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Terminale S - Spécialité Limoges – 9 mai 2012 1

Terminale S - Spécialité Limoges – 9 mai 2012 1. Les objectifs « Lenseignement de spécialité de physique-chimie prépare lélève à une poursuite détudes

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Terminale S - Spécialité

Limoges – 9 mai 2012

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Les objectifs

« L’enseignement de spécialité de physique-chimie prépare l’élève à une poursuite d’études scientifiques dans ce domaine en consolidant son choix d’orientation. Il lui permet en effet d’affirmer sa maîtrise de la démarche scientifique ainsi que celle des pratiques expérimentales et lui offre le moyen de tester ses goûts et ses compétences. »

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« En plaçant l’élève en situation de recherche et d’action, cet enseignement lui permet de consolider les compétences associées à une démarche scientifique. L’élève est ainsi amené à développer trois activités essentielles chez un scientifique :

- la pratique expérimentale ;

- l’analyse et la synthèse de documents scientifiques ;

- la résolution de problèmes scientifiques. »

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Trois thèmes

- L’eau (chimie)

- Son et musique (physique)

- Matériaux (physique et chimie)

…approfondissement de « Mesures et incertitudes »

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Tous les domaines d’étude sont abordés…

… à partir de quelques mots-clés

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« Les situations rencontrées par l’élève en cours de formation ainsi qu’au baccalauréat se limiteront aux domaines d’étude des trois thèmes de l’enseignement de spécialité. Le professeur fera largement appel à des situations comportant une dimension expérimentale. »

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Les connaissances nouvelles

- Seront introduites pour la bonne compréhension des sujets étudiés

- Ne seront pas exigibles au baccalauréat

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La pratique expérimentale

- Soutenue et diversifiée

- Doit favoriser l’initiative

- Doit prendre en compte les centres d’intérêt des élèves

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Durée : 3 h 30 - Notée sur 20 points, Cette épreuve a pour objectif d’évaluer des compétences portant essentiellement sur le programme de terminale. Les notions et compétences mobilisées dans les programmes des classes antérieures à la classe de terminale mais non reprises dans celle-ci, ne constituent pas le ressort principal des sujets composant l'épreuve ; elles doivent toutefois être assimilées par les candidats qui peuvent avoir à les utiliser.

L’ensemble de l’épreuve écrite s’appuie de façon équilibrée sur différents domaines du programme. Elle est constituée de trois exercices :- deux exercices sont communs à tous les candidats ; ils sont notés sur 15 points. - le troisième exercice, noté sur 5 points, est différent selon que le candidat a choisi ou non la physique-chimie comme enseignement de spécialité. L’exercice de spécialité prend appui sur les thèmes de l’enseignement de spécialité.

Le texte de l’épreuve

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« En plaçant l’élève en situation de recherche et d’action, cet enseignement lui permet de consolider les compétences associées à une démarche scientifique. L’élève est ainsi amené à développer trois activités essentielles chez un scientifique :

- la pratique expérimentale ;

- l’analyse et la synthèse de documents scientifiques ;

- la résolution de problèmes scientifiques. »

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L’analyse et la synthèse de documents scientifiques

- Prolongent les compétences « extraire et exploiter » mises en oeuvre dans l’enseignement spécifique.

- Conduisent l’élève à présenter de façon objective et critique, structurée et claire, les éléments qu’il aura extraits et exploités des documents scientifiques mis à sa disposition.

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Exemples : Salinité des océans

Corrigé

Planck (spécifique)

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Comment préparer les élèves ?

