Progression des apprentissages
au secondaire
Science et technologie 2 cycle, 4e secondaire
(ST 4e)
Note : Le présent tableur ne contient pas les textes d'introduction des univers, mais seulement les tableaux de savoirs essentiels de la
progression.
Les tableaux suivants contiennent les notions étoilées de ST 4e secondaire 4 où * : L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année scolaire.
Pour voir toutes les notions et les détails, voir la PDA officielle.
Ceci n'est pas la PDA officielle! C'est une version lisible par des IA qui n'est pas habile à voir des
images, couleurs de fond de cellule, lire des tableaux.
https://cdn-contenu.quebec.ca/cdn-contenu/education/pfeq/secondaire/progressions-apprentissages/PFEQ-progression-apprentissages-science-
technologie-secondaire.pdf
Les tableaux suivants contiennent les notions de ST secondaire 4 où L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année scolaire.
UNIVERS MATÉRIEL
A. Propriétés
3. Propriétés des solutions
d. Concentration
iv. Déterminer la concentration d’une solution aqueuse (g/L, pourcentage, ppm)
e. Électrolytes
i. Définir le concept d’électrolyte
g. Échelle pH3
i. Décrire l’échelle pH (acidité, alcalinité, neutralité, valeurs croissantes et décroissantes)
ii. Déterminer le pH de quelques substances usuelles (ex. : eau distillée, eau de pluie, salive, jus de citron, produit nettoyant)
h. Dissociation électrolytique
i. Décrire le processus de la dissociation électrolytique
i. Ions
i. Définir le concept d’ion
j. Conductibilité électrique
i. Décrire le mécanisme permettant la conductibilité électrique dans une solution aqueuse (dissolution électrolytique d’un soluté,
formation d’ions mobiles)
B. Transformations
3. Transformations chimiques
e. Combustion
i. Décrire les manifestations perceptibles d’une combustion vive (ex. : dégagement de chaleur, production de lumière)
ii. Expliquer une réaction de combustion à l’aide du triangle de feu
g. Réaction de neutralisation acidobasique
i. Donner des exemples de réaction de neutralisation acidobasique (ex. : l’ajout de chaux pour neutraliser l’acidité d’un lac)
ii. Nommer les produits formés lors d’une neutralisation acidobasique (sel et eau)
iii. Reconnaître une neutralisation acidobasique à l’aide de son équation
j. Loi de la conservation de la masse
i. Expliquer la loi de la conservation de la masse lors d’une réaction chimique
ii. Représenter la conservation de la masse à l’aide du modèle particulaire
k. Balancement d’équations chimiques
i. Balancer des équations chimiques
5. Transformations de l’énergie8
b. Loi de la conservation de l’énergie
i. Expliquer qualitativement la loi de la conservation de l’énergie
ii. Appliquer la loi de la conservation de l’énergie dans divers contextes
c. Rendement énergétique
i. Définir le rendement énergétique d’un appareil ou d’un système comme étant la proportion de l’énergie consommée qui est
transformée en travail efficace (quantité d’énergie utile/quantité d’énergie consommée x 100)
ii. Expliquer comment améliorer le rendement énergétique d’un appareil électrique
d. Distinction entre la chaleur et la température9
i. Décrire la chaleur comme étant une manifestation de l’énergie
ii. Décrire le lien entre la chaleur et la température
C. Organisation
1. Structure de la matière
g. Groupes (familles) et périodes
i. Situer les groupes (familles) et les périodes dans le tableau périodique
ii. Décrire des caractéristiques communes aux éléments d’un même groupe (ex. : nombre d’électrons de valence, réactivité
chimique)
iii. Associer le nombre de couches électroniques d’un élément au numéro de la période à laquelle il appartient
h. Modèle atomique de Rutherford-Bohr
i. Décrire le modèle atomique de Rutherford-Bohr
ii. Représenter des atomes à l’aide du modèle de Rutherford-Bohr
k. Notation de Lewis
i. Déterminer le nombre d’électrons de valence d’un élément
ii. Représenter des atomes à l’aide de la notation de Lewis
F. Électricité et électromagnétisme
1. Électricité
a. Charge électrique
i. Associer les particules élémentaires à leur charge électrique
ii. Décrire le comportement de charges électriques de signe contraire ou de même signe à proximité l’une de l’autre
b. Électricité statique
i. Décrire l’électricité statique comme un processus de transfert d’électrons d’un corps à un autre
c. Loi d’Ohm
i. Décrire qualitativement la relation entre la tension, la valeur de la résistance et l’intensité du courant dans un circuit électrique
ii. Appliquer la relation mathématique entre la tension, la résistance et l’intensité du courant dans un circuit électrique (U = RI)
d. Circuits électriques
i. Décrire la fonction de divers éléments d’un circuit électrique (ex. : les fils transmettent le mouvement des électrons tout au
long du circuit; les résistors transforment l’énergie électrique en une autre forme d’énergie)13
ii. Décrire les deux types de branchements dans des circuits électriques (série, parallèle)
iii. Distinguer le courant alternatif du courant continu
iv. Représenter un circuit électrique simple à l’aide d’un schéma
e. Relation entre puissance et énergie électrique
i. Appliquer la relation mathématique entre la puissance, la tension et l’intensité du courant dans un circuit électrique (P = UI)
ii. Décrire qualitativement la relation entre la puissance d’un appareil électrique, l’énergie électrique consommée et le temps
d’utilisation
iii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie électrique consommée, la puissance d’un appareil électrique et le temps
d’utilisation (E = PΔt)
2. Électromagnétisme
a. Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique
i. Décrire le champ magnétique produit autour d’un fil parcouru par un courant électrique (règle de la main droite)
ii. Nommer des moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ magnétique produit autour d’un fil parcouru par un
courant électrique (nature du fil, intensité du courant)
b. Forces d’attraction et de répulsion
i. Comparer le comportement d’une boussole dans le champ magnétique d’un aimant et dans celui créé par un fil parcouru par
un courant électrique
A. Diversité de la vie
1. Écologie
e. Étude des populations
i. Décrire une population donnée (densité, distribution, cycles biologiques)
ii. Décrire l’influence de facteurs biotiques ou abiotiques sur les cycles biologiques d’une population (natalité, mortalité,
immigration, émigration)
iii. Expliquer comment l’accessibilité aux ressources du milieu influence la reproduction et la survie des espèces
iv. Définir une communauté comme étant un ensemble de populations qui interagissent entre elles
v. Définir un écosystème comme étant l’ensemble des interactions des individus d’une communauté avec les facteurs
abiotiques du milieu
f. Dynamique des communautés
i. Biodiversité
Définir la biodiversité d’une communauté comme étant l’abondance relative des espèces qui la composent
Expliquer des facteurs qui influencent la biodiversité d’une communauté donnée
ii. Perturbation
Définir une perturbation dans une communauté
Expliquer les effets de certains facteurs perturbants sur l’équilibre écologique (ex. : actions des humains et catastrophes
naturelles)
g. Dynamique des écosystèmes
i. Relations trophiques
Décrire les niveaux trophiques (producteurs, consommateurs, décomposeurs)
Expliquer les interrelations entre les niveaux trophiques d’un réseau alimentaire
ii. Productivité primaire
Définir la productivité primaire comme étant la quantité de matière organique fabriquée par les végétaux d’un territoire donné
Expliquer les effets de certains facteurs qui influencent la productivité primaire (ex. : les abeilles favorisent la pollinisation des
arbres fruitiers; des micro-organismes pathogènes nuisent à la croissance des plantes)
iii. Flux de matière et d’énergie
Décrire la circulation de la matière et le flux d’énergie dans un écosystème
iv. Recyclage chimique
Décrire des processus à la base du recyclage chimique (ex. : action des micro-organismes et des décomposeurs, érosion)
B. Maintien de la vie
f. Photosynthèse et respiration3
ii. Représenter la réaction de photosynthèse sous forme d’équation équilibrée
iv. Représenter la réaction de respiration sous forme d’équation équilibrée
A. Caractéristiques de la Terre
2. Lithosphère
i. Minéraux
ii. Distinguer un minéral d’un minerai
iii. Décrire des impacts environnementaux de l’exploitation ou de la transformation de minéraux
k. Horizons du sol (profil)
i. Décrire la structure d’un sol (superposition de couches de composition et d’épaisseur variables)
ii. Expliquer la réactivité chimique et biologique d’un sol par sa composition (ex. : oxydation, neutralisation acidobasique,
décomposition)
l. Pergélisol
i. Définir le pergélisol comme étant une couche de sol gelée en permanence
ii. Expliquer certaines conséquences du réchauffement du pergélisol (ex. : glissements de terrain, libération de méthane)
p. Cycles biogéochimiques
i. Cycle du carbone
Décrire des transformations liées à la circulation du carbone
(ex. : photosynthèse, décomposition des végétaux, dissolution dans l’eau et combustion des combustibles fossiles)
ii. Cycle de l’azote
Décrire des transformations liées à la circulation de l’azote (ex. : fixation de l’azote, nitrification, dénitrification)
3. Hydrosphère
b. Bassin versant
i. Définir un bassin versant comme étant un territoire entourant un réseau hydrographique
ii. Décrire certains impacts de l’activité humaine sur les cours d’eau d’un bassin versant
c. Salinité
i. Définir la salinité comme étant une mesure de la quantité de sels dissous dans un volume donné
ii. Décrire l’influence de la salinité sur la masse volumique d’une solution
d. Circulation océanique
i. Décrire des facteurs qui influencent la circulation des courants en surface et en profondeur (ex. : vents, rotation terrestre,
température, salinité, masse volumique)
ii. Décrire le rôle de la circulation thermohaline sur la régulation du climat planétaire (ex. : effet du Gulf Stream sur le climat de
la côte est de l’Amérique du Nord)
e. Glacier et banquise
i. Distinguer un glacier d’une banquise
ii. Décrire certains impacts liés à la fonte des glaciers ou des banquises
(ex. : hausse du niveau de la mer, perturbation de la circulation thermohaline)
4. Atmosphère
b. Effet de serre
i. Décrire l’effet de serre
ii. Expliquer des conséquences de l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre (ex. : réchauffement climatique
pouvant causer une hausse du niveau de la mer, une perturbation des écosystèmes, la fonte des glaciers)
c. Masse d’air
i. Décrire les propriétés d’une masse d’air (température, humidité, pression)
ii. Expliquer la formation de nuages lors de la rencontre de deux masses d’air différentes
d. Circulation atmosphérique
i. Décrire les principaux facteurs à l’origine de la circulation atmosphérique (ex. : variation de pression, réchauffement inégal de
la surface de la Terre)
ii. Décrire l’effet des vents dominants sur la dispersion des polluants atmosphériques dans une région donnée
e. Cyclones et anticyclones
i. Expliquer la formation de cyclones (dépressions) et d’anticyclones (hautes pressions)
5. Régions climatiques
a. Facteurs influençant la distribution des biomes
i. Décrire des facteurs géographiques et climatiques qui influencent la distribution des biomes (ex. : latitude, humidité,
température, salinité)
b. Biomes terrestres
i. Décrire divers biomes terrestres (ex. : faune, flore, climat, type de sol)
c. Biomes aquatiques
i. Décrire divers biomes aquatiques (ex. : faune, flore, température, salinité)
B. Phénomènes géologiques et géophysiques
i. Ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
ii. Décrire des moyens technologiques utilisés par les humains pour produire de l’électricité à partir des ressources
énergétiques de la lithosphère, de l’hydrosphère et de l’atmosphère
iii. Décrire les principaux impacts de l’exploitation des ressources énergétiques de la lithosphère, de l’hydrosphère et de
l’atmosphère
C. Phénomènes astronomiques
1. Notions d’astronomie
b. Système Terre-Lune
i. Décrire le phénomène des marées à l’aide de l’effet gravitationnel du système Terre-Lune
d. Flux d’énergie émis par le Soleil
i. Décrire les principaux facteurs qui influencent la quantité d’énergie solaire reçue à la surface de la Terre (ex. : réflexion et
absorption de l’énergie solaire par l’atmosphère ou les surfaces)
B. Ingénierie mécanique
3. Ingénierie
c. Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
i. Décrire les caractéristiques des liaisons dans un objet technique (liaison directe ou indirecte, rigide ou élastique, démontable
ou indémontable, complète ou partielle)
ii. Déterminer les caractéristiques souhaitables des liaisons lors de la conception d’un objet technique
iii. Juger du choix de solutions d’assemblage dans un objet technique
e. Fonctions types
iii. Expliquer le choix d’un type de liaison dans un objet technique (ex. : le choix d’une vis permet la fixation et le démontage du
boîtier d’un objet où l’on insère une pile)
f. Fonctions de guidage
i. Expliquer le choix d’un type de guidage dans un objet technique (ex. : la glissière d’un tiroir guide le tiroir et réduit le
frottement)
j. Construction et particularités du mouvement des systèmes de transmission du mouvement
i. Expliquer le choix d’un mécanisme de transmission du mouvement dans un objet technique (ex. : utilisation d’un engrenage
plutôt que de roues de friction pour obtenir un couple moteur plus important et éviter le glissement)
m. Construction et particularités du mouvement des systèmes de transformation du mouvement
i. Expliquer le choix d’un mécanisme de transformation du mouvement (vis et écrou, cames, bielles, manivelles, coulisses et
système bielle et manivelle, pignon et crémaillère) dans un objet technique (ex. : la plupart des crics de voiture fonctionnent
avec un mécanisme à vis et écrou plutôt qu’avec un mécanisme à pignon et crémaillère, parce qu’il permet d’obtenir une
grande poussée à partir de la force du bras sur une petite manivelle et parce que le mécanisme est plus sécuritaire en raison
de son irréversibilité)
n. Changements de vitesse
i. Utiliser des mécanismes permettant des variations de vitesse dans la conception d’objets techniques
C. Ingénierie électrique
a. Fonction d’alimentation
i. Définir la fonction d’alimentation comme étant la capacité à générer un courant électrique
ii. Déterminer la source de courant dans des objets techniques comportant un circuit électrique (ex. : pile chimique, pile solaire,
alternateur, thermocouple, piézoélectrique)
b. Fonction de conduction, d’isolation et de protection
i. Définir la fonction de conduction comme étant la capacité à laisser passer le courant électrique
ii. Distinguer les conducteurs des isolants électriques dans un objet technique
iii. Décrire le rôle d’un composant de protection dans un circuit (fusible, disjoncteur)
iv. Analyser les facteurs qui influencent la conductibilité électrique (section, longueur, nature, température d’un conducteur)
c. Fonction de commande
i. Définir la fonction de commande comme étant la capacité de contrôler le passage du courant électrique
ii. Décrire divers types d’interrupteurs (levier, poussoir, bascule, commande magnétique)
d. Fonction de transformation de l’énergie (électricité, lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
i. Associer la fonction de transformation de l’énergie à divers composants d’un circuit (ex. : une ampoule transforme l’énergie
électrique en lumière et en chaleur)
ii. Décrire les transformations d’énergie qui surviennent lors du fonctionnement d’appareils électriques ou électroniques (ex. :
dans un téléphone portable, l’électricité est transformée en lumière pour l’affichage et en vibration pour le son)
D. Matériaux
2. Propriétés mécaniques des matériaux
a. Contraintes
ii. Décrire les contraintes auxquelles sont soumis divers objets techniques : traction, compression, torsion, flexion, cisaillement
(ex. : un tremplin est soumis à des contraintes de flexion)
c. Caractérisation des propriétés mécaniques
i. Expliquer le choix d’un matériau en fonction de ses propriétés (ex. : la malléabilité de l’aluminium permet d’en faire des
contenants minces)
d. Types et propriétés
i. Associer l’usage de différents types de matériaux à leurs propriétés respectives
Matières plastiques : thermoplastiques et thermodurcissables (ex. : les thermoplastiques sont utilisés pour la fabrication de
prothèses en raison de leur résistance à la corrosion et de leur légèreté; la bakélite, un thermodurcissable, est utilisée pour
mouler des pièces électriques, car c’est un bon isolant électrique)
Céramiques (ex. : on utilise les céramiques comme revêtement dans les fours, car elles présentent une bonne résistance à la
chaleur, une grande dureté et une bonne résistance à l’usure)
Matériaux composites (ex. : la fibre de carbone est utilisée pour les bâtons de hockey en raison de sa dureté, de sa résilience et
de sa légèreté)
e. Modifications des propriétés
i. Décrire différents traitements pour contrer la dégradation des matériaux (ex. : plaquage des métaux, traitement antirouille à
l’huile, peinture)
E. Fabrication
TECHNIQUES
A. Technologie
1. Langage graphique1
c. Techniques de schématisation2
i. Choisir la vue la plus explicite de l’objet technique à décrire
iii. Inscrire toutes les informations nécessaires pour expliquer le fonctionnement ou la construction d’un objet
f. Techniques de représentation graphique à l’aide d’instruments
i. Utiliser des instruments pour réaliser une représentation graphique (ex. : projection orthogonale à vues multiples, isométrie,
perspective)
2. Fabrication
a. Techniques d’utilisation sécuritaire des machines et des outils4
ii. Utiliser des machines-outils de façon sécuritaire (ex. : scie à ruban, perceuse, ponceuse)
c. Techniques d’usinage et formage
v. Façonner la pièce en respectant les étapes des procédés d’usinage suivants : dénudage, épissure, soudure à l’étain
d. Techniques de finition
iii. Meuler, polir, marteler ou ciseler les pièces métalliques
f. Techniques de montage et démontage
iv. Dans le cas de circuits électriques, identifier et rassembler les composants électriques
vi. Choisir et agencer les composants électriques en fonction du schéma du circuit
viii. Relier les composants à l’aide de fils, de connecteurs ou de soudures
g. Techniques de vérification et contrôle
i. Évaluer les dimensions d’une pièce à l’aide d’une règle en cours de fabrication et après la fabrication
ii. Comparer les dimensions réelles d’une pièce aux spécifications (ébauche, plan, dossier technique, etc.)
iii. Utiliser un gabarit pour vérifier la conformité d’une pièce
iv. Évaluer les dimensions d’une pièce à l’aide d’un pied à coulisse en cours de fabrication et après la fabrication
h. Techniques de fabrication d’une pièce
i. Procéder à la fabrication d’une pièce en appliquant les techniques appropriées
B. Science
a. Techniques d’utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire5
i. Utiliser le matériel de laboratoire de façon sécuritaire (ex. : laisser refroidir une plaque chauffante, utiliser une pince à bécher)
ii. Manipuler les produits chimiques de façon sécuritaire (ex. : prélever à l’aide d’une spatule, aspirer avec une poire à pipette)
d. Techniques d’utilisation d’instruments de mesure
vi. Utiliser de façon adéquate un instrument de mesure (ex. : ampèremètre, fiole jaugée)
g. Techniques de collecte d’échantillons
i. Prélever des échantillons de façon adéquate (ex. : stériliser le contenant, utiliser une spatule, réfrigérer l’échantillon)
STRATÉGIES
A. Stratégies d’exploration
16. Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques, technologiques et contextuelles éventuellement
utiles pour cerner un problème ou prévoir des tendances
17. Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
18. Élaborer divers scénarios possibles
19. Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques ou technologiques
C. Stratégies d’analyse
4. Raisonner par analogie pour traiter des informations à l’aide de ses connaissances scientifiques et technologiques
5. Sélectionner des critères qui permettent de se positionner au regard d’une problématique scientifique ou technologique
Progression des apprentissages au secondaire
Science et technologie de l'environnement 4e secondaire
(STE 4e)
Note : Le présent tableur ne contient pas les textes d'introduction des univers, mais seulement les tableaux de savoirs essentiels de la
progression.
Les tableaux suivants contiennent les notions étoilées de STE 4e secondaire où * : L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année
scolaire.
Pour voir toutes les notions et les détails, voir la PDA officielle.
Ceci n'est pas la PDA officielle! C'est une version lisible par des IA qui n'est pas habile à voir
des images, couleurs de fond de cellule, lire des tableaux.
