière »
 Voir une autre proposi-
                               Les exemples de progressions présentées ci-après, comme les autres exemples proposés
 tion de progression sur
    le même thème dans
                               dans cette ressource, n’ont pas vocation à être modélisants. D’autres choix sont possibles.
    la ressource « Pistes      D’autres progressions sont ainsi proposées sur chacun des thèmes du programme dans les
     pour la construction      ressources de la catégorie Mettre en œuvre son enseignement, sous les titres « Pistes pour la
   d’une progression sur       construction d’une progression sur le thème … » .
le thème « Organisation
 et transformation de la       Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
     matière » » (à venir).


                                    Attendus de fin de cycle
                                    • Décrire la constitution et les états de la matière
                                    • Décrire et expliquer des transformations chimiques
                                    • Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers


                                                                                            Exemples de situations, d’activitÉs et
                                Connaissances et compÉtences associÉes
                                                                                            d’outils pour l’ÉlÈve
                                                                  Décrire la constitution et les états de la matière
                                Caractériser les différents états de la matière (solide,    Dans la continuité du cycle 2 au cours duquel l’élève
                                liquide et gaz).                                            s’est initié les différents états de la matière, ce thème a
                                Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental       pour but de lui faire découvrir la nature microscopique
                                pour étudier les propriétés des changements d’état.         de la matière et le passage de l’état physique aux consti-
                                                                                            tuants chimiques
                                Caractériser les différents changements d’état d’un
                                corps pur.                                                  Mise en œuvre d’expériences simples montrant la
                                                                                            conservation de la masse (mais non-conservation du
                                Interpréter les changements d’état au niveau microsco-      volume) d’une substance lors d’un changement d’état.
                                pique.
                                                                                            Si l’eau est le principal support expérimental – sans en
                                Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental       exclure d’autres – pour l’étude des changements d’état,
                                pour déterminer une masse volumique d’un liquide ou         on pourra exploiter des données pour connaître l’état
                                d’un solide.                                                d’un corps dans un contexte fixé et exploiter la tempé-
                                Exploiter des mesures de masse volumique pour diffé-        rature de changement d’état pour identifier des corps
                                rencier des espèces chimiques.                              purs.
                                • Espèce chimique et mélange.                               L’étude expérimentale sera l’occasion de mettre l’accent
                                • Notion de corps pur.                                      sur les transferts d’énergie lors des changements d’état.
                                • Changements d’état de la matière.                         L’intérêt de la masse volumique est présenté pour
                                • Conservation de la masse, variation du volume, tem-       mesurer un volume ou une masse quand on connaît
                                pérature de changement d’état.                              l’autre grandeur, mais aussi pour distinguer différents
                                • Masse volumique : Relation m = ρ.V.                       matériaux. Un travail avec les mathématiques sur les
                                                                                            relations de proportionnalité et les grandeurs-quotients
                                                                                            peut être proposé.
                                Concevoir et réaliser des expériences pour caractériser     Ces études seront l’occasion d’aborder la dissolution de
                                des mélanges.                                               gaz dans l’eau au regard de problématiques liées à la
                                Estimer expérimentalement une valeur de solubilité          santé et l’environnement.
                                dans l’eau.                                                 Ces études peuvent prendre appui ou illustrer les diffé-
                                • Solubilité.                                               rentes méthodes de traitement des eaux (purification,
                                • Miscibilité.                                              désalinisation…).
                                • Composition de l’air.




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                                                                            Exemples de situations, d’activitÉs et
                                Connaissances et compÉtences associÉes
                                                                                            d’outils pour l’ÉlÈve
                                                                Décrire et expliquer des transformations chimiques
                                Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces        Cette partie prendra appui sur des activités expérimen-
                                chimiques à partir d’une banque fournie.                    tales mettant en œuvre différents types de transforma-
                                Identifier expérimentalement une transformation             tions chimiques : combustions, réactions acide-base,
                                chimique.                                                   réactions acides-métaux.
                                Distinguer transformation chimique et mélange, trans-       Utilisation du tableau périodique pour retrouver, à partir
                                formation chimique et transformation physique.              du nom de l’élément, le symbole et le numéro atomique
                                                                                            et réciproquement.
                                Interpréter une transformation chimique comme une
                                redistribution des atomes.
                                Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour
                                décrire une transformation chimique observée.
                                • Notions de molécules, atomes, ions.
                                • Conservation de la masse lors d’une transformation
                                chimique.
                                Associer leurs symboles aux éléments à l’aide de la clas-
                                sification périodique.
                                Interpréter une formule chimique en termes atomiques.
                                • Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau, dioxyde de
                                carbone.
                                Propriétés acidobasiques                                    Ces différentes transformations chimiques peuvent
                                Identifier le caractère acide ou basique d’une solution     servir de support pour introduire ou exploiter la notion
                                par mesure de pH.                                           de transformation chimique dans des contextes variés
                                                                                            (vie quotidienne, vivant, industrie, santé, environnement).
                                Associer le caractère acide ou basique à la présence
                                d’ions H+ et OH-.                                           La pratique expérimentale et les exemples de transfor-
                                                                                            mations abordées sont l’occasion de travailler sur les
                                • Ions H+ et OH-.                                           problématiques liées à la sécurité et à l’environnement.
                                • Mesure du pH.
                                • Réactions entre solutions acides et basiques.
                                • Réactions entre solutions acides et métaux.
                                                                 Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers
                                Décrire la structure de l’Univers et du système solaire.    Ce thème fait prendre conscience à l’élève que l’Uni-
                                Aborder les différentes unités de distance et savoir les    vers a été différent dans le passé, qu’il évolue dans sa
                                convertir : du kilomètre à l’année-lumière.                 composition, ses échelles et son organisation, que le
                                                                                            système solaire et la Terre participent de cette évolution.
                                • Galaxies, évolution de l’Univers, formation du système
                                solaire, âges géologiques.                                  L’élève réalise qu’il y a une continuité entre l’infiniment
                                • Ordres de grandeur des distances astronomiques.           petit et l’infiniment grand et que l’échelle humaine se
                                Connaître et comprendre l’origine de la matière.            situe entre ces deux extrêmes.
                                Comprendre que la matière observable est partout de         Pour la formation de l’élève, c’est l’occasion de travail-
                                même nature et obéit aux mêmes lois.                        ler sur des ressources en ligne et sur l’identification de
                                                                                            sources d’informations fiables. Cette thématique peut
                                • La matière constituant la Terre et les étoiles.           être aussi l’occasion d’une ouverture vers la recherche,
                                • Les éléments sur Terre et dans l’univers (hydro-          les observatoires et la nature des travaux menés grâce
                                gène, hélium, éléments lourds : oxygène, carbone, fer,      aux satellites et aux sondes spatiales.
                                silicium…).
                                • Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau
                                atomique (nucléons : protons, neutrons), électrons.


                               Repères de progressivité extraits du programme de cycle 44

                               Du cycle 2 au cycle 3, l’élève a appréhendé par une première approche macroscopique les
                               notions d’état physique et de changement d’état d’une part et les notions de mélange et de
                               constituants d’un mélange d’autre part. Le cycle 4 permet d’approfondir, de consolider ces
                               notions en abordant les premiers modèles de description microscopique de la matière et de
                               ses transformations, et d’acquérir et d’utiliser le vocabulaire scientifique correspondant.

                               Dès la classe de 5e, les activités proposées permettent de consolider les notions d’espèce
                               chimique, de mélange et de corps pur, d’état physique et de changement d’état, par des études
                               quantitatives : mesures et expérimentations sur la conservation de masse, la non-conservation
                               du volume et la proportionnalité entre masse et volume pour une substance donnée.
                               4. Repères de progressivité en physique-chimie au cycle 4
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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               L’introduction de la grandeur quotient masse volumique se fait progressivement à partir de la
                               classe de 4e.

                               Les notions de miscibilité et de solubilité peuvent être introduites expérimentalement dès le
                               début du cycle.

                               L’utilisation d’un modèle particulaire pour décrire les états de la matière, les transformations
                               physiques et les transformations chimiques peut être développée à partir de la classe de 5e,
                               même si le nom de certaines espèces chimiques a pu être rencontré antérieurement.

                               Les activités proposées permettent d’introduire expérimentalement des exemples de
                               transformations chimiques dès la classe de 5e, avec des liens possibles avec l’histoire des
                               sciences d’une part, et les situations de la vie courante d’autre part. L’utilisation d’équations
                               de réaction pour modéliser les transformations peut être initiée en classe de 4e dans des cas
                               simples.

                               Le tableau périodique est considéré à partir de la classe de 4e comme un outil de classement
                               et de repérage des atomes constitutifs de la matière, sans qu’il faille insister sur la notion
                               d’élément chimique. La description de la constitution de l’atome et de la structure interne du
                               noyau peut être réservée à la classe de 3e, et permet un travail sur les puissances de dix en
                               lien avec les mathématiques.