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« En plaçant l’élève en situation de recherche et d’action, cet enseignement lui permet de consolider les compétences associées à une démarche scientifique. L’élève est ainsi amené à développer trois activités essentielles chez un scientifique :

- la pratique expérimentale ;

- l’analyse et la synthèse de documents scientifiques ;

- la résolution de problèmes scientifiques. »

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La résolution de problèmes scientifiques

Formation des élèves et évaluation dans le cadre du baccalauréat

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« Lors de la démarche de résolution de problèmes scientifiques, l’élève analyse le problème posé pour en

comprendre le sens, construit des étapes de résolution et les met en œuvre. Il porte un regard critique sur le résultat,

notamment par l’évaluation d’un ordre de grandeur ou par des considérations sur l’homogénéité. Il examine la

pertinence des étapes de résolution qu’il a élaborées et les modifie éventuellement en conséquence. Il ne s’agit donc pas

pour lui de suivre les étapes de résolution qui seraient imposées par la rédaction d’un exercice, mais d’imaginer

lui-même une ou plusieurs pistes pour répondre à la question scientifique posée. »

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- Activité au cours de laquelle l’élève construit et met en œuvre un raisonnement argumenté (qui peut recourir à l’expérience) pour répondre à une problématique scientifique.

• les étapes de la résolution ne sont pas données

• la formulation du problème rend impossible une résolution « mécanique » par l’application directe d’une formule par exemple

• plusieurs chemins de résolution sont possibles

• plusieurs niveaux de complexité sont envisageables : ce n’est jamais terminé !

• les données utiles ne sont pas apportées de manière séquentielle et locale ; il peut y avoir des données manquantes

• …

Qu’est-ce qu’une « résolution de problème » ?

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• pertinence de ce modèle d’apprentissage pour l’acquisition des connaissances et des compétences dans le domaine des sciences

• pensée plus créative et rigoureuse

• activité qui se rapproche davantage des caractéristiques du « travail scientifique »

• l’élève se détache de l’attitude « reconnaître ou abandonner »

• l’élève (et le professeur) est stimulé par l’étude de situations plus ouvertes où l’initiative est valorisée

• travail individuel ou en groupe

• …

Quels avantages ?

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• S’approprier le problème• comprendre la question posée• analyser qualitativement la situation : schématiser, verbaliser la question• rôle des documents annexes•…

• Elaborer une stratégie de résolution• identification des domaines de la discipline, des lois potentiellement utiles, reconnaître des situations éventuellement analogues• émettre des hypothèses simplificatrices• concevoir un plan de résolution•…

• Mettre en œuvre la résolution• introduire des grandeurs physiques annexes • utiliser des lois • affiner les hypothèses simplificatrices•…

• Analyser le résultat et la démarche• vraisemblance (homogénéité, ordre de grandeur, confrontation avec une observation…)• amélioration du modèle : autres méthodes ? Puis-je faire mieux ? Plus précis ? Insuffisance du modèle ?•…

• Effectuer une synthèse finale du travail

Les étapes possibles d’une résolution de problème

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Quelques pistes possibles pour la construction d’activités

• La problématique :• contextualisée par un texte d’actualité, un document, des graphes, des tableaux de mesure, des photos (une vidéo ou une expérience en cours de formation)

• formulée clairement par exemple par une question courte

Comment sont positionnées les frettes sur le manche d’une guitare ?

Quelle teneur en ammoniac dans l’eau de mer

à Calvi ? Combien de ballons pour soulever un homme ?

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Quelques pistes possibles pour la construction d’activités

• Les informations utiles :

• elles peuvent être données dans des documents annexes

• ces documents peuvent contenir des informations supplémentaires non indispensables à la résolution du problème ou ouvrant plusieurs alternatives au schéma de résolution

• des questions peuvent être formulées sur ces documents (compétence « extraire et exploiter »)

• les éventuelles questions préliminaires ne doivent pas induire une méthode de résolution

• il y a des « données absentes », certaines relèvent de la culture générale : valeur de g, durée d’une journée…et des données non directement utiles à la résolution.

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Quelques pistes possibles pour la construction d’activités

• Remarques :

• la résolution de problème peut faire appel à des techniques qui se travaillent :

- schématisation- évaluation d’ordre de grandeur

- analyse dimensionnelle- effet d’une grandeur d’influence sur une autre- …

• dans le cadre du baccalauréat, les connaissances liées aux thèmes de l’enseignement de spécialité ne sont pas exigibles

• l’élève est amené à proposer une résolution à la problématique principale, des niveaux différents de finesse dans les solutions peuvent être acceptés

• une analyse critique des résultats en lien avec des données expérimentales, des simulations…ou le « bon sens » est une composante de l’activité.