https://cdn-contenu.quebec.ca/cdn-contenu/education/pfeq/secondaire/progressions-apprentissages/PFEQ-progression-apprentissages-
science-technologie-secondaire.pdf
UNIVERS MATÉRIEL
A. Propriétés
1. Propriétés de la matière
d. Concentration
v. Déterminer la concentration d’une solution aqueuse (g/L, pourcentage, ppm, mol/L)
f. Force des électrolytes
i. Associer qualitativement la force d’un électrolyte à son degré de dissociation
B. Transformations
3. Transformations chimiques
c. Oxydation
iii. Associer une équation dans laquelle le dioxygène est l’un des réactifs à l’un des cas possibles d’une réaction
d’oxydation
h. Sels
i. Déterminer la formule moléculaire du sel produit lors de la neutralisation d’un acide et d’une base donnés
i. Nature de la liaison
Définir une liaison covalente comme étant une liaison qui résulte d’un partage d’électrons
Représenter schématiquement une liaison covalente
Identifier des molécules qui comportent une liaison covalente (ex. : N2, CO2)
ii. Ionique
Définir une liaison ionique comme étant une liaison qui résulte d’un gain ou d’une perte d’électron
Représenter schématiquement une liaison ionique
Identifier des molécules qui comportent une liaison ionique (ex. : NaCl, NH4OH)
Associer la présence d’une liaison ionique à une substance électrolytique
l. Stœchiométrie
i. Déterminer des quantités de réactifs ou de produits à l’aide de calculs stœchiométriques (gramme ou mole)
m. Réactions endothermique et exothermique
i. Distinguer une réaction endothermique d’une réaction exothermique à l’aide de manifestations perceptibles (ex. :
variation de température, dégagement de lumière)
ii. Distinguer une réaction endothermique d’une réaction exothermique à l’aide de la position du bilan énergétique dans
l’équation chimique
4. Transformations nucléaires7
a. Stabilité nucléaire
i. Expliquer la stabilité nucléaire comme étant la cohésion du noyau atomique assurée par un nombre optimal de neutrons
b. Radioactivité
i. Définir la radioactivité comme étant l’émission de particules ou d’énergie par des noyaux d’atomes à la suite de
transformations nucléaires
ii. Associer l’utilisation de la radioactivité à des applications technologiques (ex. : radiothérapie, datation)
c. Fission et fusion
i. Distinguer la fission nucléaire de la fusion nucléaire
5. Transformations de l’énergie8
e. Relation entre l’énergie thermique, la capacité thermique massique, la masse et la variation de température
i. Décrire qualitativement la relation entre la variation de l’énergie thermique (quantité de chaleur) d’une substance, sa
masse, sa capacité thermique massique et la variation de température qu’elle subit
ii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie thermique, la masse, la capacité thermique massique et la variation
de température (ΔE = Q = mcΔT)
f. Force efficace
i. Définir la force efficace comme étant la composante de la force appliquée qui est exercée parallèlement au
déplacement
ii. Déterminer graphiquement la grandeur de la force efficace dans une situation donnée
g. Relation entre le travail, la force et le déplacement
i. Décrire qualitativement la relation entre le travail, la force appliquée sur un corps et son déplacement
ii. Appliquer la relation mathématique entre le travail, la force efficace et le déplacement (W = FΔs)
h. Relation entre la masse et le poids
i. Décrire qualitativement la relation entre la masse et le poids
ii. Appliquer la relation mathématique entre la masse et le poids (Fg = mg)
i. Relation entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération et le déplacement
i. Décrire qualitativement la relation entre l’énergie potentielle d’un corps, sa masse, l’accélération gravitationnelle et son
déplacement
ii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération gravitationnelle et le déplacement (Ep = mgh)
j. Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse
i. Décrire qualitativement la relation entre l’énergie cinétique d’un corps, sa masse et sa vitesse
ii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse (Ek = ½mv2)
k. Relation entre le travail et l’énergie10
i. Décrire qualitativement la relation entre le travail effectué sur un corps et sa variation d’énergie
ii. Appliquer la relation mathématique entre le travail et l’énergie (W = ΔE)
C. Organisation
1. Structure de la matière
i. Neutron
i. Décrire la position et la charge électrique du neutron dans un atome
j. Modèle atomique simplifié
i. Représenter un atome d’un élément donné à l’aide du modèle atomique simplifié
l. Règles de nomenclature et d’écriture
i. Appliquer les règles de nomenclature et d’écriture pour nommer la molécule ou écrire la formule moléculaire de
composés binaires
m. Ions polyatomiques
i. Reconnaître des ions polyatomiques usuels (ex. : NH +
-
2-
2-
3-
4 , OH-, NO3 , CO3 , SO4 , PO4 ) à l’aide de leur nom, de leur
formule ou de leur composition
n. Notion de mole
i. Définir la mole comme étant l’unité de mesure de la quantité de matière
ii. Exprimer en mole une quantité de matière
o. Nombre d’Avogadro
i. Exprimer une quantité de particules à l’aide du nombre d’Avogadro
2. Classification périodique
a. Numéro atomique
i. Associer le numéro atomique d’un élément au nombre de protons qu’il possède
b. Isotopes12
i. Définir les isotopes comme étant des atomes d’un élément dont les noyaux possèdent des nombres de neutrons
différents, donc des masses atomiques différentes
ii. Définir un isotope radioactif comme étant un isotope dont le noyau atomique est instable
c. Masse atomique relative
i. Expliquer qualitativement le concept de masse atomique relative
d. Périodicité des propriétés
i. Décrire la périodicité de certaines propriétés des éléments (ex. : réactivité chimique, rayon atomique, électronégativité)
F. Électricité et électromagnétisme
1. Électricité
f. Lois de Kirchhoff
i. Expliquer la répartition du courant dans différents composants d’un circuit électrique
ii. Déterminer la valeur du courant circulant dans différents composants d’un circuit électrique en série ou en parallèle
iii. Expliquer la répartition de la tension aux bornes de différents composants d’un circuit électrique
iv. Déterminer la valeur de la tension aux bornes de différents composants d’un circuit électrique en série ou en parallèle
v. Déterminer la valeur de la résistance équivalente d’un circuit en série ou en parallèle à l’aide des lois d’Ohm et de
Kirchhoff
g. Champ électrique
i. Représenter le champ électrique généré par des charges électriques (charges ponctuelles, plaques chargées)
h. Loi de Coulomb
i. Appliquer la relation mathématique entre la force électrique, les quantités de charges électriques et la distance qui
sépare ces charges (F = kq1q2/r2)
2. Électromagnétisme
c. Champ magnétique d’un solénoïde
i. Décrire le champ magnétique produit par un solénoïde (règle de la main droite)
ii. Nommer des moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ magnétique produit par un solénoïde (nature du
noyau, intensité du courant, nombre de spires)
iii. Expliquer l’utilisation des solénoïdes dans des applications technologiques (ex. : écouteur, moteur électrique, grue
magnétique)
univers vivant
A. Diversité de la vie
1. Écologie
h. Empreinte écologique
i. Expliquer le concept d’empreinte écologique
i. Écotoxicologie
i. Contaminant1
Définir un contaminant comme étant un agent qui cause la modification des propriétés physiques, chimiques ou
biologiques d’un milieu ou d’un organisme
ii. Bioaccumulation
Définir la bioaccumulation comme étant l’accumulation d’un contaminant dans un organisme à partir de son
environnement ou de son alimentation
Expliquer la bioaccumulation dans des chaînes trophiques (bioamplification)
iii. Bioconcentration
Définir la bioconcentration comme étant un cas particulier de bioaccumulation où un organisme accumule un contaminant
par contact direct avec son milieu de vie (sources autres qu’alimentaires)
iv. Seuil de toxicité
Définir le seuil de toxicité d’une substance comme étant la concentration minimale d’une substance qui produit un effet
néfaste notable sur un organisme (ex. : mg/kg de masse de l’organisme)
Décrire des facteurs qui influencent la toxicité d’un contaminant
(ex. : concentration, caractéristiques du milieu dans lequel il est rejeté, nature des organismes avec lesquels il est en
contact, durée d’exposition)
3. Génétique
a. Hérédité
i. Définir ce qu’est l’hérédité
b. Gène
i. Définir un gène comme étant généralement un segment d’ADN qui porte le code permettant la synthèse d’une ou de
plusieurs protéines
ii. Décrire la composition (bases azotées, sucre, phosphate) et la structure générale (appariement des bases sur la
double hélice) d’une molécule d’ADN
c. Caractère
i. Définir ce qu’est un caractère héréditaire
ii. Nommer des caractères héréditaires chez un individu ou dans une population
d. Allèle
i. Définir un allèle comme étant l’une des formes que peut prendre un gène
e. Homozygote et hétérozygote
i. Définir un individu homozygote pour un gène comme étant porteur de deux allèles identiques de ce gène
ii. Définir un individu hétérozygote pour un gène comme étant porteur de deux allèles différents de ce gène
f. Dominance et récessivité
i. Décrire les phénomènes de dominance et de récessivité des caractères
g. Génotype et phénotype
i. Définir ce qu’est le génotype
ii. Définir ce qu’est le phénotype
iii. Décrire le génotype et le phénotype d’un individu pour un caractère (ex. : un haricot possédant le phénotype Jaune
peut posséder un génotype
Jaune-Jaune ou Jaune-Vert)
h. Synthèse des protéines
i. Décrire le rôle de l’ADN dans la synthèse des protéines
ii. Expliquer les phénomènes de la transcription et de la traduction d’un brin d’ADN
i. Croisement
i. Expliquer la relation entre les croisements réalisés par les humains sur des animaux ou des végétaux et l’obtention de
caractères ciblés
A. Caractéristiques de la Terre
1. Caractéristiques générales de la Terre
m. Épuisement des sols
i. Expliquer comment des activités humaines contribuent à l’épuisement des sols
n. Capacité tampon du sol
i. Définir la capacité tampon d’un sol comme étant sa capacité à limiter les variations de pH
ii. Expliquer les avantages d’une bonne capacité tampon du sol
o. Contamination
i. Nommer des contaminants3 du sol
p. Cycles biogéochimiques
iii. Cycle du phosphore
Décrire des transformations liées à la circulation du phosphore
(ex. : érosion des roches, dégradation des engrais, métabolisme des algues)
3. Hydrosphère
f. Contamination
i. Nommer des contaminants4 de l’eau
g. Eutrophisation
i. Expliquer le processus naturel d’eutrophisation d’un plan d’eau
ii. Expliquer comment des activités humaines accélèrent l’eutrophisation d’un plan d’eau
d. Circulation atmosphérique
ii. Décrire l’effet des vents dominants sur la dispersion des polluants atmosphériques dans une région donnée
f. Contamination
i. Nommer des contaminants5 de l’air
A. Langage des lignes1
f. Projections orthogonales
v. Interpréter des dessins d'ensemble d'objets techniques comportant peu de pièces
i. Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
i. Donner les caractéristiques d’un dessin en vue éclatée
ii. Expliquer l’utilité de la vue éclatée (projection accompagnant les directives d’assemblage d’un objet ou les
spécifications dans un dossier technique)
l. Tolérances dimensionnelles
i. Définir la tolérance comme étant la précision exigée lors de la fabrication (dimension indiquée sur le dessin,
accompagnée des écarts permis)
B. Ingénierie mécanique
3. Ingénierie
d. Degré de liberté d’une pièce
i. Expliquer l’utilité de limiter le mouvement (degré de liberté) dans le fonctionnement d’un objet technique (ex. : pour
protéger une porte d’armoire des collisions, certains modèles de charnière permettent d’en limiter l’ouverture)
g. Adhérence et frottement entre les pièces
i. Décrire les avantages et les inconvénients liés à l’adhérence et au frottement entre les pièces dans un objet technique
m. Construction et particularités du mouvement des systèmes de transformation du mouvement
ii. Expliquer le choix d’un mécanisme de transformation du mouvement (vis et écrou, cames, bielles, manivelles, coulisses
et système bielle et manivelle, pignon et crémaillère, excentrique) dans un objet technique
C. Ingénierie électrique
b. Fonction de conduction, d’isolation et de protection
v. Utiliser la codification (code de couleurs) pour déterminer la résistance électrique d’un résistor
vi. Décrire le fonctionnement d’un circuit imprimé
c. Fonction de commande
iii. Distinguer un interrupteur unipolaire d’un interrupteur bipolaire
iv. Distinguer un interrupteur unidirectionnel d’un interrupteur bidirectionnel
e. Autres fonctions
i. Décrire la fonction de quelques composants électroniques (condensateur, diode)
D. Matériaux
2. Propriétés mécaniques des matériaux
f. Traitements thermiques
i. Définir les traitements thermiques comme étant des moyens de modifier des propriétés des matériaux (ex. : la trempe
augmente la dureté, mais aussi la fragilité)
E. Fabrication
c. Façonnage
i. Machines et outillage
Associer des procédés de façonnage aux types de matériaux à mettre en forme (ex. : l’injection-soufflage est utilisée pour
la mise en forme des matériaux plastiques)
Déterminer des techniques de mise en forme des matériaux à partir de l’observation directe d’objets techniques (ex. :
certaines pattes de table sont façonnées à l’aide d’un tour à bois)
d. Fabrication
i. Caractéristiques du traçage, du perçage, du taraudage et du filetage
Associer le traçage (marquage) à l’économie de matériaux, aux techniques de mise en forme et aux types de matériaux à
façonner
Décrire les caractéristiques des outils nécessaires aux opérations de façonnage d’un matériau à usiner (ex. : la pointe d’un
foret à métal est conique alors que celle d’un foret à bois est à double lèvre)
e. Mesure
i. Mesure directe
Expliquer l’utilité de la mesure directe (règle) pour le contrôle de l’usinage d’une pièce
Expliquer le choix de l’instrument utilisé pour effectuer une mesure directe (un pied à coulisse permet un plus grand degré
de précision qu’une règle)
F. Biotechnologie
a. Procédés
vi. Clonage
Définir le clonage comme étant un mode de reproduction qui permet la copie identique d’un organisme, d’un tissu ou d’une
cellule, modifiés génétiquement ou non
Décrire les principaux avantages et inconvénients du clonage
vii. Traitement des eaux usées
Décrire des traitements qui permettent de décontaminer des eaux usées
viii. Biodégradation des polluants
Décrire des méthodes qui favorisent la biodégradation des polluants (ex. : phytoremédiation)
TECHNIQUES
A. Technologie
2. Fabrication
f. Techniques de montage et démontage
v. Dans le cas de circuits électroniques, identifier et rassembler les composants électroniques
vii. Choisir et agencer les composants électroniques en fonction du schéma du circuit
B. Science
a. Techniques d’utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire5
i. Utiliser le matériel de laboratoire de façon sécuritaire (ex. : laisser refroidir une plaque chauffante, utiliser une pince à
bécher)
ii. Manipuler les produits chimiques de façon sécuritaire (ex. : prélever à l’aide d’une spatule, aspirer avec une poire à
pipette)
d. Techniques d’utilisation d’instruments de mesure
vii. Utiliser de façon adéquate un pied à coulisse
C. Techniques communes à la science et à la technologie
a. Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments de mesure
i. Effectuer plusieurs fois la même mesure pour vérifier la fidélité de l’instrument utilisé
ii. Effectuer les opérations requises pour s’assurer de la justesse d’un instrument de mesure (ex. : nettoyer et calibrer une
balance, sécher un cylindre gradué, rincer et calibrer un pH-mètre)
iii. Choisir un instrument de mesure en tenant compte de la sensibilité de l’instrument (ex. : utiliser un cylindre gradué de
25 mL plutôt qu’un cylindre gradué de 100 mL pour mesurer un volume de 18 mL d’eau)
b. Interprétation des résultats de la mesure
i. Déterminer l’erreur attribuable à un instrument de mesure (ex. : l’erreur sur la mesure effectuée à l’aide d’un cylindre
gradué est fournie par le fabricant ou correspond à la moitié de la plus petite graduation)
ii. Estimer les erreurs associées à l’utilisateur et à l’environnement lors d’une mesure
iii. Exprimer un résultat avec un nombre de chiffres significatifs qui tient compte des erreurs sur la mesure (ex. : une
mesure de 10,35 cm effectuée avec une règle graduée au millimètre devrait s’exprimer 10,4 cm ou 104 mm)
Progression des apprentissage (PDA)
Programme d’applications technologiques et scientifiques au secondaire
(ATS, 3e secondaire)
Ceci n'est pas la PDA officielle! C'est une version lisible par des IA qui n'est pas habile à voir des
images, couleurs de fond de cellule, lire des tableaux.
https://cdn-contenu.quebec.ca/cdn-contenu/education/pfeq/secondaire/progressions-apprentissages/PFEQ-progression-apprentissages-
applications-technologiques-scientifiques-secondaire.pdf
Note : Le présent tableur ne contient pas les textes d'introduction des univers, mais seulement les tableaux de savoirs essentiels de la
progression.
Les notions dans les tableaux suivants contiennet les élément étoilés de la PDA (* : L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année scolaire.)
pour ATS 3e secondaire.
Pour voir toutes les notions et les détails, voir la PDA officielle.
Univers matériel
A. Propriétés
2. Propriétés physiques caractéristiques
a. Point de fusion
i. Identifier une substance par son point de fusion à l’aide d’un document de référence
b. Point d’ébullition
i. Identifier une substance par son point d’ébullition à l’aide d’un document de référence
c. Masse volumique
i. Expliquer le concept de masse volumique
ii. Déterminer la masse volumique de différentes substances
iii. Identifier des substances liquides et solides par leur masse volumique à l’aide d’un document de référence
3. Propriétés des solutions
a. Solutions
i. Reconnaître le soluté et le solvant dans un mélange homogène
ii. Décrire l’effet d’une variation de la quantité de soluté ou de solvant sur la concentration d’une solution
iii. Déterminer la concentration d’une solution aqueuse (g/L ou pourcentage)
4. Propriétés chimiques caractéristiques
a. Réaction à des indicateurs
i. Identifier une substance à l’aide de ses propriétés chimiques caractéristiques (ex. : l’amidon bleuit en présence d’une solution iodée, une
solution acide fait jaunir le bleu de bromothymol)
B. Transformations
1. Transformations de la matière
e. Modèle particulaire
i. Définir le modèle particulaire comme étant une façon de représenter le comportement de la matière
ii. Décrire le modèle particulaire en fonction des qualités et des limites d’un modèle en science
2. Transformations physiques
a. Changement physique
iii. Décrire quelques transformations physiques (ex. : dissolution, dilution, changements d’état)
iv. Illustrer des transformations physiques à l’aide du modèle particulaire
3. Transformations chimiques
a. Changement chimique
iv. Nommer des transformations chimiques qui se produisent dans le corps humain (ex. : respiration, digestion)
4. Transformations de l’énergie3
a. Formes d’énergie
i. Décrire les formes d’énergie chimique, thermique, mécanique et rayonnante
ii. Identifier les formes d’énergie en cause lors d’une transformation de l’énergie (ex. : d’électrique à thermique dans un grille-pain,
d’électrique à rayonnante dans une lampe infrarouge)
C. Organisation
e. Substance pure
i. Définir une substance pure comme étant une substance formée d’une seule sorte d’atomes ou de molécules
ii. Distinguer un élément (ex. : fer, dioxygène, sodium) d’un composé (ex. : eau, gaz carbonique, glucose)
f. Mélanges homogènes et hétérogènes7
i. Décrire des mélanges homogènes et des mélanges hétérogènes présents dans le corps humain (ex. : lymphe, sang, urine)
D. Fluides
a. Pression
i. Définir la pression comme étant la force exercée par les particules lorsqu’elles entrent en collision avec une surface contraignante
ii. Décrire qualitativement les principaux facteurs qui influencent la pression exercée par un fluide
b. Fluides compressible et incompressible
i. Distinguer un fluide compressible d’un fluide incompressible
ii. Nommer des fluides compressibles (ex. : air) et incompressibles (ex. : sang) dans le corps humain
iii. Expliquer, en s’appuyant sur le concept de pression, la façon dont les fluides se déplacent dans le corps humain
c. Relation entre pression et volume
i. Décrire qualitativement la relation entre la pression et le volume d’un gaz (ex. : inspiration et expiration, pompe à vélo)
E. Ondes
a. Fréquence
i. Définir la fréquence d’une onde comme étant le nombre d’oscillations par seconde (Hz)
ii. Associer la fréquence d’une onde sonore à la hauteur du son produit (ex. : une onde de basse fréquence produit un son grave)
b. Longueur d’onde
i. Définir la longueur d’onde comme étant la distance entre deux points identiques d’une onde à un instant donné (ex. : distance entre deux
crêtes)
ii. Décrire la relation entre la longueur d’onde et l’énergie qui lui est associée (ex. : les rayons X, très énergétiques, ont une faible longueur
d’onde)
c. Amplitude
i. Définir l’amplitude d’une onde sonore comme étant la puissance du son
d. Échelle des décibels
i. Situer, sur l’échelle des décibels, des niveaux dangereux pour l’oreille humaine selon la durée ou la fréquence de l’exposition
e. Spectre électromagnétique
i. Situer différentes régions sur le spectre électromagnétique (ex. : radio, infrarouge, lumière visible, rayons X)
ii. Décrire diverses applications des ondes électromagnétiques dans le secteur de la santé (ex. : radiographie par rayons X, imagerie optique
par infrarouges)
f. Déviation des ondes lumineuses
i. Décrire la façon dont les rayons lumineux sont déviés par une surface réfléchissante plane
ii. Déterminer l’angle de réflexion d’un rayon lumineux à la surface d’un miroir plan
iii. Décrire la façon dont les rayons lumineux sont déviés lorsqu’ils traversent la surface d’une substance translucide convexe ou concave
g. Foyer d’une lentille
i. Déterminer la position du foyer d’une lentille concave et d’une lentille convexe
ii. Décrire le lien entre la position du foyer d’une lentille et le degré de déviation des rayons lumineux dans diverses situations (ex. :
accommodation du cristallin, choix de verres correcteurs)
Univers vivant
C. Systèmes
Fonction de nutrition
1. Système digestif
a. Tube digestif
i. Identifier les principales parties du tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin, anus)
ii. Expliquer le rôle du tube digestif (décomposition des aliments, absorption des nutriments et de l’eau, évacuation des déchets)
iii. Décrire les fonctions des principaux organes du tube digestif (bouche, estomac, intestin grêle, gros intestin)
b. Glandes digestives
i. Identifier les principales glandes digestives (glandes salivaires, glandes gastriques, pancréas, foie, glandes intestinales)
ii. Décrire la fonction des principales glandes de l’appareil digestif
(ex. : sécrétion de salive, d’enzymes gastriques, de sucs digestifs, de bile)
c. Types d’aliments
i. Décrire les principales fonctions biologiques des différents constituants alimentaires qui se trouvent dans les aliments (eau, protides,
glucides, lipides, vitamines, sels minéraux)
ii. Associer les constituants alimentaires à leurs sources principales (ex. : les protides dans les viandes et substituts)
d. Valeur énergétique des aliments
i. Évaluer la valeur énergétique et nutritionnelle de divers aliments
e. Transformations des aliments
i. Décrire les deux types de transformations subies par les aliments dans le système digestif (mécanique et chimique)
ii. Associer les organes du tube digestif au type de transformation qu’ils font subir aux aliments (ex. : action mécanique des dents, action
chimique des glandes)
2. Systèmes respiratoire et circulatoire
a. Système respiratoire
i. Identifier les principales parties du système respiratoire (fosses nasales, pharynx, trachée, bronches et poumons)
ii. Expliquer le rôle du système respiratoire (échanges gazeux entre le sang et l’air ambiant)
iii. Décrire la fonction des fosses nasales et des poumons
b. Fonctions des constituants du sang
i. Décrire la fonction principale du plasma (transport des éléments solubles et figurés du sang)
ii. Nommer les éléments figurés du sang (globules rouges, globules blancs, plaquettes sanguines)
iii. Décrire la fonction principale des éléments figurés du sang
c. Compatibilité des groupes sanguins
i. Déterminer la compatibilité ou l’incompatibilité des groupes sanguins entre eux (ex. : un individu du groupe A- ne peut recevoir que du sang
de type O- ou A-)
d. Système circulatoire
i. Identifier les principales parties du système circulatoire (cœur, types de vaisseaux, voies de circulation pulmonaire et systémique)
ii. Expliquer le rôle du système circulatoire (transport et échange des gaz, des nutriments et des déchets)
iii. Décrire la fonction des principales parties du système circulatoire (cœur, artères et veines, capillaires)
e. Système lymphatique
i. Nommer les principales parties du système lymphatique (lymphe, anticorps)
ii. Expliquer le rôle du système lymphatique (circulation des anticorps hors des vaisseaux sanguins)
iii. Décrire deux moyens qui permettent d’acquérir l’immunité active (production d’anticorps et vaccination)
3. Système excréteur
a. Système urinaire
i. Identifier les principales parties du système urinaire (reins, uretères, vessie, urètre)
ii. Expliquer le rôle du système excréteur (filtration du sang, évacuation des déchets cellulaires)
iii. Décrire la fonction des reins et de la vessie
b. Composants de l’urine
i. Nommer les principaux composants de l’urine (eau, sels minéraux, urée)
c. Maintien de l’équilibre sanguin
i. Expliquer le rôle des reins, des poumons et des glandes sudoripares dans le maintien de l’équilibre sanguin
Fonction de relation
1. Système nerveux et musculosquelettique
a. Système nerveux central
i. Identifier les parties du système nerveux central (encéphale, moelle épinière)
ii. Expliquer le rôle du système nerveux central (ex. : gestion des comportements complexes et traitement des informations sensorielles et
des réponses associées)
iii. Décrire les fonctions de l’encéphale et de la moelle épinière
b. Système nerveux périphérique
i. Neurone
Identifier les principales parties d’un neurone (synapse, axone, dendrite)
Expliquer le rôle du système nerveux périphérique (transport de l’influx nerveux des sens vers l’encéphale et de l’encéphale vers les muscles)
ii. Influx nerveux
Associer les nerfs au transport de l’influx nerveux
Distinguer l’acte volontaire de l’arc réflexe
c. Récepteurs sensoriels
i. Œil
Identifier les principales parties de l’œil impliquées dans la vision (iris, cornée, cristallin, rétine)
Décrire la fonction des principales parties de l’œil
ii. Oreille
Identifier les principales parties de l’oreille impliquées dans l’audition ou l’équilibre (conduit auditif, tympan, osselets, cochlée, canaux
semi-circulaires)
Décrire la fonction des principales parties de l’oreille impliquées dans l’audition
Décrire le rôle des canaux semi-circulaires dans le maintien de l’équilibre
iii. Langue
Décrire la fonction des papilles gustatives de la langue (transformation en influx nerveux des saveurs : sucré, salé, acide, amer et umami)
iv. Nez
Identifier les principales parties du nez impliquées dans l’odorat (fosses nasales, bulbe olfactif)
Décrire la fonction du bulbe olfactif
v. Peau
Décrire la fonction des récepteurs sensoriels de la peau (transformation en influx nerveux des sensations de pression, de température et de
douleur)
d. Système musculosquelettique
i. Fonction des os, des articulations et des muscles
Nommer les principales parties du squelette (tête, thorax, colonne vertébrale, membres inférieurs et supérieurs)
Décrire les fonctions des principales parties du squelette (ex. : la colonne vertébrale protège la moelle épinière et permet des mouvements du
tronc)
Expliquer le rôle du système musculosquelettique
Décrire le fonctionnement des paires de muscles antagonistes (ex. : biceps et triceps)
Décrire les fonctions des articulations (liaison des os entre eux et mobilité)
ii. Types de muscles
Associer les types de muscles (lisses, squelettiques, cardiaque) aux tissus dans lesquels on les trouve
iii. Types de mouvements articulaires
Décrire des types de mouvements permis par les articulations (ex. : flexion, rotation)
D. Perpétuation des espèces
2. Division cellulaire5
a. Mitose
i. Décrire les fonctions de la mitose (reproduction, croissance, régénération)
b. Méiose
i. Décrire la fonction de la méiose (produire des gamètes)
c. Diversité génétique
i. Associer la diversité génétique à la reproduction sexuée
Fonction de reproduction
1. Système reproducteur
a. Puberté (fille et garçon)
i. Décrire des changements physiques et psychologiques se produisant à la puberté (ex. : apparition des poils, modification de la voix,
capacité de procréer, besoin d’indépendance)
b. Régulation hormonale chez l’homme
i. Spermatogenèse
Nommer les hormones responsables de la formation des spermatozoïdes (hormone folliculostimulante (FSH), hormone lutéinisante (LH) et
testostérone)
ii. Érection
Décrire le processus de l’érection
iii. Éjaculation
Expliquer la fonction de l’éjaculation dans la reproduction
c. Régulation hormonale chez la femme
i. Ovogenèse
Nommer les hormones responsables de la maturation du follicule ovarien (FSH, LH, œstrogènes et progestérone)
ii. Cycle ovarien
Décrire les changements hormonaux se produisant au cours d’un cycle menstruel
iii. Cycle menstruel
Décrire les principales étapes du cycle menstruel (ex. : menstruation, développement de l’endomètre, ovulation)
Univers technologique
A. Langage des lignes1
c. Standars et représentations
d. Tracés géométriques
i. Associer un dessin à une combinaison de tracés géométriques (ex. : le tracé du coin arrondi d’une table consiste en un raccordement d’un
arc de cercle aux deux côtés d’un angle droit)
e. Lignes de base
i. Nommer les lignes de base présentes dans un dessin (ligne de contour visible, de contour caché, d’axe, d’attache, de cote)
ii. Associer, dans un dessin, les lignes de base aux contours et aux détails d’une pièce simple
f. Projections orthogonales
i. Associer les types de projections à leur utilité respective (vues multiples et projection isométrique)
ii. Interpréter des dessins représentant des pièces en projection orthogonale à vues multiples
iii. Représenter des formes simples en projection orthogonale à vues multiples
iv. Représenter des formes simples en projection isométrique
v. Interpréter des dessins d’ensemble d’objets techniques comportant peu de pièces
g. Échelles3
i. Associer les échelles à leur usage (représentation en grandeur réelle, en réduction ou en agrandissement d’un objet)
ii. Choisir une échelle d’utilisation simple pour réaliser un dessin (ex. : 1 : 1, 1 : 2, 5 : 1)
iii. Interpréter des dessins en considérant l’échelle utilisée
h. Formes de représentation
i. Définir la perspective, la projection oblique et la projection axonométrique
ii. Représenter par des croquis (dessins à main levée) des objets simples en utilisant diverses formes de représentation
i. Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
i. Donner les caractéristiques d’un dessin en vue éclatée
ii. Expliquer l’utilité de la vue éclatée (projection accompagnant les directives d’assemblage d’un objet ou les spécifications dans un dossier
technique)
j. Coupes et sections
i. Coupes
Décrire l’utilité de la coupe en dessin technique
Interpréter un dessin technique comportant des vues de pièces en coupe
Représenter une forme simple en réalisant une vue en coupe
ii. Sections
Distinguer une section d’une coupe
Décrire l’utilité de la section sortie et de la section rabattue
k. Cotation et tolérances
i. Cotation
Décrire les principales règles de cotation (ex. : pour faciliter la lecture d’un dessin technique, il faut éviter le croisement des lignes de cotation)
Interpréter des dessins techniques comportant les cotes (dimensions) requises pour la fabrication
ii. Tolérances
Définir la tolérance comme étant la précision exigée lors de la fabrication (dimension indiquée sur le dessin, accompagnée des écarts permis)
iii. Cotation fonctionnelle
Définir la cotation fonctionnelle comme étant l’ensemble des tolérances spécifiques liées à certaines pièces qui assurent le bon
fonctionnement d’un objet (ex. : la distance entre deux axes est déterminante quant à la prise des roues dentées dans un engrenage)
l. Développements (prisme, cylindre, pyramide, cône)
i. Associer le développement de formes tridimensionnelles à la fabrication d’objets à partir de matériaux en feuilles (ex. : fabrication de boîtes
de carton, de conduits d’aération en métal)
ii. Effectuer des développements de solides simples (ex. : pyramide, cylindre, cube)
B. Ingénierie mécanique
3. Ingénierie
b. Liaisons types des pièces mécaniques
i. Décrire les avantages et les inconvénients de différents types de liaisons
ii. Identifier les types de liaisons présents dans un objet technique (ex. : un couvercle vissé est lié au pot par une liaison hélicoïdale)
d. Fonctions types
i. Définir les fonctions types (liaison, guidage, étanchéité et lubrification)
ii. Associer une fonction type à certaines parties d’un objet technique
h. Fonction, composantes et utilisation des systèmes de transmission du mouvement
i. Identifier des systèmes de transmission du mouvement dans des objets techniques (roues de friction, poulies et courroie, engrenage, roues
dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
ii. Décrire les fonctions des composantes d’un système de transmission du mouvement (ex. : dans un vélo, la roue dentée d’un pédalier est
l’organe moteur, la roue dentée de la roue arrière est l’organe récepteur et la chaîne est l’organe intermédiaire)
iii. Décrire la variation de vitesse ou la réversibilité d’un système de transmission du mouvement (ex. : une roue dentée menée qui est
remplacée par une roue plus petite ou une roue qui compte moins de dents fait augmenter la vitesse de rotation)
k. Fonction, composantes et utilisation de systèmes de transformation du mouvement
i. Identifier des systèmes de transformation du mouvement dans des objets techniques (ex. : vis et écrou, came et galet, bielle et manivelle,
pignon et crémaillère)
ii. Décrire les fonctions des composantes d’un système de transformation du mouvement (ex. : dans un tire-bouchon à double levier, le
pignon est l’organe moteur et la crémaillère est l’organe récepteur)
iii. Décrire la variation de vitesse ou la réversibilité d’un système de transformation du mouvement (ex. : l’ensemble came et galet constitue
un système de transformation du mouvement non réversible)
C. Ingénierie électrique
a. Fonction d’alimentation
i. Définir la fonction d’alimentation comme étant la capacité à générer un courant électrique
b. Fonction de conduction, d’isolation et de protection
i. Définir la fonction de conduction comme étant la capacité à laisser passer le courant électrique
ii. Distinguer les conducteurs des isolants électriques dans un objet technique
iii. Décrire le rôle d’un composant de protection dans un circuit (fusible, disjoncteur)
c. Fonction de commande
i. Définir la fonction de commande comme étant la capacité de contrôler le passage du courant électrique
ii. Décrire divers types d’interrupteurs (levier, poussoir, bascule, commande magnétique)
D. Matériaux
2. Propriétés mécaniques des matériaux
a. Contraintes
i. Décrire les contraintes auxquelles sont soumis divers objets techniques : traction, compression, torsion (ex. : la partie supérieure d’une
poutre subit des contraintes de compression)
ii. Décrire les contraintes auxquelles sont soumis divers objets techniques : traction, compression, torsion, flexion, cisaillement (ex. : un
tremplin est soumis à des contraintes de flexion)
b. Propriétés mécaniques
i. Décrire des propriétés mécaniques de matériaux variés (ex. : dureté, ductilité, élasticité, malléabilité, résistance à la corrosion)
c. Caractérisation des propriétés mécaniques
i. Expliquer le choix d’un matériau en fonction de ses propriétés (ex. : la malléabilité de l’aluminium permet d’en faire des contenants minces)
d. Types et propriétés
i. Associer l’usage de différents types de matériaux à leurs propriétés respectives
Alliages à base de fer (ex. : la fonte offre une meilleure dureté que l’acier)
Métaux et alliages non ferreux (ex. : le fil d’un appareil dentaire peut être fait d’un alliage de nickel et de titane, car c’est un alliage à mémoire
de forme)
Bois et bois modifiés (ex. : on utilise le chêne pour faire des planchers, car c’est un bois dur qui résiste aux chocs et à l’usure)
Matières plastiques : thermoplastiques (ex. : les thermoplastiques sont utilisés pour la fabrication de prothèses en raison de leur résistance à
la corrosion et de leur légèreté)
Matières plastiques : thermodurcissables (ex. : la bakélite est utilisée pour mouler des pièces électriques, car c’est un bon isolant électrique)
Céramiques (ex. : on utilise les céramiques comme revêtement dans les fours, car elles présentent une bonne résistance à la chaleur, une
grande dureté et une bonne résistance à l’usure)
Matériaux composites (ex. : la fibre de carbone est utilisée pour les bâtons de hockey en raison de sa dureté, de sa résilience et de sa
légèreté)
e. Cellule
i. Décrire comment la cellule vivante peut être considérée comme un matériau (ex. : on fabrique de la peau artificielle à partir de tissus
humains pour le traitement des brûlures)
ii. Comparer la cellule à un système technologique (fonction globale, intrants, extrants, procédés et contrôle)
E. Fabrication
c. Façonnage
i. Machines et outillage
Associer des procédés de façonnage aux types de matériaux à mettre en forme (ex. : l’injection-soufflage est utilisée pour la mise en forme
des matériaux plastiques)
Déterminer des techniques de mise en forme des matériaux à partir de l’observation directe d’objets techniques (ex. : certaines pattes de
table sont façonnées à l’aide d’un tour à bois)
d. Fabrication
i. Ébauchage
Définir l’ébauchage comme étant l’une des premières étapes du processus de fabrication
ii. Caractéristiques du traçage
Associer le traçage (marquage) à l’économie de matériaux, aux techniques de mise en forme et aux types de matériaux à façonner
e. Mesures et contrôle
i. Mesure directe
Expliquer l’utilité de la mesure directe (règle) pour le contrôle de l’usinage d’une pièce
F. Biotechnologie
a. Procédés
i. Pasteurisation
Décrire le procédé de pasteurisation
Décrire l’utilité de la pasteurisation (conservation des aliments et de leurs propriétés nutritives)
ii. Fabrication d’un vaccin
Décrire le procédé de fabrication d’un vaccin
iii. Insémination artificielle
Décrire divers procédés d’insémination artificielle
Décrire l’utilité de l’insémination artificielle (reproduction animale, réponse à l’infertilité chez l’humain, conservation du patrimoine génétique et
autosuffisance alimentaire)
iv. Culture cellulaire
Nommer des paramètres à contrôler dans le cas des cellules cultivées (sources des cellules mères, croissance, conservation,
caractéristiques des milieux de culture et normes éthiques)
Techniques
A. Technologie
1. Langage graphique1
d. Techniques d’utilisation d’échelles3
iii. Coter des projections orthogonales à vues multiples en respectant les principales règles de cotation
2. Fabrication4
c. Techniques d’usinage et formage
f. Techniques de montage et démontage
h. Techniques de fabrication d’une pièce
i. Procéder à la fabrication d’une pièce en appliquant les techniques appropriées
B. Science
f. Techniques de préparation de solutions
i. Préparer une solution aqueuse de concentration donnée à partir d’un soluté solide
ii. Préparer une solution aqueuse de concentration donnée à partir d’une solution aqueuse concentrée
C. Stratégies d’analyse
Progression des apprentissage (PDA)
Programme d’applications technologiques et scientifiques au secondaire
(ATS 4e secondaire)
Ceci n'est pas la PDA officielle! C'est une version lisible par des IA qui n'est pas habile à voir
des images, couleurs de fond de cellule, lire des tableaux.
https://cdn-contenu.quebec.ca/cdn-contenu/education/pfeq/secondaire/progressions-apprentissages/PFEQ-progression-apprentissages-
applications-technologiques-scientifiques-secondaire.pdf
Note : Le présent tableur ne contient pas les textes d'introduction des univers, mais seulement les tableaux de savoirs essentiels de la
progression.
