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Informer et accompagner
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les professionnels de l’éducation Cycles 2 3 4
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Physique-Chimie
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Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Aide à la construction d’une progression
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en physique - chimie au cycle 4
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Sommaire
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Introduction.................................................................................................... 2
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Grandes lignes des repères de progressivité en mathématiques, SVT et
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technologie..................................................................................................... 3
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Éléments pour la construction d’une progression en physique-chimie dans le
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cycle 4. ........................................................................................................... 5
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Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « Organisation et
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transformation de la matière ». ..................................................................... 6
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Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « Mouvement et
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interactions »............................................................................................... 13
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Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « L’énergie et ses
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conversions »............................................................................................... 16
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Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « Des signaux
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pour observer et communiquer »................................................................. 20
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Des notions implicites du programme utiles en termes d’apprentissage. ... 22
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Des pistes de contextualisation.................................................................... 24
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Éléments de bibliographie et sitographie..................................................... 27
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 1
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Introduction
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La loi n° 2013-595 du 8 juillet 2013 d’orientation et de programmation pour la refondation de
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l’école de la République indique dans son article 13 : « La scolarité obligatoire doit garantir
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à chaque élève les moyens nécessaires à l’acquisition d’un socle commun de connaissances,
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de compétences et de culture, auquel contribue l’ensemble des enseignements dispensés au
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cours de la scolarité. Le socle doit permettre la poursuite d’études, la construction d’un avenir
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personnel et professionnel et préparer à l’exercice de la citoyenneté. »
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Les programmes de l’école primaire et du collège ont été élaborés dans l’objectif
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d’acquisition du socle commun par tous les élèves, au meilleur niveau possible. Ils intègrent
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deux dimensions importantes qui permettent, dans chaque discipline, de construire
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progressivement les connaissances et compétences associées pour atteindre les attendus
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à la fin d’un cycle : la logique de cycle et la démarche spiralaire. La logique de cycle permet
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une plus grande progressivité des apprentissages en laissant à l’élève l’opportunité d’avancer
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à son rythme et de revenir sur certaines notions clés. La démarche spiralaire1, quant à elle,
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implique que le parcours d’apprentissage prévoit qu’une même notion sera étudiée à divers
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moments, dans plusieurs contextes et avec des niveaux de difficulté différents. L’enseignant
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doit ainsi pouvoir identifier ce que les élèves, dans leur diversité, peuvent réussir à faire, tout
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en accompagnant des niveaux d’abstraction de plus en plus élevés et de complexité de plus en
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plus grande. C’est ce repérage, à partir de repères de progressivité, qui peut fournir les étapes
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d’une progression raisonnée.
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Cette ressource ne se substitue pas au programme, mais en précise l’esprit et indique
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quelques pistes permettant de proposer une construction progressive des compétences pour
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atteindre les attendus de fin de cycle et de leur maîtrise effective en classe de troisième. Elle
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se fonde sur les repères de progressivité2 à la fois dans le cadre d’une construction évolutive
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des concepts développés en physique chimie, mais aussi des repères de progressivité dans
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les disciplines connexes que sont les mathématiques, les SVT et la technologie. On trouvera
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ainsi des éléments de progression dans le cycle, des exemples de notions implicites porteuses
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en matière d’apprentissage et des pistes de contextualisation thématiques, ces dernières
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permettant de structurer une programmation contextualisée des activités des élèves et une
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intégration facilitée dans des thématiques d’EPI.
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Ce document n’a pas pour objectif de fournir une programmation clé en main. Il contient
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des éléments d’une réflexion qui devra être approfondie par la mise en perspective avec
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le volet 2 du programme et les sept compétences travaillées décrites dans le volet 3, dans
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l’objectif d’acquisition du socle commun en créant les activités propices à la construction des
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compétences disciplinaires visées. D’autres propositions de progressions sont disponibles
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dans la partie « mettre en œuvre son enseignement » sur la page éduscol relative aux
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ressources d’accompagnement du programme de physique chimie au cycle 4.
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1. C’est Jérôme Bruner qui a introduit en 1960 l’idée de pédagogie spiralaire dans The process of education. Pour lui,
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les programmes devraient être établis de façon à ce que les élèves reviennent de façon régulière sur ce qu’ils ont déjà
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appris.
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2. Repères de progressivité en physique-chimie au cycle 4
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 2
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Chaque programme de cycle est structuré en 3 volets
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• Le premier volet fixe les objectifs du cycle ;
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• Le deuxième volet précise la contribution essentielle de chaque enseignement aux cinq
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domaines du socle commun ;
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• Le troisième volet précise les compétences travaillées et les contenus par enseignement.
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Le troisième volet précise pour chaque enseignement :
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• les compétences travaillées pendant le cycle : elles sont mises en perspective avec les
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domaines du socle ;
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• les attendus de fin de cycle ;
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• les connaissances et les compétences associées ; des exemples de situations, d’activités et de
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ressources pour l’élève ;
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• des repères de progressivité ;
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• des pistes pour aménager des liens avec les autres enseignements.
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Grandes lignes des repères de progressivité en mathé-
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matiques, SVT et technologie
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Les repères de progressivité constituent des indications pour amener un conseil
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d’enseignement à prendre des décisions relatives aux contenus et aux niveaux de maîtrise
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visés, à un niveau donné (5e, 4e ou 3e). Croiser les repères de progressivité de différentes
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disciplines en particulier, ici, celles des disciplines du pôle scientifique, permet une
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co-construction ou construction-remobilisation des notions qui donne du sens aux
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apprentissages. On évite ainsi un certain nombre d’écueils liés à l’introduction prématurée
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d’une notion alors que cette dernière sera construite dans autre discipline, à un autre moment
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de la scolarité.
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Les mathématiques
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Nombres et calcul
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Les élèves rencontrent dès le début du cycle 4 le nombre relatif qui rend possibles toutes les
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soustractions. Ils généralisent l’addition et la soustraction dans ce nouveau cadre et rencontrent
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la notion d’opposé.
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L’écriture littérale est abordée dès la 5e, mais les notions de variables et d’inconnues, la factori-
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sation, le développement et la réduction d’expressions algébriques se font à partir de la 4e.
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Les puissances de 10 d’exposant entier sont manipulées à partir de la quatrième, les exposants
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négatifs étant introduits progressivement.
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Fonctions
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En 5e la rencontre de relations de dépendance entre grandeurs mesurables ainsi que leur repré-
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sentation graphique permet d’introduire la notion de fonction qui est stabilisée en 3e.
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En 3e les élèves sont en mesure de faire le lien entre proportionnalité, fonctions linéaires, théo-
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rème de Thalès et homothétie et choisir le mode de représentation le mieux adapté à la résolu-
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tion d’un problème.
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Espace et géométrie
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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
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Les Sciences de la Vie et de la Terre
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Dans le domaine de l’alimentation, les mécanismes moléculaires sont réservés à la classe de
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troisième.
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La technologie
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Modélisation et simulation des objets et systèmes techniques
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En fin de cycle, l’accent est mis sur les hypothèses retenues pour utiliser une modélisation de
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comportement fournie, et sur la nécessité de prendre en compte ces hypothèses pour inter-
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préter les résultats de la simulation. Il est alors pertinent de montrer l’influence d’un ou deux
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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
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Éléments pour la construction d’une progression en phy-
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sique-chimie dans le cycle 4
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Les propositions de progressions présentées dans les tableaux qui suivent ne sont que
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des exemples parmi d’autres et ne constituent pas des injonctions ; chacun pourra les
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analyser et s’en servir pour construire son propre outil de travail. Le professeur garde sa
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liberté pédagogique et toute autre progression qui respecte les repères de progressivité, la
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structuration progressive et logique des concepts et la notion de spiralisation est possible.