                               La partie « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » peut être abordée tout au long
                               du cycle comme objet d’étude et comme champ d’application pour le thème du programme
                               « Organisation et transformations de la matière », ainsi que pour les thèmes « Mouvement
                               et interactions » et « Des signaux pour observer et communiquer ». Elle permet aussi une
                               articulation avec le programme de sciences de la vie et de la Terre.




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Décrire la constitution et les états de la matière
                               5



                                    Ce qui est travaillé au cycle 3
                                    Au cycle 3 sont décrits les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique. La di-
                                    versité des matériaux (métaux, minéraux, verres, plastiques, matière organique), l’état physique
                                    d’un échantillon de matière en fonction de conditions externes sont appréhendés. Quelques pro-
                                    priétés de la matière sont introduites (solubilité, élasticité…) et la masse est présentée comme
                                    grandeur physique caractérisant un échantillon de matière.
                                    La notion de mélange est introduite (la matière qui nous entoure à l’état solide, liquide ou gazeux
                                    est le résultat d’un mélange de différents constituants) et quelques expériences de séparation
                                    sont proposées (décantation, filtration, évaporation).
                                    Les sauts conceptuels au cycle 4
                                    Au cycle 4, l’élève passe du monde macroscopique au monde microscopique. Ce passage se
                                    fait progressivement sur le cycle et interroge la notion de modèle en sciences à la fois dans sa
                                    dimension descriptive, prédictive et à propos de son champ de validité. Le modèle particulaire ne
                                    nécessite pas l’introduction des atomes pour décrire les états de la matière ni pour prédire ou
                                    pour expliquer la conservation de la masse au cours d’un changement d’état ou d’un mélange.
                                    En revanche, ce modèle ne sera plus opérant pour expliquer l’apparition de nouvelles espèces
                                    chimiques au cours d’une transformation chimique. Il devra donc évoluer en introduisant les
                                    atomes, le modèle de l’atome insécable étant alors suffisant. C’est par exemple le besoin d’expli-
                                    quer les charges des ions qui induira une nouvelle modification de ce modèle par l’introduction
                                    de la structure interne de l’atome5.
                                    L’étude des mélanges se poursuit en passant de la notion de saturation vue au cycle 3 à celle de
                                    solubilité au sens quantitatif du terme et en structurant progressivement la notion de corps pur.
                                    C’est l’occasion de revenir sur les changements d’état et de dégager, par exemple, un critère de
                                    distinction d’un corps pur autour du palier de température au cours de ces transformations phy-
                                    siques. En termes de progressivité, on pourrait s’intéresser en cinquième aux mélanges solide-
                                    liquide et liquide-liquide et réserver l’étude des mélanges gaz-liquide à la classe de quatrième
                                    pour quantifier la solubilité des gaz dans l’eau, plus difficile d’accès.
                                    La différence entre masse et volume (deux concepts souvent confondus par l’élève) induit une
                                    structuration supplémentaire, leur interdépendance étant liée, pour une espèce donnée, par la
                                    masse volumique. Cette notion de masse volumique se construit très progressivement sur la
                                    durée du cycle en veillant la cohérence de la démarche avec l’approche de la proportionnalité et
                                    d’exploitation de relations littérales en mathématiques.




                               5. C’est à nouveau l’évolution de ce modèle en seconde pour rendre compte de l’existence d’espèces atomiques,
                               ioniques ou moléculaires spécifique à chaque élément qui conduira à l’introduction des couches électroniques et
                               des règles du duet et de l’octet. De même en première, l’analyse de spectre d’émission de raies conduira au modèle
                               quantique de l’atome.
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  CYCLE   4       I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                 Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « décrire la constitution et
                                 les états de la matière »
                                                                                                                                                  67891011


 Niveau 5     e
                                                      Niveau 4   e
                                                                                                        Niveau 3   e


 En cinquième l’étude des mélanges permet de          Les études qui suivent permettent de réinvestir   Notions de molécules, atomes, ions10.
 réinvestir les techniques de séparation vues         les connaissances des élèves dans le domaine
                                                                                                        Cet attendu de fin de cycle gagne à être
 au cycle 3 pour aller plus loin. Elle permet,        des mélanges et des techniques de séparation.
                                                                                                        travaillé en lien avec la transformation
 par exemple, une première approche de la             Composition de l’air (dioxygène, diazote, autre   chimique mettant en jeu des espèces
 valeur de la masse volumique d’un liquide            gaz…).                                            atomiques, moléculaires ou ioniques chargées.
 pour justifier les positions relatives de deux
 liquides non miscibles. Elle permet aussi de         Mettre en œuvre des tests caractéristiques        Masse volumique :
                                                      d’espèces chimiques à partir d’une banque
 travailler sur la solubilité en la quantifiant. On                                                     Relation11 m = ρ.V
 pourra alors proposer une structuration de           fournie (test O2, CO2, H2O).
                                                                                                        Exploiter des mesures de masse volumique
 la notion de corps pur en réinvestissant les         Solubilité d’un gaz :
                                                                                                        pour différencier des espèces chimiques ou
 connaissances sur les changements d’état.            Estimer expérimentalement une valeur de           des corps.
 Concevoir et réaliser des expériences pour           solubilité d’un gaz dans l’eau.
                                                                                                        Ce réinvestissement de la masse volumique
 caractériser des mélanges (miscibilité de deux       La solubilité interroge la conservation de la     peut se faire, par exemple, dans le cadre des
 liquides, solubilité d’un solide).                   masse dans un mélange et le pouvoir solvant       transformations chimiques pour reconnaître
 Masse volumique (des liquides)6 : Première           de l’eau. La conservation de la masse au cours    des métaux. Elle peut également se faire en
 approche expérimentale de l’interdépendance          d’un mélange peut être l’occasion de réinvestir   relation avec la partie « décrire l’organisation
 entre masse et volume pour une substance             les mélanges solide-liquide.                      de la matière dans l’univers » dans le cadre du
 liquide donnée.                                      Masse volumique (liquides et solides) :           classement des planètes par leur densité.
 Solubilité d’un solide :                             Proposer et mettre en œuvre un protocole
 Estimer expérimentalement une valeur de              expérimental pour déterminer une masse
 solubilité d’un solide dans l’eau.                   volumique d’un liquide ou d’un solide.
 Caractériser les différents états de la matière      La donnée de la masse volumique permet de
 (solide, liquide, gaz).                              prédire, par exemple, la position relative de
                                                      deux liquides non miscibles entre eux.
 Caractériser les différents changements d’état
 d’un corps pur : mesure de la température de
 changement d’état7.
 Test caractéristique de l’eau8.
 Proposer et mettre en œuvre un protocole
 expérimental pour étudier les propriétés des
 changements d’état : variation du volume,
 conservation de la masse.
 Interpréter les changements d’état au niveau
 microscopique. Notions de molécules9.
 Le modèle particulaire peut être envisagé à ce
 niveau pour une première interprétation des
 états de la matière.




                                 6. La grandeur quotient masse volumique pourra être introduite en troisième, en cinquième on peut travailler juste sur
                                 la valeur de cette grandeur.
                                 7. Le palier de température au cours du changement d’état est un critère utilisable pour distinguer un corps pur d’un
                                 mélange.
                                 8. La conception initiale souvent présente dans l’esprit des élèves est qu’un liquide limpide et incolore comme de l’eau
                                 est de l’eau.
                                 9. Au sens de particules, sans évoquer les atomes qui les constituent.
                                 10. La formation de l’ion n’est pas à expliciter dans les classes antérieures.
                                 11. À ce niveau, les notions de variable et d’inconnue commencent à apparaitre ; on peut déduire une grandeur (masse
                                 ou volume) si on connaît la masse volumique et l’autre grandeur. Un lien avec les mathématiques est à établir, la
                                 masse volumique faisant partie des grandeurs quotient étudiées dans cette discipline.
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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                Décrire et expliquer des transformations chimiques

                                         Ce qui est travaillé au cycle 3
                                         Au cycle 3, l’idée qu’un mélange peut conduire à une transformation chimique est introduite
                                         dans le cadre d’études engagées autour des mélanges.
                                         Les sauts conceptuels au cycle 4
                                         Au cycle 4, la notion de transformation chimique va être structurée en la modélisant au niveau
                                         macroscopique par une réaction chimique et en l’interprétant au niveau microscopique comme
                                         une redistribution d’atomes entre entités chimiques. C’est l’occasion de modifier le premier
                                         modèle particulaire, suffisant pour expliquer les états de la matière en termes d’espace entre
                                         les particules, mais insuffisant pour rendre compte des transformations chimiques, ceci permet
                                         de commencer à décrire la constitution des molécules et d’introduire la notion d’atomes et
                                         d’ions. Des argumentations s’appuyant sur des observations macroscopiques ou des interpréta-
                                         tions microscopiques conduisent l’élève à effectuer une distinction entre mélange, transforma-
                                         tion physique et transformation chimique.


