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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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Pistes pour la construction d’une progression sur le thème
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« Organisation et transformations de la matière »
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PRÉREQUIS (PROGRAMME DU CYCLE 3) : « DÉCRIRE LES ÉTATS ET LA CONSTITUTION DE LA MATIÈRE A L’ÉCHELLE MACROSCOPIQUE »
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Mettre en œuvre des observations et des expériences pour caractériser un échantillon de matière.
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• Diversité de la matière : métaux, minéraux, verres, plastiques, matière organique sous différentes formes.
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• L’état physique d’un échantillon de matière dépend de conditions externes, notamment de sa température.
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• Quelques propriétés de la matière solide ou liquide (par exemple: densité, solubilité, élasticité…).
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• La masse est une grandeur physique qui caractérise un échantillon de matière.
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• La matière à grande échelle : Terre, planètes, Univers.
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Identifier à partir de ressources documentaires, les différents constituants d’un mélange
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Mettre en œuvre un protocole de séparation de constituants d’un mélange
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• Réaliser un mélange peut provoquer des transformations de la matière (dissolution, réaction)
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• La matière qui nous entoure (à l’état solide, liquide ou gazeux), résultat d’un mélange de différents constituants
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ATTENDUS DE FIN DE CYCLE 4
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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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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 - Mars 2016 1
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Explicitation de la progression
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Cet exemple de progression n’a pas vocation à être modélisant. D’autres progressions sont ainsi proposées dans la ressource Aide à la construction d’une
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progression en physique-chimie au cycle 4.
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Description de la proposition de progression des apprentissages
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Cette proposition de progression s’appuie sur les repères de progressivité de physique-chimie du cycle 4 qui ont été publiés dans le BO n°48 du 24 décembre
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2015.
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Du cycle 2 au cycle 3, l’élève a appréhendé, par une première approche macroscopique, les notions d’état physique et de changement d’état d’une part et
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les notions de mélange et de constituants d’un mélange d’autre part. Le cycle 4 permet d’approfondir, de consolider ces notions en abordant les premiers
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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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Le point de départ de la progression pour les deux parties, constitution de la matière et organisation de la matière dans l’Univers, peut être une évaluation
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diagnostique concernant les acquis des élèves du cycle 3 ; elle peut porter sur les connaissances, mais aussi sur les compétences des élèves avant les
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apprentissages.
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Dès la classe de 5e, les activités proposées permettent de consolider les notions d’espèce chimique (appelée « constituant » au cycle 3), de mélange et
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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
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conservation du volume et la proportionnalité entre masse et volume pour une substance donnée (cette substance peut être un corps pur, constitué d’une
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seule espèce chimique, ou un mélange de plusieurs espèces chimiques).
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Les notions de miscibilité et de solubilité sont introduites expérimentalement dès le début du cycle.
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L’introduction de la grandeur masse volumique se fait progressivement à partir de la classe de 5e, tout d’abord comme coefficient de proportionnalité entre
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la masse et le volume, puis comme grandeur physique caractéristique d’une substance et comme grandeur quotient en classe de 3e ; le travail autour de la
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relation littérale m=ρV est réservé à la fin du cycle mais sa maîtrise totale ne sera attendue qu’au niveau du lycée.
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Les activités proposées permettent d’introduire expérimentalement des exemples de transformations chimiques dès la classe de 5e, en lien avec des
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situations de la vie courante autour des réactions de combustions ; des observations et tests chimiques permettent de distinguer les transformations
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chimiques des transformations physiques, les notions de réactifs et produits sont introduites. L’utilisation d’équations de réaction pour modéliser les
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transformations peut être initiée en classe de 4e à partir des noms des espèces chimiques et, dans des cas très simples, à partir des symboles chimiques,
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mais sa maîtrise est attendue en 3e ; il ne s’agit pas pour l’élève d’écrire et d’ajuster ces équations, mais de savoir les interpréter en termes de réactifs,
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produits et de conservation des atomes.
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L’utilisation d’un modèle particulaire (molécules, atomes) pour décrire les états de la matière, les transformations physiques et les transformations
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chimiques est développée à partir de la classe de 4e. Le tableau périodique est considéré à partir de la classe de 4e comme un outil de classement et de
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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
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la structure interne du noyau s’effectue en classe de 3e, et permet un travail sur les puissances de dix en lien avec les mathématiques.