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Quelques pistes possibles pour la construction d’activités

Enoncé de la problématique

Contextualisation

Questions :- sur les documents ou sur des aspects périphériques de la problématique

- sur la problématique principale

- l’analyse critique des résultats

- s’approprier- analyser- extraire et exploiter

- extraire et exploiter- analyser- construire et mettre en œuvre une démarche de résolution- évaluer des ordres de grandeurs- valider, exercer son esprit critique - communiquer à l’écrit- compétences expérimentales

- documents : texte, graphe, tableau… - vidéo, expériences…

- les questions posées n’induisent pas explicitement la démarche de la résolution.

- il y a des données manquantes, d’autres sans utilité directe.

- un schéma de résolution peut être demandé

- des expériences peuvent être mises en œuvre

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Quelques pistes possibles pour la construction d’activités

Pourrait-on produire l'électricité en France uniquement avec des panneaux solaires photovoltaïques ?

Document n° 1: EnsoleillementDocument n° 2 : Panneaux solaires photovoltaïques

Les panneaux sont généralement des parallélépipèdes rectangles rigides minces (quelques centimètres d’épaisseur), dont la longueur et la largeur sont de l’ordre du mètre, et une masse de l’ordre de la dizaine de kg. Leur rendement est un peu plus faible que celui des cellules qui les constituent, du fait des pertes électriques internes et des surfaces non couvertes ; soit un rendement de 10 à 20 %.

Sachant que la production française d'électricité a été, en 2009, de l'ordre de 520 TW.h.

Indication- Des commentaires sur les résultats obtenus sont également attendus.

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Quelques pistes possibles pour la construction d’activités

D’autres pistes :

- question unique…

- question unique avec des suggestions

- indiquer quelques attendus pour préciser un peu le contrat avec l’élève

- …

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Les ressources disponibles (voir site académique)

Titre Thème Nature

« La guitare » son et musique Activité de formation / évaluation sommative

« La guitare : approche expérimentale »

son et musique Activité de formation à caractère expérimental

« La dilatation des océans » l’eau Activité de formation

« La forme d’une goutte » l’eau Activité de formation / évaluation sommative

« Quelle teneur en ammoniac dans l’eau de mer à Calvi ? » (version 1)

l’eau Activité de formation / évaluation sommative

« Quelle teneur en ammoniac dans l’eau de mer à Calvi ? » (version 2)

l’eau Activité de formation

« La voiture à panneaux solaires » matériaux Activité de formation

« Pots catalytiques en or » matériaux Activité de formation / évaluation sommative

« Panneaux photovoltaïques » matériaux Activité de formation / évaluation sommative

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Combien de ballons pour soulever un homme ?

- S’approprier la problématique

• faire un schéma

• comprendre pourquoi un homme peut être soulevé par un ballon (aspect qualitatif)

• évaluer un nombre de ballons (aspect quantitatif)

• la photo est porteuse d’informations.

- Elaborer une stratégie de résolution

• identifier la nature des actions et les modéliser par des forces : ici la poussée d’Archimède et le poids de l’équipage.

• évaluer l’intensité de la poussée d’Archimède pour un ballon, puis pour N ballons.

• évaluer l’intensité du poids de l’ensemble : homme + nacelle + ballons + gaz.

• traduire la condition de l’ascension.

• « nourrir numériquement » les expressions

• effectuer une analyse critique

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Combien de ballons pour soulever un homme ?

- Mettre en œuvre la résolution

• Poussée d’Archimède : NVρag (connaissance)

• Poids de l’ensemble : (m+Nmb)g (connaissance)

• Condition : NVρag > (m+Nmb)g (utilisation d’une loi)

• Rayon ballon 1 m (photo), ρa= 1,2 kg.m-3 (connaissance)• m = 100 kg (photo + bon sens) , mb masse de l’enveloppe + gaz (de l’hélium ?) : 0,5 kg pour l’enveloppe + masse d’hélium : on l’évalue par la loi des gaz parfaits :

(bon sens + utilisation de la loi des gaz parfaits + connaissances)

• Conclusion : N > 26

Heair PP 29

4

air

He

air

He

air

He

P

P

M

M

5029

41 ,)(V

mN

a

- Analyser le résultat et la démarche

• On peut regarder la photo et estimer le nombre de ballons, la forme globale de l’ensemble des ballons ressemble à un cylindre, de hauteur 6 m (3 ballons) et de diamètre 6 m (3 ballons), le volume vaut alors 170 m3 environ, ce qui donne en supposant une compacité de 0,7 un nombre de ballons voisin de 30 !