Les notions dans les tableaux suivants contiennet les élément étoilés de la PDA (* : L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année
scolaire.) pour ATS 4e.
Pour voir toutes les notions et les détails, voir la PDA officielle.
Univers matériel
B. Transformations
3. Transformations chimiques
c. Oxydation
i. Représenter une réaction d’oxydation à l’aide du modèle particulaire
ii. Associer des réactions chimiques connues à des réactions d’oxydation (ex. : combustion, formation de la rouille)
e. Combustion
i. Décrire les manifestations perceptibles d’une combustion vive (ex. : dégagement de chaleur, production de lumière)
ii. Expliquer une réaction de combustion à l’aide du triangle de feu
4. Transformations de l’énergie3
b. Loi de la conservation de l’énergie
i. Expliquer qualitativement la loi de la conservation de l’énergie
ii. Appliquer la loi de la conservation de l’énergie dans divers contextes
c. Rendement énergétique
i. Définir le rendement énergétique d’un appareil ou d’un système comme étant la proportion de l’énergie consommée qui est
transformée en travail efficace (quantité d’énergie utile/quantité d’énergie consommée x 100)
ii. Expliquer comment améliorer le rendement énergétique d’un appareil électrique
d. Distinction entre la chaleur et la température4
i. Décrire la chaleur comme étant une manifestation de l’énergie
ii. Décrire le lien entre la chaleur et la température
D. Fluides
d. Principe d’Archimède
i. Décrire la relation entre le poids du volume d’eau déplacé par un corps immergé et la poussée verticale subie
ii. Expliquer la flottabilité d’un corps à l’aide du principe d’Archimède
e. Principe de Pascal
i. Reconnaître des objets techniques ou des systèmes technologiques dont le fonctionnement s’appuie sur le principe de Pascal (ex. :
systèmes hydrauliques, systèmes pneumatiques)
f. Principe de Bernoulli
i. Décrire la relation entre la vitesse d’un fluide et sa pression
ii. Expliquer la notion de portance à l’aide du principe de Bernoulli
F. Électricité et électromagnétisme
1. Électricité
a. Charge électrique
i. Associer les particules élémentaires à leur charge électrique
ii. Décrire le comportement de charges électriques de signe contraire ou de même signe à proximité l’une de l’autre
b. Électricité statique
i. Décrire l’électricité statique comme un processus de transfert d’électrons d’un corps à un autre
c. Loi d’Ohm
i. Décrire qualitativement la relation entre la tension, la valeur de la résistance et l’intensité du courant dans un circuit électrique
ii. Appliquer la relation mathématique entre la tension, la résistance et l’intensité du courant dans un circuit électrique (U = RI)
d. Circuits électriques
i. Décrire la fonction de divers éléments d’un circuit électrique (ex. : les fils transmettent le mouvement des électrons tout au long du
circuit; les résistors transforment l’énergie électrique en une autre forme d’énergie)8
ii. Décrire les deux types de branchements dans des circuits électriques (série, parallèle)
iii. Distinguer le courant alternatif du courant continu
iv. Représenter un circuit électrique simple à l’aide d’un schéma
e. Relation entre puissance et énergie électrique
i. Appliquer la relation mathématique entre la puissance, la tension et l’intensité du courant dans un circuit électrique (P = UI)
ii. Décrire qualitativement la relation entre la puissance d’un appareil électrique, l’énergie électrique consommée et le temps d’utilisation
iii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie électrique consommée, la puissance d’un appareil électrique et le temps
d’utilisation (E = PΔt)
2. Électromagnétisme
a. Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique
i. Décrire le champ magnétique produit autour d’un fil parcouru par un courant électrique (règle de la main droite)
ii. Nommer des moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ magnétique produit autour d’un fil parcouru par un courant
électrique (nature du fil, intensité du courant)
b. Forces d’attraction et de répulsion
i. Comparer le comportement d’une boussole dans le champ magnétique d’un aimant et dans celui créé par un fil parcouru par un
courant électrique
c. Champ magnétique d’un solénoïde
i. Décrire le champ magnétique produit par un solénoïde (règle de la main droite)
ii. Nommer des moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ magnétique produit par un solénoïde (nature du noyau,
intensité du courant, nombre de spires)
d. Induction électromagnétique
i. Nommer des moyens d’induire un courant électrique dans un fil
(ex. : mouvement d’un aimant, variation de l’intensité d’un champ magnétique)
G. Forces et mouvements9
a. Force
i. Décrire les effets produits par une force (modification de l’état de mouvement d’un corps ou déformation d’un corps)
b. Types de forces
i. Reconnaître différents types de forces dans des objets techniques ou des systèmes technologiques (ex. : la force gravitationnelle
dans une glissoire, la force magnétique exercée par un électroaimant)
c. Équilibre de deux forces
i. Décrire les conditions dans lesquelles un corps soumis à deux forces peut être en équilibre
d. Relation entre la vitesse constante, la distance et le temps
i. Décrire qualitativement la relation entre la vitesse, la distance et le temps
ii. Appliquer la relation mathématique entre la vitesse constante, la distance et le temps (v = d/Δt)
g. Distinction entre la masse et le poids
i. Décrire qualitativement la relation entre la masse et le poids
ii. Appliquer la relation mathématique entre la masse et le poids (F = mg)
g
Univers vivant
A. Diversité de la vie
1. Écologie
e. Dynamique des écosystèmes
i. Écosystèmes
Définir un écosystème comme étant l’ensemble des interactions des individus d’une communauté avec les facteurs abiotiques du milieu
ii. Perturbation
Définir une perturbation dans une communauté
Expliquer les effets de certains facteurs perturbants sur l’équilibre écologique (ex. : actions des humains et catastrophes naturelles)
iii. Relations trophiques
Décrire les niveaux trophiques (producteurs, consommateurs, décomposeurs)
Expliquer les interrelations entre les niveaux trophiques d’un réseau alimentaire
iv. Productivité primaire
Définir la productivité primaire comme étant la quantité de matière organique fabriquée par les végétaux d’un territoire donné
Expliquer les effets de certains facteurs sur la productivité primaire (ex. : les abeilles favorisent la pollinisation des arbres fruitiers; des
micro-organismes pathogènes nuisent à la croissance des plantes)
v. Flux de matière et d’énergie
Décrire la circulation de la matière et le flux d’énergie dans un écosystème
vi. Recyclage chimique
Décrire des processus à la base du recyclage chimique (ex. : action des microorganismes et des décomposeurs, érosion)
vii. Facteurs influençant la distribution des biomes
Décrire des facteurs géographiques et climatiques qui influencent la distribution des biomes (ex. : latitude, humidité, température,
salinité)
La Terre et l’espace
A. Caractéristiques de la Terre
2. Lithosphère
d. Minéraux
ii. Distinguer un minéral d’un minerai
iii. Décrire des impacts environnementaux de l’exploitation ou de la transformation de minéraux
3. Hydrosphère
b. Bassin versant
i. Définir un bassin versant comme étant un territoire entourant un réseau hydrographique
ii. Décrire certains impacts de l’activité humaine sur les cours d’eau d’un bassin versant
c. Masse d’air
i. Décrire les propriétés d’une masse d’air (température, humidité, pression)
ii. Expliquer la formation de nuages lors de la rencontre de deux masses d’air différentes
e. Cyclones et anticyclones
i. Expliquer la formation de cyclones (dépressions) et d’anticyclones (hautes pressions)
B. Phénomènes géologiques et géophysiques
i. Ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
ii. Décrire des moyens technologiques utilisés par les humains pour produire de l’électricité à partir des ressources énergétiques de la
lithosphère, de l’hydrosphère et de l’atmosphère
iii. Décrire les principaux impacts de l’exploitation des ressources énergétiques de la lithosphère, de l’hydrosphère et de l’atmosphère
C. Phénomènes astronomiques
1. Notions d’astronomie
b. Système Terre-Lune
i. Décrire le phénomène des marées à l’aide de l’effet gravitationnel du système Terre-Lune
d. Flux d’énergie émis par le Soleil
i. Décrire les principaux facteurs qui influencent la quantité d’énergie solaire reçue à la surface de la Terre (ex. : réflexion et absorption
de l’énergie solaire par l’atmosphère ou les surfaces)
Univers technologique
A. Langage des lignes1
c. Standars et représentations
i. Choisir le type de schéma approprié à la représentation souhaitée
(ex. : utiliser un schéma de construction pour représenter des solutions d’assemblage, un schéma de principes pour représenter le
fonctionnement d’un objet)
ii. Représenter les mouvements liés au fonctionnement d’un objet à l’aide des symboles appropriés (mouvement de translation
rectiligne, de rotation, hélicoïdal)
f. Projections orthogonales
v. Interpréter des dessins d’ensemble d’objets techniques comportant peu de pièces
k. Cotation et tolérances
iii. Cotation fonctionnelle
Définir la cotation fonctionnelle comme étant l’ensemble des tolérances spécifiques liées à certaines pièces qui assurent le bon
fonctionnement d’un objet (ex. : la distance entre deux axes est déterminante quant à la prise des roues dentées dans un engrenage)
l. Développements (prisme, cylindre, pyramide, cône)
i. Associer le développement de formes tridimensionnelles à la fabrication d’objets à partir de matériaux en feuilles (ex. : fabrication de
boîtes de carton, de conduits d’aération en métal)
ii. Effectuer des développements de solides simples (ex. : pyramide, cylindre, cube)
B. Ingénierie mécanique
3. Ingénierie
c. Liaisons des pièces mécaniques
i. Décrire les caractéristiques des liaisons dans un objet technique (liaison directe ou indirecte, rigide ou élastique, démontable ou
indémontable, complète ou partielle)
ii. Déterminer les caractéristiques souhaitables des liaisons lors de la conception d’un objet technique
iii. Juger du choix de solutions d’assemblage dans un objet technique
iv. Expliquer l’utilité de limiter le mouvement (degré de liberté) dans le fonctionnement d’un objet technique (ex. : pour protéger une
porte d’armoire des collisions, certains modèles de charnière permettent d’en limiter l’ouverture)
d. Fonctions types
iii. Expliquer le choix d’un type de liaison dans un objet technique (ex. : le choix d’une vis permet la fixation et le démontage du boîtier
d’un objet où l’on insère une pile)
e. Fonctions de guidage
i. Expliquer le choix d’un type de guidage dans un objet technique (ex. : la glissière d’un tiroir guide le tiroir et réduit le frottement)
f. Adhérence et frottement entre les pièces
i. Décrire les avantages et les inconvénients liés à l’adhérence et au frottement entre les pièces dans un objet technique
i. Construction et particularités du mouvement des systèmes de transmission du mouvement
i. Expliquer le choix d’un mécanisme de transmission du mouvement dans un objet technique (ex. : utilisation d’un engrenage plutôt
que de roues de friction pour obtenir un couple moteur plus important et éviter le glissement)
l. Construction et particularités du mouvement des systèmes de transformation du mouvement
i. Expliquer le choix d’un mécanisme de transformation du mouvement (vis et écrou, cames, bielles, manivelles, coulisses et système
bielle et manivelle, pignon et crémaillère) dans un objet technique (ex. : la plupart des crics de voiture fonctionnent avec un mécanisme
à vis et écrou plutôt qu’avec un mécanisme à pignon et crémaillère, parce qu’il permet d’obtenir une grande poussée à partir de la force
du bras sur une petite manivelle et parce que le mécanisme est plus sécuritaire en raison de son irréversibilité)
ii. Distinguer une came d’une roue excentrique
m. Changements de vitesse
ii. Expliquer le changement de vitesse dans le fonctionnement d’un objet technique à l’aide des concepts de couple résistant et de
couple moteur
C. Ingénierie électrique
a. Fonction d’alimentation
ii. Déterminer la source de courant dans des objets techniques comportant un circuit électrique (ex. : pile chimique, pile solaire,
alternateur, thermocouple, piézoélectrique)6
b. Fonction de conduction, d’isolation et de protection
iv. Analyser les facteurs qui influencent la conductibilité électrique (section, longueur, nature, température d’un conducteur)
v. Utiliser la codification (code de couleurs) pour déterminer la résistance électrique d’un résistor
vi. Décrire le fonctionnement d’un circuit imprimé
c. Fonction de commande
iii. Distinguer un interrupteur unipolaire d’un interrupteur bipolaire
iv. Distinguer un interrupteur unidirectionnel d’un interrupteur bidirectionnel
d. Fonction de transformation de l’énergie (électricité, lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
i. Associer la fonction de transformation de l’énergie à divers composants d’un circuit (ex. : une ampoule transforme l’énergie électrique
en lumière et en chaleur)
ii. Décrire les transformations d’énergie qui surviennent lors du fonctionnement d’appareils électriques ou électroniques (ex. : dans un
téléphone portable, l’électricité est transformée en lumière pour l’affichage et en vibration pour le son)
e. Autres fonctions
i. Décrire la fonction de quelques composants électroniques (condensateur, diode, transistor, relais)
D. Matériaux
2. Propriétés mécaniques des matériaux
a. Contraintes
ii. Décrire les contraintes auxquelles sont soumis divers objets techniques : traction, compression, torsion, flexion, cisaillement (ex. : un
tremplin est soumis à des contraintes de flexion)
c. Caractérisation des propriétés mécaniques
i. Expliquer le choix d’un matériau en fonction de ses propriétés (ex. : la malléabilité de l’aluminium permet d’en faire des contenants
minces)
d. Types et propriétés
Matières plastiques : thermodurcissables (ex. : la bakélite est utilisée pour mouler des pièces électriques, car c’est un bon isolant
électrique)
Céramiques (ex. : on utilise les céramiques comme revêtement dans les fours, car elles présentent une bonne résistance à la chaleur,
une grande dureté et une bonne résistance à l’usure)
Matériaux composites (ex. : la fibre de carbone est utilisée pour les bâtons de hockey en raison de sa dureté, de sa résilience et de sa
légèreté)
f. Modifications des propriétés
i. Décrire différents traitements pour contrer la dégradation des matériaux (ex. : plaquage des métaux, traitement antirouille à l’huile,
peinture)
g. Traitements thermiques
i. Définir les traitements thermiques comme étant des moyens de modifier des propriétés des matériaux (ex. : la trempe augmente la
dureté, mais aussi la fragilité)
E. Fabrication
d. Fabrication
iii. Caractéristiques du perçage, du taraudage, du filetage, du cambrage et du pliage
Décrire les caractéristiques des outils nécessaires aux opérations de façonnage d’un matériau à usiner (ex. : la pointe d’un foret à métal
est conique alors que celle d’un foret à bois est à double lèvre)
e. Mesures et contrôle
Expliquer le choix de l’instrument utilisé pour effectuer une mesure directe (un pied à coulisse permet un plus grand degré de précision
qu’une règle)
ii. Contrôle, forme et position (plan, section, angle)
Associer des techniques de contrôle de la qualité de l’usinage (mesure indirecte) de matériaux et d’objets techniques au degré de
précision souhaité (ex. : la forme d’un instrument de musique est validée à l’aide d’un numériseur tridimensionnel pour s’assurer de la
sonorité souhaitée)
A. Technologie
1. Langage graphique1
i. Choisir la vue la plus explicite de l’objet technique à décrire
iii. Inscrire toutes les informations nécessaires pour expliquer le fonctionnement ou la construction d’un objet
f. Techniques de représentation graphique à l’aide d’instruments
i. Utiliser des instruments pour réaliser une représentation graphique (ex. : projection orthogonale à vues multiples, isométrie,
perspective)
g. Techniques d’utilisation d’un logiciel de dessin vectoriel
i. Utiliser un logiciel de dessin vectoriel pour réaliser divers schémas en deux et trois dimensions (ex. : barre d’outils de dessin dans
Word)
2. Fabrication4
a. Techniques d’utilisation sécuritaire des machines et des outils5
ii. Utiliser des machines-outils de façon sécuritaire (ex. : scie à ruban, perceuse, ponceuse)
b. Techniques de mesurage et traçage
c. Techniques d’usinage et formage
v. Façonner la pièce en respectant les étapes des procédés d’usinage suivants : dénudage, épissure, soudure à l’étain
d. Techniques de finition
iii. Meuler, polir, marteler ou ciseler les pièces métalliques
e. Techniques d’assemblage
iv. Dans le cas de circuits électriques, identifier et rassembler les composants électriques
v. Dans le cas de circuits électroniques, identifier et rassembler les composants électroniques
vi. Choisir et agencer les composants électriques en fonction du schéma du circuit
vii. Choisir et agencer les composants électroniques en fonction du schéma du circuit
viii. Relier les composants à l’aide de fils, de connecteurs ou de soudures
ix. Relier les composants sur une plaque de circuits imprimés
x. Utiliser une poire à dessouder pour enlever une soudure
g. Techniques de vérification et contrôle
i. Évaluer les dimensions d’une pièce à l’aide d’une règle en cours de fabrication et après la fabrication
ii. Comparer les dimensions réelles d’une pièce aux spécifications (ébauche, plan, dossier technique, etc.)
iii. Utiliser un gabarit pour vérifier la conformité d’une pièce
iv. Évaluer les dimensions d’une pièce à l’aide d’un pied à coulisse en cours de fabrication et après la fabrication
h. Techniques de fabrication d’une pièce
i. Procéder à la fabrication d’une pièce en appliquant les techniques appropriées
B. Science
d. Techniques d’utilisation d’instruments de mesure
vi. Utiliser de façon adéquate un instrument de mesure (ex. : ampèremètre, fiole jaugée)
g. Techniques de collecte d’échantillons
i. Prélever des échantillons de façon adéquate (ex. : stériliser le contenant, utiliser une spatule, réfrigérer l’échantillon)
Stratégies
A. Stratégies d’exploration
16. Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques, technologiques et contextuelles éventuellement utiles pour
cerner un problème ou prévoir des tendances
17. Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
18. Élaborer divers scénarios possibles
19. Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques ou technologiques
C. Stratégies d’analyse
4. Raisonner par analogie pour traiter des informations à l’aide de ses connaissances scientifiques et technologiques
5. Sélectionner des critères qui permettent de se positionner au regard d’une problématique scientifique ou technologique
Progression des apprentissage (PDA)
Science et environnement (SE 4e secondaire)
Ceci n'est pas la PDA officielle! C'est une version lisible par des IA qui n'est pas habile à voir des images,
couleurs de fond de cellule, lire des tableaux.
https://cdn-contenu.quebec.ca/cdn-contenu/education/pfeq/secondaire/progressions-apprentissages/PFEQ-progression-apprentissages-applications-
technologiques-scientifiques-secondaire.pdf
Note : Le présent tableur ne contient pas les textes d'introduction des univers, mais seulement les tableaux de savoirs essentiels de la progression.
Les notions dans les tableaux suivants contiennet les élément étoilés de la PDA (* : L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année scolaire.) pour SE 4e.
Pour voir toutes les notions et les détails, voir la PDA officielle.
Univers matériel
A. Propriétés
2. Propriétés physiques caractéristiques
d. Solubilité
i. Définir le concept de solubilité
ii. Décrire l’effet d’une variation de température sur la solubilité d’une substance
3. Propriétés des solutions
a. Solutions
iv. Déterminer la concentration d’une solution aqueuse (g/L, pourcentage, ppm, mol/L)
b. Électrolytes
i. Définir le concept d’électrolyte
ii. Associer qualitativement la force d’un électrolyte à son degré de dissociation
c. Échelle pH
i. Décrire l’échelle pH (acidité, alcalinité, neutralité, valeurs croissantes et décroissantes)
ii. Déterminer le pH de quelques substances usuelles (ex. : eau distillée, eau de pluie, salive, jus de citron, produit nettoyant)
d. Ions
i. Définir le concept d’ion
e. Conductibilité électrique
i. Décrire le mécanisme permettant la conductibilité électrique dans une solution aqueuse (dissolution électrolytique d’un soluté, formation d’ions mobiles)
B. Transformations
2. Transformations physiques
b. Dissolution
i. Expliquer le phénomène de dissolution à l’aide du modèle particulaire
c. Dilution
i. Expliquer le phénomène de dilution en termes de concentration et de volume
ii. Déterminer le volume final ou la concentration finale d’une solution aqueuse après une dilution (ex. : la concentration d’une solution diminue de moitié
lorsque le volume du solvant est doublé)
3. Transformations chimiques
b. Décomposition et synthèse
i. Associer des réactions chimiques connues à des réactions de décomposition ou de synthèse (ex. : respiration, photosynthèse, combustion, digestion)
c. Oxydation
iii. Associer une équation dans laquelle le dioxygène est l’un des réactifs à l’un des cas possibles d’une réaction d’oxydation
d. Précipitation
i. Décrire la manifestation visible d’une précipitation (formation d’un dépôt solide lors du mélange de deux solutions aqueuses)
ii. Représenter une réaction de précipitation à l’aide du modèle particulaire
g. Réaction de neutralisation acido-basique
i. Donner des exemples de réaction de neutralisation acidobasique (ex. : l’ajout de chaux pour neutraliser l’acidité d’un lac)
ii. Nommer les produits formés lors d’une neutralisation acidobasique (sel et eau)
iii. Reconnaître une neutralisation acidobasique à l’aide de son équation
h. Sels
i. Déterminer la formule moléculaire du sel produit lors de la neutralisation d’un acide et d’une base donnés
i. Nature de la liaison
i. Covalente
Définir une liaison covalente comme étant une liaison qui résulte d’un partage d’électrons
Représenter schématiquement une liaison covalente
Identifier des molécules qui comportent une liaison covalente (ex. : N , CO )
2
2
ii. Ionique
Définir une liaison ionique comme étant une liaison qui résulte d’un gain ou d’une perte d’électron
Représenter schématiquement une liaison ionique
Identifier des molécules qui comportent une liaison ionique (ex. : NaCl, NH OH)
4
Associer la présence d’une liaison ionique à une substance électrolytique
j. Loi de la conservation de la masse
i. Expliquer la loi de la conservation de la masse lors d’une réaction chimique
ii. Représenter la conservation de la masse à l’aide du modèle particulaire
k. Balancement d’équations chimiques
i. Balancer des équations chimiques
l. Stœchiométrie
i. Déterminer des quantités de réactifs ou de produits à l’aide de calculs stœchiométriques (gramme ou mole)
m. Réactions endothermique et exothermique
i. Distinguer une réaction endothermique d’une réaction exothermique à l’aide de manifestations perceptibles (ex. : variation de température, dégagement de
lumière)
ii. Distinguer une réaction endothermique d’une réaction exothermique à l’aide de la position du bilan énergétique dans l’équation chimique
4. Transformations de l’énergie3
e. Relation entre l’énergie thermique, la capacité thermique massique et la variation de température5
i. Décrire qualitativement la relation entre la variation de l’énergie thermique (quantité de chaleur) d’une substance, sa masse, sa capacité thermique
massique et la variation de température qu’elle subit
ii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie thermique, la masse, la capacité thermique massique et la variation de température (ΔE = Q = mcΔT)
f. Relation entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération et le déplacement
i. Décrire qualitativement la relation entre l’énergie potentielle d’un corps, sa masse, l’accélération gravitationnelle et son déplacement
ii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération gravitationnelle et le déplacement (E = mgh)
p
g. Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse
i. Décrire qualitativement la relation entre l’énergie cinétique d’un corps, sa masse et sa vitesse
ii. Appliquer la relation mathématique entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse (E = ½mv²)
k
h. Relation entre le travail et l’énergie6
i. Décrire qualitativement la relation entre le travail effectué sur un corps et sa variation d’énergie
ii. Appliquer la relation mathématique entre le travail et l’énergie (W = ΔE)
C. Organisation
g. Particules élémentaires
i. Décrire la position et la charge électrique des particules élémentaires dans un atome (proton, électron, neutron)
h. Modèle atomique simplifié
i. Représenter un atome d’un élément donné à l’aide du modèle atomique simplifié
i. Notation de Lewis
i. Déterminer le nombre d’électrons de valence d’un élément
ii. Représenter des atomes à l’aide de la notation de Lewis
j. Règles de nomenclature et d’écriture
i. Appliquer les règles de nomenclature et d’écriture pour nommer la molécule ou écrire la formule moléculaire de composés binaires
k. Ions polyatomiques
i. Reconnaître des ions polyatomiques usuels (ex. : NH +, OH-, NO -, CO 2-, SO 2-, PO 3-) à l’aide de leur nom, de leur formule ou de leur composition
4
3
3
4
4
l. Notion de mole
i. Définir la mole comme étant l'unité de mesure de la quantité de matière
ii. Exprimer en mole une quantité de matière
m. Masse atomique relatives et isotopes
i. Définir les isotopes comme étant des atomes d’un élément dont les noyaux possèdent des nombres de neutrons différents, donc des masses atomiques
différentes
ii. Expliquer qualitativement le concept de masse atomique relative
G. Forces et mouvements9
e. Force efficace
i. Définir la force efficace comme étant la composante de la force appliquée qui est exercée parallèlement au déplacement
ii. Déterminer graphiquement la grandeur de la force efficace dans une situation donnée
f. Relation entre le travail, la force et le déplacement
i. Décrire qualitativement la relation entre le travail effectué, la force appliquée sur un corps et son déplacement
ii. Appliquer la relation mathématique entre le travail, la force et le déplacement (W = FΔs)
g. Distinction entre la masse et le poids
Univers vivant
A. Diversité de la vie
f. Écotoxicologie
i. Contaminant1
Définir un contaminant comme étant un agent qui cause la modification des propriétés physiques, chimiques ou biologiques d’un milieu ou d’un organisme
ii. Bioaccumulation
Définir la bioaccumulation comme étant l’accumulation d’un contaminant dans un organisme à partir de son environnement ou de son alimentation
Expliquer la bioaccumulation dans des chaînes trophiques (bioamplification)
iii. Bioconcentration
Définir la bioconcentration comme étant un cas particulier de bioaccumulation où un organisme accumule un contaminant par contact direct avec son milieu
de vie (sources autres qu’alimentaires)
iv. Seuil de toxicité
Définir le seuil de toxicité d’une substance comme étant la concentration minimale d’une substance qui produit un effet néfaste notable sur un organisme (ex. :
mg/kg de masse de l’organisme)
Décrire des facteurs qui influencent la toxicité d’un contaminant
(ex. : concentration, caractéristiques du milieu dans lequel il est rejeté, nature des organismes avec lesquels il est en contact, durée d’exposition)
B. Maintien de la vie
f. Photosynthèse et respiration3
ii. Représenter la réaction de photosynthèse sous forme d’équation équilibrée
iv. Représenter la réaction de respiration sous forme d’équation équilibrée
La Terre et l’espace
A. Caractéristiques de la Terre
2. Lithosphère
f. Horizons du sol (profil)
i. Décrire la structure d’un sol (superposition de couches de composition et d’épaisseur variables)
ii. Expliquer la réactivité chimique et biologique d’un sol par sa composition (ex. : oxydation, neutralisation acidobasique, décomposition)
g. Capacité tampon du sol
i. Définir la capacité tampon d’un sol comme étant sa capacité à limiter les variations de pH
ii. Expliquer les avantages d’une bonne capacité tampon du sol
h. Contamination
i. Nommer des contaminants2 du sol
3. Hydrosphère
c. Contamination
i. Nommer des contaminants3 de l’eau
d. Eutrophisation
i. Expliquer le processus naturel d’eutrophisation d’un plan d’eau
ii. Expliquer comment des activités humaines accélèrent l’eutrophisation d’un plan d’eau
4. Atmosphère
b. Effet de serre
i. Décrire l’effet de serre
ii. Expliquer des conséquences de l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre (ex. : réchauffement climatique pouvant causer une hausse du
niveau de la mer, une perturbation des écosystèmes, la fonte des glaciers)
d. Circulation atmosphérique
i. Décrire les principaux facteurs à l’origine de la circulation atmosphérique (ex. : variation de pression, réchauffement inégal de la surface de la Terre)
ii. Décrire l’effet des vents dominants sur la dispersion des polluants atmosphériques dans une région donnée
f. Contamination
i. Nommer des contaminants4 de l’air
A. Langage des lignes1
Techniques
B. Science
a. Techniques d’utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire6
i. Utiliser le matériel de laboratoire de façon sécuritaire (ex. : laisser refroidir une plaque chauffante, utiliser une pince à bécher)
ii. Manipuler les produits chimiques de façon sécuritaire (ex. : prélever à l’aide d’une spatule, aspirer avec une poire à pipette)
d. Techniques d’utilisation d’instruments de mesure
vii. Utiliser de façon adéquate un pied à coulisse
C. Techniques communes à la science et à la technologie
a. Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments de mesure
i. Effectuer plusieurs fois la même mesure pour vérifier la fidélité de l’instrument utilisé
ii. Effectuer les opérations requises pour s’assurer de la justesse d’un instrument de mesure (ex. : nettoyer et calibrer une balance, sécher un cylindre
gradué, rincer et calibrer un pH-mètre)
iii. Choisir un instrument de mesure en tenant compte de la sensibilité de l’instrument (ex. : utiliser un cylindre gradué de 25 mL plutôt qu’un cylindre gradué
de 100 mL pour mesurer un volume de 18 mL d’eau)
b. Interprétation des résultats de la mesure
i. Déterminer l’erreur attribuable à un instrument de mesure (ex. : l’erreur sur la mesure effectuée à l’aide d’un cylindre gradué est fournie par le fabricant ou
correspond à la moitié de la plus petite graduation)
ii. Estimer les erreurs associées à l’utilisateur et à l’environnement lors d’une mesure
iii. Exprimer un résultat avec un nombre de chiffres significatifs qui tient compte des erreurs sur la mesure (ex. : une mesure de 10,35 cm effectuée avec une
règle graduée au millimètre devrait s’exprimer 10,4 cm ou 104 mm)
ÉCHELLES DES NIVEAUX
DE COMPÉTENCE
ENSEIGNEMENT SECONDAIRE, 2e CYCLE
Science et technologie
Science et technologie de
l’environnement
Applications technologiques
et scientifiques
Science et environnement
Chimie
Physique
Troisième édition
3e, 4e et 5e année du secondaire
ÉCHELLES DES NIVEAUX
DE COMPÉTENCE
ENSEIGNEMENT SECONDAIRE, 2e CYCLE
Science et technologie
Science et technologie de
l’environnement
Applications technologiques
et scientifiques
Science et environnement
Chimie
Physique
Troisième édition
3e, 4e et 5e année du secondaire
Dans le présent document, le masculin est utilisé sans aucune discrimination et dans le
seul but d’alléger le texte.