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La partie « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » est abordée tout au long du cycle. En 5e, l’objet d’étude est le système solaire, en 4e l’Univers
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et en 3e les éléments présents sur Terre et dans l’Univers.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 2
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Supports d’apprentissage et scénarios pédagogiques
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Liens avec les autres thèmes du programme
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La partie « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » peut être traitée simultanément :
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• au thème « Des signaux pour observer et communiquer » pour ce qui concerne l’année lumière ;
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• avec la partie « caractériser un mouvement » pour l’étude des mouvements des planètes dans le système solaire ;
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• et avec la partie « Décrire la constitution et les états de la matière » pour l’étude de la structure de l’Univers, des éléments présents sur Terre et dans
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l’Univers et la constitution de l’atome.
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Choix des supports d’apprentissages et des scénarios pédagogiques
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Des exemples d’activités sont proposés pour illustrer cette proposition de progression. L’enseignant peut tout à fait choisir d’autres activités, en fonction
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de l’organisation retenue dans son établissement relative aux différents types d’enseignement (enseignement commun, accompagnement personnalisé,
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enseignement pratique interdisciplinaire) et aux compétences travaillées qu’il souhaite faire acquérir à ses élèves. La ressource tableau de bord de suivi des
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compétences du socle est proposée pour aider à assurer un suivi de la construction des compétences. L’étude des transformations physiques et chimiques de
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la matière se prête tout particulièrement à des activités expérimentales, sources de motivation pour les élèves et essentielles pour la pratique de la démarche
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scientifique. L’étude des modèles microscopiques et des mouvements dans l’Univers se prêtent aussi particulièrement à l’utilisation de logiciel de simulation.
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Choix de thématiques annuelles
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Dans la progression proposée, le choix de retenir une thématique annuelle a été fait : en 5e l’Univers, en 4e l’alimentation et en 3e l’environnement.
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• Les océans : solubilité des sels des gaz (notamment CO2 produit par les combustions), changement d’état (solidification et évaporation) et cycle de l’eau,
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rapport masse et volume en fonction de la quantité de sels dissous, pH, réactions des coquilles avec les acides, etc.
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• L’alimentation : masse volumique des espèces et verre doseur ou mélange, transformations chimiques dans la cuisine, combustions, réaction acide-base
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autour des boissons gazeuses et médicaments, etc.
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• L’Univers : éléments présents dans l’Univers, réactions de chimie prébiotique, masse volumique de la Terre, des planètes et étoiles, distance dans l’univers
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et année lumière, etc.
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Ces thématiques servent de fils conducteurs et de supports pour élaborer les activités, construire les notions et leur donner du sens ; d’autres thématiques
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peuvent bien entendu être retenues, en lien avec les choix de l’établissement, par exemple concernant les EPI, sans que cela ne constitue une obligation.
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Liens avec d’autres disciplines
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L’étude des transformations chimiques est propice à des échanges avec les SVT et l’histoire-géographie autour de la transition écologique et le développement
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durable. L’histoire des représentations du système solaire et de l’Univers, de la conception des instruments de mesure permet d’établir des liens avec les
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mathématiques, la technologie, les langues de l’antiquité.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 3
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Constitution de la ressource
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Cette ressource comporte trois tableaux présentant :
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• une progression, sur les 3 ans, des apprentissages des principales notions abordées ;
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• une programmation, sur les 3 ans, décrivant les objectifs visés et proposant des activités permettant d’acquérir les « Connaissances et compétences asso-
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ciées » du programme, notées de O1 à O21, rappelées dans la colonne de droite ;
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• un tableau récapitulatif de l’évolution de l’acquisition des « Connaissances et compétences associée » (O1 à O21), en utilisant le codage suivant :
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--Début d’apprentissage → D
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--Maîtrise de la notion → M
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--Entretien et la remobilisation de la notion → E
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La programmation est illustrée par quelques activités en ligne sur le site Eduscol ou pistes d’activités.
