Programme de physique-chimie





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date de publication01.08.2017
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ENSEIGNEMENTS PRATIQUES INTERDISCIPLINAIRES (EPI)

EXEMPLE

Niveau de classe 

Cinquième

Disciplines 

Physique-chimie- Mathématiques- (EPS)

Contexte local 

En France, l'accroissement des cas de surcharge pondérale et d'obésité parmi les enfants et les adultes devient un problème de santé publique.

L'obésité est un facteur de risque reconnu pour plusieurs problèmes de santé : hypertension, cholestérol, diabète, maladies cardiovasculaires, problèmes respiratoires, arthrite et certaines formes de cancer.

En Martinique, 24% des 12-18ans sont atteint d’obésité.

La prise en compte de ce problème passe par l’action, la prévention mais aussi par l’éducation.

Intitulé et thématique

Thème : Corps, santé, bien être et sécurité.

Intitulé : « Contre l’obésité, mobilisons-nous »


Partie des programmes concernés

Programme de physique-chimie

Programme de Mathématiques

-Organisation et transformation de la matière


-Nombres et calculs

Décrire la constitution et les états de la matière

Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer une masse volumique d’un liquide ou d’un solide.

Exploiter des mesures de masse volumique pour différencier des espèces chimiques.

» Espèce chimique et mélange.

» Notion de corps pur.

» Masse volumique : Relation m = ρ.V

Concevoir et réaliser des expériences pour caractériser des mélanges.

Estimer expérimentalement une valeur de solubilité dans l’eau.

» Solubilité.

» Miscibilité.


L’intérêt de la masse volumique est présenté pour mesurer un volume ou une masse quand on connaît l’autre grandeur mais aussi pour distinguer différents matériaux. Un travail avec les mathématiques sur les relations de proportionnalité et les grandeurs-quotients peut être proposé.


Utiliser les nombres pour comparer, calculer et résoudre des problèmes

Utiliser diverses représentations d’un même nombre (écriture décimale ou fractionnaire, notation scientifique, repérage sur une droite graduée) ; passer d’une représentation à une autre.

» Nombres décimaux.

» Nombres rationnels (positifs ou négatifs), notion d’opposé.

» Fractions, fractions irréductibles, cas particulier des fractions décimales.

Comparer, ranger, encadrer des nombres rationnels.

Repérer et placer un nombre rationnel sur une droite graduée.

» Ordre sur les nombres rationnels en écriture décimale ou fractionnaire.

» Égalité de fractions.

Pratiquer le calcul exact ou approché, mental, à la main ou instrumenté.

Calculer avec des nombres relatifs, des fractions ou des nombres décimaux (somme, différence, produit, quotient).

Vérifier la vraisemblance d’un résultat, notamment en estimant son ordre de grandeur. Effectuer des calculs numériques simples impliquant des puissances, notamment en utilisant la notation scientifique.

» Définition des puissances d’un nombre

(exposants entiers, positifs ou négatifs).

Utiliser le calcul littéral

Mettre un problème en équation en vue de sa résolution.

Développer et factoriser des expressions algébriques dans des cas très simples.

Résoudre des équations ou des inéquations du premier degré.

» Notions de variable, d’inconnue.

Utiliser le calcul littéral pour prouver un résultat général, pour valider ou réfuter une conjecture.

Rencontrer diverses écritures dans des situations variées (par exemple nombres décimaux dans des situations de vie quotidienne, notation scientifique en physique, nombres relatifs pour mesurer des températures ou des altitudes). Relier fractions, proportions et pourcentages. Associer à des objets des ordres de grandeurs (par exemple, la taille d’un atome, d’une bactérie, d’une alvéole pulmonaire, la longueur de l’intestin, la capacité de stockage d’un disque dur, la vitesse du son et de la lumière, la population française et mondiale, la distance de la Terre à la Lune et au Soleil, la distance du Soleil à l’étoile la plus proche).

Prendre conscience que certains nombres ne sont pas rationnels.

Montrer qu’il est toujours possible d’intercaler des rationnels entre deux rationnels donnés, contrairement au cas des entiers.