Les établissements d’enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité
ou en partie. S’il est reproduit pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de
reproduction.
Ce document est accessible dans Internet à l’adresse suivante :
[http://www.mels.gouv.qc.ca/DGFJ/de/].
© Gouvernement du Québec
Ministère de l'Éducation, du Loisir et du Sport, 09-00792
ISBN 978-2-550-57474-3 (version imprimée)
ISBN 978-2-550-57475-0 (PDF)
Dépôt Légal - Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2009
Table des matières
AVANT-PROPOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
PREMIÈRE PARTIE : PRÉSENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
DEUXIÈME PARTIE : LES ÉCHELLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1. SCIENCE ET TECHNOLOGIE
SCIENCE ET TECHNOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3e et 4e année du secondaire
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
ou technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques . . . . . . . . . . . . 12
Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie . . . . . . 14
2. APPLICATIONS TECHNOLOGIQUES ET SCIENTIFIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3e et 4e année du secondaire
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
ou technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques . . . . . . . . . . . . 20
Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie . . . . . . 22
3. SCIENCE ET ENVIRONNEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4e année du secondaire
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique . . . 26
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Compétence 3 : Communiquer à l’aide du langage scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4. CHIMIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5e année du secondaire
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie . 34
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances en chimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Compétence 3 : Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en
science et en technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5. PHYSIQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5e année du secondaire
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la physique . . 42
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances en physique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Compétence 3 : Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en
science et en technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Avant-propos
Les échelles des niveaux de compétence présentées dans ce document constituent les références officielles à partir desquelles
les enseignants du 2e cycle du secondaire doivent réaliser le bilan des apprentissages des élèves. La première partie de ce
document a pour but de fournir des précisions sur la nature de cette instrumentation et sur son utilisation. Les échelles sont
ensuite présentées dans la seconde partie.
Il est à noter que cette troisième édition présente les échelles de la 3e, de la 4e et de la 5e année du secondaire. Elle remplace
donc les éditions antérieures des échelles des niveaux de compétence du 2e cycle du secondaire publiées en 2007 et en 2008.
4
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e, 4e et 5e année du secondaire
Première partie : Présentation
Première partie :
Présentation
Des références officielles pour tous les enseignants
Les échelles des niveaux de compétence s’inscrivent dans une perspective de reconnaissance des compétences. Leur utilisation
est prescrite par le régime pédagogique pour situer le niveau de compétence atteint par les élèves à la fin de chacune des
années du 2e cycle du secondaire (article 30.1).
Un modèle uniforme dans toutes les disciplines
Afin de s’assurer que l’indication du niveau de compétence transmise à l’intérieur du bilan des apprentissages s’appuie sur des
références claires et uniformes, les échelles des niveaux de compétence de toutes les disciplines ont été élaborées selon une même
structure à cinq niveaux, tant au primaire qu’au secondaire.
Structure des échelles des niveaux de compétence
NIVEAU
JUGEMENT GLOBAL
MOBILISATION DES RESSOURCES*
COMPÉTENCE
L’élève mobilise avec efficacité l’ensemble des ressources :
5
MARQUÉE
il réalise les tâches de manière remarquable.
COMPÉTENCE
L’élève mobilise l’ensemble des ressources :
4
ASSURÉE
il réalise correctement les tâches.
COMPÉTENCE
L’élève mobilise les principales ressources :
3
ACCEPTABLE
il réalise l’essentiel des tâches.
COMPÉTENCE
L’élève mobilise certaines ressources lorsqu’il est guidé :
2
PEU DÉVELOPPÉE
il réalise les tâches avec difficulté.
COMPÉTENCE
L’élève mobilise peu de ressources : il réalise partiellement
1
TRÈS PEU DÉVELOPPÉE
les tâches ou les réalise avec une aide soutenue.
* Ressources : la rubrique Contenu de formation de chaque programme disciplinaire « renferme le répertoire des savoirs indispensables au développement
et à l’exercice de la compétence. […] Ce répertoire comporte des éléments relatifs aux notions et concepts, aux méthodes, aux stratégies, aux processus
ou aux techniques de même qu’aux attitudes ». (Voir Programme de formation, chap. 4, p. 29.)
Le contenu des échelles est en concordance avec celui du Programme de formation, sans toutefois constituer une répétition de
ce dernier. En effet, il ne s’agit pas de définir les objets d’apprentissage, mais plutôt de proposer des repères qui permettent de
baliser le jugement qui doit être porté sur les compétences à la fin de chacune des années du 2e cycle du secondaire.
Généralement, chaque niveau présente une description de manifestations concrètes jugées typiques des élèves qui l’ont atteint.
Perçue dans sa globalité, cette description implique que des choix ont nécessairement été faits afin de ne retenir que certains
aspects révélateurs de ce niveau de compétence. La fonction de cette description est donc de fournir une représentation
générale du niveau de compétence et non de proposer une liste exhaustive d’éléments à vérifier. À ce titre, les descriptions des
niveaux de compétence se présentent comme des paragraphes structurés et portent autant sur le processus ou les démarches
adoptées par l’élève que sur les résultats auxquels il parvient.
6
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e, 4e et 5e année du secondaire
Il est à noter que les niveaux ont un caractère inclusif. Ainsi, un aspect de la compétence qui est jugé acquis à un niveau
donné l’est de manière implicite dans les descriptions des niveaux supérieurs.
5
... et aussi à celui-ci!
4
... l’est encore à ce niveau...
3
Ce qui est acquis à ce niveau...
2
1
Particularité du niveau 1
La diversité des manifestations possibles d’une compétence très peu développée rend difficile la description d’un portrait-type du
niveau 1. En fait, le niveau 1 des échelles est attribué à l’élève n’ayant pas atteint le niveau 2. La description du niveau 1 est donc
souvent brève et mentionne habituellement que l’élève a besoin d’une aide soutenue pour réaliser les tâches qui lui sont proposées.
Compétences transversales
Les descriptions que présentent les échelles des niveaux de compétence tiennent compte des compétences transversales, car le
développement de ces dernières est étroitement lié à celui des compétences disciplinaires. La présence d’éléments pouvant être
associés aux compétences transversales, particulièrement aux niveaux supérieurs des échelles disciplinaires, montre l’importance
qu’on leur accorde à l’égard de la réussite des élèves et accentue le fait que celles-ci doivent faire l’objet d’interventions planifiées.
Les caractéristiques des échelles du 2e cycle du secondaire
Les échelles des niveaux de compétence du 2e cycle du secondaire ont été conçues en continuité avec celles du 1er cycle.
Cependant, celles du 2e cycle ont des caractéristiques qui leur sont propres, car un bilan des apprentissages doit être réalisé à
la fin de chacune des années. Dans ce contexte, le Programme de formation présente des indications pour chaque compétence,
à l’intérieur de la rubrique Développement de la compétence, ce qui permet de planifier l’apprentissage et l’évaluation pour
chacune des années. L’introduction de chacune des échelles reprend les éléments de cette rubrique en insistant sur ceux qui ont
une incidence sur la réalisation du bilan des apprentissages.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e, 4e et 5e année du secondaire
7
L’utilisation des échelles
Le bilan des apprentissages ne résulte pas d’un calcul arithmétique réalisé à partir des résultats enregistrés en cours de cycle,
mais d’un jugement porté sur la compétence de l’élève, c’est-à-dire sur sa capacité à mobiliser et à utiliser efficacement les
ressources prévues au Programme de formation (notions et concepts, méthodes, stratégies, processus, techniques, attitudes).
L’analyse des observations recueillies permet de juger de la compétence de l’élève et de l’associer à l’un des niveaux de l’échelle.
Rappelons qu’il s’agit d’un jugement global, les échelles n’étant pas conçues pour être utilisées de façon analytique : il faut
donc éviter de faire une association point par point entre les traces consignées et chacun des énoncés d’un niveau.
En effet, comme les descriptions retenues dans les échelles sont relativement brèves, elles ne sauraient présenter tous les
aspects dont il faut tenir compte pour porter un jugement sur une compétence donnée. Ainsi, différents outils d’évaluation
(grilles d’appréciation, listes de vérification, etc.) sont nécessaires pour recueillir des informations plus spécifiques et plus
complètes afin de donner une rétroaction à l’élève en cours d’apprentissage et pour fonder le jugement de l’enseignant. Puisque
ce jugement doit s’appuyer sur des traces pertinentes et suffisantes qui témoignent du niveau de compétence atteint, il est
nécessaire que ces traces soient consignées afin que les enseignants puissent s’y reporter au besoin.
Il serait important que les élèves qui risquent de ne pas dépasser les niveaux inférieurs de l’échelle (1 et 2) soient dépistés dès
que possible afin qu’ils puissent bénéficier de mesures de soutien appropriées. Un diagnostic pédagogique et des propositions
de mesures de soutien pourraient alors accompagner le bilan des apprentissages de ces élèves (par exemple, à l’intérieur d’un
plan d’intervention).
Par souci de transparence, les enseignants sont invités à expliquer les échelles aux élèves et à leurs parents afin de s’assurer qu’ils
comprennent les descriptions des niveaux de compétence et la manière dont ces échelles seront utilisées.
PRINCIPALES PRATIQUES À METTRE EN PLACE POUR RÉALISER LE BILAN DES APPRENTISSAGES
– Offrir aux élèves des occasions fréquentes et variées de développer et de démontrer leurs compétences.
– Présenter les échelles et leur fonction aux élèves et à leurs parents.
– Consigner en nombre suffisant des traces représentatives des apprentissages réalisés par les élèves.
– Associer globalement la compétence d’un élève à un des niveaux de l’échelle, sans faire une association point par point
entre les observations consignées et chacun des énoncés d’un niveau.
– Communiquer, au besoin, des informations plus détaillées pour certains élèves, notamment ceux pour lesquels un plan
d’intervention est établi.
8
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e, 4e et 5e année du secondaire
Deuxième partie : Les échelles
1. Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
SCIENCE ET TECHNOLOGIE, SCIENCE ET TECHNOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre
scientifique ou technologique
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de démontrer sa compétence à chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique ou technologique, conformément aux exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux
indications de la rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– s’engage dans des résolutions de problèmes faisant appel à une démarche expérimentale ou de conception;
– fasse appel à des manipulations et à des démarches de modélisation et d’observation, de même qu’à des démarches
empiriques dans certains cas.
Les descriptions des niveaux de compétence étant identiques pour la 3e et la 4e année du secondaire, il est important de se référer
aux caractéristiques suivantes pour faire en sorte que l’évaluation tienne compte de l’année du cycle.
En 3e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de cerner un problème bien circonscrit (la plupart des sous-tâches sont indiquées à l’élève);
– de mobiliser des concepts associés au thème L’humain, un organisme vivant;
– de se donner une compréhension qualitative des concepts;
– d’effectuer une sélection parmi un nombre suffisant de ressources;
– de faire appel aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’avoir accès à du soutien pour contrôler des variables;
– d’effectuer des retours réflexifs dirigés.
En 4e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de cerner un problème peu circonscrit (les sous-tâches ne sont pas toutes indiquées à l’élève);
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de rechercher des ressources supplémentaires pour résoudre le problème;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques appropriées;
– de contrôler les variables de façon autonome;
– d’effectuer des retours réflexifs, individuellement ou en équipe.
Pour le cours optionnel de science et technologie de l’environnement, les situations devraient en outre permettre
à l’élève :
– de traiter le plus souvent possible des concepts de manière quantitative;
– de démontrer de la rigueur;
– d’utiliser le formalisme mathématique et de prendre en compte les erreurs liées à la mesure;
– de développer des attitudes associées à l’efficacité et à l’efficience.
10 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique
Compétence marquée
5
Traduit clairement et de façon complète le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire. Formule des hypothèses
ou des pistes de solution qu’il justifie en s’appuyant sur les concepts appropriés. Dans l’élaboration de son plan
d’action, prévoit le contrôle des variables ayant une incidence sur les résultats. Présente un plan d’action efficient.
Propose des réponses ou des solutions complètes. Justifie, à l’aide des résultats obtenus, les modifications à
apporter à son plan d’action.
Compétence assurée
4
Sélectionne les informations pertinentes liées au problème à résoudre ou au besoin à satisfaire. Formule des
hypothèses vraisemblables ou des pistes de solution réalistes, qui respectent les contraintes du problème et les
conditions de réalisation relatives à sa résolution. Planifie chacune des étapes de son plan d’action en prévoyant
le contrôle de variables susceptibles d’influer sur ses résultats. Durant la mise en œuvre de son plan d’action,
consigne les éléments nécessaires à l’élaboration de ses réponses ou de ses solutions et se réajuste au besoin.
Recueille des données valables en utilisant correctement les outils et les instruments choisis. En science, vérifie
la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des résultats obtenus. En technologie, s’assure que sa solution
répond au besoin identifié ou aux exigences du cahier des charges. Propose des réponses ou des solutions
appropriées, qui tiennent compte de ses résultats ou de ses essais. Suggère, au besoin, des améliorations à
apporter à son plan d’action.
De plus, pour le cours optionnel de science et technologie de l’environnement :
Tient compte des erreurs liées aux mesures lors de la prise de données et du traitement de ses résultats. Traite
ses résultats et recourt au formalisme mathématique requis pour appuyer son raisonnement.
Compétence acceptable
3
Relève des éléments du problème à résoudre ou du besoin à satisfaire. Formule des hypothèses ou des pistes de
solution qui tiennent compte de certaines contraintes du problème. Propose un plan d’action sommaire en
identifiant des variables susceptibles d’influer sur les résultats. Travaille de façon sécuritaire pour lui et pour les
autres. Présente des éléments provenant de la collecte de données et un parcours qui respecte les étapes
planifiées. En science, établit des liens entre l’hypothèse et l’analyse des résultats. En technologie, propose une
solution en relation avec ses essais, répondant partiellement au besoin identifié ou aux exigences du cahier des
charges. Propose des réponses ou des solutions qui sont généralement en relation avec ses résultats ou ses
essais. Rend compte des résultats obtenus ou des essais effectués sans suggérer d’améliorations.
De plus, pour le cours optionnel de science et technologie de l’environnement :
Recourt au formalisme mathématique requis en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion
des unités de mesure).
Compétence peu développée
2
Formule des suppositions plus ou moins reliées au problème à résoudre ou au besoin à satisfaire. Propose un
plan d’action incomplet en identifiant des variables peu ou pas pertinentes. Décrit, dans les traces de sa démarche,
certaines étapes réalisées ou certains aspects de sa solution. Présente les résultats obtenus et propose des
réponses ou des solutions sans vérifier si elles ont un lien avec ses résultats ou avec le problème.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des éléments du problème ou du cahier des charges. Entreprend une action sans établir de plan. Selon
le matériel mis à sa disposition, reproduit des manipulations familières, reliées ou non au problème à résoudre.
Énumère quelques actions réalisées. Présente les résultats obtenus sans proposer d’explications ou de solutions
reliées au problème.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
11
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
SCIENCE ET TECHNOLOGIE, SCIENCE ET TECHNOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques, conformément aux
exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– acquière et utilise des connaissances scientifiques et technologiques;
– soit mis en contact avec différentes stratégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problème
(ex. : approche par problème, étude de cas, controverse, projet);
– développe une approche réflexive en prenant du recul à l’égard de sa démarche;
– analyse des données ou des informations pour poursuivre le développement de ses habiletés cognitives dans des situations
de plus en plus complexes.
Les descriptions des niveaux de compétence étant identiques pour la 3e et la 4e année du secondaire, il est important de se référer
aux caractéristiques suivantes pour faire en sorte que l’évaluation tienne compte de l’année du cycle.
En 3e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de se trouver face à un nombre limité d’aspects et de points de vue liés à la problématique;
– de mobiliser des concepts associés au thème L’humain, un organisme vivant;
– de se donner une compréhension qualitative des concepts;
– d’effectuer une sélection parmi un nombre suffisant de ressources;
– de faire appel aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’être accompagné pour construire son opinion;
– d’effectuer des retours réflexifs dirigés.
En 4e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de se trouver face à plusieurs aspects et points de vue liés à la problématique;
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de rechercher des ressources supplémentaires pour résoudre la problématique;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– de construire son opinion de façon autonome;
– d’effectuer des retours réflexifs, individuellement ou en équipe.
Pour le cours optionnel de science et technologie de l’environnement, les situations devraient en outre permettre
à l’élève :
– de recourir au formalisme mathématique lorsque la situation s’y prête;
– de recourir à une argumentation riche et variée dans sa construction d’opinion;
– de développer des attitudes associées à l’efficacité et à l’efficience.
12 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Compétence marquée
5
Justifie son explication, sa solution ou son opinion provisoire à l’aide de principes scientifiques ou technologiques
connus. Démontre une maîtrise dans l’application des concepts requis. Propose des améliorations relatives au
choix des matériaux ou au procédé de fabrication de l’objet technique ou du système technologique. Produit des
explications, justifie ses solutions ou défend ses opinions en s’appuyant sur des principes scientifiques ou
technologiques établis. Enrichit ses explications à l’aide du formalisme mathématique. Au terme du processus,
indique des retombées positives et négatives liées à la problématique.
Compétence assurée
4
Formule des questions ou propose une explication, une solution ou une opinion provisoire cernant les aspects
essentiels liés à la problématique et à son contexte. Élabore, en mobilisant ses connaissances, ses démarches de
résolution de problème. Dégage les principaux éléments constitutifs d’un objet technique, d’un système
technologique ou d’un produit. Applique les concepts requis de façon appropriée. Décrit les principes de
fonctionnement ou de construction d’un objet technique ou du système technologique et de ses principaux
sous-systèmes et mécanismes. Recourt au formalisme mathématique lorsque la situation s’y prête. Produit des
explications ou des solutions adéquates en utilisant, parfois de façon implicite, les concepts, les lois, les théories
et les modèles de la science et de la technologie. Justifie ses explications, ses solutions ou ses opinions en
s’appuyant sur des principes scientifiques ou technologiques tirés d’informations obtenues de sources crédibles.
Au terme du processus, indique des retombées réalistes liées à la problématique.
Compétence acceptable
3
Formule des questions ou propose une explication, une solution ou une opinion provisoire cernant en partie des
aspects essentiels de la problématique. Détermine la fonction globale d’un objet technique, d’un système
technologique ou d’un produit. Applique correctement quelques concepts requis. Décrit sommairement les
principes de fonctionnement de l’objet technique ou du système technologique. Recourt à un formalisme
mathématique en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure). Produit des
explications ou des solutions partielles, liées à la problématique. Au terme du processus, indique des retombées
accessoires à la problématique.
Compétence peu développée
2
Formule des questions axées principalement sur des éléments accessoires. Propose une explication, une solution
ou une opinion provisoire, sans fondement. Mentionne des concepts liés à la problématique. Nomme certains
principes de fonctionnement d’un objet technique, d’un système technologique ou d’un produit. Au terme du
processus, produit une ébauche d’explication ou de solution.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des informations liées à la problématique. Attribue un usage peu approprié à un objet technique, à
un système technologique ou à un produit. Au terme du processus, émet des opinions injustifiées.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
13
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
SCIENCE ET TECHNOLOGIE, SCIENCE ET TECHNOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT
Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie, conformément
aux exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la rubrique Développement de la
compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– choisisse un mode de représentation approprié;
– utilise, à l’oral comme à l’écrit, un vocabulaire scientifique et technologique adéquat;
– établisse des liens entre des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques.
Les descriptions des niveaux de compétence étant identiques pour la 3e et la 4e année du secondaire, il est important de se référer
aux caractéristiques suivantes pour faire en sorte que l’évaluation tienne compte de l’année du cycle.
En 3e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de bénéficier d’indications liées à l’analyse, à la production ou à la transmission du message;
– de mobiliser des concepts associés au thème L’humain, un organisme vivant;
– de se donner une compréhension qualitative des concepts;
– d’effectuer une sélection parmi un nombre suffisant de ressources;
– de faire appel aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’effectuer des retours réflexifs dirigés.
En 4e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de bénéficier d’un nombre limité d’indications liées à l’analyse, à la production ou à la transmission du message;
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de faire appel à des ressources supplémentaires;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
14 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Compétence marquée
5
Rehausse la qualité de la communication en faisant appel à des éléments complémentaires. Interprète avec
exactitude l’information contenue dans le message. Vulgarise son message de façon à en faciliter la compréhension
et l’interprétation. Choisit et utilise des modes de représentation efficients. Organise les informations recueillies
sous des formes facilitant leur traitement ou leur interprétation.
Compétence assurée
4
Sélectionne les éléments appropriés à la réalisation de la tâche. Choisit et utilise des sources d’information variées
et crédibles. Organise correctement les éléments de son message, l’adapte aux destinataires et le transmet
clairement. Utilise une terminologie conforme aux règles et aux conventions en usage. Choisit et utilise des modes
de représentation appropriés en faisant appel, au besoin, aux technologies de l’information et de la communication
pour présenter des données sous forme de tableaux, de graphiques ou de schémas.
Compétence acceptable
3
Sélectionne une partie des données parmi celles qui sont contenues dans le message. Utilise des sources
d’information dont la crédibilité peut varier. Organise et adapte partiellement des éléments de son message.
Produit un message qui respecte la propriété intellectuelle. Emploie, pour les concepts les plus simples, une
terminologie qui respecte les règles et les conventions. Choisit et utilise des modes de représentation acceptables
pour présenter des données.
Compétence peu développée
2
Produit un message en juxtaposant des éléments, sans l’adapter aux destinataires. Utilise un vocabulaire
élémentaire ou des modes de représentation qui respectent peu les règles et les conventions.
Compétence très peu développée
1
Transcrit des données contenues dans le message à interpréter. Omet de citer les sources d’information consultées.
Présente un nombre restreint d’éléments, ce qui rend difficile la compréhension du message. Utilise un vocabulaire
familier ou des modes de représentation sans se soucier des règles et des conventions.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
15
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
2. Applications technologiques
et scientifiques
APPLICATIONS TECHNOLOGIQUES ET SCIENTIFIQUES
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre
scientifique ou technologique
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de démontrer sa compétence à chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique ou technologique, conformément aux exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux
indications de la rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– s’engage dans des résolutions de problèmes en faisant appel à une démarche expérimentale ou de conception;
– fasse appel à des manipulations et à des démarches de modélisation et d’observation, de même qu’à des démarches
empiriques dans certains cas.
Les descriptions des niveaux de compétence étant identiques pour la 3e et la 4e année du secondaire, il est important de se référer
aux caractéristiques suivantes pour faire en sorte que l’évaluation tienne compte de l’année du cycle.