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Bibliographie-sitographie
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Étant donné les nombreuses notions déjà présentes dans les programmes 2008 les anciens documents d’accompagnement s’avèrent intéressants, notamment
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pour la pratique de démarches spécifiques (démarche de modélisation, démarche d’investigation, utilisation de l’histoire des sciences, etc.). Les ressources
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suivantes peuvent par exemple être consultées avec profit :
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• ressource d’accompagnement des anciens programmes de physique-chimie de cinquième et de quatrième (anciennement cycle central) ;
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• ressource d’accompagnement de l’ancien programme de physique-chimie de troisième.
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La lecture de deux productions nationales du GIESP est également conseillée :
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• sur les activités documentaires : « Les activités documentaires en physique-chimie au collège, au lycée et en CPGE »
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• sur la place du langage mathématique en physique-chimie : « Expérimentation et modélisation : la place du langage mathématique en physique-chimie »
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(introduction et page 22 à 30 autour de la masse volumique).
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D’autres ressources existantes, figurant sur les sites académiques, peuvent être utilisées en les adaptant aux compétences travaillées.
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Bulletin de l’Union des physiciens
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• Graduation d’un verre doseur, Dominique Ducourant
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• Le verre doseur pour aborder les notions de masse et volume, Roseline Primout-Jame
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• A propos de la notion de concept (notamment le concept de masse), Dominique Ducourant
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Site STATISTIX
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• Peser une pomme, Laure Fort
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 4
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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 sur l’ensemble du cycle 4
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ATTENDUS DE FIN DE CYCLE 4 NOTION 5ÈME 4ÈME 3ÈME
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Décrire la constitution et les états Les états de la matière Conservation de la masse d’une Nature microscopique de la matière Remédiation / approfondissements
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de la matière espèce chimique lors d’un chan- et interprétation des changements en AP ou réinvestissement en EPI.
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gement d’état et maintien de la d’état au niveau microscopique.
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température à une valeur constante
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pour corps pur.
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Masse volumique Mesures de volume et de masse. Notion de masse volumique définie Masse volumique pour distinguer
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Mise en évidence de la proportionna- comme le coefficient de propor- les matériaux, pour calculer une
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lité entre masse et volume. tionnalité entre masse et volume et masse ou un volume à partir de la
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utilisation de la quatrième propor- relation littérale m=ρV.
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tionnelle
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Corps purs et mélanges Température de changement d’état Solubilité d’un solide ou d’un gaz Remédiation / approfondissements
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d’un corps pur. dans de l’eau. en AP ou réinvestissement en EPI.
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Mélanges : solutions aqueuses obte- La solubilité et la miscibilité varie en
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nues par dissolution de gaz ou de fonction de l’espèce dissoute et de la
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solides ou par mélange de liquides. température.
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Décrire et expliquer des transfor- Transformation chimique Les combustions, exemples de Interprétation des transformations Description d’une transformation
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mations chimiques transformations chimiques. Dis- chimiques comme une redistribution chimique par une équation de
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tinction transformation physique et d’atomes au niveau microscopique. réaction.
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transformation chimique.
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Atomes, ions, molécules, classifica- Notions de molécules, atomes, ions. Constituants de l’atome.
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tion périodique Tests caractéristiques Tableau périodique des éléments
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Propriétés acido-basiques Mesure du pH d’une solution acide Caractère acide ou basique d’une Réactions acide-base, acide-métal.
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ou basique. solution associé à la présence d’ions
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H+ et OH-.
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Décrire l’organisation de la matière Structure de l’Univers. Le système solaire L’Univers Remédiation / approfondissements
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dans l’Univers Les distances dans l‘univers Les distances dans le système Les distances dans l‘Univers. en AP ou réinvestissement en EPI.
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solaire.
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Les éléments sur Terre et dans Notions de molécules, atomes et Les éléments sur Terre et dans
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l’Univers. ions présents sur Terre et dans l’Univers.
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Constituants de l’atome l’Univers Constituants de l’atome.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 5
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Exemple de programmation sur les trois années du cycle 4 construite à partir de la progression
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Des exemples d’activité issu du projet L’océan, ma planète… et moi ! proposé par la fondation La main à la pâte sont régulièrement proposés pour illustrer
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cette programmation. L’accès à ces ressources nécessite la création d’un compte (gratuit).