                                Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « décrire et expliquer des
                                transformations chimiques »
                                121314


 Niveau 5e                                            Niveau 4e                                            Niveau 3e
 Transformations chimiques.                           Identifier expérimentalement une transformation      Identifier le caractère acide ou basique d’une
 On peut revenir sur l’étude faite au cycle 3         chimique.                                            solution par mesure de pH.
 et aborder à ce niveau la reconnaissance de          En quatrième, on peut travailler à partir de         Associer le caractère acide ou basique à la
 quelques transformations chimiques pour              transformations chimiques ne mettant en jeu          présence d’ions H+ et OH-.
 marquer la différence avec un changement             que des espèces neutres (l’introduction des          En troisième, le champ d’étude des trans-
 d’état ou un mélange (par exemple la réaction        ions nécessite l’appui du modèle atomique            formations chimiques est élargi à celui des
 entre le vinaigre et le calcaire ; toute transfor-   enrichi par celui de noyau et de nuage électro-      transformations chimiques mettant en jeu des
 mation chimique est envisageable si elle per-        nique). Les combustions, liées à la composi-         espèces chargées. Aucun attendu de fin de
 met clairement de montrer que l’on forme de          tion de l’air, restent une bonne approche pour       cycle n’est fixé en termes d’ajustement d’une
 nouvelles espèces), cependant l’interprétation       construire cette notion.                             équation de réaction.
 microscopique n’est pas envisageable, car elle       Mettre en œuvre des tests caractéristiques
 nécessiterait la connaissance des atomes.                                                                 Réactions entre solutions acides et basiques.
                                                      d’espèces chimiques à partir d’une banque
 Le travail à partir de produits du quotidien         fournie (test du dioxygène, du dioxyde de carbone,   Réactions entre solutions acides et métaux.
 acides ou basiques permet de travailler sur          de l’eau).                                           La notion de masse volumique est réinvestie
 la sécurité et justifie la recherche d’un critère    Évolution du modèle particulaire, introduction       pour reconnaître des métaux, susceptibles de
 de reconnaissance de ces différents types de         de l’atome : interpréter une transformation          réagir avec des acides.
 solutions.                                           chimique comme une redistribution des                Utiliser une équation de réaction chimique
 Identifier le caractère acide ou basique d’une       atomes.                                              fournie pour décrire une transformation
 solution par mesure de pH.                           Aucun attendu de fin de cycle n’est fixé en          chimique observée.
 Le lien entre le pH et les ions hydrogène sup-       termes d’ajustement12 d’une équation de              Mettre en œuvre des tests caractéristiques
 pose l’étude des ions et donc de la structure de     réaction.                                            d’espèces chimiques à partir d’une banque
 l’atome. Elle n’est pas à envisager à ce niveau.     Utiliser une équation de réaction chimique           fournie (test de reconnaissance des ions et du
                                                      fournie pour décrire une transformation              dihydrogène).
                                                      chimique observée13.                                 Distinguer transformation chimique et
                                                      Associer leurs symboles aux éléments à l’aide        mélange, transformation chimique et transfor-
                                                      de la classification périodique14.                   mation physique.
                                                      Interpréter une formule chimique en termes           On peut réinvestir ici l’évolution du modèle par-
                                                      atomiques : O2, H2, N2, H2O, CO2.                    ticulaire pour interpréter ces distinctions, mais
                                                                                                           aussi la conservation de la masse au cours
                                                      Conservation de la masse lors d’une transfor-        d’un changement d’état, d’une transformation
                                                      mation chimique.                                     chimique ou d’un mélange pour réactiver les
                                                      Distinguer transformation chimique et                acquis antérieurs.
                                                      mélange, transformation chimique et transfor-
                                                      mation physique.
                                                      On peut réinvestir dans ce contexte le modèle
                                                      particulaire vu en 5ème et son évolution avec le
                                                      modèle atomique en 4ème.


                                12. Le verbe d’action « ajuster » est recommandé pour évoquer la recherche et l’attribution des coefficients
                                stœchiométriques pour assurer la conservation de la masse et des « atomes ». Le verbe « équilibrer », utilisé par le
                                passé, conduit à des confusions possibles avec la notion d’équilibre chimique. Les anglo-saxons utilisent aussi deux
                                mots : to balance pour ajuster une équation de réaction et equilibrium pour les équilibres chimiques.
Retrouvez Éduscol sur           13. Les notions de réactifs, de produits et la conservation des atomes (en fait des éléments) pourront être déduits de
                                l’analyse d’une équation de réaction fournie ajustée.
                                14. Justifier la place des éléments dans la classification implique l’étude du numéro atomique (lien avec le modèle
                                de l’atome). La notion de noyau étant introduite (Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau atomique
                                (nucléons : protons, neutrons), électrons).
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  CYCLE   4       I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                 Décrire l’organisation de la matière dans l’univers


                                      Ce qui est travaillé au cycle 3
                                      Au cycle 3 est abordé le fait que la matière se trouve en dehors du milieu quotidien et se ren-
                                      contre aussi à grande échelle (Terre, planètes, Univers). On situe la Terre dans le système solaire
                                      et son mouvement est décrit (rotation sur elle-même et révolution autour du soleil), ce qui per-
                                      met d’aborder l’alternance jour/nuit et les saisons. On caractérise les conditions de vie sur Terre
                                      (présence d’eau liquide et température favorable).
                                      Les sauts conceptuels au cycle 4
                                      Au cycle 4, on franchit les frontières du système solaire. Cela conduit à faire intervenir des
                                      distances importantes pour lesquelles il faudra trouver un mode de représentation adapté. La
                                      notion d’année- lumière peut être introduite progressivement, d’abord présentée comme une
                                      simple unité de mesure (distance parcourue pas la lumière pendant une année, au même titre
                                      que l’unité astronomique correspond à la distance moyenne Terre-Soleil). La capacité à calculer
                                      l’équivalent en mètre de l’année-lumière ne pourra être attendue que lorsque la relation entre
                                      vitesse, durée et distance aura été travaillée suffisamment. C’est aussi l’objectif des écritures
                                      scientifiques qui permettront d’aborder les grandes distances comme les distances infiniment
                                      petites avec un même formalisme.



                                 Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « décrire l’organisation de
                                 la matière dans l’univers »
                                 15


 Niveau 5     e
                                                     Niveau 4e                                           Niveau 3e
 Décrire la structure du système solaire :           Décrire la structure de l’univers et du système     Évolution de l’Univers.
 • Système Terre-Lune-Soleil                         solaire :                                           L’évolution de l’Univers permet de réinvestir la
 • Système solaire                                   • Système solaire                                   structure du système solaire, les galaxies et
 Comme au cycle 3, en classe de cinquième            • Galaxies                                          l’année-lumière.
 on peut « rester » dans le système solaire et       Ordres de grandeur des distances astrono-           Connaître et comprendre l’origine de la
 travailler sur les phénomènes liés à la Lune        miques                                              matière :
 (phases de la Lune, éclipses). Cette partie         Aborder les différentes unités de distance et
 est fortement en lien avec les parties « mou-                                                           La matière constituant la Terre et les étoiles.
                                                     savoir les convertir : du kilomètre à l’année-      Les éléments sur Terre et dans l’Univers
 vements et interactions » et « signaux » du         lumière.
 programme.                                                                                              (hydrogène, hélium, éléments lourds : oxygène,
                                                     Galaxies, formation du système solaire, âges        carbone, fer, silicium…).
 Aborder les différentes unités de distance.         géologiques.                                        On peut envisager de travailler sur les familles
 Manipuler les puissances de 10 sur ce niveau        Travailler sur l’année-lumière implique de          de planètes à partir de leur masse volumique
 n’est pas envisageable, tout comme l’étude de       travailler la relation entre vitesse, distance et   (ou densité15).
 la vitesse de la lumière.                           durée une fois la notion d’inconnue abordée en      Constituants de l’atome, structure interne d’un
 L’unité astronomique demeure accessible à           mathématiques.                                      noyau atomique (nucléons : protons, neutrons),
 ce niveau. L’année-lumière peut être utilisée       L’expression « voir loin, c’est voir dans le        électrons.
 comme simple unité adaptée pour comparer            passé » permet de réinvestir la propagation
 les distances de notre système solaires aux                                                             La nucléosynthèse dans les étoiles peut-être
                                                     de la lumière et interroge les conditions de        un support de travail. À ce niveau on peut faire
 étoiles de la galaxie.                              visibilité.                                         le lien avec la classification périodique (place
                                                                                                         versus nombre de protons).
                                                                                                         Comprendre que la matière observable est
                                                                                                         partout de même nature et obéit aux mêmes
                                                                                                         lois.
                                                                                                         On peut relier cette partie à la loi de gravita-
                                                                                                         tion universelle et la pesanteur sur une autre
                                                                                                         planète que la Terre.




                                 15. Cette notion n’est pas exigible, mais peut servir à réinvestir la masse volumique.
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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Pistes pour la construction d’une progression sur le
                               thème « Mouvement et interactions »
    Voir aussi une autre
          proposition de
      progression sur le
   même thème dans la               Attendus de fin de cycle
ressource « Pistes pour             • Caractériser un mouvement.
   la construction d’une            • Modéliser une interaction par une force caractérisée par un point d’application, une direction,
      progression sur le            un sens et une valeur.
 thème « Mouvement et
        interactions » ».