• Identifier les « points faibles » du raisonnement et leur incidence sur l’évaluation de N

- Effectuer une synthèse finale du travail

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La guitare, format « sujet 0 » du bac

Carlo Domeniconi, guitariste virtuose italienhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Carlo-domeniconi

EXERCICE III – Comment sont positionnées les frettes sur le manche d’une guitare ? (5 points)Comme le montre la photographie ci-dessous, pour modifier la hauteur du son émis, le guitariste appuie sur la corde au niveau d’une case, de façon à modifier la longueur de la corde utilisée. Des pièces métalliques, nommées frettes, délimitent les cases sur le manche d’une guitare.

En s’appuyant sur les documents donnés aux pages 2 et 3, répondre aux questions suivantes :

1. Discuter qualitativement de l’influence de la longueur, de la tension et de la masse par unité de longueur de la corde sur la fréquence du son émis par une corde vibrante.

2. Expliquer qualitativement comment un guitariste passe d’une note jouée Sol à la note La de la même octave et à l’aide de la même corde.

3. Déterminer les fréquences de Do3 et Do4.

4. Prévoir les positions approchées en cm des quatre premières frettes. Effectuer ensuite quelques vérifications simples à l’aide de la photo du document 1.

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Documents annexes

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La guitare, le problème de l’évaluation

Question 1 (1 point)

Eléments de réponse Si L diminue, T ou augmentent, la fréquence f du son émis augmente.

Barème

Eléments de réponse Compétences évaluées Barème

Si L diminue, T ou augmentent, la fréquence f du son émis augmente.

Extraire et exploiter l’informationRaisonner

0,5 point si le principe de l’analyse est compris sur un item1 point si le principe de l’analyse est compris sur au moins deux items

Question 2 (0,5 point)

Le guitariste déplace son doigt de 2 cases de façon à raccourcir la corde.

Eléments de réponse Compétences évaluées barème

Le guitariste déplace son doigt de 2 cases de façon à raccourcir la corde

Extraire et exploiter l’information 0,5 point

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La guitare, le problème de l’évaluation

Question 3 (1 point)

Eléments de réponse :

Barème

- fDo3 = 262 Hz

- fDo4 = 2 fDo3 = 523 Hz

Eléments de réponse Compétences évaluées Barème

fDo3 = 262 Hz ; fDo4 = 523 Hz Extraire et exploiter l’information

Raisonner

Calculer

0,5 point si le principe est compris mais certains éléments inexacts (valeurs numériques, étourderies…) 1 point si les réponses sont correctes

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La guitare, le problème de l’évaluation Question 4 (2,5 point)

if

T

fL

ii 2

1

o

i

i ff 122T

fL

oo 2

1

i

o

f

f

122ioL

12

i

2

1

Eléments de réponse :

-Si   est la fréquence du son émis lorsque la corde est bloquée sur la frette n°i et Li la longueur alors utile de la corde, on a :

La gamme tempérée est construite de telle sorte que : Or

d’où : Li = Lo

. Il vient : Li = La distance di de la frette à l’extrémité du manche est donc : di = Lo – Li = Lo (1 - )

On trouve : d1 = 3,6 cm ; d2 = 7,1 cm ; d3 = 10,4 cm ; d4 = 13,5 cm.

- Sur la photo, la distance entre deux frettes successives diminue. Les valeurs numériques de cette distance sont successivement : 3,5 cm, 3,3 cm et 3,1 cm, valeurs décroissantes.Détermination de l’échelle de la photographie du document 1 : 12,8 cm correspondent à 65,2 cm. Positions des frettes numéro 1 à 4, mesurées sur la photo : 0,7 cm, 1,4 cm, 2,0 cm et 2,5 cm, soit en réalité : 3,6 cm, 7,1 cm, 10,2 cm et 12,7 cm, ce qui correspond aux résultats précédemment obtenus.