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CINQUIEME QUATRIEME TROISIEME CONNAISSANCES ET
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THEME DIRECTEUR : OCÉANS THEME DIRECTEUR : ALIMENTATION THEME DIRECTEUR : ENVIRONNEMENT COMPETENCES ASSOCIEES
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DÉCRIRE LA CONSTITUTION ET LES ÉTATS DE LA MATIÈRE
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LES ÉTATS DE LA MATÈRE LES CHANGEMENTS D’ÉTAT LA MATIÈRE ET L’ENVIRONNEMENT O1 Caractériser les différents états de la
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On aborde en classe de 4ème la nature microsco- Cette partie permet de faire le bilan des matière (solide, liquide et gaz).
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On vérifie les acquis du cycle 3 concernant les états
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de la matière, les propriétés de la matière (densité, pique de la matière et l’interprétation des chan- acquis sur la constitution et les états de la O2 Proposer et mettre en œuvre un pro-
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solubilité), la notion de masse, la notion de volume, gements d’état au niveau microscopique (O4). matière à travers des problématiques envi- tocole expérimental pour étudier les
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de mélange. Exemples d’activités ronnementales contribuant au parcours propriétés des changements d’état.
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citoyen et/ou au parcours santé.
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Evaluation diagnostique Activité numérique O3 Caractériser les différents change-
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Simulation avec Modèle moléculaire illustrant Exemples d’activités ments d’état d’un corps pur.
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L’évaluation diagnostique peut être répartie dans le diverses propriétés physiques de la matière. Activité documentaire autour du réchauf- O4 Interpréter les changements d’état au
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temps au fur et à mesure des besoins et réalisée au
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fement climatique à partir de la ressource niveau microscopique.
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moyen d’un formulaire numérique.
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Les glaces au cœur du réchauffement O5 Proposer et mettre en œuvre un pro-
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On complète les acquis du cycle 3 sur les états climatique tocole expérimental pour déterminer
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de la matière en montrant la conservation de la une masse volumique d’un liquide ou
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masse lors d’un changement d’état et le maintien Activité expérimentale
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d’un solide.
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de la température à une valeur constante pour une Pétrole et marées noires (http://www.
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substance1. Une activité complémentaire documen- O6 Exploiter des mesures de masse volu-
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fondation-lamap.org/node/28679)
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taire sur les réserves d’eau sur Terre et le cycle de mique pour différencier des espèces
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l’eau peut permettre, en remédiation, de réactiver le Acidification des océans chimiques.
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vocabulaire lié aux changements d’état (O1 O2 O3). • Espèce chimique et mélange.
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Activité contribuant au Parcours • Notion de corps pur.
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Exemples d’activités • Changements d’états de la matière.
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Avenir sur les métiers de l’environnement,
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Activité documentaire : à partir par exemple du site de l’ONISEP. • Conservation de la masse, variation
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du volume, température de change-
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L’eau sur Terre ment d’état.
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• Masse volumique : Relation m = ρ.V.
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Démarche d’investigation
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O7 Concevoir et réaliser des expériences
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Fonte de la glace et augmentation du niveau de la pour caractériser des mélanges.
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mer (http://www.fondation-lamap.org/node/28660)
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O8 Estimer expérimentalement une
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Activité expérimentale autour des changements valeur de solubilité dans l’eau.
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d’état de l’eau.
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• Solubilité.
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• Miscibilité.
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• Composition de l’air.
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1. Il conviendra de clarifier le vocabulaire : au cycle 3, les élèves ont employé une substance est une espèce chimique (description de la matière au niveau macroscopique), donc considérée comme
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un corps pur. A contrario, un mélange comportera plusieurs substances.
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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CINQUIEME QUATRIEME TROISIEME CONNAISSANCES ET
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THEME DIRECTEUR : OCÉANS THEME DIRECTEUR : ALIMENTATION THEME DIRECTEUR : ENVIRONNEMENT COMPETENCES ASSOCIEES
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MASSE VOLUMIQUE MASSE VOLUMIQUE MASSE VOLUMIQUE
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On distingue clairement le volume et la masse On introduit la notion de masse volumique (O5 O6). La notion de masse volumique permet de distinguer
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et on illustre expérimentalement la propor- Exemples d’activités les matériaux. Sa valeur permet de calculer une
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tionnalité entre ces grandeurs pour un liquide Activités expérimentales masse ou un volume quand on connait l’autre gran-
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ou un solide. deur à partir de la relation littérale m = ρ.V (O5 O6).