En 3e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de cerner un problème bien circonscrit (la plupart des sous-tâches sont indiquées à l’élève);
– de mobiliser des concepts de la 3e année du secondaire associés aux champs technologiques à l’étude;
– de se donner une compréhension qualitative des concepts;
– d’effectuer une sélection parmi un nombre suffisant de ressources;
– de faire appel aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’avoir accès à du soutien pour contrôler des variables;
– d’effectuer des retours réflexifs dirigés.
En 4e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de cerner un problème peu circonscrit (les sous-tâches ne sont pas toutes indiquées à l’élève);
– de mobiliser des concepts de la 4e année du secondaire associés aux champs technologiques à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de rechercher des ressources supplémentaires pour résoudre le problème;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– de contrôler les variables de façon autonome;
– d’effectuer des retours réflexifs, individuellement ou en équipe.
18 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique
Compétence marquée
5
Traduit clairement et de façon complète le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire. Formule des hypothèses
ou des pistes de solution qu’il justifie en s’appuyant sur les concepts appropriés. Dans l’élaboration de son plan
d’action, prévoit le contrôle des variables ayant une incidence sur les résultats. Présente un plan d’action efficient.
Propose des réponses ou des solutions complètes. Justifie, à l’aide des résultats obtenus, les modifications à
apporter à son plan d’action.
Compétence assurée
4
Sélectionne les informations pertinentes liées au problème à résoudre ou au besoin à satisfaire. Formule des
hypothèses vraisemblables ou des pistes de solution réalistes, qui respectent les contraintes du problème et les
conditions de réalisation relatives à sa résolution. Planifie chacune des étapes de son plan d’action en prévoyant
le contrôle de variables susceptibles d’influer sur ses résultats. Durant la mise en œuvre de son plan d’action,
consigne les éléments nécessaires à l’élaboration de ses réponses ou de ses solutions et se réajuste au besoin.
Recueille des données valables en utilisant correctement les outils et les instruments choisis. En science, vérifie
la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des résultats obtenus. En technologie, s’assure que sa solution
répond au besoin identifié ou aux exigences du cahier des charges. Propose des réponses ou des solutions
appropriées qui tiennent compte de ses résultats ou de ses essais. Suggère, au besoin, des améliorations à apporter
à son plan d’action.
Compétence acceptable
3
Relève des éléments du problème à résoudre ou du besoin à satisfaire. Formule des hypothèses ou des pistes de
solution qui tiennent compte de certaines contraintes du problème. Propose un plan d’action sommaire en
identifiant des variables susceptibles d’influer sur les résultats. Travaille de façon sécuritaire pour lui et pour les
autres. Présente des éléments provenant de la collecte de données et un parcours qui respecte les étapes planifiées.
En science, établit des liens entre l’hypothèse et l’analyse des résultats. En technologie, propose une solution en
relation avec ses essais, répondant partiellement au besoin identifié ou aux exigences du cahier des charges.
Propose des réponses ou des solutions qui sont généralement en relation avec ses résultats ou ses essais. Rend
compte des résultats obtenus ou des essais effectués sans suggérer d’améliorations.
Compétence peu développée
2
Formule des suppositions plus ou moins reliées au problème à résoudre ou au besoin à satisfaire. Propose un
plan d’action incomplet en identifiant des variables peu ou pas pertinentes. Décrit, dans les traces de sa démarche,
certaines étapes réalisées ou certains aspects de sa solution. Présente les résultats obtenus et propose des
réponses ou des solutions sans vérifier si elles ont un lien avec ses résultats ou avec le problème.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des éléments du problème ou du cahier des charges. Entreprend une action sans établir de plan. Selon
le matériel mis à sa disposition, reproduit des manipulations familières, reliées ou non au problème à résoudre.
Énumère, dans les traces de sa démarche, quelques actions réalisées. Présente les résultats obtenus sans proposer
d’explications ou de solutions reliées au problème.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
19
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
APPLICATIONS TECHNOLOGIQUES ET SCIENTIFIQUES
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques, conformément aux
exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– acquière et utilise des connaissances scientifiques et technologiques;
– soit mis en contact avec différentes stratégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problème
(ex. : approche par problème, étude de cas, controverse, projet);
– développe une approche réflexive en prenant du recul à l’égard de sa démarche;
– analyse des données ou des informations pour poursuivre le développement de ses habiletés cognitives dans des situations
de plus en plus complexes.
Les descriptions des niveaux de compétence étant identiques pour la 3e et la 4e année du secondaire, il est important de se référer
aux caractéristiques suivantes pour faire en sorte que l’évaluation tienne compte de l’année du cycle.
En 3e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de se trouver face à un nombre limité d’aspects et de points de vue liés à l’application;
– d’analyser, d’entretenir ou de réparer des applications associées aux concepts de la troisième année du secondaire et aux
champs technologiques à l’étude;
– de se donner une compréhension qualitative des concepts;
– d’effectuer une sélection parmi un nombre suffisant de ressources;
– de faire appel aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’avoir accès à du soutien pour contrôler l’état de fonctionnement d’un objet technique ou d’un système technologique;
– d’effectuer des retours réflexifs dirigés.
En 4e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de se trouver face à plusieurs aspects et points de vue liés à l’application;
– d’analyser, d’entretenir ou de réparer des applications associées aux concepts de la quatrième année du secondaire et aux
champs technologiques à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de rechercher des ressources supplémentaires, nécessaires à l’entretien ou à la réparation de l’objet ou du système;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– d’être autonome dans sa démarche de contrôle de l’état de fonctionnement d’un objet technique ou d’un système technologique;
– d’effectuer des retours réflexifs, individuellement ou en équipe.
20 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Compétence marquée
5
Justifie son explication ou sa solution provisoire à l’aide de principes scientifiques ou technologiques connus.
Démontre une maîtrise dans l’application des concepts requis. Propose des améliorations relatives au choix des
matériaux ou au procédé de fabrication de l’application. Anticipe les impacts provoqués par les éléments
défectueux sur le reste de l’application. Propose et réalise des interventions améliorant la performance de
l’application. Propose des explications, justifie ses solutions ou ses interventions en s’appuyant sur des principes
scientifiques ou technologiques établis. Enrichit ses explications à l’aide du formalisme mathématique. Au terme
du processus, indique des retombées positives et négatives liées à l’application.
Compétence assurée
4
Formule des questions ou propose une explication ou une solution provisoire cernant les aspects essentiels liés
à l’application et à son contexte. Élabore, en mobilisant ses connaissances, ses démarches de résolution de
problème. Relève les conditions de fonctionnement d’un objet technique, d’un système technologique, d’un produit
ou d’un procédé. Détermine la fonction globale et dégage les principaux éléments constitutifs d’une application.
Applique les concepts requis de façon appropriée. Décrit les principes de fonctionnement ou de construction d’un
objet technique ou d’un système technologique et de ses principaux sous-systèmes et mécanismes. Trouve les
éléments défectueux de l’application. Propose ou réalise des interventions adéquates sur celle-ci. Recourt au
formalisme mathématique lorsque le contexte de l’application s’y prête. Produit des explications ou des solutions
adéquates en utilisant, parfois de façon implicite, les concepts, les lois, les théories et les modèles liés à
l’application. Justifie ses explications, ses solutions ou ses interventions, en s’appuyant sur des principes
scientifiques ou technologiques. Au terme du processus, indique des retombées réalistes liées à l’application.
Compétence acceptable
3
Formule des questions ou propose une explication ou une solution provisoire cernant en partie des aspects
essentiels de l’application. Relève les conditions de fonctionnement les plus simples d’un objet technique, d’un
système technologique, d’un produit ou d’un procédé. Détermine la fonction globale d’une application. Applique
correctement quelques concepts requis. Décrit sommairement les principes de fonctionnement de l’application.
Trouve les éléments défectueux de l’application lorsqu’ils sont évidents. Recourt à un formalisme mathématique
en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure). Produit des explications
ou des solutions partielles, liées à l’application. Au terme du processus, indique des retombées accessoires à
l’application.
Compétence peu développée
2
Formule des questions axées principalement sur des éléments accessoires. Propose une explication ou une solution
provisoire sans fondement. Mentionne des concepts liés à l’application. Nomme certains principes de
fonctionnement d’un objet technique, d’un système technologique, d’un produit ou d’un procédé. Au terme du
processus, produit une ébauche d’explication ou de solution.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des informations liées à l’application. Attribue un usage peu approprié à un objet technique, à un
système technologique ou à un produit. Propose ou réalise des interventions inappropriées.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
21
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
APPLICATIONS TECHNOLOGIQUES ET SCIENTIFIQUES
Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie, conformément
aux exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la rubrique Développement de la
compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– choisisse un mode de représentation approprié;
– utilise, à l’oral comme à l’écrit, un vocabulaire scientifique et technologique adéquat;
– établisse des liens entre des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques.
Les descriptions des niveaux de compétence étant identiques pour la 3e et la 4e année du secondaire, il est important de se référer
aux caractéristiques suivantes pour faire en sorte que l’évaluation tienne compte de l’année du cycle.
En 3e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de bénéficier d’indications liées à l’analyse, à la production ou à la transmission du message;
– de mobiliser des concepts de la troisième année du secondaire associés aux champs technologiques à l’étude;
– de se donner une compréhension qualitative des concepts;
– d’effectuer une sélection parmi un nombre suffisant de ressources;
– de faire appel aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’effectuer des retours réflexifs dirigés.
En 4e année du secondaire, les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de bénéficier d’un nombre limité d’indications liées à l’analyse, à la production ou à la transmission du message;
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de faire appel à des ressources supplémentaires;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
22 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Compétence marquée
5
Rehausse la qualité de la communication en faisant appel à des éléments complémentaires. Interprète avec
exactitude l’information contenue dans le message. Vulgarise son message de façon à en faciliter la compréhension
et l’interprétation. Choisit et utilise des modes de représentation efficients. Organise les informations recueillies
sous des formes facilitant leur traitement ou leur interprétation.
Compétence assurée
4
Sélectionne les éléments appropriés à la réalisation de la tâche. Choisit et utilise des sources d’information variées
et crédibles. Organise correctement les éléments de son message, l’adapte aux destinataires et le transmet
clairement. Utilise une terminologie conforme aux règles et aux conventions en usage. Choisit et utilise des modes
de représentation appropriés en faisant appel, au besoin, aux technologies de l’information et de la communication
pour présenter des données sous forme de tableaux, de graphiques ou de schémas.
Compétence acceptable
3
Sélectionne une partie des données parmi celles qui sont contenues dans le message. Utilise des sources
d’information dont la crédibilité peut varier. Organise et adapte partiellement des éléments de son message.
Produit un message qui respecte la propriété intellectuelle. Emploie, pour les concepts les plus simples, une
terminologie qui respecte les règles et les conventions. Choisit et utilise des modes de représentation acceptables
pour présenter des données.
Compétence peu développée
2
Produit un message en juxtaposant des éléments, sans l’adapter aux destinataires. Utilise un vocabulaire
élémentaire ou des modes de représentation qui respectent peu les règles et les conventions.
Compétence très peu développée
1
Transcrit des données contenues dans le message à interpréter. Omet de citer les sources d’information consultées.
Présente un nombre restreint d’éléments, ce qui rend difficile la compréhension du message. Utilise un vocabulaire
familier ou des modes de représentation sans se soucier des règles et des conventions.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
23
Troisième édition : 3e et 4e année du secondaire
3. Science et environnement
SCIENCE ET ENVIRONNEMENT
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de démontrer sa compétence à chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique, conformément aux exigences du Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la
rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– s’engage dans des résolutions de problèmes faisant appel à une démarche expérimentale;
– fasse appel à des manipulations et à des démarches de modélisation et d’observation, de même qu’à des démarches
empiriques dans certains cas.
Pour que le bilan des apprentissages reflète les caractéristiques propres à la quatrième année du secondaire et propres au
programme optionnel de science et environnement, l’évaluation doit aussi respecter les particularités suivantes.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter le plus souvent possible des concepts de manière quantitative;
– d’utiliser le formalisme mathématique et de prendre en compte des erreurs liées à la mesure;
– de rechercher des ressources supplémentaires pour résoudre le problème;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– de démontrer de la rigueur;
– de contrôler les variables de façon autonome;
– de développer des attitudes associées à l’efficacité et à l’efficience;
– d’effectuer des retours réflexifs, individuellement ou en équipe.
26 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 4e année du secondaire
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
Compétence marquée
5
Traduit clairement et de façon complète le problème à résoudre. Formule des hypothèses qu’il justifie en
s’appuyant sur les concepts appropriés. Dans l’élaboration de son plan d’action, prévoit le contrôle des variables
ayant une incidence sur les résultats. Présente un plan d’action efficient. Propose des réponses complètes. Justifie,
à l’aide des résultats obtenus, les modifications à apporter à son plan d’action.
Compétence assurée
4
Sélectionne les informations pertinentes liées au problème à résoudre. Formule des hypothèses vraisemblables qui
respectent les contraintes du problème et les conditions de réalisation relatives à sa résolution. Planifie chacune
des étapes de son plan d’action en prévoyant le contrôle de variables susceptibles d’influer sur ses résultats.
Durant la mise en œuvre de son plan d’action, consigne les éléments nécessaires à l’élaboration de ses réponses
et se réajuste au besoin. Recueille des données valables en utilisant correctement les outils et les instruments
choisis. Tient compte des erreurs liées aux mesures lors de la prise de données et du traitement de ses résultats.
Traite ses résultats et recourt au formalisme mathématique requis pour appuyer son raisonnement. Vérifie la
concordance entre l’hypothèse et l’analyse des résultats obtenus. Propose des réponses appropriées, qui tiennent
compte de ses résultats. Suggère, au besoin, des améliorations à apporter à son plan d’action.
Compétence acceptable
3
Relève des éléments du problème à résoudre. Formule des hypothèses qui tiennent compte de certaines contraintes
du problème. Propose un plan d’action sommaire en identifiant des variables susceptibles d’influer sur les résultats.
Travaille de façon sécuritaire pour lui et pour les autres. Présente des éléments provenant de la collecte de données
et un parcours qui respecte les étapes planifiées. Recourt au formalisme mathématique requis en commettant des
erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure). Établit des liens entre l’hypothèse et l’analyse
des résultats. Propose des réponses qui sont généralement en relation avec ses résultats. Rend compte des résultats
obtenus sans suggérer d’améliorations.
Compétence peu développée
2
Formule des suppositions plus ou moins reliées au problème à résoudre. Propose un plan d’action incomplet en
identifiant des variables peu ou pas pertinentes. Décrit, dans les traces de sa démarche, certaines étapes réalisées.
Présente les résultats obtenus et propose des réponses sans vérifier si elles ont un lien avec ses résultats ou avec
le problème.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des éléments du problème. Entreprend une action sans établir de plan. Selon le matériel mis à sa
disposition, reproduit des manipulations familières, reliées ou non au problème à résoudre. Énumère, dans les
traces de sa démarche, quelques actions réalisées. Présente les résultats obtenus sans proposer d’explications
reliées au problème.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
27
Troisième édition : 4e année du secondaire
SCIENCE ET ENVIRONNEMENT
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de mettre à profit ses connaissances scientifiques, conformément aux exigences du
Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– acquière et utilise des connaissances scientifiques;
– soit mis en contact avec différentes stratégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problème
(ex. : approche par problème, étude de cas, controverse, projet);
– développe une approche réflexive en prenant du recul à l’égard de sa démarche;
– analyse des données ou des informations pour poursuivre le développement de ses habiletés cognitives dans des situations
de plus en plus complexes.
Pour que le bilan des apprentissages reflète les caractéristiques propres à la quatrième année du secondaire et propres au
programme optionnel de science et environnement, l’évaluation doit aussi respecter les particularités suivantes.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de se trouver face à plusieurs aspects et points de vue liés à la problématique;
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter le plus souvent possible des concepts de manière quantitative;
– de recourir au formalisme mathématique lorsque la situation s’y prête;
– de rechercher des ressources supplémentaires, pour résoudre la problématique;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– de construire son opinion de façon autonome, à l’aide d’une argumentation riche et variée;
– de développer des attitudes associées à l’efficacité et à l’efficience;
– d’effectuer des retours réflexifs, individuellement ou en équipe.
28 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 4e année du secondaire
Mettre à profit ses connaissances scientifiques
Compétence marquée
5
Justifie son explication ou son opinion provisoire à l’aide de principes scientifiques connus. Démontre une maîtrise
dans l’application des concepts requis. Produit des explications ou défend ses opinions en s’appuyant sur des
principes scientifiques établis. Enrichit ses explications à l’aide du formalisme mathématique. Au terme du
processus, indique des retombées positives et négatives liées à la problématique.
Compétence assurée
4
Formule des questions ou propose une explication ou émet une opinion provisoire cernant les aspects essentiels
liés à la problématique et à son contexte. Élabore, en mobilisant ses connaissances, ses démarches de résolution
de problème. Applique les concepts requis de façon appropriée. Recourt au formalisme mathématique lorsque la
situation s’y prête. Produit des explications adéquates en utilisant, parfois de façon implicite, les concepts, les lois,
les théories et les modèles de la science et de la technologie. Justifie ses explications ou ses opinions en s’appuyant
sur des principes scientifiques tirés d’informations obtenues de sources crédibles. Au terme du processus, indique
des retombées réalistes liées à la problématique.
Compétence acceptable
3
Formule des questions ou propose une explication ou émet une opinion provisoire cernant en partie des aspects
essentiels de la problématique. Applique correctement quelques concepts requis. Recourt à un formalisme
mathématique en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure). Produit des
explications partielles, liées à la problématique. Au terme du processus, indique des retombées accessoires à la
problématique.
Compétence peu développée
2
Formule des questions axées principalement sur des éléments accessoires. Propose une explication ou émet une
opinion provisoire, sans fondement. Mentionne des concepts liés à la problématique. Au terme du processus,
produit une ébauche d’explication.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des informations liées à la problématique. Au terme du processus, émet des opinions injustifiées.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
29
Troisième édition : 4e année du secondaire
SCIENCE ET ENVIRONNEMENT
Compétence 3 : Communiquer à l’aide du langage scientifique
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de communiquer à l’aide du langage scientifique, conformément aux exigences du
Programme de formation et plus particulièrement aux indications de la rubrique Développement de la compétence.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– choisisse un mode de représentation approprié;
– établisse des liens entre des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques.
Pour que le bilan des apprentissages reflète les caractéristiques propres à la quatrième année du secondaire et propres au
programme optionnel de science et environnement, l’évaluation doit aussi respecter les particularités suivantes.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de bénéficier d’un nombre limité d’indications liées à l’analyse, à la production ou à la transmission du message;
– de mobiliser des concepts associés aux problématiques environnementales à l’étude;
– de traiter des concepts de manière qualitative et quantitative;
– de faire appel à des ressources supplémentaires;
– de justifier le choix des démarches, des stratégies ou des techniques;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
30 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 4e année du secondaire
Communiquer à l’aide du langage scientifique
Compétence marquée
5
Rehausse la qualité de la communication en faisant appel à des éléments complémentaires. Interprète avec
exactitude l’information contenue dans le message. Vulgarise son message de façon à en faciliter la compréhension
et l’interprétation. Choisit et utilise des modes de représentation efficients. Organise les informations recueillies
sous des formes facilitant leur traitement ou leur interprétation.
Compétence assurée
4
Sélectionne les éléments appropriés à la réalisation de la tâche. Choisit et utilise des sources d’information variées
et crédibles. Organise correctement les éléments de son message, l’adapte aux destinataires et le transmet
clairement. Utilise une terminologie conforme aux règles et aux conventions en usage. Choisit et utilise des modes
de représentation appropriés en faisant appel, au besoin, aux technologies de l’information et de la communication
pour présenter des données sous forme de tableaux, de graphiques ou de schémas.
Compétence acceptable
3
Sélectionne une partie des données parmi celles qui sont contenues dans le message. Utilise des sources
d’information dont la crédibilité peut varier. Organise et adapte partiellement des éléments de son message.
Produit un message qui respecte la propriété intellectuelle. Emploie, pour les concepts les plus simples, une
terminologie qui respecte les règles et les conventions. Choisit et utilise des modes de représentation acceptables
pour présenter des données.
Compétence peu développée
2
Produit un message en juxtaposant des éléments, sans l’adapter aux destinataires. Utilise un vocabulaire
élémentaire ou des modes de représentation qui respectent peu les règles et les conventions.
Compétence très peu développée
1
Transcrit des données contenues dans le message à interpréter. Omet de citer les sources d’information consultées.
Présente un nombre restreint d’éléments, ce qui rend difficile la compréhension du message. Utilise un vocabulaire
familier ou des modes de représentation sans se soucier des règles et des conventions.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
31
Troisième édition : 4e année du secondaire
5. Chimie
CHIMIE
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de démontrer sa compétence à chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
relevant de la chimie, conformément aux exigences du Programme de formation.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– s’engage dans des résolutions de problèmes faisant surtout appel à la démarche expérimentale et aussi à des démarches de
modélisation et d’observation, de même qu’à des démarches empiriques dans certains cas.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de faire appel à la méthodologie utilisée en science pour résoudre des problèmes qui mettent l’accent sur des aspects
pratiques;
– de mobiliser des notions associées aux concepts généraux : les gaz, l’aspect énergétique des transformations, la vitesse de
réaction et l’équilibre chimique;
– de dépasser la simple application de formules connues;
– de traiter des concepts de manière qualitative ou quantitative, selon le contexte;
– de faire appel au formalisme mathématique et de tenir compte des erreurs liées aux mesures;
– de recourir aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
34 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 5e année du secondaire
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie
Compétence marquée
5
Traduit clairement et de façon complète le problème à résoudre. Formule des questions, des explications ou des
hypothèses qu’il justifie en s’appuyant sur les concepts appropriés. Dans l’élaboration de son plan d’action, prévoit
le contrôle des variables ayant une incidence sur les résultats. Présente un plan d’action efficient. Propose des
réponses ou des solutions complètes. Justifie, à l’aide des résultats obtenus, les modifications à apporter à son
plan d’action.
Compétence assurée
4
Sélectionne les informations pertinentes liées au problème à résoudre. Formule des questions, des explications ou
des hypothèses vraisemblables qui respectent les contraintes du problème et les conditions relatives à sa
résolution. Planifie chacune des étapes de son plan d’action en prévoyant le contrôle de variables susceptibles
d’influer sur ses résultats. Durant la mise en œuvre de son plan d’action, consigne les éléments nécessaires à
l’élaboration de ses réponses ou de ses solutions et se réajuste au besoin. Recueille des données valables en
utilisant correctement les outils et les instruments choisis. Prend en considération l’incertitude et les erreurs liées
aux mesures lors de la prise de données. Tient compte des chiffres significatifs lors de la présentation de ses
résultats. Compare ses résultats aux valeurs théoriques admises, s’il y a lieu. Vérifie la concordance entre
l’hypothèse et l’analyse des résultats obtenus. Propose des réponses ou des solutions appropriées qui tiennent
compte de ses résultats. Traite ses résultats et appuie son raisonnement en recourant au formalisme mathématique
requis. Suggère, au besoin, des améliorations à apporter à son plan d’action.
Compétence acceptable
3
Relève des éléments du problème à résoudre. Formule des questions, des explications ou des hypothèses qui
tiennent compte de certaines contraintes du problème. Propose un plan d’action sommaire en identifiant des
variables susceptibles d’influer sur les résultats. Travaille de façon sécuritaire pour lui et pour les autres. Présente
des éléments provenant de la collecte de données et un parcours qui respecte les étapes planifiées. Propose des
réponses ou des solutions qui sont généralement en relation avec ses résultats. Recourt au formalisme
mathématique requis en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure). Rend
compte des résultats obtenus sans suggérer d’améliorations.
Compétence peu développée
2
Formule des suppositions plus ou moins reliées au problème à résoudre. Propose un plan d’action incomplet en
identifiant des variables peu ou pas pertinentes. Décrit, dans les traces de sa démarche, certaines étapes réalisées
ou certains aspects de sa solution. Présente les résultats obtenus et propose des réponses ou des solutions sans
vérifier si elles ont un lien avec ses résultats ou avec le problème.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des éléments du problème. Entreprend une action sans établir de plan. Selon le matériel mis à sa
disposition, reproduit des manipulations familières, reliées ou non au problème à résoudre. Énumère quelques
actions réalisées. Présente les résultats obtenus sans proposer d’explications ou de solutions reliées au problème.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
35
Troisième édition : 5e année du secondaire
CHIMIE
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances en chimie
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de mettre à profit ses connaissances en chimie, conformément aux exigences du
Programme de formation.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– acquière et utilise des connaissances en chimie;
– examine, comprenne et explique des phénomènes ou des applications en faisant appel aux concepts de chimie;
– fasse appel aux démarches d’analyse, d’observation, empirique et de modélisation;
– soit mis en contact avec différentes stratégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problème
(ex. : approche par problème, étude de cas, controverse, projet);
– développe une approche réflexive en prenant du recul à l’égard de sa démarche;
– analyse des données ou des informations pour poursuivre le développement de ses habiletés cognitives dans des situations
de plus en plus complexes.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– d’identifier les composantes scientifiques (concepts, lois, modèles, théories, principes) d’un problème ou d’une application;
– d’élaborer une explication provisoire;
– de mobiliser des notions associées aux concepts généraux : les gaz, l’aspect énergétique des transformations, la vitesse de
réaction et l’équilibre chimique;
– de dépasser la simple application de formules connues;
– de traiter des concepts de manière qualitative ou quantitative, selon le contexte;
– de faire appel au formalisme mathématique;
– de recourir aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
36 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 5e année du secondaire
Mettre à profit ses connaissances en chimie
Compétence marquée
5
Justifie son explication provisoire à l’aide de principes scientifiques ou technologiques connus. Démontre une
maîtrise dans l’application des concepts requis. Produit des explications cohérentes et complètes en s’appuyant
sur des principes établis de chimie. Enrichit ses explications à l’aide du formalisme mathématique. Indique des
répercussions possibles du phénomène ou de l’application dans d’autres situations.
Compétence assurée
4
Formule des questions ou propose une explication provisoire cernant les aspects essentiels du phénomène ou de
l’application. Élabore, en mobilisant des principes scientifiques ou technologiques pertinents, ses démarches de
résolution de problème Applique les concepts requis de façon appropriée. Recourt au formalisme mathématique
lorsque la situation s’y prête. Produit des explications adéquates en utilisant, parfois de façon implicite, les
concepts, les lois, les théories et les modèles de la chimie. Justifie ses explications en s’appuyant sur des données
exprimées, au besoin, à l’aide de chiffres significatifs tenant compte de l’incertitude qui s’y rattache.
Compétence acceptable
3
Formule des questions, ou propose une explication provisoire cernant en partie des aspects essentiels du
phénomène ou de l’application. Applique correctement quelques concepts requis. Recourt à un formalisme
mathématique en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure ou erreur
de chiffres significatifs). Produit des explications partielles, liées au phénomène ou à l’application.
Compétence peu développée
2
Formule des questions axées principalement sur des éléments accessoires. Propose une explication provisoire,
sans fondement. Mentionne des concepts liés au phénomène ou à l’application. Au terme du processus, produit
une ébauche d’explication scientifique.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des informations liées au phénomène ou à l’application. Au terme du processus, produit une explication
sans fondement scientifique.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
37
Troisième édition : 5e année du secondaire
CHIMIE
Compétence 3 : Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science et
en technologie, conformément aux exigences du Programme de formation.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– choisisse un mode de représentation approprié;
– utilise, à l’oral comme à l’écrit, un vocabulaire scientifique et technologique adéquat;
– établisse des liens entre des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de mobiliser des notions associées aux concepts généraux : les gaz, l’aspect énergétique des transformations, la vitesse de
réaction et l’équilibre chimique;
– de traiter des concepts de manière qualitative ou quantitative, selon le contexte;
– de recourir aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– de valider ses sources d’information (auteur, date, recherche croisée, etc.);
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
38 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 5e année du secondaire
Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science
et en technologie
Compétence marquée
5
Rehausse la qualité de la communication en faisant appel à des éléments complémentaires. Interprète avec
exactitude l’information contenue dans le message. Vulgarise son message de façon à en faciliter la compréhension
et l’interprétation. Choisit et utilise des modes de représentation efficients. Organise les informations recueillies
sous des formes facilitant leur traitement ou leur interprétation.