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D’autres progressions sont proposées à cet égard sur éduscol pour chacun des 4 thèmes du
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programme dans la partie « Mettre en œuvre son enseignement ».
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Il convient de rappeler que dans l’écriture des programmes de cycle, seuls figurent dans
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le volet 3 du programme les attendus de fin de cycle qui sont déclinés en connaissances et
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compétences associées. Ils indiquent donc ce que l’élève doit savoir ou doit savoir faire à la
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fin du cycle, mais ils ne décrivent pas ce que l’enseignant doit enseigner, ni comment il doit le
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faire. C’est donc à l’équipe de décider d’une progression et à chaque enseignant d’organiser
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la programmation des activités, en les adossant aux sept compétences travaillées en physique
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chimie. Cette progressivité des apprentissages passe notamment par la mise en œuvre de
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tâches complexes3 qui peuvent conduire l’élève à réinvestir en autonomie dans un nouveau
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contexte, pour une situation inédite, ce qu’il a appris dans un autre contexte.
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La progression proposée dans ce document a été construite en respectant trois types de
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progressivités :
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• construction progressive des modèles explicatifs ou des concepts ;
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• augmentation progressive du degré de complexité des situations choisies ;
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• prise en compte de la progressivité dans d’autres disciplines, mathématique, SVT et techno-
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logie notamment.
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Certaines mentions sont indiquées en italique dans les tableaux. Elles sont relatives à
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l’expérimentation ; la place de l’expérimental doit rester une priorité pour faire découvrir,
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construire et remobiliser les notions du programme, pour faire travailler les compétences
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liées à la démarche scientifique et pour développer le goût pour les sciences. D’autres
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indications, en bleu, donnent des indications supplémentaires en termes de progressivité, de
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pistes de travail ou de réinvestissement.
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3. Les tâches complexes recouvrent les tâches avec prise d’initiative, les démarches d’investigation, les résolutions de
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problème.
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Pistes pour la construction d’une progression sur le
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thème « Organisation et transformation de la matière »
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Voir une autre proposi-
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Les exemples de progressions présentées ci-après, comme les autres exemples proposés
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tion de progression sur
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le même thème dans
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dans cette ressource, n’ont pas vocation à être modélisants. D’autres choix sont possibles.
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la ressource « Pistes D’autres progressions sont ainsi proposées sur chacun des thèmes du programme dans les
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pour la construction ressources de la catégorie Mettre en œuvre son enseignement, sous les titres « Pistes pour la
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d’une progression sur construction d’une progression sur le thème … » .
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le thème « Organisation
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et transformation de la Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
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matière » » (à venir).
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Attendus de fin de cycle
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• Décrire la constitution et les états de la matière
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• Décrire et expliquer des transformations chimiques
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• Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers
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Exemples de situations, d’activitÉs et
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Connaissances et compÉtences associÉes
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d’outils pour l’ÉlÈve
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Décrire la constitution et les états de la matière
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Caractériser les différents états de la matière (solide, Dans la continuité du cycle 2 au cours duquel l’élève
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liquide et gaz). s’est initié les différents états de la matière, ce thème a
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Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour but de lui faire découvrir la nature microscopique
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pour étudier les propriétés des changements d’état. de la matière et le passage de l’état physique aux consti-
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tuants chimiques
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Caractériser les différents changements d’état d’un
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corps pur. Mise en œuvre d’expériences simples montrant la
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conservation de la masse (mais non-conservation du
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Interpréter les changements d’état au niveau microsco- volume) d’une substance lors d’un changement d’état.
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pique.
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Si l’eau est le principal support expérimental – sans en
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Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental exclure d’autres – pour l’étude des changements d’état,
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pour déterminer une masse volumique d’un liquide ou on pourra exploiter des données pour connaître l’état
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d’un solide. d’un corps dans un contexte fixé et exploiter la tempé-
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Exploiter des mesures de masse volumique pour diffé- rature de changement d’état pour identifier des corps
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rencier des espèces chimiques. purs.
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• Espèce chimique et mélange. L’étude expérimentale sera l’occasion de mettre l’accent
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• Notion de corps pur. sur les transferts d’énergie lors des changements d’état.
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• Changements d’état de la matière. L’intérêt de la masse volumique est présenté pour
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• Conservation de la masse, variation du volume, tem- mesurer un volume ou une masse quand on connaît
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pérature de changement d’état. l’autre grandeur, mais aussi pour distinguer différents
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• Masse volumique : Relation m = ρ.V. matériaux. Un travail avec les mathématiques sur les
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relations de proportionnalité et les grandeurs-quotients
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peut être proposé.
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Concevoir et réaliser des expériences pour caractériser Ces études seront l’occasion d’aborder la dissolution de
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des mélanges. gaz dans l’eau au regard de problématiques liées à la
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Estimer expérimentalement une valeur de solubilité santé et l’environnement.
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dans l’eau. Ces études peuvent prendre appui ou illustrer les diffé-
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• Solubilité. rentes méthodes de traitement des eaux (purification,
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• Miscibilité. désalinisation…).
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• Composition de l’air.
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Exemples de situations, d’activitÉs et
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Connaissances et compÉtences associÉes
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d’outils pour l’ÉlÈve
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Décrire et expliquer des transformations chimiques
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Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces Cette partie prendra appui sur des activités expérimen-
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chimiques à partir d’une banque fournie. tales mettant en œuvre différents types de transforma-
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Identifier expérimentalement une transformation tions chimiques : combustions, réactions acide-base,
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chimique. réactions acides-métaux.
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Distinguer transformation chimique et mélange, trans- Utilisation du tableau périodique pour retrouver, à partir
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formation chimique et transformation physique. du nom de l’élément, le symbole et le numéro atomique
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et réciproquement.
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Interpréter une transformation chimique comme une
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redistribution des atomes.
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Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour
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décrire une transformation chimique observée.
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• Notions de molécules, atomes, ions.
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• Conservation de la masse lors d’une transformation
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chimique.
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Associer leurs symboles aux éléments à l’aide de la clas-
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sification périodique.
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Interpréter une formule chimique en termes atomiques.
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• Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau, dioxyde de
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carbone.
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Propriétés acidobasiques Ces différentes transformations chimiques peuvent
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Identifier le caractère acide ou basique d’une solution servir de support pour introduire ou exploiter la notion
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par mesure de pH. de transformation chimique dans des contextes variés
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(vie quotidienne, vivant, industrie, santé, environnement).
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Associer le caractère acide ou basique à la présence
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d’ions H+ et OH-. La pratique expérimentale et les exemples de transfor-
|
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mations abordées sont l’occasion de travailler sur les
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• Ions H+ et OH-. problématiques liées à la sécurité et à l’environnement.
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• Mesure du pH.
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• Réactions entre solutions acides et basiques.
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• Réactions entre solutions acides et métaux.
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Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers
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Décrire la structure de l’Univers et du système solaire. Ce thème fait prendre conscience à l’élève que l’Uni-
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Aborder les différentes unités de distance et savoir les vers a été différent dans le passé, qu’il évolue dans sa
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convertir : du kilomètre à l’année-lumière. composition, ses échelles et son organisation, que le
|
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système solaire et la Terre participent de cette évolution.
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• Galaxies, évolution de l’Univers, formation du système
|
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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
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||
• 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
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||
atomique (nucléons : protons, neutrons), électrons.
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Repères de progressivité extraits du programme de cycle 44
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Du cycle 2 au cycle 3, l’élève a appréhendé par une première approche macroscopique les
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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
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||
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.
|
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Dès la classe de 5e, les activités proposées permettent de consolider les notions d’espèce
|
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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.
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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
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L’introduction de la grandeur quotient masse volumique se fait progressivement à partir de la
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classe de 4e.