                               Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
                                                                                                Exemples de situations, d’activités et
                                Connaissances et compétences associées
                                                                                                d’outils pour l’élève
                                                                               Caractériser un mouvement
                                Caractériser le mouvement d’un objet.                           L’ensemble des notions de cette partie peut être abordé
                                Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le   à partir d’expériences simples réalisables en classe, de
                                cas d’un mouvement uniforme.                                    la vie courante ou de documents numériques.
                                • Vitesse : direction, sens et valeur.                          Utiliser des animations des trajectoires des planètes,
                                • Mouvements rectilignes et circulaires.                        qu’on peut considérer dans un premier modèle simplifié
                                • Mouvements uniformes et mouvements dont la vi-                comme circulaires et parcourues à vitesse constante
                                tesse varie au cours du temps en direction ou en valeur.        Comprendre la relativité des mouvements dans des
                                • Relativité du mouvement dans des cas simples.                 cas simples (train qui démarre le long d’un quai) et
                                                                                                appréhender la notion d’observateur immobile ou en
                                                                                                mouvement.
                                          Modéliser une interaction par une force caractérisée par un point d’application, une direction,
                                                                              un sens et une valeur
                                Identifier les interactions mises en jeu (de contact ou à       L’étude mécanique d’un système peut être l’occasion
                                distance) et les modéliser par des forces.                      d’utiliser les diagrammes objet-interaction.
                                Associer la notion d’interaction à la notion de force.          Expérimenter des situations d’équilibre statique
                                Exploiter l’expression littérale scalaire de la loi de gravi-   (balance, ressort, force musculaire).
                                tation universelle, la loi étant fournie.                       Expérimenter la persistance du mouvement rectiligne
                                • Action de contact et action à distance.                       uniforme en l’absence d’interaction (frottement).
                                • Force : point d’application, direction, sens et valeur.       Expérimenter des actions produisant un mouvement
                                • Force de pesanteur et son expression P=mg.                    (fusée, moteur à réaction).
                                                                                                Pesanteur sur Terre et sur la Lune, différence entre
                                                                                                poids et masse (unités). L’impesanteur n’est abordée
                                                                                                que qualitativement.


                               Repères de progressivité extraits du programme de cycle

                               L’étude d’un mouvement a commencé au cycle 3 et les élèves ont appris à caractériser la
                               vitesse d’un objet par une valeur. Le concept de vitesse est réinvesti et approfondi dès le début
                               du cycle 4 en introduisant les caractéristiques direction et sens. Les notions de mouvement et
                               vitesse sont régulièrement mobilisées au cycle 4 dans les différentes parties du programme
                               comme « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » et « Des signaux pour observer
                               et communiquer ».

                               Que ce soit dans des situations d’objets en mouvement ou au repos, la notion d’interaction
                               de contact ou à distance peut être abordée de manière descriptive dès le début du cycle 4.
                               Progressivement et si possible dès la classe de 4e, ces interactions sont modélisées par la
                               notion de force caractérisée par une valeur, une direction, un sens et un point d’application.



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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                En fin de cycle 4, un élève sait exploiter l’expression de la force de gravitation universelle
                                quand son expression lui est donnée et la relation P = mg tant au niveau expérimental que
                                sur le plan formel. La progressivité des apprentissages peut être articulée avec celle du
                                programme de mathématiques dans les parties « Utiliser le calcul littéral » (thème A) et
                                « Résoudre des problèmes de proportionnalité » (thème B). »


                                Caractériser un mouvement

                                      Ce qui est travaillé au cycle 3
                                      Au cycle 3, on appréhende la notion de mouvement par une première approche de la vitesse
                                      (unités et protocole simple pour l’évaluer) et de la trajectoire. Il s’agit notamment d’identifier les
                                      différences entre les mouvements circulaires ou rectilignes et d’aborder, dans le cas du mouve-
                                      ment rectiligne, la notion de variation de vitesse (accélération, décélération).
                                      Les sauts conceptuels au cycle 4
                                      Au cycle 4, on stabilise l’algorithme de calcul d’une vitesse et sa modélisation mathématique
                                      en énonçant la relation entre vitesse, distance parcourue et durée de parcours dans le cas d’un
                                      mouvement uniforme. Cette relation sera réinvestie dans les thèmes « organisation et trans-
                                      formation de la matière » et « des signaux pour observer et communiquer » dans le cas de la
                                      propagation de la lumière et du son.
                                      En termes de progressivité, compte tenu des repères de mathématiques, la relation entre
                                      vitesse, distance parcourue et durée de parcours pourra être utilisée dès la classe de cinquième
                                      pour calculer une vitesse, mais une exploitation plus poussée ne pourra pas être proposée avant
                                      la classe de quatrième (notion d’inconnue). La notion de variabilité de la vitesse (en valeur ou en
                                      direction) est abordée dans d’autres cas que le mouvement rectiligne.
                                      Au cycle 4, l’élève est sensibilisé à la relativité du mouvement (au sens galiléen du terme) dans
                                      des cas simples. Les mouvements des astres sont un support de travail possible, mais tout
                                      autre support suffisamment explicite est envisageable. Cette étude peut être placée à différents
                                      endroits dans le cycle. Selon le niveau où elle est placée, elle permettra de réinvestir un certain
                                      nombre de notions déjà construites.


                                Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « caractériser un mouve-
                                ment »

 Niveau 5e                                            Niveau 4e                                          Niveau 3e
 Caractériser le mouvement d’un objet.                Utiliser la relation liant vitesse, distance et    Relativité du mouvement dans des cas simples.
 Mouvements rectilignes et circulaires.               durée dans le cas d’un mouvement uniforme.         Cette notion permet de réinvestir les connais-
 Mouvements uniformes et mouvements dont              Vitesse : direction, sens et valeur.               sances acquises sur les mouvements. Elle
 la vitesse varie au cours du temps en valeur         Mouvements uniformes et mouvements dont            peut être abordée avant la classe de troisième.
 (mouvement non obligatoirement rectiligne).          la vitesse varie au cours du temps en valeur ou    L’enseignant fera le choix de la place à lui
                                                      en direction.                                      affecter de façon à équilibrer les volumes des
 Il est possible d’introduire la relation v=d/t                                                          progressions choisies dans les différentes
 comme un algorithme de calcul si l’on donne d        La notion de vecteur vitesse relevant du lycée,    années du cycle.
 et t. En revanche, la notion d’inconnue n’étant      il s’agit de montrer par exemple que dans le
 pas stabilisée en mathématiques en 5e, on            cas du mouvement circulaire uniforme la vi-
 ne peut pas attendre de déduire l’expres-            tesse ne varie pas en valeur, mais en direction.
 sion de d ou t si l’on donne les deux autres
 grandeurs par manipulation d’une expression
 littérale. Par contre il est possible de faire des
 applications numériques à partir de valeurs
 numériques données simples.




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Modéliser une interaction par une force caractérisée par un point d’applica-
                               tion

                                     Ce qui est visé dans ce domaine au cycle 4
                                     Au cycle 4, la notion d’interactions est abordée et illustrée et l’action est modélisée par une
                                     force (direction, sens et valeur). En termes de progressivité, il possible d’introduire la notion
                                     d’interactions de contact et à distance dès la classe de cinquième dans le cas de la variation
                                     du mouvement (changement de vitesse ou de direction). En classe de quatrième, il est possible
                                     par exemple de se focaliser sur l’interaction à distance que la Terre exerce sur un objet à son
                                     voisinage et d’étudier le poids, le concept de force étant généralisé en troisième. Le diagramme
                                     objet-interactions est un outil que l’on peut utiliser dès la classe de cinquième.



                               Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « modéliser une interaction
                               par une force caractérisée par un point d’application »
                               16171819



 Niveau 5e                                         Niveau 4e                                          Niveau 3e
 Distinction entre action de contact et action à   Force17 de pesanteur (point d’application,         Associer la notion d’interaction à la notion de
 distance16.                                       direction, sens et valeur) et son expression :     forces (généralisation).
 La mise en mouvement et la modification           P = mg                                             Identifier les interactions mises en jeu (de
 de trajectoire peuvent être abordées lors de      On peut réinvestir les actions de contact et à     contact ou à distance) et les modéliser par des
 l’étude des interactions.                         distance en les resituant au niveau de l’action    forces.
                                                   que la Terre exerce à distance sur un objet        Force : direction, sens et valeur, point d’appli-
                                                   placé à son voisinage. On peut associer cette      cation18.
                                                   action à la force de pesanteur dont on précise
                                                                                                      Exploiter l’expression littérale scalaire de la loi
                                                   le sens, la direction et la valeur par la mesure
                                                                                                      de gravitation universelle, la loi étant fournie.
                                                   et/ou le calcul.
                                                                                                      C’est l’occasion de revenir sur la force de
                                                                                                      pesanteur19 et d’accéder à sa valeur pour un
                                                                                                      objet au voisinage d’une planète différente de
                                                                                                      la Terre.