Extraire et exploiter l’information Document 1 :-distance entre les frettes Document 2 : -lien f, L, T et Document 3 : -lien f / note dans la gamme tempérée-passage d’une note à la suivante par appui sur la case en dessous pour raccourcir la corde

Raisonner -proposition de démarches cohérentes -proposition pertinente de vérifications simples des résultats obtenus-regard critique sur les résultats

Calculer -calculs littéraux corrects-applications numériques correctes

Communiquer -syntaxe des réponses correcte-bonne utilisation des connecteurs logiques (donc, car, or, etc.) -correction orthographique-présentation correcte des résultats (chiffres significatifs, unité)

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La guitare, le problème de l’évaluation

Question 4 ( 2,5 points )

Le barème :

Résolution satisfaisante

Les objectifs fixés par la question sont pour l’essentiel atteints. Les réponses sont argumentées et la démarche suivie est clairement exposée. L’ensemble est correctement rédigé.

2,5 points

La réponse intègre la plupart des informations utiles. La démarche suivie est pertinente, clairement exposée, même si elle n’aboutit pas. L’ensemble est correctement rédigé.

2 points

Résolution partielle

Les informations sélectionnées sont pertinentes au regard de la question, mais peu sont correctement exploitées. Quelques éléments de démarche sont présents. L’ensemble est correctement rédigé.

1,5 point

Les informations sélectionnées sont incomplètes ou mal choisies. Il n’y a pas de démarche construite. Les éléments restitués ne sont pas organisées.

1 point

Aucune résolutionQuelques éléments très simples d’analyse, sans démarche construite. 0,5 point

Absence de toute démarche cohérente. 0 point

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La guitare, format « approche expérimentale » - 2 h

Carlo Domeniconi, guitariste virtuose italienhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Carlo-domeniconi

EXERCICE III – Comment sont positionnées les frettes sur le manche d’une guitare ?

Questions Après avoir pris soigneusement connaissance des trois documents joints :

1. Procéder à une illustration qualitative expérimentale de la formule du document 1.

2. A l’aide de mesures de fréquences, vérifier quantitativement la loi qui gère la suite des fréquences du tableau du document 2 en choisissant une des cordes en nylon de la guitare.

3. Prévoir par le calcul les positions approchées en cm des premières frettes et effectuer une vérification expérimentale.

Comme le montre la photographie ci-dessous, pour modifier la hauteur du son émis, le guitariste appuie sur la corde au niveau d’une case, de façon à modifier la longueur de la corde utilisée. Des pièces métalliques, nommées frettes, délimitent les cases sur le manche d’une guitare.

Comment sont positionnées les frettes sur le manche d’une guitare ?

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La guitare, format « approche expérimentale » - 2 h

L2

1T

L

Corde vibrante

Document 1 : Corde vibrante

Si l’on considère une corde vibrante maintenue entre ses deux extrémités, la hauteur du son émis dépend de la longueur L de la corde, de sa masse par unité de longueur μ et de la tension T de la corde.La composition spectrale du son émis est complexe et la fréquence f du fondamental est donnée par la relation :

f =

Document 3 : Liste du matériel disponible.

- une guitare- un micro avec dispositif de fixation- une carte d’acquisition avec ordinateur- un oscilloscope à mémoire- fils de connexion

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La guitare, format « approche expérimentale » - 2 h

Document 2 : Gamme tempérée

- Les notes se suivent dans l’ordre Do, Ré, Mi, Fa, Sol, La, Si, Do ; un « cycle » correspond à une octave.

- On envisage 10 octaves numérotées de -1 à 8.

- Chaque note d’une gamme est caractérisée par sa fréquence. Par convention, le La3 (diapason des

musiciens) de l’octave numérotée 3 a une fréquence de 440 Hz.

- Le passage d’une note à la note du même nom à l’octave supérieure multiplie sa fréquence par deux ; ainsi la fréquence du La2 est égale à 220 Hz et celle du

La4 à 880 Hz.