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Les notions de miscibilité et de solubilité peuvent être introduites expérimentalement dès le
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début du cycle.
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L’utilisation d’un modèle particulaire pour décrire les états de la matière, les transformations
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physiques et les transformations chimiques peut être développée à partir de la classe de 5e,
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même si le nom de certaines espèces chimiques a pu être rencontré antérieurement.
|
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Les activités proposées permettent d’introduire expérimentalement des exemples de
|
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transformations chimiques dès la classe de 5e, avec des liens possibles avec l’histoire des
|
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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
|
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simples.
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Le tableau périodique est considéré à partir de la classe de 4e comme un outil de classement
|
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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
|
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lien avec les mathématiques.
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La partie « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » peut être abordée tout au long
|
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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
|
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et interactions » et « Des signaux pour observer et communiquer ». Elle permet aussi une
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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
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Décrire la constitution et les états de la matière
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Ce qui est travaillé au cycle 3
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Au cycle 3 sont décrits les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique. La di-
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versité des matériaux (métaux, minéraux, verres, plastiques, matière organique), l’état physique
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d’un échantillon de matière en fonction de conditions externes sont appréhendés. Quelques pro-
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priétés de la matière sont introduites (solubilité, élasticité…) et la masse est présentée comme
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grandeur physique caractérisant un échantillon de matière.
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La notion de mélange est introduite (la matière qui nous entoure à l’état solide, liquide ou gazeux
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est le résultat d’un mélange de différents constituants) et quelques expériences de séparation
|
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sont proposées (décantation, filtration, évaporation).
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Les sauts conceptuels au cycle 4
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Au cycle 4, l’élève passe du monde macroscopique au monde microscopique. Ce passage se
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fait progressivement sur le cycle et interroge la notion de modèle en sciences à la fois dans sa
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dimension descriptive, prédictive et à propos de son champ de validité. Le modèle particulaire ne
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nécessite pas l’introduction des atomes pour décrire les états de la matière ni pour prédire ou
|
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pour expliquer la conservation de la masse au cours d’un changement d’état ou d’un mélange.
|
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En revanche, ce modèle ne sera plus opérant pour expliquer l’apparition de nouvelles espèces
|
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chimiques au cours d’une transformation chimique. Il devra donc évoluer en introduisant les
|
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atomes, le modèle de l’atome insécable étant alors suffisant. C’est par exemple le besoin d’expli-
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quer les charges des ions qui induira une nouvelle modification de ce modèle par l’introduction
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de la structure interne de l’atome5.
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L’étude des mélanges se poursuit en passant de la notion de saturation vue au cycle 3 à celle de
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solubilité au sens quantitatif du terme et en structurant progressivement la notion de corps pur.
|
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C’est l’occasion de revenir sur les changements d’état et de dégager, par exemple, un critère de
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distinction d’un corps pur autour du palier de température au cours de ces transformations phy-
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siques. En termes de progressivité, on pourrait s’intéresser en cinquième aux mélanges solide-
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liquide et liquide-liquide et réserver l’étude des mélanges gaz-liquide à la classe de quatrième
|
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pour quantifier la solubilité des gaz dans l’eau, plus difficile d’accès.
|
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La différence entre masse et volume (deux concepts souvent confondus par l’élève) induit une
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structuration supplémentaire, leur interdépendance étant liée, pour une espèce donnée, par la
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masse volumique. Cette notion de masse volumique se construit très progressivement sur la
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durée du cycle en veillant la cohérence de la démarche avec l’approche de la proportionnalité et
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d’exploitation de relations littérales en mathématiques.
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5. C’est à nouveau l’évolution de ce modèle en seconde pour rendre compte de l’existence d’espèces atomiques,
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ioniques ou moléculaires spécifique à chaque élément qui conduira à l’introduction des couches électroniques et
|
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des règles du duet et de l’octet. De même en première, l’analyse de spectre d’émission de raies conduira au modèle
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quantique de l’atome.
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 9
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « décrire la constitution et
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les états de la matière »
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Niveau 5 e
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Niveau 4 e
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Niveau 3 e
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En cinquième l’étude des mélanges permet de Les études qui suivent permettent de réinvestir Notions de molécules, atomes, ions10.
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réinvestir les techniques de séparation vues les connaissances des élèves dans le domaine
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Cet attendu de fin de cycle gagne à être
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au cycle 3 pour aller plus loin. Elle permet, des mélanges et des techniques de séparation.
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travaillé en lien avec la transformation
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par exemple, une première approche de la Composition de l’air (dioxygène, diazote, autre chimique mettant en jeu des espèces
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valeur de la masse volumique d’un liquide gaz…). atomiques, moléculaires ou ioniques chargées.
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pour justifier les positions relatives de deux
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liquides non miscibles. Elle permet aussi de Mettre en œuvre des tests caractéristiques Masse volumique :
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d’espèces chimiques à partir d’une banque
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travailler sur la solubilité en la quantifiant. On Relation11 m = ρ.V
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pourra alors proposer une structuration de fournie (test O2, CO2, H2O).
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Exploiter des mesures de masse volumique
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la notion de corps pur en réinvestissant les Solubilité d’un gaz :
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pour différencier des espèces chimiques ou
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connaissances sur les changements d’état. Estimer expérimentalement une valeur de des corps.
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Concevoir et réaliser des expériences pour solubilité d’un gaz dans l’eau.
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Ce réinvestissement de la masse volumique
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caractériser des mélanges (miscibilité de deux La solubilité interroge la conservation de la peut se faire, par exemple, dans le cadre des
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liquides, solubilité d’un solide). masse dans un mélange et le pouvoir solvant transformations chimiques pour reconnaître
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Masse volumique (des liquides)6 : Première de l’eau. La conservation de la masse au cours des métaux. Elle peut également se faire en
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approche expérimentale de l’interdépendance d’un mélange peut être l’occasion de réinvestir relation avec la partie « décrire l’organisation
|
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entre masse et volume pour une substance les mélanges solide-liquide. de la matière dans l’univers » dans le cadre du
|
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liquide donnée. Masse volumique (liquides et solides) : classement des planètes par leur densité.
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Solubilité d’un solide : Proposer et mettre en œuvre un protocole
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Estimer expérimentalement une valeur de expérimental pour déterminer une masse
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solubilité d’un solide dans l’eau. volumique d’un liquide ou d’un solide.
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Caractériser les différents états de la matière La donnée de la masse volumique permet de
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(solide, liquide, gaz). prédire, par exemple, la position relative de
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deux liquides non miscibles entre eux.
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Caractériser les différents changements d’état
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d’un corps pur : mesure de la température de
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changement d’état7.
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Test caractéristique de l’eau8.
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Proposer et mettre en œuvre un protocole
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expérimental pour étudier les propriétés des
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changements d’état : variation du volume,
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conservation de la masse.
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Interpréter les changements d’état au niveau
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microscopique. Notions de molécules9.
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Le modèle particulaire peut être envisagé à ce
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niveau pour une première interprétation des
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états de la matière.
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6. La grandeur quotient masse volumique pourra être introduite en troisième, en cinquième on peut travailler juste sur
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la valeur de cette grandeur.
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7. Le palier de température au cours du changement d’état est un critère utilisable pour distinguer un corps pur d’un
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mélange.
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8. La conception initiale souvent présente dans l’esprit des élèves est qu’un liquide limpide et incolore comme de l’eau
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est de l’eau.
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9. Au sens de particules, sans évoquer les atomes qui les constituent.
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10. La formation de l’ion n’est pas à expliciter dans les classes antérieures.
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11. À ce niveau, les notions de variable et d’inconnue commencent à apparaitre ; on peut déduire une grandeur (masse
|
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ou volume) si on connaît la masse volumique et l’autre grandeur. Un lien avec les mathématiques est à établir, la
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masse volumique faisant partie des grandeurs quotient étudiées dans cette discipline.