Compétence assurée
4
Sélectionne les éléments appropriés à la réalisation de la tâche. Choisit et utilise des sources d’information variées
et crédibles. Organise correctement les éléments de son message, l’adapte aux destinataires et le transmet
clairement. Utilise une terminologie conforme aux règles et aux conventions en usage. Choisit et utilise des modes
de représentation appropriés en faisant appel, au besoin, aux technologies de l’information et de la communication
pour présenter des données sous forme de tableaux, de graphiques ou de schémas.
Compétence acceptable
3
Sélectionne une partie des données parmi celles qui sont contenues dans le message. Utilise des sources
d’information dont la crédibilité peut varier. Organise et adapte partiellement des éléments de son message.
Produit un message qui respecte la propriété intellectuelle. Emploie, pour les concepts les plus simples, une
terminologie qui respecte les règles et les conventions. Choisit et utilise des modes de représentation acceptables
pour présenter des données.
Compétence peu développée
2
Produit un message en juxtaposant des éléments, sans l’adapter aux destinataires. Utilise un vocabulaire
élémentaire ou des modes de représentation qui respectent peu les règles et les conventions.
Compétence très peu développée
1
Transcrit des données contenues dans le message à interpréter. Omet de citer les sources d’information consultées.
Présente un nombre restreint d’éléments, ce qui rend difficile la compréhension du message. Utilise un vocabulaire
familier ou des modes de représentation sans se soucier des règles et des conventions.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
39
Troisième édition : 5e année du secondaire
6. Physique
PHYSIQUE
Compétence 1 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la
physique
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de démontrer sa compétence à chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
relevant de la physique, conformément aux exigences du Programme de formation.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– s’engage dans des résolutions de problèmes faisant surtout appel à la démarche expérimentale et aussi à des démarches de
modélisation et d’observation, de même qu’à des démarches empiriques dans certains cas.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de faire appel à la méthodologie utilisée en science pour résoudre des problèmes qui mettent l’accent sur des aspects
pratiques;
– de mobiliser des notions associées aux concepts généraux : la cinématique, la dynamique, la transformation de l’énergie et
l’optique géométrique;
– de dépasser la simple application de formules connues;
– de traiter des concepts de manière qualitative ou quantitative, selon le contexte;
– de faire appel au formalisme mathématique et de tenir compte des erreurs liées aux mesures;
– de recourir aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
42 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 5e année du secondaire
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la physique
Compétence marquée
5
Traduit clairement et de façon complète le problème à résoudre. Formule des questions, des explications ou des
hypothèses qu’il justifie en s’appuyant sur les concepts appropriés. Dans l’élaboration de son plan d’action, prévoit
le contrôle des variables ayant une incidence sur les résultats. Présente un plan d’action efficient. Propose des
réponses ou des solutions complètes. Justifie, à l’aide des résultats obtenus, les modifications à apporter à son
plan d’action.
Compétence assurée
4
Sélectionne les informations pertinentes liées au problème à résoudre. Formule des questions, des explications ou
des hypothèses vraisemblables, qui respectent les contraintes du problème et les conditions relatives à sa
résolution. Planifie chacune des étapes de son plan d’action en prévoyant le contrôle de variables susceptibles
d’influer sur ses résultats. Durant la mise en œuvre de son plan d’action, consigne les éléments nécessaires à
l’élaboration de ses réponses ou de ses solutions et se réajuste au besoin. Recueille des données valables en
utilisant correctement les outils et les instruments choisis. Prend en considération l’incertitude et les erreurs liées
aux mesures lors de la prise de données. Tient compte des chiffres significatifs lors de la présentation de ses
résultats. Compare ses résultats aux valeurs théoriques admises, s’il y a lieu. Vérifie la concordance entre
l’hypothèse et l’analyse des résultats obtenus. Propose des réponses ou des solutions appropriées qui tiennent
compte de ses résultats. Traite ses résultats et appuie son raisonnement en recourant au formalisme mathématique
requis. Suggère, au besoin, des améliorations à apporter à son plan d’action.
Compétence acceptable
3
Relève des éléments du problème à résoudre. Formule des questions, des explications ou des hypothèses qui
tiennent compte de certaines contraintes du problème. Propose un plan d’action sommaire en identifiant des
variables susceptibles d’influer sur les résultats. Travaille de façon sécuritaire pour lui et pour les autres. Présente
des éléments provenant de la collecte de données et un parcours qui respecte les étapes planifiées. Propose des
réponses ou des solutions qui sont généralement en relation avec ses résultats. Recourt au formalisme
mathématique requis en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure). Rend
compte des résultats obtenus sans suggérer d’améliorations.
Compétence peu développée
2
Formule des suppositions plus ou moins reliées au problème à résoudre. Propose un plan d’action incomplet en
identifiant des variables peu ou pas pertinentes. Décrit, dans les traces de sa démarche, certaines étapes réalisées
ou certains aspects de sa solution. Présente les résultats obtenus et propose des réponses ou des solutions sans
vérifier si elles ont un lien avec ses résultats ou avec le problème.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des éléments du problème. Entreprend une action sans établir de plan. Selon le matériel mis à sa
disposition, reproduit des manipulations familières, reliées ou non au problème à résoudre. Énumère quelques
actions réalisées. Présente les résultats obtenus sans proposer d’explications ou de solutions reliées au problème.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
43
Troisième édition : 5e année du secondaire
PHYSIQUE
Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances en physique
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de mettre à profit ses connaissances en physique, conformément aux exigences du
Programme de formation.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– acquière et utilise des connaissances en physique;
– examine, comprenne et explique des phénomènes ou des applications en faisant appel aux concepts de physique ;
– fasse appel aux démarches d’analyse, d’observation, empirique et de modélisation;
– soit mis en contact avec différentes stratégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problème
(ex. : approche par problème, étude de cas, controverse, projet);
– développe une approche réflexive en prenant du recul à l’égard de sa démarche;
– analyse des données ou des informations pour poursuivre le développement de ses habiletés cognitives dans des situations
de plus en plus complexes.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– d’identifier les composantes scientifiques (concepts, lois, modèles, théories, principes) d’un problème ou d’une application;
– d’élaborer une explication provisoire;
– de mobiliser des notions associées aux concepts généraux : la cinématique, la dynamique, la transformation de l’énergie et
l’optique géométrique;
– de dépasser la simple application de formules connues;
– de traiter des concepts de manière qualitative ou quantitative, selon le contexte;
– de faire appel au formalisme mathématique;
– de recourir aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
44 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 5e année du secondaire
Mettre à profit ses connaissances en physique
Compétence marquée
5
Justifie son explication provisoire à l’aide de principes scientifiques ou technologiques connus. Démontre une
maîtrise dans l’application des concepts requis. Produit des explications cohérentes et complètes en s’appuyant
sur des principes établis de physique. Enrichit ses explications à l’aide du formalisme mathématique. Indique des
répercussions possibles du phénomène ou de l’application dans d’autres situations.
Compétence assurée
4
Formule des questions ou propose une explication provisoire cernant les aspects essentiels du phénomène ou de
l’application. Élabore, en mobilisant des principes scientifiques ou technologiques pertinents, ses démarches de
résolution de problème. Applique les concepts requis de façon appropriée. Recourt au formalisme mathématique
lorsque la situation s’y prête. Produit des explications adéquates en utilisant, parfois de façon implicite, les
concepts, les lois, les théories et les modèles de la physique. Justifie ses explications en s’appuyant sur des données
exprimées, au besoin, à l’aide de chiffres significatifs tenant compte de l’incertitude qui s’y rattache.
Compétence acceptable
3
Formule des questions, ou propose une explication provisoire cernant en partie des aspects essentiels du
phénomène ou de l’application. Applique correctement quelques concepts requis. Recourt à un formalisme
mathématique en commettant des erreurs mineures (ex. : erreur de conversion des unités de mesure ou erreur
de chiffres significatifs). Produit des explications partielles, liées au phénomène ou à l’application.
Compétence peu développée
2
Formule des questions axées principalement sur des éléments accessoires. Propose une explication provisoire,
sans fondement. Mentionne des concepts liés au phénomène ou à l’application. Au terme du processus, produit
une ébauche d’explication scientifique.
Compétence très peu développée
1
Retranscrit des informations liées au phénomène ou à l’application. Au terme du processus, produit une explication
sans fondement scientifique.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
45
Troisième édition : 5e année du secondaire
PHYSIQUE
Compétence 3 : Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie
Au 2e cycle du secondaire, l’enseignant doit réaliser un bilan des apprentissages à la fin de chacune des années en situant sur
l’échelle le niveau de compétence atteint par l’élève. Il s’assure d’avoir proposé à ce dernier des situations d’apprentissage et
d’évaluation variées qui lui ont permis de communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en science
et en technologie, conformément aux exigences du Programme de formation.
De façon générale, le contexte pédagogique devrait faire en sorte que l’élève :
– choisisse un mode de représentation approprié;
– utilise, à l’oral comme à l’écrit, un vocabulaire scientifique et technologique adéquat;
– établisse des liens entre des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques.
Les situations à privilégier doivent notamment permettre à l’élève :
– de mobiliser des notions associées aux concepts généraux : la cinématique, la dynamique, la transformation de l’énergie et
l’optique géométrique;
– de traiter des concepts de manière qualitative ou quantitative, selon le contexte;
– de recourir aux démarches, aux stratégies ou aux techniques appropriées;
– de valider ses sources d’information (auteur, date, recherche croisée, etc.);
– d’effectuer des retours réflexifs individuellement ou en équipe.
46 Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
Troisième édition : 5e année du secondaire
Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en
science et en technologie
Compétence marquée
5
Rehausse la qualité de la communication en faisant appel à des éléments complémentaires. Interprète avec
exactitude l’information contenue dans le message. Vulgarise son message de façon à en faciliter la compréhension
et l’interprétation. Choisit et utilise des modes de représentation efficients. Organise les informations recueillies
sous des formes facilitant leur traitement ou leur interprétation.
Compétence assurée
4
Sélectionne les éléments appropriés à la réalisation de la tâche. Choisit et utilise des sources d’information variées
et crédibles. Organise correctement les éléments de son message, l’adapte aux destinataires et le transmet
clairement. Utilise une terminologie conforme aux règles et aux conventions en usage. Choisit et utilise des modes
de représentation appropriés en faisant appel, au besoin, aux technologies de l’information et de la communication
pour présenter des données sous forme de tableaux, de graphiques ou de schémas.
Compétence acceptable
3
Sélectionne une partie des données parmi celles qui sont contenues dans le message. Utilise des sources
d’information dont la crédibilité peut varier. Organise et adapte partiellement des éléments de son message.
Produit un message qui respecte la propriété intellectuelle. Emploie, pour les concepts les plus simples, une
terminologie qui respecte les règles et les conventions. Choisit et utilise des modes de représentation acceptables
pour présenter des données.
Compétence peu développée
2
Produit un message en juxtaposant des éléments, sans l’adapter aux destinataires. Utilise un vocabulaire
élémentaire ou des modes de représentation qui respectent peu les règles et les conventions.
Compétence très peu développée
1
Transcrit des données contenues dans le message à interpréter. Omet de citer les sources d’information consultées.
Présente un nombre restreint d’éléments, ce qui rend difficile la compréhension du message. Utilise un vocabulaire
familier ou des modes de représentation sans se soucier des règles et des conventions.
Échelles des niveaux de compétence : enseignement secondaire, 2e cycle
47
Troisième édition : 5e année du secondaire
13-4619-05
Table des matières
Applications technologiques et scientifiques
Présentation de la discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Compétence 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés
La vision de la science et de la technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
en science et en technologie . . . . . . . . . . . . . . . . 21
La culture scientifique et technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Le programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Compétence 3 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Relations entre le programme d’applications
Attentes de fin de cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
technologiques et scientifiques et les autres
Développement de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
éléments du Programme de formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Relations avec les domaines généraux de formation . . . . . . . . . . . . 5
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire . . . 25
Relations avec les compétences transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Applications liées aux principaux champs technologiques . . . . . . . 26
Relations avec les autres disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Démarches, stratégies, attitudes et techniques . . . . . . . . . . . . . . . 29
Concepts prescrits (première année du cycle) . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Contexte pédagogique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Concepts prescrits (deuxième année du cycle) . . . . . . . . . . . . . . . 50
Ressources pouvant être mises à profit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Rôle de l’enseignant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Rôle de l’élève . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Annexe – Exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation . . . . 67
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique
ou technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Compétence 1 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Attentes de fin de cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Développement de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances
scientifiques et technologiques . . . . . . . . . . . . . . 17
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Compétence 2 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Attentes de fin de cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Développement de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Apport du programme d’applications technologiques et scientifiques
au Programme de formation
Chercher des réponses ou des
solutions à des problèmes díordre
Applications technologiques e
Mettre à profit ses
t sc
scientifique ou technologique
ientifi
connaissances scientifiques
ques
et technologiques
Mathématique, science et technologie
Mettre en œuvre
Exercer son
sa pensée créatrice
jugement critique
Se donner
des méthodes
COMPÉTENCES D’ORDRE INTELLECTUEL
COMPÉTENCESD’ORDREM
Résoudre des
de travail
ÉTH
problèmes
efficaces
OD
Santé et
Orientation et
O
Langues
Universs
L
o
O
Exploiter
bien-être
entrepreneuriat
G
c
IQ
i
líinformation
Structuration
Exploiter les
U
a
E
de l’identité
technologies
l
de l’information
et de la
Développement
communication
ÉLÈVE Construction
d’une vision
du pouvoir
du monde
D
d’action
év
C
Vivre-ensemble
O
e
M
et citoyenneté
Environnement et
l
P
o
ÉT
consommation
E
p
N
Communiquer
Médias
Actualiser
L
C
p
E
de façon
D
son potentiel
e
E
appropriée
L
m
’ORD
e
RE
Coopérer
n
DE
t
Arts
LA C
p
OM
r
MU
o
NICA
f
TIO
e
N
s
COMPÉTENCES D’ORDRE PERSONNEL ET SOCIA
sionnel
Développement de la personne
Visées du Programme de formation
Domaines généraux de formation
Compétences transversales
Communiquer
Domaines d’apprentissage
à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie
Compétences disciplinaires en applications technologiques et scientifiques
Programme de formation de l’école québécoise
Présentation de la discipline
La science et la technologie jouent un rôle sans cesse grandissant dans nos
La vision de la science
La science offre une
vies et elles contribuent d’une façon déterminante à la transformation des
et de la technologie
grille d’analyse du
sociétés. Leur influence est manifeste dans une multitude de réalisations
La science offre une grille d’analyse du monde
monde qui nous entoure.
omniprésentes dans notre environnement et les méthodologies qui les carac-
qui nous entoure. Elle vise à décrire et à
Elle vise à décrire
térisent, aussi bien que les connaissances qu’elles ont permis de générer,
expliquer certains aspects de notre univers.
et à expliquer certains
s’appliquent à de nombreuses sphères de l’activité humaine. Les applications
Constituée d’un ensemble de théories, de
aspects de notre univers.
qui en découlent influencent beaucoup notre mode de vie et concourent à la
connaissances, d’observations et de démarches,
poursuite du développement des connaissances sur l’univers qui nous entoure.
elle se caractérise notamment par la recherche de modèles intelligibles, les
Les activités scientifiques et technologiques s’inscrivent dans un contexte social
plus simples possible, pour rendre compte de la complexité du monde. Ces
et culturel et elles sont le fruit du travail d’une communauté qui construit
modèles peuvent par la suite être combinés à des modèles existants qui
de manière collective de nouveaux savoirs. En science et en technologie tout
deviennent de plus en plus englobants. Les théories et les modèles sont ainsi
comme dans les autres domaines d’activité, l’évolution des connaissances ne
constamment mis à l’épreuve, modifiés et réorganisés au fur et à mesure
se fait pas de façon linéaire et additive. Fortement marquées par les contextes
que de nouvelles connaissances se construisent.
sociétal et environnemental dans lesquels elles s’inscrivent, les connaissances
Quant à la technologie, elle est plus particulièrement orientée vers l’action et
scientifiques et technologiques avancent tantôt à petits pas, par approxima-
l’intervention. Elle vise à soutenir l’activité humaine exercée sur l’environne-
tions successives, tantôt par bonds. Elles connaissent parfois des périodes
ment, dont l’être humain est lui-même partie intégrante. Elle touche plusieurs
de stagnation auxquelles peuvent succéder des progressions spectaculaires.
champs technologiques1, dont les technologies
L’émergence rapide des savoirs scientifiques et technologiques, leur quantité,
médicales, les technologies agricoles et agro-
La technologie, plus
leur complexité et la prolifération de leurs applications exigent des individus
alimentaires, les technologies de l’énergie, les
particulièrement orientée
qu’ils disposent non seulement d’un bagage de connaissances spécifiques
technologies de l’information et de la commu-
vers l’action et l’inter-
de ces domaines, mais aussi de stratégies qui leur permettent de s’adapter
nication, les technologies des transports, les
vention, vise à soutenir
aux contraintes du changement. Une telle adaptation nécessite de prendre du
technologies de production manufacturière et
l’activité humaine exercée
recul par rapport aux acquis, de comprendre la portée et les limites du savoir
les technologies de la construction.
sur l’environnement.
et d’en saisir les retombées. Cela suppose en outre la capacité à prendre
Le terme technologie désigne de fait une grande
Elle touche plusieurs
une position critique à l’égard des questions d’ordre éthique soulevées par
diversité de réalisations, qui vont des plus
champs technologiques.
ces retombées.
simples aux plus sophistiquées. Parmi celles-ci,
on compte aussi bien des techniques et des procédés que des outils, des
machines et des matériaux. La technologie tend vers la plus grande rigueur
1. Les champs technologiques sont présentés dans la section Contenu de formation : ressources
à mobiliser et à construire.
possible dans ses réalisations et elle s’alimente aux principes et aux concepts
› 1
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
élaborés par la science ou à ceux d’autres disciplines, selon les besoins
La culture scientifique et technologique
› 2
auxquels elle cherche à répondre. Elle repose néanmoins sur des savoirs et
Chapitre 6
Parties intégrantes des sociétés qu’elles ont contribué à façonner, la science
des pratiques qui lui sont propres. Les préoccupations pragmatiques qui la
et la technologie occupent une part importante de l’héritage culturel et cons-
caractérisent conduisent à la conception et à l’adoption
tituent un facteur déterminant de développement. Aussi
de démarches spécifiques.
La science et la tech-
importe-t-il d’amener les élèves à élargir graduellement
Parties intégrantes des
nologie sont de plus
La science et la technologie sont de plus en plus marquées
leur culture scientifique et technologique, de leur faire
sociétés qu’elles ont
en plus marquées par
par leur interdépendance, au point que, dans un grand
prendre conscience du rôle qu’une telle culture peut jouer
contribué à façonner, la
leur interdépendance,
nombre de situations, on distingue difficilement la fron-
dans leur capacité à prendre des décisions éclairées et
science et la technologie
au point que, dans
tière qui les sépare. Dans son effort pour comprendre le
de leur faire découvrir le plaisir que l’on peut retirer de la
occupent une part
un grand nombre de
monde qui nous entoure, la science s’appuie fréquemment
science, de la technologie et de leurs applications.
importante de l’héritage
situations, on distingue
sur les développements de la technologie et sur ses réali-
Les activités scientifiques et technologiques sollicitent la
culturel et constituent
difficilement la frontière
sations concrètes. Réciproquement, lorsque la technologie
curiosité, l’imagination, le désir d’explorer, le plaisir d’expé-
un facteur déterminant
qui les sépare.
s’efforce de répondre à un besoin par la réalisation d’objets
rimenter et de découvrir tout autant que les connaissances
de développement.
techniques2, de systèmes3, de produits4 ou par l’élaboration
et le besoin de comprendre, d’expliquer, de créer et d’exé-
de procédés5, elle tire profit des principes, des lois et des théories scienti-
cuter. À ce titre, la science et la technologie ne sont pas l’apanage de
fiques, tout en leur offrant un champ d’application.
quelques initiés. La curiosité à l’égard des phénomènes qui nous entourent
Il arrive aussi que les avancées technologiques précèdent les théories scien-
ainsi que la fascination pour les inventions et l’innovation en science et en
tifiques qui en expliquent le fondement. On construisait depuis longtemps des
technologie nous interpellent tous à des degrés divers.
boussoles quand parut la première étude moderne sur le magnétisme. Les pre-
L’histoire de la science et de la technologie est partie prenante de cette
miers moteurs à explosion ont fonctionné sans l’aide de la thermodynamique
culture et doit être mise à contribution. Elle permet de mettre en perspective
tout comme les premiers avions ont volé sans l’aide de l’aérodynamique. La
les découvertes scientifiques de même que les innovations technologiques
technologie devient même, dans ce cas, un champ extrêmement fécond
et d’enrichir la compréhension que l’on en a.
d’exploration et de questionnement qui relance la théorisation. Cette complé-
mentarité entre la science et la technologie existe également dans leur
Diverses ressources peuvent être mises à profit. Les musées, les centres de
manière respective d’aborder le monde physique, tant du point de vue
recherche, les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entre-
conceptuel que du point de vue pratique.
prises locales ou plusieurs autres ressources communautaires constituent
autant de sources où puiser pour accroître et enrichir sa culture scientifique
2. Par « objet technique », on entend un objet fabriqué par opposition à un objet naturel. Il s’agit
et technologique.
d’un objet de construction simple qui a un but utilitaire. Par exemple : un marteau, une cuillère
ou une pince à épiler.
3. Par « système », on entend un ensemble d’éléments, plus ou moins complexes, ordonnés et en inter-
action. Le système permet de répondre à un besoin déterminé. Par exemple : une bicyclette, un
lave-vaisselle ou un système de chauffage et de ventilation.
4. Par « produit », on entend une substance qui résulte de transformations dues à des opérations
humaines. Par exemple : un produit alimentaire ou un produit de beauté.
5. Par « procédé », on désigne les moyens et les méthodes utilisés pour faire quelque chose, pour
obtenir un résultat. Par exemple : des procédés techniques, industriels ou de fabrication.
Programme de formation de l’école québécoise
Le programme
de concepts et de stratégies au moyen de démarches où la manipulation
occupe une place centrale.
Le programme préconise un enseignement où la science et la technologie
sont abordées selon quatre perspectives. La perspective démocratique se
L’élève est appelé à se poser des questions, à résoudre des problèmes et à
soucie plutôt de développer l’expertise citoyenne. La perspective humaniste
trouver des solutions en observant, en manipulant, en mesurant, en expéri-
vise le développement du potentiel intellectuel. La perspective que l’on qua-
mentant et en construisant, que ce soit dans un laboratoire, dans un atelier
lifie de technocratique aborde l’enseignement sous l’angle de l’expertise
ou sur le terrain.
scientifique tandis que la perspective utilitariste s’oriente vers l’utilisation de
La deuxième compétence met l’accent sur le contrôle des objets ou des sys-
la science et de la technologie au quotidien. Le programme d’applications
tèmes, sur la conceptualisation et sur le réinvestissement des apprentissages
technologiques et scientifiques s’inscrit plus particulière-
en applications technologiques et scientifiques, notamment dans des problé-
ment dans les perspectives technocratique et utilitariste.
matiques de la vie quotidienne. Elle implique aussi une
Ce programme regroupe
en une seule discipline
Ce programme regroupe en une seule discipline plusieurs
réflexion sur la nature même des savoirs scientifiques et
Les trois compétences se
plusieurs champs
champs disciplinaires, à savoir l’astronomie, la biologie,
technologiques, leur évolution et leurs multiples retombées,
développent et s’évaluent
disciplinaires, à savoir
la chimie, la géologie, la physique et la technologie. Ce
particulièrement sur le plan sociétal et environnemental.
en interaction et non
l’astronomie, la biologie,
regroupement est notamment motivé par le besoin fré-
L’élève est amené à s’approprier les concepts qui per-
de manière isolée
la chimie, la géologie,
quent de faire appel aux contenus et aux méthodes de plu-
mettent d’analyser et de comprendre le fonctionnement
et séquentielle.
la physique et
sieurs de ces champs pour résoudre des problèmes ou pour
d’objets et de systèmes technologiques, d’en saisir les prin-
la technologie.
explorer, sous toutes leurs facettes, les diverses applica-
cipes de construction et de procéder, quand cela est nécessaire, à leur entre-
tions de la science et de la technologie.
tien ou à leur réparation. Ces concepts sont abordés en tant qu’éléments
Dans le prolongement des programmes du primaire et du premier cycle du
utiles pour comprendre le monde et porter des jugements éclairés. Ils ne sont
secondaire, il cible le développement des trois mêmes compétences :
pas étudiés de manière isolée, mais dans leurs interrelations, en fonction des
problèmes à résoudre ou des objets et systèmes à concevoir ou à analyser.
– Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scien-
tifique ou technologique;
La troisième compétence fait appel aux divers langages propres à la disci-
– Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques;
pline et essentiels au partage d’information, de même qu’à l’interprétation
et à la production de messages à caractère scientifique ou technologique.
– Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie.
Elle postule non seulement la connaissance d’une terminologie et d’un sym-
Étroitement liées, ces compétences se rattachent à des dimensions complé-
bolisme spécialisés, mais aussi leur utilisation judicieuse, notamment par
mentaires de la science et de la technologie : les aspects pratiques et métho-
l’adaptation du discours aux interlocuteurs ciblés.
dologiques; les aspects théoriques, sociohistoriques et environnementaux;
L’élève participe activement à des échanges en faisant appel aux langages
et les aspects relatifs à la communication. Bien que les intentions globales
propres à la science et à la technologie, conformément aux règles et aux
qui en émergent soient sensiblement les mêmes qu’au primaire et qu’au
conventions établies. Il construit son argumentation et exprime son point
premier cycle du secondaire, les exigences relatives à leur développement
de vue.
sont de plus en plus élevées et elles sont centrées sur la notion d’application.
La première compétence met l’accent sur la méthodologie utilisée en science et
en technologie pour résoudre des problèmes. Elle est axée sur l’appropriation
› 3
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Les trois compétences se développent et s’évaluent en interaction et non de
› 4
Chapitre 6
manière isolée et séquentielle. L’appropriation des démarches utilisées en
science et en technologie demande en effet que l’on connaisse et mobilise
les concepts et les langages qui y correspondent. Elle s’effectue dans les
divers contextes qui contribuent à leur donner sens et portée.
Ces compétences sont indissociables des objets d’étude privilégiés par le
programme. Provenant de divers champs disciplinaires, ces éléments sont
regroupés en quatre univers : l’univers technologique; l’univers vivant; l’uni-
vers matériel; et la Terre et l’espace. Ils sont tous en relation avec le concept
d’application et les sept champs technologiques. Chacun d’eux, présenté
dans la section Contenu de formation, fournit des ressources essentielles
au développement des compétences.
Programme de formation de l’école québécoise
Relations entre le programme d’applications technologiques et scientifiques
et les autres éléments du Programme de formation
Le programme d’applications technologiques et scientifiques présente de
ressources naturelles, les impacts de certaines réalisations humaines, la ges-
nombreuses relations avec les autres éléments du Programme de formation, à
tion des déchets, la richesse des différents milieux de vie, les enjeux éthiques
savoir les domaines généraux de formation, les compétences transversales,
associés aux biotechnologies, la complexité des changements climatiques
le programme de mathématique et les autres domaines d’apprentissage.
et la biodiversité. Plusieurs avancées de la science et de la technologie ont
entraîné des habitudes de consommation ayant des conséquences diverses
sur l’environnement. Si l’on opte, par exemple, pour l’analyse d’une centrale
Relations avec les domaines généraux de formation
hydroélectrique ou la conception d’une éolienne, on en étudiera les impacts
Les problématiques associées aux domaines généraux de formation trouvent
d’ordre social, éthique, économique ou environnemental. Il convient aussi
un écho important dans les enjeux et les défis liés aux découvertes et aux
d’amener les élèves à prendre conscience de ces enjeux, à s’interroger sur
réalisations d’ordre scientifique ou technologique, plus particulièrement dans
leurs propres habitudes de consommation et à adopter un comportement
leurs répercussions sur la santé, le bien-être, l’environnement et l’économie.
responsable à cet égard.