- Dans la gamme tempérée, le quotient de la fréquence d’une note sur la fréquence de la note précédente est

égal à : 1,059. Si l’on note f la fréquence de la note Do, note fondamentale d’une octave donnée, les fréquences des notes successives de cette octave sont regroupées dans e tableau ci-contre.

12

1

)2(

12

1

2

12

2

2

12

3

2

12

4

2

12

5

2

12

6

2

12

7

2

12

8

2

12

9

2

12

10

2

12

11

2

note fréquence

Do f

Do# Réb × f = 1,059 × f

Ré × f = 1,122 × f

Ré# Mib × f = 1,189 × f

Mi Fab × f = 1,260 × f

Mi# Fa × f = 1,335 × f

Fa# Solb × f = 1,414 × f

Sol × f = 1,498 × f

Sol# Lab × f = 1,587 × f

La × f = 1,682 × f

La# Sib × f = 1,782 × f

Si Dob × f = 1,888 × f

Do Si# 2f

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La guitare, format « approche expérimentale » 2 h

T (ms) f(Hz)

5,25 190

4,94 202

4,63 216

4,40 227

4,16 240

3,93 254

3,71 270

3,50 286

3,30 303

3,11 322

2,94 340

2,77 361

2,60 385

Pour la corde à vide puis pour les 12 premières cases  période - fréquence

Analyse des mesures à l’aide de « Regressi »

n 2 4 6 8 10 12

f (Hz)

50

100

150

200

250

300

350

a

n

off 2

10911

900190

,,a

Hz,,fo

Modèle proposé :

Valeurs calculées :

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Les « cobayages » : La guitare

Analyse de l’activité par les élèves

• Activité intéressante qui permet de voir la musique autrement

• Travail intéressant qu’il conviendrait de faire en groupe

• Beaucoup d’exploitation de documents. Il faut une logique importante

• Bonne démarche, cela nous oblige à réfléchir […] mais la difficulté est quand même très haute

• Manque de données ou de guidage • Trop complexe ou trop complexe pour les non musiciens

Remarque : les élèves qui jugent le travail intéressant ne sont pas forcément ceux le mènent à bien.

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L’eau de Calvi, format « sujet 0 » du bac

Ce problème s’intéresse à la détermination de la concentration en ammoniac NH3 d’un échantillon de l’eau de mer de Calvi, en Corse.

Cinq documents sont fournisQuestions  VERSION 1

En vous appuyant sur les informations figurant dans les documents 1 à 5, répondre aux questions suivantes :• Quel(s) intérêt(s) présente le dosage des ions ammonium contenus dans un échantillon d’eau de mer provenant de Calvi ?• Analyser les étapes mises en œuvre dans la méthode de dosage des ions ammonium.• Evaluer la teneur en ammoniac de l’eau de mer provenant de Calvi et commenter le résultat obtenu.

VERSION 2En vous appuyant sur les informations figurant dans les documents 1 à 5, montrer que la teneur en ammoniac de l’eau de mer à Calvi a une valeur satisfaisante. Expliciter votre démarche

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Les « cobayages » : eaux de Calvi

Conditions du cobayage comparatif des deux versions :• Une classe de 30 élèves répartis en deux groupes de niveaux comparables. Chaque groupe a testé une version, on n’observe pas d’écart notable entre les résultats des deux groupes. Les points ont été octroyés de manière « classique » dans les deux cas, c’est à dire 0,5 point par idée présente et attendue.

Le professeur observe que :• dans le cas de la question unique, les élèves n’ont pas le choix et se lancent, au minimum, dans l’analyse des documents ;

• quelle que soit la version testée, sur l’ensemble de la classe, le nombre de notes supérieures à 2,5 est comparable à la répartition habituelle des notes durant l’année, mais le nombre de notes inférieures à 1,5 est plus élevé que d’habitude. Le syndrome de la page blanche est observé !

Analyse des productions :• Pour les meilleures copies, la réponse se construit en extrayant les données juste nécessaires, l’organisation de la réponse étant facilitée ici par l’ordre de présentation des documents.