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 10
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Décrire et expliquer des transformations chimiques
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Ce qui est travaillé au cycle 3
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Au cycle 3, l’idée qu’un mélange peut conduire à une transformation chimique est introduite
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dans le cadre d’études engagées autour des mélanges.
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Les sauts conceptuels au cycle 4
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Au cycle 4, la notion de transformation chimique va être structurée en la modélisant au niveau
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macroscopique par une réaction chimique et en l’interprétant au niveau microscopique comme
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une redistribution d’atomes entre entités chimiques. C’est l’occasion de modifier le premier
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modèle particulaire, suffisant pour expliquer les états de la matière en termes d’espace entre
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les particules, mais insuffisant pour rendre compte des transformations chimiques, ceci permet
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de commencer à décrire la constitution des molécules et d’introduire la notion d’atomes et
|
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d’ions. Des argumentations s’appuyant sur des observations macroscopiques ou des interpréta-
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tions microscopiques conduisent l’élève à effectuer une distinction entre mélange, transforma-
|
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tion physique et transformation chimique.
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « décrire et expliquer des
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transformations chimiques »
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121314
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Niveau 5e Niveau 4e Niveau 3e
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Transformations chimiques. Identifier expérimentalement une transformation Identifier le caractère acide ou basique d’une
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On peut revenir sur l’étude faite au cycle 3 chimique. solution par mesure de pH.
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et aborder à ce niveau la reconnaissance de En quatrième, on peut travailler à partir de Associer le caractère acide ou basique à la
|
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quelques transformations chimiques pour transformations chimiques ne mettant en jeu présence d’ions H+ et OH-.
|
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marquer la différence avec un changement que des espèces neutres (l’introduction des En troisième, le champ d’étude des trans-
|
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d’état ou un mélange (par exemple la réaction ions nécessite l’appui du modèle atomique formations chimiques est élargi à celui des
|
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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.
|
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microscopique n’est pas envisageable, car elle Mettre en œuvre des tests caractéristiques
|
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nécessiterait la connaissance des atomes. Réactions entre solutions acides et basiques.
|
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d’espèces chimiques à partir d’une banque
|
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Le travail à partir de produits du quotidien fournie (test du dioxygène, du dioxyde de carbone, Réactions entre solutions acides et métaux.
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acides ou basiques permet de travailler sur de l’eau). La notion de masse volumique est réinvestie
|
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la sécurité et justifie la recherche d’un critère Évolution du modèle particulaire, introduction pour reconnaître des métaux, susceptibles de
|
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de reconnaissance de ces différents types de de l’atome : interpréter une transformation réagir avec des acides.
|
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solutions. chimique comme une redistribution des Utiliser une équation de réaction chimique
|
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Identifier le caractère acide ou basique d’une atomes. fournie pour décrire une transformation
|
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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
|
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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
|
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fournie pour décrire une transformation dihydrogène).
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chimique observée13. Distinguer transformation chimique et
|
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Associer leurs symboles aux éléments à l’aide mélange, transformation chimique et transfor-
|
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de la classification périodique14. mation physique.
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Interpréter une formule chimique en termes On peut réinvestir ici l’évolution du modèle par-
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atomiques : O2, H2, N2, H2O, CO2. ticulaire pour interpréter ces distinctions, mais
|
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aussi la conservation de la masse au cours
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Conservation de la masse lors d’une transfor- d’un changement d’état, d’une transformation
|
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mation chimique. chimique ou d’un mélange pour réactiver les
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Distinguer transformation chimique et acquis antérieurs.
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mélange, transformation chimique et transfor-
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mation physique.
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On peut réinvestir dans ce contexte le modèle
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particulaire vu en 5ème et son évolution avec le
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modèle atomique en 4ème.
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12. Le verbe d’action « ajuster » est recommandé pour évoquer la recherche et l’attribution des coefficients
|
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stœchiométriques pour assurer la conservation de la masse et des « atomes ». Le verbe « équilibrer », utilisé par le
|
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passé, conduit à des confusions possibles avec la notion d’équilibre chimique. Les anglo-saxons utilisent aussi deux
|
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mots : to balance pour ajuster une équation de réaction et equilibrium pour les équilibres chimiques.
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Retrouvez Éduscol sur 13. Les notions de réactifs, de produits et la conservation des atomes (en fait des éléments) pourront être déduits de
|
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l’analyse d’une équation de réaction fournie ajustée.
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14. Justifier la place des éléments dans la classification implique l’étude du numéro atomique (lien avec le modèle
|
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de l’atome). La notion de noyau étant introduite (Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau atomique
|
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(nucléons : protons, neutrons), électrons).
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Décrire l’organisation de la matière dans l’univers
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Ce qui est travaillé au cycle 3
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Au cycle 3 est abordé le fait que la matière se trouve en dehors du milieu quotidien et se ren-
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contre aussi à grande échelle (Terre, planètes, Univers). On situe la Terre dans le système solaire
|
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et son mouvement est décrit (rotation sur elle-même et révolution autour du soleil), ce qui per-
|
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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).
|
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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
|
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petites avec un même formalisme.
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « décrire l’organisation de
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la matière dans l’univers »
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15
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Niveau 5 e
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Niveau 4e Niveau 3e
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Décrire la structure du système solaire : Décrire la structure de l’univers et du système Évolution de l’Univers.
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• Système Terre-Lune-Soleil solaire : L’évolution de l’Univers permet de réinvestir la
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• Système solaire • Système solaire structure du système solaire, les galaxies et
|
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Comme au cycle 3, en classe de cinquième • Galaxies l’année-lumière.
|
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on peut « rester » dans le système solaire et Ordres de grandeur des distances astrono- Connaître et comprendre l’origine de la
|
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travailler sur les phénomènes liés à la Lune miques matière :
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(phases de la Lune, éclipses). Cette partie Aborder les différentes unités de distance et
|
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est fortement en lien avec les parties « mou- La matière constituant la Terre et les étoiles.
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savoir les convertir : du kilomètre à l’année- Les éléments sur Terre et dans l’Univers
|
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vements et interactions » et « signaux » du lumière.
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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
|
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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).
|
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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.
|
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comme simple unité adaptée pour comparer passé » permet de réinvestir la propagation
|
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les distances de notre système solaires aux La nucléosynthèse dans les étoiles peut-être
|
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de la lumière et interroge les conditions de un support de travail. À ce niveau on peut faire
|
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étoiles de la galaxie. visibilité. le lien avec la classification périodique (place
|
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versus nombre de protons).
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Comprendre que la matière observable est
|
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partout de même nature et obéit aux mêmes
|
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lois.
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On peut relier cette partie à la loi de gravita-
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tion universelle et la pesanteur sur une autre
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planète que la Terre.
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15. Cette notion n’est pas exigible, mais peut servir à réinvestir la masse volumique.
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Retrouvez Éduscol sur
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Pistes pour la construction d’une progression sur le
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thème « Mouvement et interactions »
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Voir aussi une autre
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proposition de
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progression sur le
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même thème dans la Attendus de fin de cycle
|
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ressource « Pistes pour • Caractériser un mouvement.
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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
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interactions » ».
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Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
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Exemples de situations, d’activités et
|
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Connaissances et compétences associées
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d’outils pour l’élève
|
||
Caractériser un mouvement
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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
|
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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
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mouvement.
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Modéliser une interaction par une force caractérisée par un point d’application, une direction,
|
||
un sens et une valeur
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Identifier les interactions mises en jeu (de contact ou à L’étude mécanique d’un système peut être l’occasion
|
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distance) et les modéliser par des forces. d’utiliser les diagrammes objet-interaction.
|
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Associer la notion d’interaction à la notion de force. Expérimenter des situations d’équilibre statique
|
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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
|
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poids et masse (unités). L’impesanteur n’est abordée
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que qualitativement.