                               16. On ne parle pas de force à ce niveau.
                               17. La généralisation de la notion de force pourra être abordée en troisième.
                               18. La notion de point d’application n’est abordée que dans le cas de forces ponctuelles.
                               19. L’expression du champ de pesanteur en fonction du rayon d’une planète (Terre ou autre) n’est pas un attendu de fin
                               de cycle.
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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Pistes pour la construction d’une progression sur le
                               thème « L’énergie et ses conversions »
     Voir aussi une autre
           proposition de
      progression sur le            Attendus de fin de cycle
   même thème dans la               • Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie.
 ressource « Pistes pour            • Utiliser la conservation de l’énergie.
   la construction d’une            • Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité.
      progression sur le
thème « L’énergie et ses
         conversions » ».
                               Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
                                                                                                Exemples de situations, d’activitÉs et
                                Connaissances et compÉtences associÉes
                                                                                                d’outils pour l’ÉlÈve
                                                    Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie
                                                                         Utiliser la conservation de l’énergie
                                Identifier les différentes formes d’énergie.                    Les supports d’enseignement gagnent à relever de
                                • Cinétique (relation Ec = ½ mv2), potentielle (dépen-          systèmes ou de situations de la vie courante.
                                dant de la position), thermique, électrique, chimique,          Les activités proposées permettent de souligner que
                                nucléaire, lumineuse.                                           toutes les formes d’énergie ne sont pas équivalentes ni
                                Identifier les sources, les transferts et les conversions       également utilisables.
                                d’énergie.                                                      Ce thème permet d’aborder un vocabulaire scientifique
                                Établir un bilan énergétique pour un système simple.            visant à clarifier les termes souvent rencontrés dans la
                                • Sources.                                                      vie courante : chaleur, production, pertes, consomma-
                                • Transferts.                                                   tion, gaspillage, économie d’énergie, énergies renouve-
                                • Conversion d’un type d’énergie en un autre.                   lables.
                                • Conservation de l’énergie.
                                • Unités d’énergie.
                                Utiliser la relation liant puissance, énergie et durée.
                                • Notion de puissance

                                                     Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité
                                Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental           Les exemples de circuits électriques privilégient les
                                simple visant à réaliser un circuit électrique répondant        dispositifs rencontrés dans la vie courante : automobile,
                                à un cahier des charges simple ou à vérifier une loi de         appareils portatifs, installations et appareils domes-
                                l’électricité.                                                  tiques.
                                Exploiter les lois de l’électricité.                            Les activités proposées permettent de sensibiliser les
                                • Dipôles en série, dipôles en dérivation.                      élèves aux économies d’énergie pour développer des
                                • L’intensité du courant électrique est la même en tout         comportements responsables et citoyens.
                                point d’un circuit qui ne compte que des dipôles en série.
                                • Loi d’additivité des tensions (circuit à une seule
                                maille).
                                • Loi d’additivité des intensités (circuit à deux mailles).
                                • Relation tension-courant : loi d’Ohm.
                                • Loi d’unicité des tensions.
                                Mettre en relation les lois de l’électricité et les règles de
                                sécurité dans ce domaine.
                                Conduire un calcul de consommation d’énergie élec-
                                trique relatif à une situation de la vie courante.
                                • Puissance électrique P= U.I
                                • Relation liant l’énergie, la puissance électrique et la
                                durée




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Repères de progressivité extraits du programme de cycle 4

                               La notion d’énergie est présente dans d’autres thèmes du programme de physique-chimie
                               et d’autres disciplines ; les chaînes d’énergie sont notamment étudiées en technologie.
                               Il est donc souhaitable de veiller à une bonne articulation entre les différentes approches
                               disciplinaires de l’énergie pour construire efficacement ce concept.

                               L’étude du thème de l’énergie gagne à être présente chaque année. La classe de 5e est
                               l’occasion de revenir sur les attendus du cycle 3 concernant les sources et les conversions
                               de l’énergie. Progressivement, au cycle 4, les élèves font la différence entre sources, formes,
                               transferts et conversions et se construisent ainsi une idée cohérente du délicat concept
                               d’énergie.

                               La comparaison d’ordres de grandeur d’énergies ou de puissances produites ou consommées
                               par des dispositifs peut être introduite dès la classe de 5e. La pleine maîtrise de la relation
                               entre puissance et énergie est un objectif de fin de cycle. Elle s’acquiert en s’appuyant sur des
                               exemples de complexité croissante.

                               L’expression littérale de l’énergie cinétique peut être réservée à la classe de 3e. La pleine
                               maîtrise de la notion de conservation de l’énergie est également un objectif de fin de cycle.

                               Le thème de l’électricité, abordé au cycle 2, ne fait pas l’objet d’un apprentissage spécifique
                               au cycle 3. Certains aspects auront pu être abordés par les élèves au travers de l’étude d’une
                               chaîne d’énergie simple ou du fonctionnement d’un objet technique.

                               Dès la classe de 5e, la mise en œuvre de circuits simples visant à réaliser des fonctions
                               précises est recommandée. L’étude des propriétés du courant électrique et de la tension peut
                               être abordée dès la classe de 5e notamment pour prendre en compte les représentations des
                               élèves. En classes de 4e et de 3e, elle sera reprise avec le formalisme requis.

                               En classes de 4e et de 3e, les différentes lois de l’électricité peuvent être abordées sans qu’un
                               ordre précis ne s’impose dans la mesure où la progression choisie reste cohérente. Les
                               aspects énergétiques peuvent être réservés à la classe de 3e.»




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie

                                      Ce qui est travaillé au cycle 3
                                      Au cycle 3, l’élève prend conscience que l’être humain a besoin d’énergie dans sa vie quoti-
                                      dienne. Il identifie des sources et des formes d’énergie et apprend à reconnaître des situations
                                      où l’énergie est stockée, transformée et utilisée. Il est amené à identifier les éléments d’une
                                      chaîne domestique simple et sensibilisé à des dispositifs visant à économiser l’énergie. La notion
                                      d’énergie renouvelable est également abordée.
                                      Les sauts conceptuels au cycle 4
                                      Le thème de l’énergie au cycle 4 peut constituer un fil d’Ariane que l’on va suivre lors de l’étude
                                      des différents autres thèmes. C’est le cas pour l’électricité (la facture d’électricité peut-être un
                                      bon support d’étude) et pour le mouvement. C’est aussi le cas pour les transformations phy-
                                      siques et les transformations chimiques de la matière ou les signaux. Au cycle 4, sont réinvestis
                                      les acquis du cycle 3 et l’on va plus loin en abordant la conservation de l’énergie et la modéli-
                                      sation mathématique de la relation entre énergie, puissance et durée. Deux autres expressions
                                      littérales sont proposées : la puissance électrique (en régime continu) et l’énergie cinétique d’un
                                      objet en mouvement (sous-entendu de translation). La relation permettant de calculer l’énergie
                                      potentielle de pesanteur (énergie de position) n’est pas un attendu en fin de cycle, mais pourra
                                      conduire à certaines activités en lien avec la conversion d’énergie lors du mouvement d’un objet.
                                      En termes de progressivité, la conservation de l’énergie peut être réservée à la classe de troi-
                                      sième. Il est possible en revanche d’aborder la relation entre énergie, puissance et durée plus
                                      tôt dans le cycle. Le diagramme énergétique est un outil que l’on peut utiliser dès la classe de
                                      cinquième.




                                Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle «Identifier les sources, les
                                transferts, les conversions et les formes d’énergie »


 Niveau 5e                                          Niveau 4e                                           Niveau 3e
 L’expression de l’énergie cinétique peut être utilisée pour une application numérique directe          Identifier les différentes formes d’énergie
 mais il n’est pas envisageable de demander une manipulation de cette expression aux élèves.            (thermique, électrique, chimique, lumineuse,
                                                                                                        cinétique, potentielle).
 Identifier les différentes formes d’énergie        Identifier les différentes formes d’énergie         La notion d’énergie chimique permet de
 (thermique, électrique, lumineuse).                (thermique, électrique, lumineuse, chimique).       réinvestir les connaissances acquises sur les
 Identifier les sources, les transferts et les      Les combustions permettent une première             mélanges (exemples de dissolutions exo ou
 conversions d’énergie.                             approche de l’énergie chimique.                     endothermiques) et sur les transformations
 Notion de puissance20.                             Établir un bilan énergétique pour un système        chimiques. Le support des piles électrochi-
                                                    simple (sources, transferts, conversion d’un        miques est envisageable, mais aucun attendu
                                                    type d’énergie en un autre, unités d’énergie).      de fin de cycle n’est visé dans ce domaine.
                                                    Relation liant l’énergie, la puissance électrique   Conservation de l’énergie.
                                                    et la durée.                                        Établir un bilan énergétique pour un système
                                                                                                        simple.
                                                                                                        Utiliser la relation liant puissance, énergie et
                                                                                                        durée.
                                                                                                        Le travail sur l’énergie cinétique permet de
                                                                                                        réinvestir les connaissances acquises sur les
                                                                                                        mouvements.
                                                                                                        L’approche expérimentale de la modélisa-
                                                                                                        tion mathématique de l’énergie cinétique est
                                                                                                        envisageable. La conversion énergie cinétique-
                                                                                                        énergie potentielle de position est également
                                                                                                        concevable.