Santé et bien-être
Médias
Les domaines généraux de formation
Les nombreuses interrogations liées à la santé, au
Que ce soit pour s’informer, apprendre ou communi-
nomment les grands enjeux contemporains.
bien-être et à la sexualité des adolescents bénéficient
quer, les élèves ont recours aux différents médias qui
Par leur manière spécifique d’aborder la
largement des savoirs acquis dans cette discipline.
sont déjà très présents dans leur quotidien. Dans leur
réalité, les disciplines scolaires apportent
Ceux-ci contribuent de façon significative à l’exploi-
quête d’information, ils apprennent à devenir critiques
un éclairage particulier sur ces enjeux,
tation de ce domaine général de formation, par
à l’égard des renseignements qu’ils obtiennent. Ils
supportant ainsi le développement
exemple en offrant aux élèves la possibilité de mieux
s’approprient le matériel et les codes de communi-
d’une vision du monde élargie.
connaître leur corps et en les incitant à adopter de
cation médiatiques; ils constatent graduellement
saines habitudes de vie. Songeons notamment aux
l’influence des médias dans leur vie quotidienne et
principes biochimiques et énergétiques de la nutrition et des divers produits
dans la société. Ces ressources devraient être largement exploitées par
qui s’y rattachent, aux principes toxicologiques liés à la consommation de
l’enseignant. Les films, les journaux et la télévision traitent de sujets de
cigarettes ou aux principes biomécaniques relatifs à l’adoption d’une bonne
nature scientifique ou technologique qui présentent de multiples liens pos-
posture. Quant aux développements dans le champ des technologies médi-
sibles avec le quotidien des élèves. Par ailleurs, l’intérêt, voire l’engouement,
cales, ils constituent autant de sujets susceptibles d’alimenter des situations
pour plusieurs appareils permettant la diffusion de l’information, tels que la
d’apprentissage et d’évaluation.
radio, la télévision, l’ordinateur, le téléphone cellulaire ou encore les satel-
lites de communication, peut être exploité pour contextualiser les appren-
Environnement et consommation
tissages et accroître la motivation des élèves.
› 5
Les savoirs scientifiques et technologiques contribuent à sensibiliser les
Chapitre 6
jeunes à des questions liées à leur environnement, comme l’exploitation des
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Orientation et entrepreneuriat
Compétences transversales d’ordre intellectuel
› 6
Chapitre 6
Les diverses activités que les élèves sont appelés à réaliser dans le cadre de
Les compétences d’ordre intellectuel jouent un rôle de premier plan dans le
ce programme sont autant d’occasions de les amener à mieux comprendre
développement et l’exercice des compétences en science et en technologie.
le travail du scientifique ou du technologue et à s’y intéresser pour leur
Ainsi, la quête de réponses à des questions d’ordre scientifique ou la
orientation personnelle.
recherche de solutions à des problèmes d’ordre technologique exigent des
élèves qu’ils exploitent l’information de façon judi-
Les champs technologiques étant liés à des secteurs
cieuse et se questionnent quant à la crédibilité des
professionnels, la conception ou l’étude des objets,
Les compétences transversales ne se cons-
sources. Cela les amène aussi à développer des habi-
des systèmes, des produits ou des procédés qui en
truisent pas dans l’abstrait; elles prennent
letés en matière de résolution de problèmes et à les
sont issus aident les élèves à se familiariser avec dif-
racine dans des contextes d’apprentissage
adapter à la nature particulière de contextes divers.
férents secteurs. Ils peuvent ainsi prendre conscience
spécifiques, le plus souvent disciplinaires.
Considérer plus d’une manière de concevoir et de
de leurs aptitudes particulières, de leurs goûts et de
réaliser un objet technique ou un système, élaborer
leurs aspirations. Par ailleurs, les situations d’appren-
et mettre en œuvre un plan d’action pour résoudre un problème, tenir
tissage et d’évaluation où les objets, les systèmes, les produits et les procé-
compte de positions divergentes au regard d’une problématique scientifique
dés occupent une place prépondérante se prêtent bien à la réalisation de
ou technologique représentent autant de façons de mettre en œuvre sa pen-
projets. Par exemple, les élèves qui empruntent la démarche industrielle
sée créatrice.
peuvent expérimenter la production en série d’objets et s’initier ainsi à dif-
férents rôles propres au monde de l’entreprise.
La société actuelle n’est pas à l’abri de la présence des pseudo-sciences. Les
élèves doivent donc apprendre à exercer leur jugement critique, entre autres
Vivre-ensemble et citoyenneté
lorsqu’ils analysent, même sommairement, certaines publicités, certains dis-
cours à prétention scientifique ou encore certaines retombées de la science
La culture scientifique et technologique que les élèves acquièrent graduel-
et de la technologie. Il leur faut conserver une distance critique à l’égard
lement se traduit par de nouvelles représentations de certains enjeux socié-
des influences médiatiques, des pressions sociales de même que des idées
taux, ce qui peut améliorer la qualité de leur participation à la vie de la
reçues et faire la part des choses, notamment entre ce qui est validé par la
classe, de l’école ou de la société dans son ensemble. L’organisation d’une
communauté scientifique et ce qui ne l’est pas.
opération de récupération ou la tenue d’un atelier de remise en état d’objets
ou de systèmes offrent des canevas de situations qui aident les élèves à
Compétences transversales d’ordre méthodologique
faire l’apprentissage d’une citoyenneté responsable.
Le souci de rigueur associé aux diverses démarches propres à ce programme
contraint les élèves à se donner des méthodes de travail efficaces. Ils
Relations avec les compétences transversales
apprennent aussi à respecter les normes et les conventions que nécessitent
L’appropriation d’une culture scientifique et technologique, telle qu’elle est
certaines de ces démarches.
proposée dans ce programme, s’opère par le développement des compé-
L’essor des technologies de l’information et de la communication a largement
tences disciplinaires qui font appel à l’ensemble des compétences transver-
contribué aux récentes avancées dans le monde de la science et de la tech-
sales tout en permettant de les développer.
nologie. Le fait que les élèves aient à recourir à divers outils technologiques
(sondes connectées à des interfaces d’acquisition de données, dessin assisté
Programme de formation de l’école québécoise
par ordinateur, logiciels de simulation, etc.) dans l’expérimentation et la réso-
sage. Toute discipline se définit, en partie du moins, par le regard particulier
lution de problèmes scientifiques ou technologiques favorise le développe-
qu’elle porte sur le monde. Elle peut dès lors s’enrichir de l’apport complé-
ment de leur compétence à exploiter les technologies de l’information et de
mentaire d’autres disciplines et elle contribue à les enrichir à son tour.
la communication. La participation à une communauté virtuelle, par exemple
se joindre à un forum de discussion ou à une visioconférence pour partager
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
de l’information, échanger des données, recourir à des experts en ligne, com-
La mathématique est étroitement liée aux programmes à caractère scientifique
muniquer les résultats de leur démarche et les confronter à ceux de leurs pairs
et technologique. D’une part, elle présente un ensemble de connaissances dans
est une autre façon de mettre cette compétence à profit et de la développer.
lequel la science et la technologie puisent abondamment. Ainsi, les élèves qui
entreprennent une démarche scientifique ou technologique sont souvent ame-
Compétences transversales d’ordre personnel et social
nés à mesurer, à dénombrer, à calculer des moyennes, à appliquer des notions
Lorsqu’ils considèrent des hypothèses ou des solutions, qu’ils passent de
de géométrie, à visualiser dans l’espace et à choisir divers modes de représen-
l’abstrait au concret ou de la décision à l’exécution, les élèves s’ouvrent à
tation. Dans la conception, l’entretien ou la réparation d’objets techniques
l’étendue des possibilités qui accompagnent l’action
ou de systèmes technologiques, la mathématique est
humaine. Ils envisagent une plus grande diversité
souvent utile, notamment pour aider les élèves à modé-
La réalité se laisse rarement cerner selon
d’options et acceptent de prendre des risques. Avec
liser les relations qui existent entre certaines variables
des logiques disciplinaires tranchées. C’est
le temps, ils apprennent à se faire confiance, ils
déterminantes. De plus, par le vocabulaire, le gra-
en reliant les divers champs de connaissance
tirent profit de leurs erreurs et ils découvrent des
phisme, la notation et les symboles auxquels elle
qu’on peut en saisir les multiples facettes.
moyens d’actualiser leur potentiel.
recourt, la mathématique offre un langage rigoureux
et dont peuvent tirer profit la science et la technologie.
Le développement des savoirs technologiques et scientifiques appelle par
ailleurs à la coopération, puisqu’il repose largement sur le partage d’idées
D’autre part, la mathématique sollicite le développement de compétences
ou de points de vue, la validation par les pairs ou par des experts et la colla-
axées sur le raisonnement, la résolution de problèmes et la communication,
boration à diverses activités de recherche et d’expérimentation ou de concep-
car elles présentent une parenté avec celles qui sont au cœur du programme
tion et de fabrication.
d’applications technologiques et scientifiques. Leur exercice conjoint ne peut
que favoriser le transfert et s’avère particulièrement propice au développement
Compétence transversale de l’ordre de la communication
des compétences transversales, notamment celles d’ordre intellectuel. Les
applications technologiques contribuent en outre à rendre concrets certains
L’appropriation de concepts et celle, indissociable, des langages propres à la
savoirs mathématiques, comme la notion de variable, les relations de propor-
science et à la technologie concourent au développement de la compétence
tionnalité, les principes de la géométrie ou les concepts associés aux statistiques.
des élèves à communiquer de façon appropriée. Les élèves doivent non seule-
ment découvrir graduellement les codes et les conventions de ces langages,
Domaine des langues
mais également apprendre à en exploiter les divers usages.
Le domaine des langues fournit aux élèves des outils essentiels au dévelop-
Relations avec les autres disciplines
pement de leurs compétences scientifiques et technologiques. L’analyse et la
production de textes à l’oral ou à l’écrit ont en effet un rapport étroit avec
Dans une perspective de formation intégrée, il importe de ne pas dissocier les
la compétence Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et
apprentissages réalisés dans le programme d’applications technologiques et
en technologie.
› 7
scientifiques de ceux qui sont réalisés dans d’autres domaines d’apprentis-
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Qu’il s’agisse de lire ou d’écrire des textes variés ou encore de communi-
tains instruments de musique. Les matériaux, les produits, les outils et les
quer oralement, les compétences développées dans le cours de français sont
instruments utilisés en art, qui sont autant de réalisations technologiques,
› 8
essentielles pour interpréter des informations de manière pertinente, pour
en constituent une autre illustration.
Chapitre 6
décrire ou analyser un objet technique, pour en expliquer le fonctionnement
et pour justifier certains choix méthodologiques. De son côté, le vocabulaire
Domaine du développement de la personne
scientifique et technologique, très varié et souvent inédit, contribue à l’enri-
En raison des multiples questions d’ordre éthique qui y sont abordées, ce pro-
chissement du langage.
gramme bénéficie également des réflexions menées en éthique et culture
La langue anglaise est très répandue dans les communications scientifiques
religieuse. Par exemple, le phénomène de la fécondation in vitro par la
et technologiques à l’échelle internationale. La connaître constitue donc un
production d’embryons surnuméraires soulève de nombreux enjeux éthiques
atout. L’atteinte d’un niveau minimal de compétence en anglais s’avère indis-
comme celui de leur utilisation ou celui de la santé des femmes.
pensable, tant pour comprendre les consignes d’assemblage de certains
Des liens intéressants peuvent aussi être tissés avec le programme d’éduca-
objets techniques que pour participer à une communauté virtuelle ou à des
tion physique et à la santé. Ainsi, l’étude de la biomécanique et des divers
activités pancanadiennes ou internationales, telle une expo-sciences. De plus,
principes associés à l’activité physique ou celle des matériaux utilisés dans
les élèves qui maîtrisent cette langue ont accès à des sources de renseigne-
la fabrication de divers types d’équipements permettent de mieux saisir leur
ments beaucoup plus nombreuses et diversifiées.
apport à l’amélioration de la performance sportive.
Domaine de l’univers social
Domaine du développement professionnel
L’étude des avancées scientifiques et des développements technologiques peut
Les champs d’application de la science et de la technologie touchent de nom-
éclairer notre compréhension de l’histoire des sociétés, puisque les problé-
breux domaines et peuvent être associés à l’un ou l’autre des secteurs d’inté-
matiques auxquelles ces contributions visaient à répondre à divers moments
rêt que les élèves explorent pour réaliser leur projet personnel d’orientation. À
dans le temps étaient inscrites dans des réalités sociales particulières, sou-
cet égard, ces deux programmes sont fortement complémentaires. Les situa-
vent complexes et diversifiées. En retour, la perspective historique permet
tions d’apprentissage proposées dans le programme d’applications technolo-
de remettre en contexte ces avancées et ces développements et d’en mesurer
giques et scientifiques constituent des moments privilégiés pour expérimenter
l’ampleur. Se tourner vers le passé peut également apporter des réponses à
diverses fonctions de travail dans le cadre d’une démarche exploratoire d’orien-
des questions portant sur l’origine de certaines explications scientifiques ou
tation. Ainsi, les élèves qui participent à la mise en œuvre d’une production
réalisations technologiques.
sérielle auront l’occasion de se situer par rapport au secteur de la production
manufacturière et aux métiers et professions qui y sont associés. En retour,
Domaine des arts
les activités d’exploration propres au projet personnel d’orientation peuvent
La science et la technologie tirent profit de l’exercice de la créativité à laquelle
être réinvesties dans le programme d’applications technologiques et scien-
les disciplines artistiques concourent largement. Certaines démarches particu-
tifiques. Par exemple, les élèves qui explorent le secteur électrotechnique
lières à ce programme présentent en effet des liens avec la dynamique de la
pourront s’intéresser à des problèmes technologiques liés à l’électricité.
création commune aux quatre programmes du domaine des arts. C’est le cas,
Le programme d’applications technologiques et scientifiques se prête donc
entre autres, de la démarche de design, qui fait appel aux règles de l’esthétisme.
fort bien à la mise en œuvre d’activités interdisciplinaires. C’est en effet du
La science et la technologie apportent en retour une importante contribution
regard croisé des différents domaines d’apprentissage qui composent le
à ces disciplines. Par exemple, les concepts scientifiques relatifs aux ondes
Programme de formation de l’école québécoise que peut émerger la forma-
peuvent être mis à profit pour mieux comprendre le fonctionnement de cer-
tion la plus complète, la plus adéquate et la plus susceptible d’offrir aux
jeunes la meilleure prise sur les réalités du XXIe siècle.
Programme de formation de l’école québécoise
Contexte pédagogique
Le programme d’applications technologiques et scientifiques mise sur la
Rôle de l’enseignant
L’enseignant propose des
participation active des élèves, qui sont appelés à faire preuve d’initiative,
situations d’apprentis-
Le rôle de l’enseignant est multiple. Une pédagogie orien-
de créativité et d’autonomie, mais aussi d’esprit critique
sage et d’évaluation qui
tée vers le développement de compétences fait appel autant
Les compétences
et de rigueur. Les compétences et les connaissances se
favorisent le développe-
à l’expertise pédagogique et disciplinaire qu’à la créativité
et les connaissances
construisent dans le cadre de situations d’apprentissage
ment de compétences,
et au jugement professionnel. Il lui revient de proposer des
se construisent dans
et d’évaluation axées sur la conception, l’analyse, l’entre-
ajuste ses interventions
situations d’apprentissage et d’évaluation qui favorisent le
le cadre de situations
tien ou la réparation d’applications.
dans une perspective de
développement de compétences, d’ajuster ses interventions
d’apprentissage et
différenciation et choisit
dans une perspective de différenciation des apprentissages
d’évaluation axées sur
des stratégies péda-
Ressources pouvant être mises à profit
et de choisir les stratégies pédagogiques les plus suscep-
la conception, l’analyse,
gogiques susceptibles
tibles de répondre aux besoins des élèves.
l’entretien ou la répa-
de répondre aux
Le développement de compétences fait appel à de mul-
ration d’applications.
besoins des élèves.
tiples ressources internes ou externes. Elles sont de plu-
Assurer le développement des compétences
sieurs types : personnelles, informationnelles, matérielles,
institutionnelles et humaines. Les ressources personnelles font référence aux
Les situations d’apprentissage et d’évaluation que propose l’enseignant
connaissances, aux habiletés, aux stratégies, aux attitudes ou aux techniques.
doivent lui permettre de porter un jugement sur le développement des
On parle de ressources conceptuelles pour désigner spécifiquement celles
compétences à la fin de chacune des années du cycle. Pour y parvenir, il doit
qui font appel aux connaissances provenant de disciplines variées. Les res-
en varier la complexité d’une année à l’autre en s’appuyant sur certains
sources informationnelles comprennent les manuels et documents divers ou
paramètres qui les caractérisent.
tout autre élément pertinent pour la recherche d’information. La catégorie
Ces paramètres sont présentés sous forme de tableaux à la fin de chacune
des ressources matérielles comprend notamment les instruments, les outils
des sections traitant des compétences disciplinaires, sous la rubrique Déve-
ou les machines. Les objets usuels de toutes sortes en font également partie.
loppement de la compétence.
Quant aux ressources institutionnelles, elles sont constituées d’organismes
publics ou parapublics tels que les musées, les centres de recherche, les firmes
Telles qu’elles sont définies dans le Programme de formation de l’école qué-
d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entreprises locales ou toute
bécoise6, les compétences peuvent se développer selon trois aspects – la mobi-
autre ressource communautaire. Ce sont des richesses à exploiter pour favo-
lisation en contexte, la disponibilité de ressources et le retour réflexif – qui
riser le développement d’une culture scientifique et technologique.
permettent du même coup de cibler les paramètres des situations proposées
aux l’élèves. Le contexte d’action apporte des précisions au regard de certains
Les enseignants constituent les ressources humaines les plus immédiatement
paramètres liés aux tâches qui composent la situation d’apprentissage. La sec-
accessibles. Tout comme les techniciens en travaux pratiques, ils sont indis-
tion sur les ressources propose quelques pistes concernant la mobilisation des
pensables sur plusieurs plans, notamment sur celui de la sécurité au labora-
ressources personnelles, informationnelles, matérielles, institutionnelles ou
toire et à l’atelier. Leur apport peut être complété par celui d’enseignants
humaines. Enfin, la section sur le retour réflexif présente des consignes desti-
d’autres disciplines ou de différents experts, qui pourront apporter des idées
nées à soutenir le développement d’habiletés métacognitives chez les élèves.
› 9
ingénieuses ou collaborer à la construction des situations d’apprentissage
Chapitre 6
et d’évaluation.
6. Se référer au chapitre 1, p. 12.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Ces paramètres, jugés propices au développement des compétences, doivent
Des situations complexes, adaptées aux exigences du programme
› 10
être pris en considération pour élaborer des situations d’apprentissage et
Chapitre 6
Les situations d’apprentissage et d’évaluation doivent permettre de dévelop-
d’évaluation stimulantes, qui présenteront des défis réalistes, sans trop
per tous les aspects de la compétence visée. Dans le cadre de ce programme,
d’embûches, tout en conservant une exigence de rigueur.
elles concernent des applications. Que l’on opte pour l’analyse d’une centrale
hydroélectrique ou pour la conception d’un modèle réduit d’une éolienne,
Construire des situations d’apprentissage et d’évaluation
on fait référence à un système technologique. Le corps humain lui-même
signifiantes et adaptées aux exigences du programme
peut être considéré comme un système pouvant faire l’objet d’une interven-
Des situations contextualisées, ouvertes et intégratives
tion qui requiert une application technologique. C’est le cas, par exemple,
lorsqu’il faut remplacer un membre par une prothèse. On sait également
Pour conférer plus de sens aux apprentissages et favoriser l’intégration des
que certains tissus humains peuvent être fabriqués au même titre que d’autres
savoirs, des savoir-faire et des savoir-être, il convient d’avoir recours à des situa-
produits biologiques.
tions d’apprentissage et d’évaluation contextualisées, ouvertes et intégratives.
Pour concevoir ces situations, l’enseignant s’efforcera, aussi souvent que pos-
Une situation d’apprentissage et d’évaluation est contextualisée dans la mesure
sible, de tenir compte des particularités de l’école ou de mettre en cause
où elle s’inspire des questions de l’actualité, des réalisations scientifiques
des questions d’actualité s’inscrivant dans un axe de développement d’un
et technologiques liées au quotidien des élèves ou des grands enjeux de
domaine général de formation. Il veillera aussi à accorder une place impor-
l’heure, comme les changements climatiques.
tante à la manipulation concrète et au respect des règles de sécurité.
Une situation d’apprentissage et d’évaluation est
Pour favoriser le développement de la compétence
ouverte lorsqu’elle présente des données de départ
Les situations d’apprentissage et d’évalua-
Chercher des réponses ou des solutions à des pro-
susceptibles de mener à différentes pistes de solu-
tion doivent permettre de développer tous
blèmes d’ordre scientifique ou technologique,
tion. Ces données initiales peuvent être complètes,
les aspects de la compétence visée. Dans
l’enseignant doit proposer aux élèves des situations
implicites ou superflues. Certaines peuvent faire
le cadre de ce programme, elles concernent
d’apprentissage et d’évaluation qui suscitent leur
défaut et nécessiter une recherche qui débouchera
des applications.
engagement dans la résolution de problèmes faisant
sur de nouveaux apprentissages.
appel à une démarche expérimentale ou de concep-
Une situation intégrative fait appel à des concepts provenant d’univers dif-
tion. Ces situations comportent donc des manipulations. Elles peuvent aussi
férents. Par exemple, une situation traitant de la problématique associée à
nécessiter des démarches de modélisation et d’observation ainsi qu’une
la construction d’une centrale thermique se prête à l’intégration de savoirs
démarche empirique.
et de savoir-faire dans la mesure où l’enseignant incite les élèves à mobili-
Les problèmes soumis aux élèves doivent les amener à développer la
ser des savoirs issus de l’univers technologique (ex. analyse d’un système
compétence Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques.
de production d’énergie), de l’univers vivant (ex. conséquences de l’effet de
En choisissant une problématique complexe, l’enseignant peut proposer des
serre sur la biodiversité) et de l’univers matériel (ex. production et transfor-
tâches variées qui rejoignent divers styles d’apprentissage. Différentes stra-
mation d’énergie). Une situation d’apprentissage et d’évaluation n’est tota-
tégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problèmes,
lement intégrative que lorsqu’elle fait appel à des savoirs, théoriques et
comme l’approche par problèmes, l’étude de cas, la controverse ou le projet,
pratiques, de diverse nature.
Programme de formation de l’école québécoise
peuvent se prêter au développement d’une approche réflexive, dans la mesure
et s’assure du respect des règles de sécurité en laboratoire ou en atelier. Par
où on y contraint les élèves à se poser des questions et à prendre du recul
ailleurs, il est important que chacun tire profit de ses erreurs en comprenant
à l’endroit de leur démarche. L’analyse de données ou d’informations permet
qu’elles sont rarement dues au hasard.
aux élèves de poursuivre le développement de leurs habiletés cognitives dans
L’enseignant doit offrir un encadrement souple aux élèves, mais il doit aussi
des situations de plus en plus complexes.
les inciter à la rigueur. À tout moment, il s’assure qu’ils ne sont pas sub-
Afin de soutenir le développement de la compétence Communiquer à l’aide
mergés par la quantité d’informations à traiter et soutient autant la sélec-
des langages utilisés en science et en technologie, l’enseignant doit proposer
tion des données pertinentes pour la tâche ou la résolution du problème
des situations d’apprentissage et d’évaluation qui demandent de choisir un
que la recherche de nouvelles données.
mode de présentation approprié, d’utiliser un vocabulaire scientifique et
L’enseignant demeure toujours une référence importante pour les élèves. C’est
technologique adéquat à l’oral comme à l’écrit et d’établir des liens entre
particulièrement vrai en ce qui a trait à la régulation des apprentissages et
des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques. À
aux interventions collectives en classe. Ces dernières peuvent devenir des
tout moment, l’enseignant doit mettre l’accent sur la qualité de la langue, que
temps forts au cours desquels il recadre les apprentissages notionnels et fait
ce soit lors d’une présentation orale, de la schématisation d’un objet tech-
ressortir les liens entre les acquis récents des élèves et leurs connaissances
nique ou d’un système, de la rédaction d’un rapport technique ou de labora-
antérieures. Il est également convié à jouer un rôle actif au moment d’effec-
toire ou encore d’une réflexion sur les impacts de la science et de la technologie.
tuer des retours réflexifs ou d’élaborer une synthèse avec tous les élèves.
En travaillant les trois compétences en interrelation, l’enseignant peut choisir
Les exemples présentés en annexe illustrent des situations d’apprentissage
de mettre l’accent sur l’une ou l’autre d’entre elles et d’y accorder, par le
et d’évaluation construites à partir d’applications liées aux champs techno-
fait même, une plus grande attention.
logiques. Ces situations devraient permettre aux
élèves de donner un sens à leurs apprentissages et
Accompagner les élèves dans le développement
Chaque élève est responsable de son
de s’approprier des concepts de la discipline dans un
de leurs compétences
apprentissage et doit s’engager activement
contexte où leur usage s’avère pertinent. Elles éta-
dans le développement des compétences
L’enseignant suscite le questionnement et balise le
blissent plusieurs liens avec les intentions éducatives
en mobilisant de multiples ressources.
cheminement des élèves en tenant compte des aspects
des domaines généraux de formation de même qu’avec
de la démarche sur lesquels il veut les amener à tra-
les apprentissages visés par d’autres disciplines.
vailler plus particulièrement (par exemple, la construction d’un modèle, la con-
Enfin, elles rendent possible l’exercice de compétences aussi bien transver-
ception d’un prototype7, la formulation d’une première explication, le concept
sales que disciplinaires. Les intentions pédagogiques qui y sont poursuivies
de variable, la notion de mesure, la représentation des résultats). Si les situa-
déterminent le nombre et la nature des liens qui seront exploités.
tions sont ouvertes quant aux moyens à prendre, elles n’en constituent pas
moins un cadre rigoureux comportant une tâche à réaliser, un but à atteindre
et certaines ressources à mobiliser. Dans le cadre de la conception d’un proto-
type, il est prévu que le cahier des charges soit fourni par l’enseignant. Il est
également possible d’utiliser des gabarits préparés à l’avance pour faciliter
certaines opérations d’usinage exécutées par les élèves ou pour accélérer
la fabrication dans le cas d’une production en série. L’enseignant ne doit pas
hésiter à adapter la tâche au niveau de compétence de ses élèves. Il donne
› 11
7. Par « prototype », on entend ici tout objet ou appareil construit pouvant constituer le premier
des explications au besoin, répond à des questions, propose des pistes de
Chapitre 6
exemplaire d’une éventuelle production en série. Il peut s’agir d’un prototype de conception,
solution, encadre de manière plus soutenue les élèves les moins autonomes
de fabrication, de production, d’expérimentation ou d’essai.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Rôle de l’élève
› 12
Chapitre 6
Les élèves doivent s’engager activement dans le développement de leurs
compétences. Pour ce faire, ils utilisent de multiples ressources internes
(connaissances antérieures, habiletés, stratégies, attitudes et techniques). Si
cela est nécessaire, ils cherchent des informations variées, sélectionnent les
ressources matérielles utiles à leur démarche d’apprentissage ou font appel
à des ressources humaines de leur environnement immédiat. Dans certains
cas, il peut être intéressant pour les élèves de sortir du cadre familial ou
scolaire. Les industries, les experts, les musées leur permettent de s’ouvrir
au monde extérieur et de considérer d’autres points de vue.