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Repères de progressivité extraits du programme de cycle
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L’étude d’un mouvement a commencé au cycle 3 et les élèves ont appris à caractériser la
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vitesse d’un objet par une valeur. Le concept de vitesse est réinvesti et approfondi dès le début
|
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du cycle 4 en introduisant les caractéristiques direction et sens. Les notions de mouvement et
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vitesse sont régulièrement mobilisées au cycle 4 dans les différentes parties du programme
|
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comme « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » et « Des signaux pour observer
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et communiquer ».
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Que ce soit dans des situations d’objets en mouvement ou au repos, la notion d’interaction
|
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de contact ou à distance peut être abordée de manière descriptive dès le début du cycle 4.
|
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Progressivement et si possible dès la classe de 4e, ces interactions sont modélisées par la
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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
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En fin de cycle 4, un élève sait exploiter l’expression de la force de gravitation universelle
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quand son expression lui est donnée et la relation P = mg tant au niveau expérimental que
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sur le plan formel. La progressivité des apprentissages peut être articulée avec celle du
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programme de mathématiques dans les parties « Utiliser le calcul littéral » (thème A) et
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« Résoudre des problèmes de proportionnalité » (thème B). »
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Caractériser un mouvement
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Ce qui est travaillé au cycle 3
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Au cycle 3, on appréhende la notion de mouvement par une première approche de la vitesse
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(unités et protocole simple pour l’évaluer) et de la trajectoire. Il s’agit notamment d’identifier les
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différences entre les mouvements circulaires ou rectilignes et d’aborder, dans le cas du mouve-
|
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ment rectiligne, la notion de variation de vitesse (accélération, décélération).
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Les sauts conceptuels au cycle 4
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Au cycle 4, on stabilise l’algorithme de calcul d’une vitesse et sa modélisation mathématique
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en énonçant la relation entre vitesse, distance parcourue et durée de parcours dans le cas d’un
|
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mouvement uniforme. Cette relation sera réinvestie dans les thèmes « organisation et trans-
|
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formation de la matière » et « des signaux pour observer et communiquer » dans le cas de la
|
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propagation de la lumière et du son.
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En termes de progressivité, compte tenu des repères de mathématiques, la relation entre
|
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vitesse, distance parcourue et durée de parcours pourra être utilisée dès la classe de cinquième
|
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pour calculer une vitesse, mais une exploitation plus poussée ne pourra pas être proposée avant
|
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la classe de quatrième (notion d’inconnue). La notion de variabilité de la vitesse (en valeur ou en
|
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direction) est abordée dans d’autres cas que le mouvement rectiligne.
|
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Au cycle 4, l’élève est sensibilisé à la relativité du mouvement (au sens galiléen du terme) dans
|
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des cas simples. Les mouvements des astres sont un support de travail possible, mais tout
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autre support suffisamment explicite est envisageable. Cette étude peut être placée à différents
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endroits dans le cycle. Selon le niveau où elle est placée, elle permettra de réinvestir un certain
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nombre de notions déjà construites.
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « caractériser un mouve-
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ment »
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Niveau 5e Niveau 4e Niveau 3e
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Caractériser le mouvement d’un objet. Utiliser la relation liant vitesse, distance et Relativité du mouvement dans des cas simples.
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Mouvements rectilignes et circulaires. durée dans le cas d’un mouvement uniforme. Cette notion permet de réinvestir les connais-
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Mouvements uniformes et mouvements dont Vitesse : direction, sens et valeur. sances acquises sur les mouvements. Elle
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la vitesse varie au cours du temps en valeur Mouvements uniformes et mouvements dont peut être abordée avant la classe de troisième.
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(mouvement non obligatoirement rectiligne). la vitesse varie au cours du temps en valeur ou L’enseignant fera le choix de la place à lui
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en direction. affecter de façon à équilibrer les volumes des
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Il est possible d’introduire la relation v=d/t progressions choisies dans les différentes
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comme un algorithme de calcul si l’on donne d La notion de vecteur vitesse relevant du lycée, années du cycle.
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et t. En revanche, la notion d’inconnue n’étant il s’agit de montrer par exemple que dans le
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pas stabilisée en mathématiques en 5e, on cas du mouvement circulaire uniforme la vi-
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ne peut pas attendre de déduire l’expres- tesse ne varie pas en valeur, mais en direction.
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sion de d ou t si l’on donne les deux autres
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grandeurs par manipulation d’une expression
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littérale. Par contre il est possible de faire des
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applications numériques à partir de valeurs
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numériques données simples.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 14
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Modéliser une interaction par une force caractérisée par un point d’applica-
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tion
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Ce qui est visé dans ce domaine au cycle 4
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Au cycle 4, la notion d’interactions est abordée et illustrée et l’action est modélisée par une
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force (direction, sens et valeur). En termes de progressivité, il possible d’introduire la notion
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d’interactions de contact et à distance dès la classe de cinquième dans le cas de la variation
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du mouvement (changement de vitesse ou de direction). En classe de quatrième, il est possible
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par exemple de se focaliser sur l’interaction à distance que la Terre exerce sur un objet à son
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voisinage et d’étudier le poids, le concept de force étant généralisé en troisième. Le diagramme
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objet-interactions est un outil que l’on peut utiliser dès la classe de cinquième.
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle « modéliser une interaction
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par une force caractérisée par un point d’application »
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16171819
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Niveau 5e Niveau 4e Niveau 3e
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Distinction entre action de contact et action à Force17 de pesanteur (point d’application, Associer la notion d’interaction à la notion de
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distance16. direction, sens et valeur) et son expression : forces (généralisation).
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La mise en mouvement et la modification P = mg Identifier les interactions mises en jeu (de
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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
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l’étude des interactions. distance en les resituant au niveau de l’action forces.
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que la Terre exerce à distance sur un objet Force : direction, sens et valeur, point d’appli-
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placé à son voisinage. On peut associer cette cation18.
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action à la force de pesanteur dont on précise
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Exploiter l’expression littérale scalaire de la loi
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le sens, la direction et la valeur par la mesure
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de gravitation universelle, la loi étant fournie.
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et/ou le calcul.
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C’est l’occasion de revenir sur la force de
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pesanteur19 et d’accéder à sa valeur pour un
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objet au voisinage d’une planète différente de
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la Terre.
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16. On ne parle pas de force à ce niveau.
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17. La généralisation de la notion de force pourra être abordée en troisième.
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18. La notion de point d’application n’est abordée que dans le cas de forces ponctuelles.
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19. L’expression du champ de pesanteur en fonction du rayon d’une planète (Terre ou autre) n’est pas un attendu de fin
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de cycle.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 15
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Pistes pour la construction d’une progression sur le
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thème « L’énergie et ses conversions »
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Voir aussi une autre
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proposition de
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progression sur le Attendus de fin de cycle
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même thème dans la • Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie.
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ressource « Pistes pour • Utiliser la conservation de l’énergie.
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la construction d’une • Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité.
|
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progression sur le
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thème « L’énergie et ses
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conversions » ».
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||
Connaissances et compétences associées sur le cycle (rappel du programme)
|
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Exemples de situations, d’activitÉs et
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Connaissances et compÉtences associÉes
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d’outils pour l’ÉlÈve
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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
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||
• Cinétique (relation Ec = ½ mv2), potentielle (dépen- systèmes ou de situations de la vie courante.
|
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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.
|
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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.
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||
• Conservation de l’énergie.
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• Unités d’énergie.
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Utiliser la relation liant puissance, énergie et durée.