• Certains élèves rédigent une réponse satisfaisante en vingt lignes, d’autres produisent d’abord une analyse systématique des documents et articulent ensuite les éléments pour répondre, la qualité de la réponse n’en est pas forcément meilleure.

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Les « cobayages »

Conclusion générale : (expérimentation Abbeville)

«  Nos élèves actuels ne sont évidemment pas préparés à ce type d’épreuve. Ils semblent y trouver un intérêt mais sont déstabilisés par rapport à leur lien au cours. La rédaction dans tous les cas devra être l’objet d’un travail de préparation important. »

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Les activités à privilégier dans les situations de formation

- Amener l’élève à mobiliser ses propres ressources face à un questionnement non guidé- Porter un regard attentif sur ses écrits intermédiaires (brouillon, cahier de recherche…)- Inviter l’élève à formuler par écrit ses propres questions autour d’un problème posé, l’amener à comprendre qu’une question bien posée comporte déjà des éléments de résolution- Amener l’élève à prendre l’initiative de porter un jugement critique sur des phénomènes et leur interprétation, à faire des prévisions…- Développer les compétences des élèves lors d’activités scientifiques typiques comme :

Lire un texte scientifique Evaluer des ordres de grandeurs notamment de surfaces, volumes, de masses… Utiliser les puissances de dix Manipuler des « équations aux dimensions » Schématiser Modéliser Estimer des incertitudes…

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« En plaçant l’élève en situation de recherche et d’action, cet enseignement lui permet de consolider les compétences associées à une démarche scientifique. L’élève est ainsi amené à développer trois activités essentielles chez un scientifique :

- la pratique expérimentale ;

- l’analyse et la synthèse de documents scientifiques ;

- la résolution de problèmes scientifiques. »

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L’Evaluation de Compétences Expérimentales (ECE)

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Extrait du BO n°7 du 6 octobre 2011

« Cette épreuve pratique a pour objectif d'évaluer des compétences expérimentales dans le cadre de l'environnement du laboratoire. Selon les situations, le candidat peut être conduit à s'approprier et analyser une problématique, à justifier ou à proposer un protocole expérimental, à le réaliser, à porter un jugement critique sur la pertinence des hypothèses et des résultats en vue de les valider. Le candidat peut aussi être amené à faire preuve d'initiative et à communiquer en utilisant des langages et des outils pertinents. »

Définition et objectifs de l’épreuve 

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Les 6 compétences-clé

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• L’épreuve est conçue dans l’esprit d’une tâche complexe. • Le sujet est contextualisé, c’est-à-dire fondé sur une situation concrète ou sur une problématique. • Le candidat doit agir en autonomie et faire preuve d’initiative tout au long de l’épreuve. • Lors des appels, l’examinateur peut conforter le candidat dans ses choix ou lui apporter une aide adaptée de manière à valider le plus grand nombre de compétences mobilisées par le sujet…

Quelques points pour souligner l’esprit de cette nouvelle épreuve

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Les sujets

Deux à trois compétences par sujet sont évaluées, dont la compétence « réaliser » qui est toujours évaluée.

L’énoncé du sujet comporte quelques ressources… les documents proposés ne doivent pas être trop longs à lire et à exploiter. 

Il est possible de ne pas demander à l’élève de réaliser l’intégralité d’une expérience. Il ne s’agit pas de valider uniquement des capacités techniques.

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Les deux sujets zéro

La coumarine

La flûte à bec (spé)

Nouveautés :

question ouverte proposition de protocole (flûte, coumarine) communication orale (flûte) une étape de toute la démarche (coumarine)

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- L'évaluateur doit apprécier l’acquisition par le candidat de chacune des compétences présentes dans le sujet par un niveau allant de A à D : grille.

- Il trouve dans la fiche 4 , pour chaque compétence, une description détaillée des critères choisis pour valider chaque niveau.

- Des exemples précis de solutions partielles et de solution totale sont donnés pour permettre à l’évaluateur d’interagir avec l’élève selon une procédure bien balisée.

Critères d'évaluation et fiche « Repères pour l’évaluation »

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Pondération des compétences choisies

La part, dans la note finale sur 20, de chacune des compétences à évaluer dépend de chaque sujet.