                                20. L’approche est qualitative : le lien entre la puissance et l’énergie est abordé au travers d’objets électriques du
                                quotidien (par exemple : lampe, radiateur électrique…). Deux objets électriques de puissances différentes fonctionnant
                                sur la même durée n’auront pas le même impact sur la facture d’électricité.
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                               Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité

                                    Ce qui est travaillé au cycle 2
                                    Ce thème n’est pratiquement pas présent au cycle 3. C’est surtout en cycle 2 que l’électricité est
                                    abordée à partir du comportement de la matière vis-à-vis du courant électrique et de la façon
                                    dont certains objets sont alimentés (pile ou secteur).
                                    Les sauts conceptuels au cycle 4
                                    Au cycle 4, on structure la notion de circuit électrique et l’on rencontre les associations de di-
                                    pôles en série et dérivation. On introduit les grandeurs intensité et tension électriques et les lois
                                    d’unicité et d’additivités correspondantes. L’interdépendance de ces deux grandeurs électriques
                                    est abordée par la loi d’Ohm. Le domaine des circuits électriques était un de ceux qui étaient les
                                    plus « spiralés » dans les anciens programmes. Il paraît donc logique que la progression dans le
                                    cycle puisse reprendre un certain nombre de choix qui avaient été faits alors, même s’il est tout à
                                    fait possible, comme les repères de progressivité le précisent, d’aborder les lois en quatrième et/
                                    ou en troisième. Aucun attendu de fin de cycle n’est lié aux circuits en régime alternatif.



                               Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle «Réaliser des circuits élec-
                               triques simples et exploiter les lois de l’électricité »


 Niveau 5e                                          Niveau 4e                                            Niveau 3e
                                            Les attendus ne portent que sur les circuits en régime continu.
 L’étude du comportement des circuits reste         Élaborer et mettre en œuvre un protocole             Mettre en relation les lois de l’électricité et
 essentiellement qualitative. On peut cependant     expérimental simple visant à réaliser un circuit     les règles de sécurité dans le domaine de
 commencer à stabiliser quelques propriétés         électrique répondant à un cahier des charges         l’électricité.
 par exemple : pour fonctionner un circuit doit     simple ou à vérifier une loi de l’électricité.       Relation tension-courant : loi d’Ohm.
 être fermé.                                        Le travail sur les lois de l’électricité permet de   La loi d’ohm peut être abordée avant la classe
 Élaborer et mettre en œuvre un protocole           réinvestir les connaissances acquises sur les        de troisième. L’enseignant fera le choix de la
 expérimental simple visant à réaliser un circuit   circuits électriques et les mesures d’intensité      place à lui affecter de façon à équilibrer les
 électrique répondant à un cahier des charges       et de tension électriques.                           volumes des progressions choisies dans les
 simple.                                            Exploiter les lois de l’électricité                  différentes années du cycle.
 Dipôles en série, dipôles en dérivation.           Loi d’additivité des tensions (circuit à une seule   Le support des piles électrochimiques est envi-
 Une première utilisation du voltmètre pour         maille).                                             sageable, mais aucun attendu de fin de cycle
 distinguer dipôle récepteur et générateur par      Loi d’unicité des tensions.                          n’est visé dans ce domaine.
 la mesure d’une tension à vide est possible. De                                                         Relation liant l’énergie, la puissance électrique
 même une première utilisation de l’ampère-         L’intensité du courant électrique est la même
                                                    en tout point d’un circuit qui ne compte que des     et la durée.
 mètre permet par exemple de travailler autour
 de la conception dite de « l’usure » du courant    dipôles en série.                                    Puissance électrique P = U.I.
 en montrant que le courant électrique est          Loi d’additivité des intensités (circuits à deux     Conduire un calcul de consommation d’éner-
 associé à une grandeur mesurable21.                mailles).                                            gie électrique relatif à une situation de la vie
                                                    Influence d’une résistance sur le comporte-          courante.
                                                    ment d’un circuit22.                                 Le travail sur l’énergie électrique permet de
                                                    La notion de courant électrique met en relief        réinvestir les connaissances acquises sur les
                                                    de nombreuses représentations erronées chez          circuits électriques et les lois associées.
                                                    l’élève. Aborder l’intensité avant la tension
                                                    électrique peut induire l’idée que la tension
                                                    est due au courant électrique. Privilégier une
                                                    approche globale des circuits (aborder tension
                                                    et intensité dans le même contexte) contribue
                                                    fortement à faire évoluer les représentations
                                                    initiales.




                               21. Il serait en revanche prématuré de travailler sur les lois des circuits en cinquième.
                               22. Cette étude ne débouche pas obligatoirement sur la loi d’Ohm, mais permet de réinvestir les mesures électriques
                               d’intensité et de tension.
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                               Pistes pour la construction d’une progression sur le
                               thème « Des signaux pour observer et communiquer »
     Voir aussi une autre
           proposition de
       progression sur le           Attendus de fin de cycle
      même thème dans               • Caractériser différents types de signaux (lumineux, sonores, radio…).
    la ressource « Pistes           • Utiliser les propriétés de ces signaux.
     pour la construction
   d’une progression sur
 le thème « Des signaux
  pour observer et com-        Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
  muniquer » ». (à venir)
                                                                                            Exemples de situations, d’activitÉs et
                                Connaissances et compÉtences associÉes
                                                                                            d’outils pour l’ÉlÈve
                                Signaux lumineux                                            L’exploitation de la propagation rectiligne de la lumière
                                Distinguer une source primaire (objet lumineux) d’un        dans le vide et le modèle du rayon lumineux peut
                                objet diffusant.                                            conduire à travailler sur les ombres, la réflexion et des
                                                                                            mesures de distance.
                                Exploiter expérimentalement la propagation rectiligne
                                de la lumière dans le vide et le modèle du rayon lumi-      Les activités proposées permettent de sensibiliser les
                                neux.                                                       élèves aux risques d’emploi des sources lumineuses
                                                                                            (laser par exemple).
                                Utiliser l’unité « année-lumière » comme unité de
                                distance.                                                   Les élèves découvrent différents types de rayonnements
                                                                                            (lumière visible, ondes radio, rayons X…).
                                • Lumière : sources, propagation, vitesse de propaga-
                                tion, année-lumière.
                                • Modèle du rayon lumineux.
                                Signaux sonores                                             Les exemples abordés privilégient les phénomènes
                                Décrire les conditions de propagation d’un son.             naturels et les dispositifs concrets : tonnerre, sonar...
                                Relier la distance parcourue par un son à la durée de       Les activités proposées permettent de sensibiliser les
                                propagation.                                                élèves aux risques auditifs.
                                • Vitesse de propagation.
                                • Notion de fréquence : sons audibles, infrasons et
                                ultrasons.


                               Repères de progressivité extraits du programme de cycle

                               À la fin du cycle 3, les élèves savent identifier un signal lumineux ou sonore et lui associer
                               une information simple binaire. Au cycle 4, il s’agit d’enrichir les notions en introduisant
                               les signaux et les informations analogiques permettant d’en caractériser une plus grande
                               variété. Chaque situation mettant en œuvre une mesure sera l’occasion d’enrichir l’association
                               signal-information en montrant comment l’exploitation d’un signal permet d’en extraire
                               de l’information. C’est aussi l’occasion d’utiliser la relation entre distance, vitesse et durée
                               (en introduction ou en réinvestissement si elle a été vue dans la partie « Mouvement et
                               interactions »).

                               La maîtrise de la notion de fréquence est un objectif de fin de cycle.

                               Cet enrichissement peut être conçu en articulation avec la partie « Analyser le fonctionnement
                               et la structure d’un objet » du programme de technologie qui introduit les notions de nature
                               d’un signal et d’une information.




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  CYCLE    4   I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                  Caractériser différents types de signaux et utiliser leurs propriétés


                                        Ce qui est travaillé au cycle 3
                                        Au cycle 3, on distingue le signal (sons, lumière, radio…) comme une grandeur physique trans-
                                        portant une information (binaire) en prenant appui sur des exemples de la vie de tous les jours.
                                        Les sauts conceptuels au cycle 4
                                        Au cycle 4, les signaux étudiés s’appuient sur la lumière et le son. La notion de sources de
                                        lumière et de propagation est centrale ; le modèle du rayon lumineux est introduit pour rendre
                                        compte du trajet parcouru par la lumière. De manière générale, il est montré que le son et la
                                        lumière émis par une source permettent de transporter une information, qui peut être perçue di-
                                        rectement (réception de la lumière par l’œil et du son par l’oreille) ou déterminée indirectement
                                        : ainsi, la notion de vitesse de propagation permet de faire le lien avec la partie « mouvement et
                                        interactions » et de montrer que grâce à ces signaux, on peut accéder par exemple à une dis-
                                        tance inconnue. C’est aussi l’occasion de travailler sur les risques visuels et auditifs. Au cycle 4,
                                        on aborde également la notion de spectre en fréquence du son. La relation f=1/T n’est pas un
                                        attendu de fin de cycle, on n’attend donc pas que la fréquence soit définie à partir de la période,
                                        mais davantage comme un comptage d’évènements par seconde (ou autre unité de temps).