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• Notion de puissance
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Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité
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Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental Les exemples de circuits électriques privilégient les
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simple visant à réaliser un circuit électrique répondant dispositifs rencontrés dans la vie courante : automobile,
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à un cahier des charges simple ou à vérifier une loi de appareils portatifs, installations et appareils domes-
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l’électricité. tiques.
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Exploiter les lois de l’électricité. Les activités proposées permettent de sensibiliser les
|
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• Dipôles en série, dipôles en dérivation. élèves aux économies d’énergie pour développer des
|
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• L’intensité du courant électrique est la même en tout comportements responsables et citoyens.
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point d’un circuit qui ne compte que des dipôles en série.
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• Loi d’additivité des tensions (circuit à une seule
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maille).
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• Loi d’additivité des intensités (circuit à deux mailles).
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• Relation tension-courant : loi d’Ohm.
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• Loi d’unicité des tensions.
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Mettre en relation les lois de l’électricité et les règles de
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sécurité dans ce domaine.
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Conduire un calcul de consommation d’énergie élec-
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trique relatif à une situation de la vie courante.
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• Puissance électrique P= U.I
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• Relation liant l’énergie, la puissance électrique et la
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durée
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 16
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Repères de progressivité extraits du programme de cycle 4
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La notion d’énergie est présente dans d’autres thèmes du programme de physique-chimie
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et d’autres disciplines ; les chaînes d’énergie sont notamment étudiées en technologie.
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Il est donc souhaitable de veiller à une bonne articulation entre les différentes approches
|
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disciplinaires de l’énergie pour construire efficacement ce concept.
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L’étude du thème de l’énergie gagne à être présente chaque année. La classe de 5e est
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l’occasion de revenir sur les attendus du cycle 3 concernant les sources et les conversions
|
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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
|
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d’énergie.
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La comparaison d’ordres de grandeur d’énergies ou de puissances produites ou consommées
|
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par des dispositifs peut être introduite dès la classe de 5e. La pleine maîtrise de la relation
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entre puissance et énergie est un objectif de fin de cycle. Elle s’acquiert en s’appuyant sur des
|
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exemples de complexité croissante.
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L’expression littérale de l’énergie cinétique peut être réservée à la classe de 3e. La pleine
|
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maîtrise de la notion de conservation de l’énergie est également un objectif de fin de cycle.
|
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Le thème de l’électricité, abordé au cycle 2, ne fait pas l’objet d’un apprentissage spécifique
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au cycle 3. Certains aspects auront pu être abordés par les élèves au travers de l’étude d’une
|
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chaîne d’énergie simple ou du fonctionnement d’un objet technique.
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Dès la classe de 5e, la mise en œuvre de circuits simples visant à réaliser des fonctions
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précises est recommandée. L’étude des propriétés du courant électrique et de la tension peut
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être abordée dès la classe de 5e notamment pour prendre en compte les représentations des
|
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élèves. En classes de 4e et de 3e, elle sera reprise avec le formalisme requis.
|
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En classes de 4e et de 3e, les différentes lois de l’électricité peuvent être abordées sans qu’un
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ordre précis ne s’impose dans la mesure où la progression choisie reste cohérente. Les
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aspects énergétiques peuvent être réservés à la classe de 3e.»
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 17
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie
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Ce qui est travaillé au cycle 3
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Au cycle 3, l’élève prend conscience que l’être humain a besoin d’énergie dans sa vie quoti-
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dienne. Il identifie des sources et des formes d’énergie et apprend à reconnaître des situations
|
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où l’énergie est stockée, transformée et utilisée. Il est amené à identifier les éléments d’une
|
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chaîne domestique simple et sensibilisé à des dispositifs visant à économiser l’énergie. La notion
|
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d’énergie renouvelable est également abordée.
|
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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
|
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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
|
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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
|
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tôt dans le cycle. Le diagramme énergétique est un outil que l’on peut utiliser dès la classe de
|
||
cinquième.
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle «Identifier les sources, les
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transferts, les conversions et les formes d’énergie »
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Niveau 5e Niveau 4e Niveau 3e
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L’expression de l’énergie cinétique peut être utilisée pour une application numérique directe Identifier les différentes formes d’énergie
|
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mais il n’est pas envisageable de demander une manipulation de cette expression aux élèves. (thermique, électrique, chimique, lumineuse,
|
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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
|
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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.
|
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et la durée. Établir un bilan énergétique pour un système
|
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simple.
|
||
Utiliser la relation liant puissance, énergie et
|
||
durée.
|
||
Le travail sur l’énergie cinétique permet de
|
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réinvestir les connaissances acquises sur les
|
||
mouvements.
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||
L’approche expérimentale de la modélisa-
|
||
tion mathématique de l’énergie cinétique est
|
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envisageable. La conversion énergie cinétique-
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||
énergie potentielle de position est également
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concevable.
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20. L’approche est qualitative : le lien entre la puissance et l’énergie est abordé au travers d’objets électriques du
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quotidien (par exemple : lampe, radiateur électrique…). Deux objets électriques de puissances différentes fonctionnant
|
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sur la même durée n’auront pas le même impact sur la facture d’électricité.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 18
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité
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Ce qui est travaillé au cycle 2
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Ce thème n’est pratiquement pas présent au cycle 3. C’est surtout en cycle 2 que l’électricité est
|
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abordée à partir du comportement de la matière vis-à-vis du courant électrique et de la façon
|
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dont certains objets sont alimentés (pile ou secteur).
|
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Les sauts conceptuels au cycle 4
|
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Au cycle 4, on structure la notion de circuit électrique et l’on rencontre les associations de di-
|
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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
|
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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/
|
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ou en troisième. Aucun attendu de fin de cycle n’est lié aux circuits en régime alternatif.
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Exemple de progression pour construire l’attendu de fin de cycle «Réaliser des circuits élec-
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triques simples et exploiter les lois de l’électricité »
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Niveau 5e Niveau 4e Niveau 3e
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Les attendus ne portent que sur les circuits en régime continu.
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L’étude du comportement des circuits reste Élaborer et mettre en œuvre un protocole Mettre en relation les lois de l’électricité et
|
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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.
|
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l’élève. Aborder l’intensité avant la tension
|
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électrique peut induire l’idée que la tension
|
||
est due au courant électrique. Privilégier une
|
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approche globale des circuits (aborder tension
|
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et intensité dans le même contexte) contribue
|
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fortement à faire évoluer les représentations
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initiales.
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21. Il serait en revanche prématuré de travailler sur les lois des circuits en cinquième.
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22. Cette étude ne débouche pas obligatoirement sur la loi d’Ohm, mais permet de réinvestir les mesures électriques
|
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d’intensité et de tension.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 19
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Pistes pour la construction d’une progression sur le
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||
thème « Des signaux pour observer et communiquer »
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Voir aussi une autre
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||
proposition de
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progression sur le Attendus de fin de cycle
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||
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
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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
|
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(lumière visible, ondes radio, rayons X…).
|
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• Lumière : sources, propagation, vitesse de propaga-
|
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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.
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||
• Vitesse de propagation.
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• Notion de fréquence : sons audibles, infrasons et
|
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ultrasons.
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Repères de progressivité extraits du programme de cycle
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À la fin du cycle 3, les élèves savent identifier un signal lumineux ou sonore et lui associer
|
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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
|
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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 »).
|
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||
La maîtrise de la notion de fréquence est un objectif de fin de cycle.
|
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||
Cet enrichissement peut être conçu en articulation avec la partie « Analyser le fonctionnement
|
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et la structure d’un objet » du programme de technologie qui introduit les notions de nature
|
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d’un signal et d’une information.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 20
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Caractériser différents types de signaux et utiliser leurs propriétés
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Ce qui est travaillé au cycle 3
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Au cycle 3, on distingue le signal (sons, lumière, radio…) comme une grandeur physique trans-
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portant une information (binaire) en prenant appui sur des exemples de la vie de tous les jours.