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• graduation d’un verre doseur m
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• mesures de volumes et de masses de liquides Exemples d’activités
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alimentaires (eau, huile, sirop, vinaigre).
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Démarche d’investigation autour de la reconnais-
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Accompagnement personnalisé : activité bi-disci- sance de métaux ou sur la prévision de flottaison ou
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plinaire mathématiques/physique-chimie autour de positionnement de liquides non miscibles
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de la notion de volume. Accompagnement personnalisé : activité (éventuel-
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lement bi-disciplinaire mathématiques/physique-
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chimie) autour de la proportionnalité et de la notion
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de grandeur quotient.
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CORPS PURS ET MÉLANGES – SOLUBILITÉ SOLUBILITÉ
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Un corps pur peut être identifié par ses tem- On ne peut pas dissoudre indéfiniment un solide
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pératures de changement d’état. ou un gaz dans de l’eau : la solubilité dépend de la
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substance dissoute (O8)
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Différents types de mélanges sont étudiés
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; c’est l’occasion de préciser les notions Exemples d’activités
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de solubilité, de miscibilité et de solution
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aqueuse. (O7 O8) Démarche d’investigation autour de la mesure
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de la quantité de sucre dissous dans une boisson
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Exemples d’activités sucrée en utilisant des courbes d’étalonnage.
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Démarche d’investigation
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Activité documentaire contribuant au Parcours
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Activité autour des marais salants. Santé autour du sucre dans les boissons.
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Les courants de salinité (http://www.
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fondation-lamap.org/fr/page/28658/ocean-
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seance-i4-les-courants-de-salinite)
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Acidification des océans avec dissolution du
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dioxyde de carbone (http://www.fondation-la-
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map.org/node/28663)
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Activité permettant de contribuer au Par-
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cours Avenir
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Les métiers de la mer (http://www.fondation-
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lamap.org/node/28682)
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Accompagnement personnalisé
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Ecrire en sciences expérimentales
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Enseignements Pratiques Interdisciplinaires
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Mers et océans, un EPI physique-chimie /
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Histoire-géographie
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 7
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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CINQUIEME QUATRIEME TROISIEME CONNAISSANCES ET
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THEME DIRECTEUR : OCÉANS THEME DIRECTEUR : ALIMENTATION THEME DIRECTEUR : ENVIRONNEMENT COMPETENCES ASSOCIEES
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DÉCRIRE ET EXPLIQUER DES TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
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TRANSFORMATION CHIMIQUE ET TESTS CARACTÉ- TRANSFORMATION CHIMIQUE ET PROPRIÉ- TRANSFORMATION CHIMIQUE ET ÉQUA- O9 Mettre en œuvre des tests caractéris-
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RISTIQUES TEÉS ACIDO-BASIQUES TION DE RÉACTION tiques d’espèces chimiques à partir
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On aborde en classe de 4ème la nature micros- d’une banque fournie.
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Lors d’une combustion, il se forme du dioxyde de On aborde en classe de 3ème le forma-
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carbone que l’on peut caractériser avec de l’eau de copique de la matière et l’interprétation des lisme de la transformation chimique : O10 Identifier expérimentalement une
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chaux. transformations chimiques comme une redistri- équation de réaction, symboles des élé- transformation chimique.
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bution d’atomes au niveau microscopique (O12). ments, tableau périodique (O13 O14 O15).
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La transformation chimique entre le carbone et On associe le caractère acide ou basique d’une O11 Distinguer transformation chimique
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le dioxygène est différente de la transformation solution à la présence d’ions H+ et OH- (O17). On aborde des transformations chimiques et mélange, transformation chimique
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physique observée lors de la fonte de la glace, ou du mettant en jeu des acides et des bases : et transformation physique.
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mélange entre l’eau et le sel (O9 O10 O11). Pour l’écriture de la réaction relative à une réactions acide-base, acide-métal (O17).
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transformation chimique, on utilise les noms O12 Interpréter une transformation
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Exemples d’activités des réactifs et des produits. Exemples d’activités chimique comme une redistribution
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Exemples d’activités des atomes.