Pratiquer régulièrement le calcul mental ou à la main, et utiliser à bon escient la calculatrice ou un logiciel.

Effectuer des calculs et des comparaisons pour traiter des problèmes (par exemple, comparer des consommations d’eau ou d’électricité, calculer un indice de masse corporelle pour évaluer un risque éventuel sur la santé, déterminer le nombre d’images pouvant être stockées sur une clé USB, calculer et comparer des taux de croissance démographique).

Comprendre l’intérêt d’une écriture littérale en produisant et employant des formules liées aux grandeurs mesurables (en mathématiques ou dans d’autres disciplines).

Tester sur des valeurs numériques une égalité littérale pour appréhender la notion d’équation. Etudier des problèmes qui se ramènent au premier degré (par exemple, en factorisant des équations produits simples à l’aide d’identités remarquables).

Montrer des résultats généraux, par exemple que la somme de trois nombres consécutifs est divisible par 3.

- Mouvements et interaction


-Organisation et gestion des données, fonctions.

Caractériser un mouvement

Caractériser le mouvement d’un objet.

Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas d’un mouvement uniforme.

» Vitesse : direction, sens et valeur.

» Mouvements rectilignes et circulaires.

» Mouvements uniformes et mouvements dont la vitesse varie au cours du temps en direction ou en valeur.

» Relativité du mouvement dans des cas simples.


L’ensemble des notions de cette partie peut être abordé à partir d’expériences simples réalisables en classe, de la vie courante ou de documents numériques.

Utiliser des animations des trajectoires des planètes, qu’on peut considérer dans un premier modèle simplifié comme circulaires et parcourues à vitesse constante.

Comprendre la relativité des mouvements dans des cas simples (train qui démarre le long d’un quai) et appréhender la notion d’observateur immobile ou en mouvement.


-Résoudre des problèmes de proportionnalité 

Résoudre des problèmes de recherche de quatrième proportionnelle.

Résoudre des problèmes de pourcentage.

» Coefficient de proportionnalité.

Étudier des relations entre deux grandeurs mesurables pour identifier si elles sont proportionnelles ou non ; ces relations peuvent être exprimées par :

» des formules (par exemple la longueur d’un cercle ou l’aire d’un disque comme fonction du rayon, la loi d’Ohm exprimant la tension comme fonction de l’intensité) ;

» des représentations graphiques (par exemple des nuages de points ou des courbes) ;

» un tableau (dont des lignes ou des colonnes peuvent être proportionnelles ou non).

Compléter un tableau de proportionnalité en utilisant, par exemple, le produit en croix. Calculer et interpréter des proportions

(notamment sous forme de pourcentages) sur des données économiques ou sociales ; appliquer des pourcentages (par exemple, taux de croissance, remise, solde, taux d’intérêt) à de telles données. Etablir le fait que, par exemple, augmenter de 5% c’est multiplier par 1,05 et diminuer de 5% c’est multiplier par 0,95 ; proposer quelques applications (par exemple que l’on n’additionne pas les remises).

-Modéliser une interaction par une force caractérisée par un point d’application, une direction, un sens et une valeur.

Identifier les interactions mises en jeu (de contact ou à distance) et les modéliser par des forces. Associer la notion d’interaction à la notion de force.

» Action de contact et action à distance.

» Force : point d’application, direction, sens et valeur.

» Force de pesanteur et son expression P=mg.

L’étude mécanique d’un système peut être l’occasion d’utiliser les diagrammes objetinteraction.

Expérimenter des situations d’équilibre statique (balance, ressort, force musculaire).

Expérimenter la persistance du mouvement rectiligne uniforme en l’absence d’interaction (frottement).

Expérimenter des actions produisant un mouvement (fusée, moteur à réaction).

Pesanteur sur Terre et sur la Lune, différence entre poids et masse (unités).

-L’énergie et ses conservations

-Grandeurs et mesures

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

Utiliser la conservation de l’énergie

Identifier les différentes formes d’énergie.

» Cinétique (relation Ec = ½ mv2), potentielle (dépendant de la position), thermique, électrique, chimique, nucléaire, lumineuse. Identifier les sources, les transferts et les conversions d’énergie.