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Les sauts conceptuels au cycle 4
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Au cycle 4, les signaux étudiés s’appuient sur la lumière et le son. La notion de sources de
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lumière et de propagation est centrale ; le modèle du rayon lumineux est introduit pour rendre
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compte du trajet parcouru par la lumière. De manière générale, il est montré que le son et la
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lumière émis par une source permettent de transporter une information, qui peut être perçue di-
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rectement (réception de la lumière par l’œil et du son par l’oreille) ou déterminée indirectement
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: ainsi, la notion de vitesse de propagation permet de faire le lien avec la partie « mouvement et
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interactions » et de montrer que grâce à ces signaux, on peut accéder par exemple à une dis-
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tance inconnue. C’est aussi l’occasion de travailler sur les risques visuels et auditifs. Au cycle 4,
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on aborde également la notion de spectre en fréquence du son. La relation f=1/T n’est pas un
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attendu de fin de cycle, on n’attend donc pas que la fréquence soit définie à partir de la période,
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mais davantage comme un comptage d’évènements par seconde (ou autre unité de temps).
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Exemple de progression pour le thème « Des signaux pour observer et communiquer »
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Niveau 5e Niveau 4e Niveau 3e
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Distinguer une source primaire (objet lumineux) Vitesse de propagation (lumière et son). Notion de fréquence : sons audibles, infrasons
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d’un objet diffusant. Décrire les conditions de propagation d’un son. et ultrasons.
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Modèle du rayon lumineux. L’étude des conditions de propagation du son Comprendre que l’utilisation du son et de la
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Lumière : sources, propagation rectiligne. peut être abordée en classe de cinquième. lumière permet d’émettre, de transporter un
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L’enseignant fera le choix de la place à lui signal donc une information.
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Exploiter expérimentalement la propagation recti-
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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
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lumineux. progressions choisies dans les différentes conditions de propagation et les vitesses de
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années du cycle. propagation du son et de la lumière.
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Le modèle du rayon lumineux appelle implicite-
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ment l’étude des conditions de visibilité. Relier la distance parcourue par un son à la
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durée de propagation.
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Construire l’unité « année-lumière » comme
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unité de distance.
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 21
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Des notions implicites du programme utiles en termes
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d’apprentissage
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La rédaction du programme ne mentionne pas un certain nombre de notions qui, bien que non
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exigibles en fin de cycle, mais reliés à des compétences travaillées en lien avec les domaines
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du socle commun ou compétences associées, permettent de créer des activités porteuses
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de sens. C’est le cas notamment de la schématisation des circuits électriques qui constitue
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une illustration de « pratiquer des langages » en utilisant un code symbolique propre à la
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physique. Le tableau ci-dessous dresse quelques pistes que l’enseignant pourra intégrer dans
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sa programmation, dans le cadre de sa liberté pédagogique.
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2324252627
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Notions implicites susceptibles d’Être CapacitÉs expÉrimentales implicites sus-
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mobilisÉes ceptibles d’Être mobilisÉes
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Organisation et transformations de la matière
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Vocabulaire associé aux transformations (physiques et Mesurer une température.
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chimiques), aux mélanges23. Mesurer une masse, un volume.
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Cycle de l’eau. Réaliser une filtration, une distillation, une décantation.
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Palier de température lors du changement d’état d’un Récupérer un gaz par déplacement d’eau.
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corps pur sous pression constante.
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Utilisation possible sonde O2 et/ou CO2.
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Effet de la pression extérieure sur la température
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d’ébullition. Manipuler des modèles moléculaires (compact, éclaté).
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Interpréter au niveau microscopique les états, solide, Réaliser des tests d’identification d’espèces chimiques26.
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liquide et gazeux. Suivre, en respectant les règles de sécurité, le protocole de
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Conservation de la masse lors d’une dissolution. synthèse d’une espèce chimique27.
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Dilution, effet sur le pH. Mesurer une pression.
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Combustions. Exploiter graphiquement des mesures expérimentales.
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Aspect énergétique de certaines transformations (phy-
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siques et/ou chimiques).
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Pression atmosphérique.
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Évolution historique du modèle atomique.
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Numéro atomique, isotope.
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Mouvement et interaction
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Vocabulaire associé aux mouvements 24 Mesurer une distance, une durée.
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Recensement des interactions associées à un objet en Exploiter une chronophotographie et/ou un logiciel de
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utilisant un diagramme « objet-interaction ». traitement d’images vidéo.
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Mesurer la valeur d’une force avec un dynamomètre.
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Expérimenter des actions induisant la mise en mouvement.
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L’énergie et ses conservations
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Représentation d’une chaîne énergétique. Mesurer une tension électrique, une intensité d’un courant
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Énergies renouvelables. électrique, une résistance d’un dipôle électrique, une puis-
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sance électrique, une énergie électrique.
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Schéma normalisé d’un circuit électrique.
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Les dangers liés au courant électrique (sur le matériel
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et les personnes) et les protections associées.
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Différences de comportement entre la tension électrique
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du secteur et celle délivrée par un générateur de tension
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stabilisée ou une pile25.
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Rôle d’un alternateur dans la chaîne de production
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électrique.
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23. Fusion, solidification, liquéfaction, vaporisation, réactif, produit, solvant, soluté, solution, saturation, distillat, filtrat,
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sels minéraux …
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24. Trajectoire, mouvement uniforme, accéléré et décéléré, référentiel (objet de référence).
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25. Il est possible de travailler sur le signal périodique (lien entre période et fréquence), la relation T=1/f n’étant pas
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exigible en fin de cycle.
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26. Tests d’identifications de l’eau, des ions (tests de précipitation « classique » - ions métalliques, chlorure …-, voire
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test de la couleur de flamme) dans le respect des consignes de sécurité appropriées), des gaz usuels (O2, CO2, H2).
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27. Synthèse d’un arôme, d’un savon, du nylon … Attention, toutes les synthèses proposées doivent être réalisées dans
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Retrouvez Éduscol sur les conditions de sécurité adaptées (verrerie adaptée, port des équipements de protection individuels …).
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 22
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Notions implicites susceptibles d’Être
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ceptibles d’Être mobilisÉes
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mobilisÉes
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Des signaux pour observer et communiquer
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Conditions de visibilité d’un objet. Utiliser des sources lumineuses dans le respect des condi-
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Ombre, pénombre. tions de sécurité.
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Réflexion, transmission de la lumière à l’interface de Explorer expérimentalement la propagation d’un son.
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deux milieux28.
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Sources de lumières colorées, décomposition de la
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lumière blanche.
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Spectres des rayonnements électromagnétiques29.
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Conditions de réception d’un son par un dispositif sen-
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sible (oreille, microphone …).
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Spectre en fréquence d’un son30.
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Étude d’une chaîne de transmission de l’information.
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28. L’étude quantitative de la réfraction relève du programme du lycée.
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29. Il s’agit de situer le domaine visible dans un champ plus large. Pour être dans la même approche que celle des
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sons, il est conseillé de les différencier par leur fréquence, mais ce n’est pas un attendu de fin de cycle. La notion de
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longueur d’onde relève du lycée.
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30. Il est possible de réaliser une analyse fréquentielle d’un son (pur ou complexe) sans recourir à la notion de période.
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La notion de fréquences fondamentale et d’harmoniques relève du lycée.