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Activité expérimentale : combustion du carbone ou Démarches d’investigation
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du butane d’un briquet ou de l’éthanol d’une lampe Activité expérimentale O13 Utiliser une équation de réaction
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à alcool. Je suis vernie ! chimique fournie pour décrire une
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Agir contre les brûlures d’estomac
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Barbecue et Effet de serre transformation chimique observée.
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PROPRIETES ACIDO-BASIQUES Activité documentaire contribuant à l’éducation
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aux Média et à l’Information (EMI) autour de Accompagnement personnalisé • Notions de molécules, atomes, ions.
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On introduit le caractère acide ou basique d’une l’acidité des boissons au cola. • Conservation de la masse lors d’une
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solution à partir de la valeur de son pH (O 16). La polysémie des mots transformation chimique
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Activité contribuant au Parcours Avenir
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Exemples d’activités O14 Associer leurs symboles aux élé-
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À la découverte des métiers de la physique et de ments à l’aide de la classification
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Activité expérimentale la chimie périodique.
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Which cola is the strongest ? O15 Interpréter une formule chimique en
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termes atomiques
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Acidification des océans
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• Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau,
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dioxyde de carbone.
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• Propriétés acidobasiques
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O16 Identifier le caractère acide ou
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basique d’une solution par mesure
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de pH.
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O17 Associer le caractère acide ou
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basique à la présence d’ions H+ et
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OH-
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• Ions H+ et OH-
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• Mesure du pH
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• Réactions entre solutions acides et
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basiques
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• Réactions entre solutions acides et
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métaux
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 8
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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CINQUIEME QUATRIEME TROISIEME CONNAISSANCES ET
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THEME DIRECTEUR : OCÉANS THEME DIRECTEUR : ALIMENTATION THEME DIRECTEUR : ENVIRONNEMENT COMPETENCES ASSOCIEES
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DÉCRIRE L’ORGANISATION DE LA MATIÈRE DANS L’UNIVERS
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LE SYSTÈME SOLAIRE LES DISTANCES DANS L’UNIVERS LES ÉLÉMENTS SUR TERRE ET DANS O18 Décrire la structure de l’Univers et
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L’UNIVERS du système solaire.
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Évaluation diagnostique On élargit les connaissances concernant le
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système solaire à l’Univers : étoiles, galaxies, On réinvestit les connaissances concernant O19 Aborder les différentes unités de
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On vérifie les acquis du cycle 3 concernant la l’Univers pour présenter les éléments sur distance et savoir les convertir : du
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matière à grande échelle : Terre, planètes, Univers substances présentes et états physiques, et on
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introduit l’année-lumière (O18 O19). Terre et dans l’Univers et décrire les consti- kilomètre à l’année-lumière.
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(O 18 O 19). tuants de l’atome (O20 O21).
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• Galaxies, évolution de l’Univers, forma-
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L’évaluation peut être réalisée au moyen d’un for- Exemples d’activités Exemples d’activités tion du système solaire, âges géolo-
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mulaire numérique. giques.
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Activités documentaires sur les distances aux Activité documentaire et démarche d’in- • Ordres de grandeur des distances
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Exemple : Le système solaire, une activité en ligne étoiles et aux galaxies, éventuellement traitées vestigation autour de la fusion nucléaire/de
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pour consolidation des connaissances sur la struc- astronomiques.
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en interdisciplinarité. la production d’atomes dans les étoiles.
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ture du système (nom des planètes, distances au O20 Connaître et comprendre l’origine de
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Soleil, origine des noms). Accompagnement personnalisé Activité documentaire : la matière.
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On complète les acquis du cycle 3 sur le système Histoire du modèle de l’atome : recherche O21 Comprendre que la matière obser-
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solaire : planètes, distances à l’intérieur du système Ordres de grandeur des distances astrono- et présentation orale d’un scientifique
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miques : évaluation diagnostique, jeu de cartes, vable est partout de même nature et
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solaire (O18 O19). ayant travaillé sur l’atome, reconstitution obéit aux mêmes lois.