Établir un bilan énergétique pour un système simple.

» Sources.

» Transferts.

» Conversion d’un type d’énergie en un autre » Conservation de l’énergie. » Unités d’énergie.


Les supports d’enseignement gagnent à relever de systèmes ou de situations de la vie courante Les activités proposées permettent de souligner que toutes les formes d’énergie ne sont pas équivalentes ni également utilisables.

Ce thème permet d’aborder un vocabulaire scientifique visant à clarifier les termes souvent rencontrés dans la vie courante : chaleur, production, pertes, consommation, gaspillage, économie d’énergie, énergies renouvelables.

Calculer avec des grandeurs mesurables ; exprimer les résultats dans les unités adaptées

Mener des calculs impliquant des grandeurs mesurables, notamment des grandeurs composées, en conservant les unités.

Vérifier la cohérence des résultats du point de vue des unités.

» Notion de grandeur produit et de grandeur quotient.


Identifier des grandeurs composées rencontrées en mathématiques ou dans d’autres disciplines (par exemple, aire, volume, vitesse, allure, débit, masse volumique, concentration, quantité d’information, densité de population, rendement d’un terrain).

Commenter des documents authentiques (par exemple, factures d’eau ou d’électricité, bilan sanguin).


Compétences visées et lien avec le socle

Physique –chimie

Mathématiques

-Pratiquer des démarches scientifiques

Mesurer des grandeurs physiques de manière directe ou indirecte (domaine 4)

-Concevoir, créer, réaliser

Concevoir et réaliser un dispositif de mesure ou d’observation (dom : 4 et 5)

-S’approprier des outils et des méthodes (domaine :2)

-Pratiquer des langages (domaine :1)

-Adopter un comportement éthique et responsable (domaines :3 et 5)

-Chercher

Décomposer un problème en sous-problèmes (domaine 2,4)

-modéliser

Reconnaître des situations de proportionnalité et résoudre les problèmes correspondants.

» Traduire en langage mathématique une situation réelle (par exemple, à l’aide d’équations, de fonctions, de configurations géométriques, d’outils statistiques). (dom.1,5)

-Représenter

Produire et utiliser plusieurs représentations des nombres.

» Représenter des données sous forme d’une série statistique (domaines 1,5)

-Calculer (domaine 4)

-Communiquer

Relier fractions, proportions et pourcentages. (domaine 1 ;3)

Production

A travers l’animation de différents ateliers par les élèves de la classe, organiser une action de sensibilisation et de prévention au problème de l’obésité dans le collège dans le cadre de la journée académique portant sur ce thème.

Elaboration d’un parcours de sensibilisation et d’action en 7 étapes. Chaque étape traite d’un sujet en lien avec le problème de surpoids et d’obésité au collège, propose un panneau d’information sur le sujet et une activité pratique.

Organisation temporelle

1trimestre (3X8h00 réparties entre Physique-chimie ; Mathématiques et EPS)

Parcours

-Saisir l’opportunité de cet EPI pour rencontrer des professionnels de la santé, du sport…pour donner aux élèves des éléments leur permettant de construire leur projet professionnel futur.

-L’ EPI est en mesure de contribuer à développer chez les élèves une attitude citoyenne.

Evaluation

Deux temps forts :

-Une évaluation en continue par les enseignants responsables du projet : implication, investissement, régularité du travail fourni, savoir restituer le travail à la classe à différents moments clés de son évolution (prolongés par une institutionnalisation par l’enseignant),….)

-Une évaluation de la production finale et de sa valorisation (présentation orale par exemple – animation des ateliers)

LE PROJET

LES COMPOSANTES DU PROJET

1-« Surpoids et obésité : cela me concerne »

En Martinique, 24% des 12-18 ans sont atteints d’obésité. Les collégiens sont donc particulièrement concernés par cette problématique. Qu’entend t-on par surpoids et obésité ? Comment connaitre sa situation en matière de surpoids ?

Objectifs

-Effectuer des pesées et des mesures de tailles pour calculer (avec la calculatrice) l’indice de masse corporelle.