Chaque compétence évaluée dans le sujet est pondérée par un coefficient fonction du temps conseillé : 1 pour 10 min, la somme des coefficients est alors égale à 6.

Une feuille Excel accompagne le sujet et traite le calcul de la note d’après l’indication des niveaux.

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Quelques combinaisons des trois compétences :

APP ANA REA VAL COM

ANA REA COM

APP ANA REA

ANA REA APP

ANA REAAPP

Des dispositions à envisager pour la compétence « s’approprier » :

Les sujets zéros proposent pour la coumarine :ANA REA VAL

et pour la flûte à bec :

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La coumarine… la problématique

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La coumarine… ce qui ne change pas : ANA + REA

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Première version APP ANA REA

S’approprier le problème (10 min conseillées)Argumenter sur l’intérêt du travail que l’étudiant doit réaliser.

S’approprier le problème (10 min conseillées)Argumenter sur l’intérêt du travail que l’étudiant doit réaliser.

La compétence S’APPROPRIER est évaluée lors de l’appel 1, en début d’épreuve

Lors de cet appel, l’examinateur doit s’assurer que le candidat comprend l’intérêt de réaliser une étape de lavage et la nécessité de conduire une analyse intermédiaire avant de poursuivre la synthèse de la coumarine.

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Première version APP ANA REA

S’approprier le problème (10 min conseillées)Argumenter sur l’intérêt du travail que l’étudiant doit réaliser.

S’approprier le problème (10 min conseillées)Argumenter sur l’intérêt du travail que l’étudiant doit réaliser.

Si le candidat répond en explicitant clairement les objectifs de chacune des

deux tâches à réaliser, le niveau acquis est A. L’intervention de l’examinateur qui a pu être nécessaire, concernant une difficulté identifiée et explicitée par le candidat et à laquelle il apporte une réponse quasiment de lui-même conduit également à un niveau acquis A.

Si le candidat répond aux deux questions de manière partielle (termes utilisés hésitants, réponse standard pas exactement adaptée au cas considéré) ou si une intervention de l’examinateur est nécessaire concernant une difficulté ou erreur non identifiée au départ par le candidat mais résolue ensuite par celui-ci après avoir réfléchi suite à un questionnement ouvert, le niveau acquis est B.

Lorsqu’un le candidat reste bloqué dans la réponse à l’une ou l’autre des sous-parties de la question (ou les deux) ou bien si les réponses ne sont pas complètement satisfaisantes du point de vue du vocabulaire scientifique, ou si l’examinateur doit apporter un élément de réponse, le niveau acquis est C.

Lorsqu’un candidat est incapable d’apporter une réponse à la question, l’examinateur lui fournit une solution complète  pour permettre l’évaluation des autres compétences du sujet. Le niveau acquis est D.

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Seconde version ANA REA APP

Appropriation du problème (10 min conseillées) L’étudiant aurait-il pu réaliser directement la seconde étape de la synthèse sans effectuer les tâches mises en œuvre dans ce sujet ? Vous argumenterez votre réponse.

Appropriation du problème (10 min conseillées) L’étudiant aurait-il pu réaliser directement la seconde étape de la synthèse sans effectuer les tâches mises en œuvre dans ce sujet ? Vous argumenterez votre réponse.

L’appropriation est évaluée en fin d’épreuve, l’examinateur a déjà proposé toutes les solutions partielles ou complètes possibles on n’aide plus le candidat.

On attribuera les niveaux de la manière suivante :Niveau A : l’élève parvient à reconstruire la cohérence du sujet en répondant à la question posée. Il a compris ce qu’il a fait (même s’il a été aidé par ailleurs dans la réalisation ou l’analyse)Niveau B : l’élève parvient à répondre à la question mais en montrant une appropriation incomplète (termes utilisés hésitants, réponde standard pas exactement adaptée au cas de figure…)Niveau C : les réponses ne sont pas complètement satisfaisantes du point de vue de la précision scientifique ou ne sont pas cohérentes avec ce qui a été fait.Niveau D : l’élève ne sait pas répondre.

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Troisième version ANA REAAPP

Evaluation « filée » ?