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conversions à partir d’une situation concrète : d’une frise sur l’Histoire de l’atome par
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Exemples d’activités reproduction à l’échelle de la position des étoiles l’ensemble de la classe. • La matière constituant la Terre et les
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dans la cour. étoiles.
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Activité documentaire contribuant à l’éducation Accompagnement personnalisé : Ordres
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aux Média et à l’Information (EMI) : • Les éléments sur Terre et dans
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Enseignements Pratiques Interdisciplinaires de grandeur de l’atome et de son noyau l’univers (hydrogène, hélium, élé-
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Quelle(s) représentation(s) du système solaire ? Activité contribuant au Parcours Citoyen ments lourds : oxygène, carbone, fer,
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Les instruments scientifiques, un EPI Physique-
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autour de la fiabilité des documents en silicium…)
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Accompagnement personnalisé chimie / Mathématiques / Technologie
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ligne
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•L
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exique Comment survivre sur Mars, un EPI Physique-
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Activité contribuant au Parcours Avenir Constituants de l’atome, structure
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• Travail (éventuellement interdisciplinaire) sur les chimie / Sciences de la vie et de la Terre interne d’un noyau atomique (nucléons :
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autour des métiers de la physique et de
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distances dans le système solaire l’astrophysique protons, neutrons), électrons.
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Activité sur la réalisation d’une maquette 2D ou
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3D de la Grande Ourse (ressource CLEA).
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 9
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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Tableau récapitulatif de l’évolution de l’acquisition d’une notion
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(connaissance et compétence associée)
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Début d’apprentissage → D Maîtrise de la notion → M Entretien et la remobilisation de la notion → E
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ATTENDU DE FIN DE CYCLE 4 5ÈME 4ÈME 3ÈME
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O1 Caractériser les différents états de la matière (solide, liquide et gaz). M
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O2 Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour étudier les propriétés des changements d’état. D M-E
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O3 Caractériser les différents changements d’état d’un corps pur. D M E
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O4 Interpréter les changements d’état au niveau microscopique. M E
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O5 Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer une masse volumique d’un liquide ou d’un solide. D M
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O6 Exploiter des mesures de masse volumique pour différencier des espèces chimiques. D M
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• Espèce chimique et mélange.
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• Notion de corps pur.
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• Changements d’états de la matière.
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• Conservation de la masse, variation du volume, température de changement d’état.
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• Masse volumique : Relation m = ρ.V.
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O7 Concevoir et réaliser des expériences pour caractériser des mélanges. D M E
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O8 Estimer expérimentalement une valeur de solubilité dans l’eau. D M E
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• Solubilité
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• Miscibilité.
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• Composition de l’air.
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O9 Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces chimiques à partir d’une banque fournie. D M E
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O10 Identifier expérimentalement une transformation chimique. D M E
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O11 Distinguer transformation chimique et mélange, transformation chimique et transformation physique. D M E
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O12 Interpréter une transformation chimique comme une redistribution des atomes. D M
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O13 Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour décrire une transformation chimique observée. D
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• Notions de molécules, atomes, ions.
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• Conservation de la masse lors d’une transformation chimique
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O14 Associer leurs symboles aux éléments à l’aide de la classification périodique. D M
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O15 Interpréter une formule chimique en termes atomiques D M
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• Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau, dioxyde de carbone.
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O16 Identifier le caractère acide ou basique d’une solution par mesure de pH. D M E
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O17 Associer le caractère acide ou basique à la présence d’ions H et OH
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+ -
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D M
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• Ions H+ et OH-
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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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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Inscrire son enseignement dans une logique de cycle
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O18 Décrire la structure de l’Univers et du système solaire. D M
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O19 Aborder les différentes unités de distance et savoir les convertir : du kilomètre à l’année-lumière. D M E
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• Galaxies, évolution de l’Univers, formation du système solaire, âges géologiques.
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• Ordres de grandeur des distances astronomiques.
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O20 Connaître et comprendre l’origine de la matière. D M
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O21 Comprendre que la matière observable est partout de même nature et obéit aux mêmes lois. D M
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• La matière constituant la Terre et les étoiles.
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• Les éléments sur Terre et dans l’univers (hydrogène, hélium, éléments lourds : oxygène, carbone, fer, silicium…)
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• Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau atomique (nucléons : protons, neutrons), électrons.
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