-Interpréter la valeur obtenue en indiquant la situation de l’individu en matière de surpoids.

-Utiliser un tableau pour faire une lecture directe de l’IMC

déterminer son imc avec un tableau taille poids

-Mener l’étude sur un échantillon d’élève (par exemple la classe ou un échantillon plus large du collège), faire une répartition (sous forme de camembert ou autres ) des différentes catégorie d’individus en fonction de situation en matière de surpoids.

camembert vous présentant les différentes valeurs de l\'imc

-L’échantilllon, étudié correspond t-il aux valeurs affichées en introduction ?

Production attendue:

Les élèves doivent concevoir le panneau N°1 du circuit de sensibilisation et de prévention qui explique la détermination de l’IMC et la lecture qu’il faut faire de la valeur obtenue ?

2-Pourquoi éviter les boissons sucrées ?

Les boissons sucrées contiennent des quantités importantes en sucre. Ainsi on peut facilement se retrouver à consommer en une journée des quantités importantes de sucre. Les collégiens sont de gros consommateurs d’aliments sucrés en particulier les boissons.

Objectifs :

-Faire l’analyse de la composition chimique de quelques boissons sucrées consommés par les collégiens (exemple : Floup, soda…).

-Déterminer la masse de sucre contenu dans chaque boisson. Rapporter ensuite à un verre.

-Faire ensuite une représentation en indiquant le nombre de morceaux de sucre ingurgités lorsque l’on consomme un verre de boisson.

Production attendue :

Concevoir le panneau N°2 du parcours de sensibilisation. Il montre la quantité de sucre apporté quand un collégien consomme les boissons sucrées.

3-Pourquoi éviter la consommation de boissons alcoolisées ?

L’alcool est une boisson extrêmement calorique. En effet, 1g d’alcool apporte 7 calories quand un morceau de sucre = 5g apporte 4 calories ! Pour un vin à 12°, il correspond à 96g d’alcool par litre de vin.

D’autre part, certaines boissons alcoolisées contiennent beaucoup de sucre en plus de l’alcool…. !

Objectifs :

-Inventorier quelques boissons alcoolisées, puis rechercher leur composition.

-Etudier l’apport calorique et l’équivalent en morceaux de sucre lié à la présence d’alcool

-Déterminer l’équivalent en morceaux de sucre total.

Production attendue :

Concevoir le panneau N°3 du parcours de sensibilisation. Il montre l’équivalent absorbé en morceaux de sucre, lorsque l’on consomme une boisson alcoolisée et les conséquences sur la santé en matière de surpoids.

4-Le poids de mon cartable et ma santé

L’obésité est un facteur de risque reconnu pour plusieurs problèmes de santé, dont l’arthrite. Or, les élèves continuent de porter des cartables lourds. Le poids du cartable peut donc aggraver les problèmes de santé (par exemple le mal de dos). Ce problème touche en priorité les jeunes collégiens qui ont plus de matières enseignées, donc plus de manuels et qui doivent changer de salles de classes entre deux cours. « Faire son cartable » est donc une chose à apprendre notamment pour un élève qui vient de quitter l’école primaire.

Un cartable adapté ne doit pas avoir un poids qui excède 10% du poids du collégien!

Objectifs :

-Sur un échantillon d’élèves, effectuer des pesées de l’élève puis de son cartable.

-Vérifier si la règle inférieure ou égale à 10% est vérifiée entre les deux masses, faire une moyenne pour vérifier la réalité du problème.

-sur un cartable de collégien, déterminer la part en poids : du cartable vide, des manuels scolaires, des fournitures scolaires pour une journée.

-Représenter sur un camembert les nombres de part occupés par les différents constituants du cartable.

-Faire un graphique indiquant le poids adapté du cartable en fonction du poids de l’élève.

Production :

-Organiser un atelier permettant de déterminer le poids du cartable du collégien et les proportions en poids occupées par les différents constituants du cartable.

-Concevoir le panneau N°4 qui montre un graphique permettant de lire directement le poids du cartable en fonction du poids du collégien.

5-Le port des charges et ma santé.