                                  Exemple de progression pour le thème « Des signaux pour observer et communiquer »

 Niveau 5e                                                Niveau 4e                                         Niveau 3e
 Distinguer une source primaire (objet lumineux)          Vitesse de propagation (lumière et son).          Notion de fréquence : sons audibles, infrasons
 d’un objet diffusant.                                    Décrire les conditions de propagation d’un son.   et ultrasons.
 Modèle du rayon lumineux.                                L’étude des conditions de propagation du son      Comprendre que l’utilisation du son et de la
 Lumière : sources, propagation rectiligne.               peut être abordée en classe de cinquième.         lumière permet d’émettre, de transporter un
                                                          L’enseignant fera le choix de la place à lui      signal donc une information.
 Exploiter expérimentalement la propagation recti-
 ligne de la lumière dans le vide et le modèle du rayon   affecter de façon à équilibrer les volumes des    Ces études permettent de réinvestir les
 lumineux.                                                progressions choisies dans les différentes        conditions de propagation et les vitesses de
                                                          années du cycle.                                  propagation du son et de la lumière.
 Le modèle du rayon lumineux appelle implicite-
 ment l’étude des conditions de visibilité.               Relier la distance parcourue par un son à la
                                                          durée de propagation.
                                                          Construire l’unité « année-lumière » comme
                                                          unité de distance.




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Des notions implicites du programme utiles en termes
                               d’apprentissage
                               La rédaction du programme ne mentionne pas un certain nombre de notions qui, bien que non
                               exigibles en fin de cycle, mais reliés à des compétences travaillées en lien avec les domaines
                               du socle commun ou compétences associées, permettent de créer des activités porteuses
                               de sens. C’est le cas notamment de la schématisation des circuits électriques qui constitue
                               une illustration de « pratiquer des langages » en utilisant un code symbolique propre à la
                               physique. Le tableau ci-dessous dresse quelques pistes que l’enseignant pourra intégrer dans
                               sa programmation, dans le cadre de sa liberté pédagogique.
                               2324252627



                                Notions implicites susceptibles d’Être                            CapacitÉs expÉrimentales implicites sus-
                                mobilisÉes                                                        ceptibles d’Être mobilisÉes
                                                                      Organisation et transformations de la matière
                                Vocabulaire associé aux transformations (physiques et             Mesurer une température.
                                chimiques), aux mélanges23.                                       Mesurer une masse, un volume.
                                Cycle de l’eau.                                                   Réaliser une filtration, une distillation, une décantation.
                                Palier de température lors du changement d’état d’un              Récupérer un gaz par déplacement d’eau.
                                corps pur sous pression constante.
                                                                                                  Utilisation possible sonde O2 et/ou CO2.
                                Effet de la pression extérieure sur la température
                                d’ébullition.                                                     Manipuler des modèles moléculaires (compact, éclaté).
                                Interpréter au niveau microscopique les états, solide,            Réaliser des tests d’identification d’espèces chimiques26.
                                liquide et gazeux.                                                Suivre, en respectant les règles de sécurité, le protocole de
                                Conservation de la masse lors d’une dissolution.                  synthèse d’une espèce chimique27.
                                Dilution, effet sur le pH.                                        Mesurer une pression.
                                Combustions.                                                      Exploiter graphiquement des mesures expérimentales.
                                Aspect énergétique de certaines transformations (phy-
                                siques et/ou chimiques).
                                Pression atmosphérique.
                                Évolution historique du modèle atomique.
                                Numéro atomique, isotope.
                                                                                  Mouvement et interaction
                                Vocabulaire associé aux mouvements       24                       Mesurer une distance, une durée.
                                Recensement des interactions associées à un objet en              Exploiter une chronophotographie et/ou un logiciel de
                                utilisant un diagramme « objet-interaction ».                     traitement d’images vidéo.
                                                                                                  Mesurer la valeur d’une force avec un dynamomètre.
                                                                                                  Expérimenter des actions induisant la mise en mouvement.
                                                                               L’énergie et ses conservations
                                Représentation d’une chaîne énergétique.                          Mesurer une tension électrique, une intensité d’un courant
                                Énergies renouvelables.                                           électrique, une résistance d’un dipôle électrique, une puis-
                                                                                                  sance électrique, une énergie électrique.
                                Schéma normalisé d’un circuit électrique.
                                Les dangers liés au courant électrique (sur le matériel
                                et les personnes) et les protections associées.
                                Différences de comportement entre la tension électrique
                                du secteur et celle délivrée par un générateur de tension
                                stabilisée ou une pile25.
                                Rôle d’un alternateur dans la chaîne de production
                                électrique.


                               23. Fusion, solidification, liquéfaction, vaporisation, réactif, produit, solvant, soluté, solution, saturation, distillat, filtrat,
                               sels minéraux …
                               24. Trajectoire, mouvement uniforme, accéléré et décéléré, référentiel (objet de référence).
                               25. Il est possible de travailler sur le signal périodique (lien entre période et fréquence), la relation T=1/f n’étant pas
                               exigible en fin de cycle.
                               26. Tests d’identifications de l’eau, des ions (tests de précipitation « classique » - ions métalliques, chlorure …-, voire
                               test de la couleur de flamme) dans le respect des consignes de sécurité appropriées), des gaz usuels (O2, CO2, H2).
                               27. Synthèse d’un arôme, d’un savon, du nylon … Attention, toutes les synthèses proposées doivent être réalisées dans
Retrouvez Éduscol sur          les conditions de sécurité adaptées (verrerie adaptée, port des équipements de protection individuels …).



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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                Notions implicites susceptibles d’Être
                                                                                             ceptibles d’Être mobilisÉes
                                mobilisÉes
                                                                    Des signaux pour observer et communiquer
                                Conditions de visibilité d’un objet.                         Utiliser des sources lumineuses dans le respect des condi-
                                Ombre, pénombre.                                             tions de sécurité.
                                Réflexion, transmission de la lumière à l’interface de       Explorer expérimentalement la propagation d’un son.
                                deux milieux28.
                                Sources de lumières colorées, décomposition de la
                                lumière blanche.
                                Spectres des rayonnements électromagnétiques29.
                                Conditions de réception d’un son par un dispositif sen-
                                sible (oreille, microphone …).
                                Spectre en fréquence d’un son30.
                                Étude d’une chaîne de transmission de l’information.




                               28. L’étude quantitative de la réfraction relève du programme du lycée.
                               29. Il s’agit de situer le domaine visible dans un champ plus large. Pour être dans la même approche que celle des
                               sons, il est conseillé de les différencier par leur fréquence, mais ce n’est pas un attendu de fin de cycle. La notion de
                               longueur d’onde relève du lycée.
                               30. Il est possible de réaliser une analyse fréquentielle d’un son (pur ou complexe) sans recourir à la notion de période.
                               La notion de fréquences fondamentale et d’harmoniques relève du lycée.
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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Des pistes de contextualisation
                               Passer d’une progression établie pour l’ensemble du cycle à une programmation annuelle
                               est un enjeu important pour planifier la mise en activité de l’élève dans les enseignements
                               communs ou les enseignements complémentaires, en particulier les EPI. La contextualisation
                               des apprentissages fait partie de cette réflexion. Des propositions de contexte ont été
                               regroupées dans le tableau ci-dessous, mais cette liste n’est pas exhaustive. Ces éléments
                               de contexte ont pour objectif de permettre à l’enseignant de construire des parcours
                               d’apprentissage autour d’une problématique concrète et motivante et de proposer des
                               questionnements qui impliqueront un fil conducteur sur plusieurs séances. Ils permettent
                               également de construire des notions et des compétences disciplinaires qu’il conviendra
                               ensuite de décontextualiser pour qu’elles puissent ensuite être remobilisées dans d’autres
                               contextes. L’entrée dans un thème s’effectue par le biais de documents de différentes natures
                               (textes, vidéos…) et fournit l’occasion de travailler des compétences de littératie entrant dans
                               le domaine transversal des langages.