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 23
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Des pistes de contextualisation
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Passer d’une progression établie pour l’ensemble du cycle à une programmation annuelle
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est un enjeu important pour planifier la mise en activité de l’élève dans les enseignements
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communs ou les enseignements complémentaires, en particulier les EPI. La contextualisation
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des apprentissages fait partie de cette réflexion. Des propositions de contexte ont été
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regroupées dans le tableau ci-dessous, mais cette liste n’est pas exhaustive. Ces éléments
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de contexte ont pour objectif de permettre à l’enseignant de construire des parcours
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d’apprentissage autour d’une problématique concrète et motivante et de proposer des
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questionnements qui impliqueront un fil conducteur sur plusieurs séances. Ils permettent
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également de construire des notions et des compétences disciplinaires qu’il conviendra
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ensuite de décontextualiser pour qu’elles puissent ensuite être remobilisées dans d’autres
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contextes. L’entrée dans un thème s’effectue par le biais de documents de différentes natures
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(textes, vidéos…) et fournit l’occasion de travailler des compétences de littératie entrant dans
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le domaine transversal des langages.
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Liens avec quelques contenus du pro-
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Fils conducteurs
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gramme
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Observer le « ciel » • Structure de l’univers et du système solaire
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Hors atmosphère : • Matière dans l’univers
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• Unités de distance
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• Les phases de la Lune, les éclipses • Mouvements circulaires
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• Les saisons et les marées • Relativité du mouvement
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• Le mouvement apparent des astres, le zodiaque • Interactions
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• Les météorites • Loi de gravitation universelle
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||
• L’assistance gravitationnelle • Signaux lumineux et signaux sonores
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||
• Les satellites • Signal et information
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||
• La mission Rosetta
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||
• « Voir loin, c’est voir dans le passé »
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||
• Les signaux venus de l’espace
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||
• Histoire des représentations de l’univers
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||
• Les observations de Galilée
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||
• Les premiers pas de l’homme sur la Lune
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||
Au sein de l’atmosphère
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||
• Le ballon météorologique
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• Les orages, les arcs-en-ciel
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||
Le changement climatique • Changements d’état
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Le « réchauffement » de la Terre • Composition de l’air
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• Signaux (rayonnements autres que visibles)
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||
• Utilisation des données d’une station météo • Bilan énergétique pour un système simple
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||
• Fonte des glaciers terrestres, étude d’un iceberg • Différentes formes d’énergie
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• L’élévation du niveau de la mer • Transformations chimiques
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• L’évolution de la composition de l’atmosphère
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||
• L’effet de serre
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Limiter les émissions de gaz à effet de serre
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||
• Énergies fossiles et énergies renouvelables
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• Les modes de production de l’électricité
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• Le moteur à combustion
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||
La pollution dans notre environnement • Changements d’état
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Les déchets de l’activité humaine • Masse volumique
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• Transformations chimiques
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• Le recyclage des matériaux • Mélanges
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• Incinération, méthanisation
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Les polluants dans l’air :
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• Étude de la combustion des ressources fossiles
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• Les pluies acides
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• Les composés organiques volatils (COV) dans les
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maisons
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Les polluants dans l’eau
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• Les marées noires
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• Que révèle une analyse d’eau ?
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 24
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Liens avec quelques contenus du pro-
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Fils conducteurs
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gramme
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L’habitat • Circuits électriques
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L’alimentation en électricité • Puissance électrique
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• Bilan énergétique d’un système simple
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• Le réseau électrique de la maison à partir du tableau • Différentes formes d’énergie
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électrique • Transformations chimiques
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• La facture d’électricité • Mélanges
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||
• Les modes de production de l’électricité • Signal et information
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||
Le circuit d’eau domestique • Signaux lumineux
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• Pourquoi paye-t-on l’eau ?
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||
• Évacuation des eaux pluviales
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Se chauffer
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||
• Le diagnostic de performance énergétique
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||
• Les différents modes de chauffage domestique
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||
La communication dans la maison
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• Wifi, Bluetooth
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||
La maison à énergie positive
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• L’orientation de la maison
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||
• Les matériaux de construction et leurs propriétés
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• Peut-on produire plus d’énergie qu’on en consomme ?
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||
Préserver sa santé • Mélanges
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S’alimenter • Masse volumique
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• Molécules, atomes, ions
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• Les boissons : eaux minérales, sodas… • Transformations chimiques
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• Le degré d’alcool d’une boisson alcoolisée • Signaux lumineux et signaux sonores
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• Les oligoéléments
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• La digestion
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Protéger sa vue et son ouïe
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||
• Risques liés aux sources lumineuses
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• Les défauts de la vision
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• Les protections auditives
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• Les instruments de musique
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Les risques domestiques
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• La sécurité électrique
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• Les incompatibilités de produits domestiques
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Se déplacer • Interactions
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La sécurité routière • Mouvements rectiligne et circulaire
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• Mouvement uniforme ou dont la vitesse varie
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||
• Les interactions entre la route et la voiture • Signal et information
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• Le freinage et les distances de sécurité • Transformations chimiques
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• Le GPS • Masse volumique
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La voiture du futur • Lois des circuits électriques
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• L’impact des moteurs à essence sur l’environnement • Formes et les conversions d’énergie
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• La voiture électrique, zéro émission de CO2 ?
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• Quels matériaux de construction pour la voiture du
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futur ?
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Le scooter
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• L’éclairage du scooter, le voyant de jauge batterie, les
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fusibles…
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||
• Les formes d’énergies mises en jeu dans le scooter
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• Le mouvement du scooter
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Le sport • Différents types de mouvement
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Les boissons énergétiques • Interactions et forces
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• Mélanges
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Les pratiques sportives
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• Sports de balles et ballons
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• Sports de vitesses (natation, course…)
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Retrouvez Éduscol sur
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Liens avec quelques contenus du pro-
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Fils conducteurs
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gramme
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Science et cinéma • Mouvement et relativité du mouvement
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Découverte du cinéma • Transformations chimiques
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• Signaux lumineux et signaux sonores
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• De la plaque photo à l’objet animée • Signal et information
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• La chronophotographie • Formes et les conversions d’énergie
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||
Sciences ou sciences fiction ? • Matière dans l’univers
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• Peut-on voir un faisceau laser ?
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• Peut-on entendre un son dans l’espace ?
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• Peut-on faire du feu dans l’espace ?
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• Combien de temps faut-il pour sortir de notre
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galaxie ?
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||
S’installer sur une nouvelle planète • Etats et transformations de la matière
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||
Qu’est-ce qui pourrait nous faire quitter la Terre ? • Transformations chimiques
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• Description de la structure de l’univers
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• La montée des eaux • Les différents types de mouvement
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• Le réchauffement global • Interactions et force
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||
• La pollution de l’air et de l’eau • Signal et information
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||
Comment partir ? • Les signaux lumineux et sonores
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• Vaincre l’attraction terrestre
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||
• Le mouvement de la fusée dans l’espace
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Où partir ?
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• Une planète accessible en distance
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• Une planète avec des conditions d’accueil similaire à
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celle de la Terre
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• La communication entre le vaisseau et la Planète ou
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la Terre
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S’installer sur la planète
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• Construire son habitat
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• Alimenter son habitat en énergie
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Les produits du quotidien • Mélanges
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Les produits alimentaires • Changements d’état
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• Transformations chimiques
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• Les produits acides et basiques
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• La chimie et la cuisine
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• Les eaux et les boissons
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Les produits ménagers
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• L’entretien de la maison
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||
• L’incompatibilité de certains produits
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Les produits cosmétiques
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||
• Lotions ou crèmes : les émulsions
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||
• Le respect du pH de la peau
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 26
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CYCLE 4 I Physique-Chimie I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Éléments de bibliographie et sitographie
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||
• Portail national de ressources dédié à la physique-chimie
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||
• « 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
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||
• « 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
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||
• « De la nature » (De natura rerum) Lucrèce, GF Flammarion
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||
• Apprendre à l’école à travers des projets : pourquoi ? comment ? Philippe Perrenoud
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Juin 2016 27
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