Le port des charges peut être appris lors d’activités de plein air nécessitant du matériel lourd et encombrant et qui doit être déplacé (exple : en EPS). Ce sont de bons exercices. Néanmoins, une éducation gestuelle est nécessaire au port de charges et à la manipulation d’objet pour prévenir d’éventuels problèmes (problème de dos) : la façon de lever et porter des charges est importante car la colonne vertébrale est sollicitée. Les élèves de collège doivent notamment accomplir fréquemment ces gestes pour se déplacer dans l’établissement (montée d’escaliers….).

Par exemple, pour saisir une charge, les jambes doivent se fléchir autant que possible. Une charge est toujours soulevée au plus près du corps. Pencher le buste en gardant les jambes tendues est à proscrire car mauvais pour le dos.

Flexion du corps

Position assise

Position de travail

posture_a_genoux

posture_assis_dos_droit

posture_dos_droit

Objectifs :

-Montrer que l’action de soulever un objet est une interaction.

-Indiquer les actions mécaniques en jeu. Associer à la notion d’interaction, la notion de force.

-Modéliser l’interaction en utilisant la force caractérisée par un point d’application, une direction, un sens et une valeur.

Production attendue :

-Repérer dans le cadre d’une journée au collège les situations ou on est amené à soulever des objets ou transporter des objets nécessitant un bon gestuel.

-Organiser un atelier permettant aux élèves de concevoir l’action de soulever un objet comme étant une interaction.

-Faire modéliser cette interaction en utilisant la notion de force

-concevoir le panneau N°5 du parcours montrant les bons gestes à faire dans quelques situations tirées dans le quotidien du collège.

6-Un apport nutritionnel équilibré.

Pour prévenir les problèmes de surpoids ou d’obésité, le repas est un moment privilégié d’apprentissage en famille mais aussi au collège. La restauration scolaire est tenue par exemple de délivrer aux collégiens des menus équilibrés leur permettant d’acquérir de bonnes habitudes alimentaires. Les enseignants aussi participent pour leur part à cette éducation en apprenant aux élèves les règles d’un bon comportement alimentaire et en leur expliquant les effets de l’alimentation sur la santé. Ils abordent par exemple la régularité des repas, la composition des menus pour une alimentation équilibrée.

Objectifs :

-Connaitre la composition d’un menu équilibré.

-les rythmes des prises alimentaires.

-Concevoir un menu équilibré en indiquant les proportions entre les aliments, les quantités à utiliser pour exécuter une recette…

Production attendue :

-Concevoir un guide nutrition pour les collégiens.

-Concevoir le panneau N°6 du parcours de sensibilisation indiquant la composition d’une alimentation équilibrée illustrée par quelques exemples.

7-Je mange, donc je bouge.

Pour acquérir de bonnes habitudes d’hygiène de vie, les collégiens doivent être habitués à limiter la position assise, des heures devant la télévision ou devant les jeux vidéo ou portables. Ils doivent pratiquer des activités physiques régulières, diversifiées sollicitant l’ensemble du corps pour garantir une bonne santé.

Alors pourquoi pas « Marcher » : rien de plus naturel !

Nous marchons de moins en moins en raison de notre mode de vie qui s’est sédentarisé.

La marche nordique est une activité intéressante, avec de multiples avantages pour son bien-être et qui permet de lutter efficacement contre la sédentarité et ses conséquences.
Objectifs :

-Expliquer l’intérêt de marcher pour lutter contre le problème de l’obésité et du surpoids.

-Dessiner sur un espace du collège une trajectoire linéaire ou circulaire.

-Parcourir le trajet en pratiquant la marche nordique et marche normale.

-Déterminer et comparer la vitesse pour effectuer le parcours dans les deux cas (on considère le mouvement uniforme à chaque fois)

Production attendue :

- Créer un « parcours santé » en dessinant une figure géométrique.

-Concevoir le panneau N°7 du parcours de sensibilisation en indiquant l’intérêt d’une activité sportive, ici le cas de la marche nordique pour lutter contre l’obésité et le surpoids.

-Concevoir un protocole permettant au participant de déterminer sa vitesse, comparer et interpréter.

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