Rapport 2011-Activites experimentales en physique-chimie

Rapport n° 2011-111  octobre 2011
Inspection générale de l’éducation nationale
Activités expérimentales en physique-
chimie :
enjeux de formation
Rapport à Monsieur le ministre
de l’éducation nationale, de la
jeunesse et de la vie associative

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Activités expérimentales en physique-
chimie :
enjeux de formation
Rapporteurs : Groupe des Sciences physiques et chimiques,
fondamentales et appliquées
octobre 2011
N° 2011-111

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Sommaire
1 Introduction.......................................................................................................... 7
2 Évolution des enjeux de formation des activités expérimentales en physique et
en chimie : quelques repères historiques ................................................................... 8
3 Quels enjeux les textes officiels assignent-ils aux activités expérimentales ? ... 11
3.1 Les activités expérimentales et les programmes......................................... 11
3.1.1 Au collège............................................................................................. 11
3.1.2 En classe de seconde générale et technologique................................. 12
3.1.3 Dans le cycle terminal de la filière générale scientifique....................... 13
3.1.4 Dans la voie professionnelle................................................................. 13
3.1.5 Dans la voie technologique................................................................... 14
3.1.6 En CPGE .............................................................................................. 16
3.1.7 En STS ................................................................................................. 16
3.1.8 Les démarches de projet....................................................................... 17
3.1.9 La place de la mesure dans les programmes ....................................... 17
3.2 L’évaluation des compétences expérimentales........................................... 18
3.2.1 Dans la voie professionnelle................................................................. 18
3.2.2 Au baccalauréat S................................................................................. 19
3.2.3 Au baccalauréat STL ............................................................................ 19
3.2.4 Dans les concours d’admission aux grandes écoles............................. 20
3.3 Conclusion................................................................................................... 21
4 Une ou des démarches scientifiques ? .............................................................. 21
4.1 L’élaboration de la connaissance scientifique par les physiciens et les
chimistes............................................................................................................... 21
4.2 Quels modèles de démarche scientifique pour enseigner ?........................ 22
4.2.1 La démarche inductive.......................................................................... 23
4.2.2 La démarche déductive......................................................................... 23
4.2.3 La démarche d’investigation ou démarche hypothético-déductive........ 24
4.2.4 La démarche expérimentale de projet................................................... 25
4.3 Quelles activités expérimentales dans la classe ?....................................... 25
5 Construire des compétences en pratiquant des activités expérimentales.......... 26
5.1 Cadre de réflexion....................................................................................... 26
5.1.1 Compétences mises en œuvre lors des activités expérimentales......... 26
5.1.2 La compétence « communiquer »......................................................... 29
5.2 Activités expérimentales favorisant l’acquisition de compétences............... 30
5.2.1 Quelles activités expérimentales favorisent l’acquisition de
compétences ?................................................................................................... 30
5.2.2 Sur quoi fonder sa réflexion pour concevoir une activité favorisant la
mobilisation de compétences ?.......................................................................... 32
5.2.3 Suivi des acquis des élèves.................................................................. 33
5.3 Comment adapter une séance de travaux pratiques « classique » ?.......... 34
5.3.1 Exemple d’adaptation dans la voie professionnelle. ............................. 35
5.3.2 Exemple d’adaptation d’un protocole de mesure d’une concentration
molaire de diiode par comparaison à une échelle de teinte en classe de seconde.
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5.3.3 Exemple d’adaptation d’un protocole de synthèse d’une molécule
organique, au niveau BTS.................................................................................. 39
6 Exemples de mise en œuvre ............................................................................. 42