                                                                                            Liens avec quelques contenus du pro-
                                Fils conducteurs
                                                                                            gramme
                                Observer le « ciel »                                        • Structure de l’univers et du système solaire
                                Hors atmosphère :                                           • Matière dans l’univers
                                                                                            • Unités de distance
                                • Les phases de la Lune, les éclipses                       • Mouvements circulaires
                                • Les saisons et les marées                                 • Relativité du mouvement
                                • Le mouvement apparent des astres, le zodiaque             • Interactions
                                • Les météorites                                            • Loi de gravitation universelle
                                • L’assistance gravitationnelle                             • Signaux lumineux et signaux sonores
                                • Les satellites                                            • Signal et information
                                • La mission Rosetta
                                • « Voir loin, c’est voir dans le passé »
                                • Les signaux venus de l’espace
                                • Histoire des représentations de l’univers
                                • Les observations de Galilée
                                • Les premiers pas de l’homme sur la Lune
                                Au sein de l’atmosphère
                                • Le ballon météorologique
                                • Les orages, les arcs-en-ciel
                                Le changement climatique                                    • Changements d’état
                                Le « réchauffement » de la Terre                            • Composition de l’air
                                                                                            • Signaux (rayonnements autres que visibles)
                                • Utilisation des données d’une station météo               • Bilan énergétique pour un système simple
                                • Fonte des glaciers terrestres, étude d’un iceberg         • Différentes formes d’énergie
                                • L’élévation du niveau de la mer                           • Transformations chimiques
                                • L’évolution de la composition de l’atmosphère
                                • L’effet de serre
                                Limiter les émissions de gaz à effet de serre
                                • Énergies fossiles et énergies renouvelables
                                • Les modes de production de l’électricité
                                • Le moteur à combustion
                                La pollution dans notre environnement                       • Changements d’état
                                Les déchets de l’activité humaine                           • Masse volumique
                                                                                            • Transformations chimiques
                                • Le recyclage des matériaux                                • Mélanges
                                • Incinération, méthanisation
                                Les polluants dans l’air :
                                • Étude de la combustion des ressources fossiles
                                • Les pluies acides
                                • Les composés organiques volatils (COV) dans les
                                maisons
                                Les polluants dans l’eau
                                • Les marées noires
                                • Que révèle une analyse d’eau ?


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                                Fils conducteurs
                                                                                             gramme
                                L’habitat                                                    • Circuits électriques
                                L’alimentation en électricité                                • Puissance électrique
                                                                                             • Bilan énergétique d’un système simple
                                • Le réseau électrique de la maison à partir du tableau      • Différentes formes d’énergie
                                électrique                                                   • Transformations chimiques
                                • La facture d’électricité                                   • Mélanges
                                • Les modes de production de l’électricité                   • Signal et information
                                Le circuit d’eau domestique                                  • Signaux lumineux
                                • Pourquoi paye-t-on l’eau ?
                                • Évacuation des eaux pluviales
                                Se chauffer
                                • Le diagnostic de performance énergétique
                                • Les différents modes de chauffage domestique
                                La communication dans la maison
                                • Wifi, Bluetooth
                                La maison à énergie positive
                                • L’orientation de la maison
                                • Les matériaux de construction et leurs propriétés
                                • Peut-on produire plus d’énergie qu’on en consomme ?
                                Préserver sa santé                                           • Mélanges
                                S’alimenter                                                  • Masse volumique
                                                                                             • Molécules, atomes, ions
                                • Les boissons : eaux minérales, sodas…                      • Transformations chimiques
                                • Le degré d’alcool d’une boisson alcoolisée                 • Signaux lumineux et signaux sonores
                                • Les oligoéléments
                                • La digestion
                                Protéger sa vue et son ouïe
                                • Risques liés aux sources lumineuses
                                • Les défauts de la vision
                                • Les protections auditives
                                • Les instruments de musique
                                Les risques domestiques
                                • La sécurité électrique
                                • Les incompatibilités de produits domestiques
                                Se déplacer                                                  • Interactions
                                La sécurité routière                                         • Mouvements rectiligne et circulaire
                                                                                             • Mouvement uniforme ou dont la vitesse varie
                                • Les interactions entre la route et la voiture              • Signal et information
                                • Le freinage et les distances de sécurité                   • Transformations chimiques
                                • Le GPS                                                     • Masse volumique
                                La voiture du futur                                          • Lois des circuits électriques
                                • L’impact des moteurs à essence sur l’environnement         • Formes et les conversions d’énergie
                                • La voiture électrique, zéro émission de CO2 ?
                                • Quels matériaux de construction pour la voiture du
                                futur ?
                                Le scooter
                                • L’éclairage du scooter, le voyant de jauge batterie, les
                                fusibles…
                                • Les formes d’énergies mises en jeu dans le scooter
                                • Le mouvement du scooter
                                Le sport                                                     • Différents types de mouvement
                                Les boissons énergétiques                                    • Interactions et forces
                                                                                             • Mélanges
                                Les pratiques sportives
                                • Sports de balles et ballons
                                • Sports de vitesses (natation, course…)




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                                                                                            Liens avec quelques contenus du pro-
                                Fils conducteurs
                                                                                            gramme
                                Science et cinéma                                           • Mouvement et relativité du mouvement
                                Découverte du cinéma                                        • Transformations chimiques
                                                                                            • Signaux lumineux et signaux sonores
                                • De la plaque photo à l’objet animée                       • Signal et information
                                • La chronophotographie                                     • Formes et les conversions d’énergie
                                Sciences ou sciences fiction ?                              • Matière dans l’univers
                                • Peut-on voir un faisceau laser ?
                                • Peut-on entendre un son dans l’espace ?
                                • Peut-on faire du feu dans l’espace ?
                                • Combien de temps faut-il pour sortir de notre
                                galaxie ?
                                S’installer sur une nouvelle planète                        • Etats et transformations de la matière
                                Qu’est-ce qui pourrait nous faire quitter la Terre ?        • Transformations chimiques
                                                                                            • Description de la structure de l’univers
                                • La montée des eaux                                        • Les différents types de mouvement
                                • Le réchauffement global                                   • Interactions et force
                                • La pollution de l’air et de l’eau                         • Signal et information
                                Comment partir ?                                            • Les signaux lumineux et sonores
                                • Vaincre l’attraction terrestre
                                • Le mouvement de la fusée dans l’espace
                                Où partir ?
                                • Une planète accessible en distance
                                • Une planète avec des conditions d’accueil similaire à
                                celle de la Terre
                                • La communication entre le vaisseau et la Planète ou
                                la Terre
                                S’installer sur la planète
                                • Construire son habitat
                                • Alimenter son habitat en énergie
                                Les produits du quotidien                                   • Mélanges
                                Les produits alimentaires                                   • Changements d’état
                                                                                            • Transformations chimiques
                                • Les produits acides et basiques
                                • La chimie et la cuisine
                                • Les eaux et les boissons
                                Les produits ménagers
                                • L’entretien de la maison
                                • L’incompatibilité de certains produits
                                Les produits cosmétiques
                                • Lotions ou crèmes : les émulsions
                                • Le respect du pH de la peau




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  CYCLE   4    I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle




                               Éléments de bibliographie et sitographie
                               • Portail national de ressources dédié à la physique-chimie
                               • « L’évaluation des apprentissages dans une approche par compétences » G. Scallon - DE
                               BOECK
                               • « Evaluer sans dévaluer » G. De Vecchi – Hachette éducation
                               • « Compétences et socioconstructivisme, un cadre théorique » P. Jonnaert - DE BOECK
                               • « Sciences et compétences. Pratiques au collège et au lycée » Pierre Lena, Evelyne Chevi-
                               gny, Dominique Courtillot - SCEREN
                               • « Diagnostiquer la maîtrise de compétences. Le traitement de données » Stéphanie Malaise,
                               Arnaud Dehon, Marc Demeuse, Céline Demierbe & Antoine Derobertmasure - Université de
                               Mons (Belgique)
                               • « L’école et l’évaluation, des situations complexes pour évaluer les acquis des élèves »
                               Xavier Rogiers - DE BOECK
                               • « Eléments de didactique des sciences physiques » Guillaume Robardet et Jean-Claude
                               Guillaud, PUF
                               • Recherches en didactique des sciences et des technologies
                               • Recueil d’articles de P. Perrenoud
                               • « Pédagogie de l’activité : pour une nouvelle classe inversée » Alain Taurrisson, Claire Her-
                               viou -ESF
                               • « Enseigner les sciences physiques collège classes de seconde » Dominique Courtillot,
                               Mathieu Ruffenach - Bordas pédagogie
                               • « Séquence d’investigation physique chimie, collège lycée » Ludovic Morge, Jean-Marie Boi-
                               levin – SCEREN
                               • Le site differenciation.org, site dédié à la différenciation
                               • « Comment pratiquer la pédagogie différenciée avec de jeunes adolescents ? » Karen Hume
                               - DE BOECK
                               • « Guide pour pratiquer la codisciplinarité » Myriam Chéreau, Pierre Gaidioz - SCEREN
                               • Les activités documentaires en physique chimie, rapport du GRIESP de juillet 2015
                               • « Matière et matériaux, de quoi est fait le monde ? » - Béatrice Salviat Belin pour la science
                               • « Une énergie, des énergies, comment fonctionne le monde ? » - Béatrice Salviat Belin pour
                               la Science
                               • « De la nature » (De natura rerum) Lucrèce, GF Flammarion
                               • Apprendre à l’école à travers des projets : pourquoi ? comment ? Philippe Perrenoud




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