Lorsqu’ils utilisent des instruments, des outils ou des machines, les élèves
doivent être conscients des normes de sécurité et faire preuve de prudence
lors des manipulations en laboratoire et en atelier. Dans le doute, ils doivent
faire appel à leur enseignant ou au technicien en travaux pratiques afin de
s’assurer que leurs interventions sont sécuritaires ou qu’ils utilisent adéqua-
tement le matériel mis à leur disposition. Il est également important qu’ils
soient en mesure de recourir aux techniques appropriées lorsqu’ils exécutent
leur plan d’action.
Enfin, qu’ils aient à réaliser un plan, à rédiger un rapport de recherche, à
formuler des questions ou à proposer des explications ou des solutions, ils
doivent réfléchir à la façon dont ils communiqueront le fruit de leur travail
ou partageront leur opinion et doivent s’exprimer dans un langage scienti-
fique et technologique approprié. Après la conception, l’analyse ou la répa-
ration d’un objet technique, d’un système, d’un produit ou encore
l’élaboration d’un procédé, ils devraient être en mesure d’expliquer et de
justifier les étapes de leur démarche à la lumière de leur analyse de la
situation.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 1 Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique
Sens de la compétence
de manière plus explicite la démarche d’observation, la démarche de modé-
La science et la technologie se caractérisent notamment par la rigueur de
lisation, la démarche empirique ainsi que la démarche industrielle et celle
leurs démarches de résolution de problèmes. Dans tous les cas, ces pro-
de design (conception et production). On vise alors leur intégration à plus
blèmes comportent des données initiales, un but à atteindre ainsi que des
ou moins long terme au sein d’une même recherche de réponses et de solu-
spécifications servant à en préciser la nature, le sens et l’étendue. Le fait de
tions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique.
chercher des réponses ou des solutions à des problèmes liés à des applica-
La démarche de design et la démarche industrielle sont orientées, à la manière
tions technologiques ou scientifiques implique le recours à divers modes de
du travail en entreprise, vers la conception et la production d’un objet ou
raisonnement ainsi qu’aux démarches associées à ce
d’un système technologique. Les apprentissages asso-
programme. Celles-ci mobilisent des stratégies
ciés à ces démarches seront facilités si les informations
d’exploration ou d’analyse et nécessitent créativité,
La première compétence est axée sur
visuelles et auditives s’accompagnent d’explorations
méthode et persévérance. Apprendre à recourir à ces
l’appropriation de concepts et de stratégies
physiques et de manipulations.
démarches et à les articuler avec pertinence permet
au moyen de démarches où la manipulation
de mieux comprendre la nature de l’activité scienti-
occupe une place centrale.
Rarement simples, les problèmes de départ découlent
fique et technologique.
généralement de l’identification d’un besoin8 techno-
logique particulier. Ils soulèvent de nombreuses ques-
Bien qu’elles reposent sur des procédés rigoureux, ces démarches ne sont
tions plus spécifiques qui peuvent être regroupées en sous-problèmes,
pas à l’abri des erreurs et peuvent faire appel au tâtonnement. Aussi
chacun renvoyant à des procédés technologiques ou à des principes scien-
s’accompagnent-elles d’une prise de conscience et d’une réflexion sur les
tifiques spécifiques.
actions, de même que d’un questionnement visant à valider le travail en
cours et à effectuer les ajustements nécessaires en fonction des buts fixés
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes liés à des applica-
ou des choix effectués. Le résultat atteint soulevant parfois de nouveaux pro-
tions technologiques et scientifiques repose sur un processus dynamique et
blèmes, les acquis sont toujours considérés comme provisoires et s’inscrivent
non linéaire. Cela exige de l’élève qu’il circule entre les différentes phases
dans un processus continu de recherche et d’élaboration de nouveaux savoirs.
de la résolution d’un problème et qu’il mobilise démarches, stratégies, tech-
niques, principes et concepts appropriés. L’articulation de ces ressources sup-
Au deuxième cycle du secondaire comme au premier, un élève compétent
pose que l’on soit aussi en mesure de les adapter en tenant compte de la
dans la recherche de réponses ou de solutions à des problèmes d’ordre scien-
situation et de son contexte.
tifique ou technologique doit savoir mettre en œuvre plusieurs de ces
démarches pour résoudre des problèmes qui, dans certains cas, sont relati-
8. Un « besoin » est un état d’insatisfaction qui porte l’individu à désirer ce qui lui fait défaut et
vement complexes. Au premier cycle, on apprend à distinguer la démarche
qui le pousse à agir. Tout problème technologique découle d’un besoin. Une fois le besoin
expérimentale de la démarche technologique de conception : l’accent est mis
constaté, celui-ci est traduit sous forme d’un problème dont le traitement conduit à une solution
qui prend la forme d’un objet technique, d’un système ou encore d’un produit. Par exemple, le
sur leurs spécificités respectives, sur les objectifs distincts qu’elles pour-
four à micro-ondes est une solution au besoin de réchauffer rapidement les aliments et l’auto-
› 13
suivent, mais aussi sur leur complémentarité. Au deuxième cycle s’ajoutent
mobile, une solution au besoin de se déplacer rapidement et confortablement.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
La résolution d’un problème commence toujours par la construction de sa
À tout moment du processus de résolution de problèmes, l’élève doit effectuer
› 14
représentation à partir d’indices significatifs et d’éléments jugés pertinents.
des retours réflexifs pour favoriser ultérieurement un meilleur contrôle de
Chapitre 6
Cette première représentation, parfois peu développée, pourra exiger plusieurs
l’articulation des démarches et des stratégies. Il importe que ce travail méta-
ajustements ultérieurs. En effet, la réalisation de nouveaux apprentissages,
cognitif porte également sur les ressources conceptuelles et techniques utili-
le recours à des informations ou à des connaissances antérieures qui n’avaient
sées et sur leur adaptation aux exigences des différents contextes.
pas encore été prises en compte, des échanges d’idées avec les pairs ou
La plupart des démarches mobilisées et articulées au cours du développe-
l’enseignant, l’obtention de résultats expérimentaux imprévus donnent sou-
ment de cette compétence ne peuvent être mises en œuvre qu’en labora-
vent lieu à des reformulations plus précises et plus proches du but à atteindre.
toire ou en atelier. En raison des dangers que présente la manipulation de
La représentation initiale d’un problème peut donc être modifiée tout au
certains instruments, outils, substances ou matériaux, il importe que des
long du processus. Il arrive aussi que cette représentation soit élaborée dès
personnes compétentes puissent intervenir en cas de besoin et que la pré-
le départ grâce à un solide bagage de connaissances spécifiques.
paration du matériel soit soignée. Les élèves doivent respecter les directives
Sur la base de la représentation du problème, une exploration de diverses
et travailler avec rigueur. La sécurité doit être une préoccupation constante.
possibilités de résolution doit ensuite être effectuée. L’élève doit, après avoir
Cette compétence est indissociable des deux autres et ne saurait se déve-
sélectionné l’une d’elles, élaborer un plan d’action qui tient compte, d’une
lopper isolément. Ainsi, la recherche de solutions à des problèmes liés à des
part, des limites et des contraintes matérielles imposées par le milieu et,
applications technologiques et scientifiques ne peut se faire indépendam-
d’autre part, des ressources dont il dispose pour résoudre le problème. Étant
ment de l’appropriation et de la mise à profit de connaissances spécifiques.
donné l’orientation du programme, ce plan d’action est souvent axé sur la
Les lois, les principes et les concepts propres à la discipline sont utilisés pour
conception et la fabrication d’un prototype ou d’un produit.
cerner un problème et pour le formuler en des termes qui le rapprochent
Lors de la mise en œuvre du plan, l’élève en exécute les étapes en prenant
d’une réponse ou d’une solution. Cette compétence ne peut se développer
soin de consigner toutes les observations pouvant être utiles ultérieurement.
sans la maîtrise de stratégies de l’ordre de la communication. En effet, le
De nouvelles données peuvent exiger une reformulation de la représenta-
processus de validation par les pairs est incontournable en science et en
tion du problème, l’adaptation du plan de départ ou la recherche de pistes
technologie, tout comme la compréhension et l’utilisation d’un langage par-
de solution plus appropriées.
tagé par les membres de la communauté scientifique ou technologique.
Vient ensuite l’analyse des données qui a trait à l’organisation, à la classifica-
tion, à la comparaison et à l’interprétation des résultats obtenus au cours du
processus de résolution du problème. Elle consiste à repérer les tendances et
les relations significatives qui les caractérisent, les relations qui s’établissent
entre ces résultats ou encore entre ces résultats et les données initiales.
Cette mise en relation permet de formaliser le problème, de valider ou d’inva-
lider l’hypothèse et de tirer une conclusion. Soulignons que, dans le cas des
applications technologiques et scientifiques, les résultats prennent la forme
d’un produit, d’un prototype ou d’une réalisation particulière.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 1 et ses composantes
Attentes de fin de cycle
À la fin du deuxième cycle du secondaire, l’élève est
Cerner un problème
Élaborer un plan d’action
en mesure de mettre en œuvre un processus de
résolution de problèmes. Il s’approprie le problème
Considérer le contexte de la situa-
Explorer quelques-unes des explications ou des solutions
tion • S’en donner une représen-
provisoires • Sélectionner une explication ou une solu-
en dégageant le but à atteindre ou le besoin à cer-
tation • Identifier les données
tion • Déterminer les ressources nécessaires • Planifier
ner ainsi que les conditions à respecter. Il formule
initiales • Identifier les éléments
les étapes de sa mise en œuvre
ou reformule des questions qui s’appuient sur des
qui semblent pertinents et les rela-
données issues du problème. Il propose des hypo-
tions qui les unissent • Reformu-
thèses vraisemblables ou des solutions possibles,
ler le problème en faisant appel
à des concepts scientifiques et
qu’il est en mesure de justifier.
technologiques • Proposer des
Chercher des réponses ou des
Il élabore sa planification en sélectionnant les
explications ou des solutions
démarches qui lui permettront d’atteindre son but.
possibles
solutions à des problèmes d’ordre
Il contrôle les variables importantes qui peuvent
scientifique ou technologique
influencer les résultats. Dans l’élaboration de son
plan d’action, il choisit les outils conceptuels et le
matériel pertinents, parmi ceux qui sont mis à sa
disposition.
Concrétiser le plan d’action
Analyser les résultats
Il concrétise son plan d’action en travaillant de
Mettre en œuvre les étapes planifiées • Faire appel aux tech-
Rechercher les tendances ou les relations signi-
façon sécuritaire et l’ajuste au besoin. Il recueille
niques et aux autres ressources appropriées • Procéder à
ficatives • Juger de la pertinence de la réponse
des essais, s’il y a lieu • Recueillir des données ou noter des
ou de la solution apportée • Établir des liens
des données valables en utilisant correctement le
observations pouvant être utiles • Apporter, si cela est
entre les résultats et les concepts scientifiques
matériel choisi. Il tient compte de la précision des
nécessaire, des corrections liées à l’élaboration ou à la mise
et technologiques • Proposer des améliorations,
outils ou des équipements. En science, il analyse
en œuvre du plan d’action • Mener à terme le plan d’action
si cela est nécessaire • Tirer des conclusions
les données recueillies et en tire des conclusions
ou des explications pertinentes. En technologie, il
procède à la mise à l’essai de sa solution en s’assu-
Critères d’évaluation
rant que cette dernière répond au besoin ciblé ou
aux exigences du cahier des charges. S’il y a lieu,
il énonce de nouvelles hypothèses ou propose des
– Représentation adéquate de la situation
améliorations à sa solution ou de nouvelles solu-
– Élaboration d’un plan d’action pertinent, adapté à la situation
tions. Il a recours, si cela est nécessaire, aux tech-
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
nologies de l’information et de la communication.
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
› 15
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Développement de la compétence Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique
› 16
Chapitre 6
Tel qu’il a été indiqué dans la section Contexte pédagogique, les compétences disciplinaires se développent selon trois aspects : la mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources et le retour réflexif.
Le tableau ci-dessous présente des paramètres qui caractérisent, pour chacun de ces aspects, les situations d’apprentissage et d’évaluation proposées aux élèves selon l’année du cycle. Ces paramètres
permettent de varier le niveau de complexité et de difficulté des situations tout au long du cycle pour aider chaque élève à développer ses compétences.
PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE
DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE
– Le problème est bien circonscrit : la plupart des sous-tâches
– Le problème est moins circonscrit : les sous-tâches ne sont pas toutes
sont communiquées à l’élève.
Mobilisation
communiquées à l’élève.
en contexte
– La situation propose des hypothèses vérifiables à partir des
– La situation requiert que l’élève propose des hypothèses vérifiables à
données initiales du problème.
partir des données initiales du problème.
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des élé-
éléments de contenu de la première année du cycle.
ments de contenu de la deuxième année du cycle.
– La situation vise une compréhension qualitative des concepts
– La situation vise une compréhension qualitative et quantitative des
abordés, faisant parfois appel à un certain formalisme mathé-
concepts abordés, faisant souvent appel à un formalisme mathéma-
matique.
Disponibilité
tique.
des ressources
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de l’élève
l’élève est limité, l’amenant à faire certains choix.
est étendu, l’amenant à faire des choix.
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches,
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches, straté-
stratégies ou techniques, la situation indique explicitement
gies ou techniques, la situation n’indique pas celles auxquelles
celles auxquelles l’élève doit faire appel.
l’élève doit faire appel, mais exige qu’il en justifie le choix.
– La situation prévoit des moments de retour réflexif et
– La situation prévoit des moments où l’élève effectue, individuellement
métacognitif où l’enseignant intervient individuellement et
ou en équipe, des retours réflexifs et métacognitifs.
collectivement.
Retour réflexif
– La situation exige que des retours réflexifs et métacognitifs soient
– La situation précise clairement la nature des retours réflexifs
effectués, sans en préciser clairement la nature et la forme. Des
et métacognitifs et la forme qu’ils doivent prendre.
traces orales ou écrites sont prévues.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 2 Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Sens de la compétence
témique de ces applications qui prend en compte les différents aspects (sociaux,
Les diverses applications de la science et de la technologie ont des répercus-
historiques, économiques, etc.) liés aux objets, aux systèmes, aux produits
sions sur notre vie. Certaines sont positives et contribuent de façon notable
et aux procédés. Elle permet aussi d’examiner certaines retombées à long
à en améliorer la qualité. D’autres, par contre, soulèvent des enjeux d’ordre
terme, de les comparer aux retombées à court terme et, s’il y a lieu, d’en
éthique à l’égard desquels il faut se situer. Toutes les sphères de l’activité
dégager les enjeux éthiques.
humaine, qu’elles soient personnelles, sociales ou professionnelles, sont tou-
La contextualisation de diverses applications permet également de dégager
chées à des degrés divers, de telle sorte que la science et la technologie
certains principes scientifiques qui y sont liés. L’exercice de cette compé-
apparaissent aujourd’hui comme des outils indispen-
tence suppose donc que l’élève se soit approprié les
sables pour comprendre le monde dans lequel nous
Cette compétence exige de l’élève qu’il
concepts fondamentaux nécessaires à la compréhen-
vivons et pour nous y adapter. Afin de s’intégrer à la
situe des applications dans leur contexte,
sion de ces principes. Cette appropriation ne saurait
société et y exercer son rôle de citoyen de façon
qu’il les analyse afin d’en dégager des
toutefois se limiter à la simple maîtrise d’un forma-
éclairée, l’individu doit donc disposer d’une solide
principes scientifiques et technologiques
lisme mathématique ou à l’application d’une recette.
culture scientifique et technologique impliquant la
et, éventuellement, qu’il procède à leur
Comprendre un principe ou un phénomène consiste à
capacité de mettre à profit ses connaissances dans
entretien ou à leur réparation.
s’en donner une représentation qualitative, et dans cer-
le domaine, quel que soit le contexte.
tains cas quantitative, qui permet de l’expliquer à l’aide
Au premier cycle du secondaire, l’élève a appris à mettre à profit ses connais-
de lois et de modèles, de le décrire, d’en saisir les relations et parfois de pré-
sances scientifiques et technologiques en tentant de dégager des retombées
dire de nouveaux phénomènes. Les démarches empiriques, d’observation et
de la science et de la technologie et de comprendre des phénomènes natu-
de modélisation constituent donc autant de ressources dont l’élève peut tirer
rels de même que le fonctionnement de quelques objets technologiques. Au
profit pour comprendre des principes scientifiques.
deuxième cycle, l’élève doit apprendre à intégrer la théorie et la pratique,
L’étude d’une application consiste également à procéder à son analyse tech-
en examinant le contexte, la réalité matérielle et la filiation conceptuelle des
nologique. Cette analyse d’un objet, d’un système, d’un produit ou d’un
découvertes, des inventions et des innovations. D’une part, il est amené à
procédé consiste à en déterminer la fonction globale; à en comprendre le
analyser diverses applications selon différents points de vue, y compris la
fonctionnement en reconnaissant leurs diverses composantes et leurs fonc-
prévision de l’entretien ou d’un éventuel besoin de réparation d’un objet
tions respectives; à prendre en considération les caractéristiques techniques
technique ou d’un système technologique. D’autre part, bien qu’il soit amené
et les principes scientifiques sous-jacents; et enfin à se pencher sur les solu-
à exploiter, pour l’analyse du fonctionnement d’objets ou de systèmes tech-
tions adoptées pour les construire.
nologiques, les ressources conceptuelles qu’il a accumulées jusqu’alors, il
est aussi forcé d’en acquérir de nouvelles pour en compenser les lacunes.
Lorsque l’analyse porte sur le fonctionnement des composantes de l’objet
ou du système, elle consiste à trouver, s’il y a lieu, ce qui fait défaut et à y
Au cours du deuxième cycle, la mobilisation de ses connaissances scienti-
remédier en procédant aux réparations requises ou encore à son entretien.
fiques ou technologiques implique que l’élève situe les applications dans
S’il a fallu le démonter pour l’analyser, l’élève le remontera de manière à
› 17
leur contexte. Cet exercice suppose la construction d’une représentation sys-
ce qu’il soit en état de fonctionner.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
À tout moment du processus de résolution des problèmes associés à l’appli-
› 18
cation à l’étude, l’élève doit effectuer des retours réflexifs pour favoriser
Chapitre 6
ultérieurement un meilleur contrôle de l’articulation des démarches et des
stratégies. Il importe que ce travail métacognitif porte également sur les res-
sources conceptuelles et techniques liées à l’application, sur leur utilisation
et sur leur adaptation aux exigences des différents contextes.
Il importe enfin de souligner que, pour développer cette compétence, l’élève
doit faire appel à des éléments de communication liés à la production, à
l’interprétation et à la transmission de messages à caractère scientifique ou
technologique et doit recourir aux langages propres à la science et à la
technologie.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 2 et ses composantes
Attentes de fin de cycle
À la fin du deuxième cycle du secondaire, l’élève analyse une
Situer une application dans son contexte
Comprendre des principes
application technologique ou scientifique (objet technique,
système technologique, produit ou procédé) afin de se la
Identifier des aspects du contexte (social, environnemen-
scientifiques liés à l’application
tal, historique, etc.) • Établir des liens entre ces divers
représenter de façon adéquate. Il doit tenir compte des
Reconnaître des principes scientifiques • Décrire ces
aspects • Dégager, s’il y a lieu, des enjeux éthiques liés à
aspects sociaux, environnementaux et historiques et déga-
principes de manière qualitative ou quantitative •
l’application • Anticiper des retombées à long terme
Mettre en relation ces principes en s’appuyant sur
ger, s’il y a lieu, les principaux enjeux éthiques. Il fait preuve
des concepts, des lois ou des modèles
de discernement en analysant les effets positifs et les inci-
dences parfois négatives d’une innovation technologique.
Mettre à profit ses
Lorsque l’élève analyse une application sous l’angle de la
science, il tente de reconnaître les principes en cause. Au
connaissances scientifiques
regard de ces principes, il formule une explication ou une
et technologiques
solution provisoire qu’il valide en s’appuyant sur les concepts,
les lois, les théories et les modèles pertinents. Il est en mesure
de décrire de manière qualitative ces principes scientifiques
et, lorsque la situation l’exige, il peut recourir au formalisme
Contrôler l’état de fonctionne-
mathématique pour justifier son explication.
Comprendre des principes
ment de l’objet technique ou du
Lorsque l’élève analyse une application sous l’angle de la
technologiques liés à l’application
système technologique à l’étude
technologie, il en détermine la fonction globale. Il l’examine
Cerner la fonction globale de l’application • En identifier les diverses com-
Démonter complètement ou en partie l’objet ou
afin d’en observer les principaux éléments constitutifs. Il mani-
posantes et déterminer leurs fonctions respectives • En décrire des prin-
le système • Trouver ce qui fait défaut, s’il y a
pule l’objet ou le système et le démonte au besoin afin d’en
cipes de fonctionnement et de construction • Mettre en relation ces principes
lieu • Effectuer l’entretien ou, dans certains cas,
en s’appuyant sur des concepts, des lois ou des modèles • Représenter sché-
les réparations requises • Remonter correcte-
comprendre les principaux sous-systèmes et mécanismes. Il
matiquement des principes de fonctionnement et de construction
ment l’objet ou le système
en décrit les principes de fonctionnement en s’appuyant sur
les concepts, les lois et les modèles pertinents. Il explique
les solutions retenues lors de la conception ou de la cons-
truction de l’application.
Critères d’évaluation
L’élève indique et évalue les solutions qui ont été adoptées
dans la conception de l’objet ou du système. Il justifie ainsi
– Formulation d’un questionnement approprié
les solutions retenues lors de la conception en faisant res-
– Utilisation pertinente des concepts, des lois, des modèles et des théories de la science et de la technologie
sortir ses principes de fonctionnement. Il est aussi en mesure
– Production d’explications, de solutions ou d’interventions pertinentes
de procéder, quand cela est nécessaire, à certaines inter-
– Justification adéquate des explications, des solutions ou des interventions effectuées
ventions liées à l’entretien ou à la réparation.
› 19
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Développement de la compétence Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Tel qu’il a été indiqué dans la section Contexte pédagogique, les compétences disciplinaires se développent selon trois aspects : la mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources et le retour réflexif.
› 20
Le tableau ci-dessous présente des paramètres qui caractérisent, pour chacun de ces aspects, les situations d’apprentissage et d’évaluation proposées aux élèves selon l’année du cycle. Ces paramètres Chapitre 6
permettent de varier le niveau de complexité et de difficulté des situations tout au long du cycle pour aider chaque élève à développer ses compétences.
PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE
DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE
– Le problème est bien circonscrit : la plupart des tâches sont
– Le problème est moins circonscrit : les tâches ne sont pas toutes com-
communiquées à l’élève.
muniquées à l’élève.
Mobilisation
– La situation guide l’élève dans la façon d’entretenir ou de
en contexte
– La situation ne précise pas de quelle façon entretenir ou réparer l’objet
réparer l’objet technique ou le système technologique à
technique ou le système technologique à l’étude : l’élève doit juger de la
l’étude.
pertinence et de la nature de l’entretien ou de la réparation à effectuer.
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des éléments
éléments de contenu de la première année du cycle.
de contenu de la deuxième année du cycle.
– La situation vise une compréhension qualitative des concepts abor-
– La situation vise une compréhension qualitative et quantitative des con-
dés, faisant parfois appel à un certain formalisme mathématique.
cepts abordés, faisant souvent appel à un formalisme mathématique.
– Les documents fournis couvrent tous les éléments nécessaires
– Les documents fournis ne couvrent pas tous les éléments nécessaires
à la résolution du problème : l’élève doit reconnaître ceux qui
à la résolution du problème : l’élève doit déterminer les éléments
sont pertinents.
Disponibilité
absents et chercher lui-même la documentation complémentaire dont
des ressources
il a besoin.
– Sur le plan des ressources matérielles (outils, instruments, etc.),
la situation précise celles qui sont à privilégier lors de l’analyse,
– Sur le plan des ressources matérielles (outils, instruments, etc.), la
de l’entretien ou de la réparation de l’objet ou du système.
situation ne précise pas celles qui sont à privilégier lors de l’entretien
ou de la réparation de l’objet ou du système : l’élève doit déterminer
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches,
celles qui sont pertinentes.
stratégies ou techniques, la situation indique explicitement
celles auxquelles l’élève doit faire appel.
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches, straté-
gies ou techniques, la situation n’indique pas celles auxquelles l’élève
doit faire appel, mais exige qu’il en justifie le choix.
– La situation prévoit des moments de retour réflexif et
– La situation prévoit des moments où l’élève effectue, individuellement
métacognitif où l’enseignant intervient individuellement
ou en équipe, des retours réflexifs et métacognitifs.
Retour réflexif
et collectivement.
– La situation exige que des retours réflexifs et métacognitifs soient
– La situation précise clairement la nature des retours réflexifs
effectués, sans en préciser clairement la nature et la forme. Des traces
et métacognitifs et la forme qu’ils doivent prendre.
orales ou écrites sont prévues.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Sens de la compétence
de systèmes ou de produits, la présentation d’un projet ou la réalisation
La communication joue un rôle essentiel dans la construction de savoirs
d’un événement. Particulièrement utiles pour aider l’élève à préciser ses
scientifiques et technologiques. Dans la mesure où ils sont socialement
représentations et à valider un point de vue en le confrontant à celui des
élaborés et institués, ils ne se construisent que dans
autres, ces situations doivent aussi viser l’adoption
le partage de significations, l’échange d’idées et la
d’une attitude d’ouverture et de réceptivité à l’égard
Cette compétence se développe dans
négociation de points de vue. Cela exige l’emploi
de la diversité des connaissances, des points de vue
des situations qui sollicitent la participation
d’un langage standardisé, c’est-à-dire d’un code qui
et des approches. Une attention particulière doit être
de l’élève à des échanges d’information,
délimite le sens des signes linguistiques et gra-
portée au fait que certains termes n’ont pas la même
à l’interprétation et à la production
phiques en fonction de l’usage qu’en fait la commu-
signification dans le langage courant et le langage
de messages à caractère scientifique
nauté technoscientifique. La diffusion des savoirs
spécifique de la science ou de la technologie. Le sens
ou technologique.
obéit aussi à des règles. Les résultats de recherche
des concepts peut également différer selon le contexte
doivent en effet être soumis à un processus de vali-
disciplinaire dans lequel ils sont utilisés. La prise en
dation par les pairs avant d’être largement diffusés dans la communauté et
compte du contexte de la situation de communication s’avère donc indispen-
le grand public. La communication peut donc revêtir diverses formes selon
sable pour déterminer les enjeux de l’échange et adapter son comportement
qu’elle s’adresse aux membres de cette communauté ou qu’elle vise à infor-
en conséquence.
mer un public non initié.
L’interprétation, qui représente une autre composante importante de la com-
Au deuxième cycle du secondaire comme au premier, l’élève doit être apte à
pétence, intervient autant dans la lecture d’un article scientifique ou tech-
communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie et
nique que dans l’écoute d’un exposé oral, la compréhension d’un rapport
doit savoir recourir aux normes et aux conventions propres à ces disciplines,
de laboratoire ou l’utilisation d’un cahier des charges, d’un dossier technique
lorsqu’il participe à des échanges sur des questions d’ordre scientifique ou
ou d’un plan. Toutes ces activités exigent de l’élève qu’il saisisse le sens pré-
technologique ou qu’il interprète ou produit des informations de cette nature.
cis des mots, des définitions ou des énoncés et qu’il donne la signification
Il importe également qu’il apprenne à respecter la propriété intellectuelle
exacte d’un graphique, d’un schéma ou d’un dessin de détail. Il doit aussi
des personnes dont il reprend les idées ou les résultats. Au deuxième cycle,
établir des liens explicites entre les concepts comme tels et leur représen-
une importance toute particulière doit être accordée à l’interprétation, sans
tation graphique ou symbolique. Lorsqu’il s’adonne à une activité d’écoute
négliger pour autant la participation à des échanges ou la production de
ou qu’il consulte des documents, il doit encore vérifier la crédibilité des
messages.
sources et sélectionner les informations qui lui semblent pertinentes.
Cette compétence se développe dans des situations qui sollicitent la parti-
La production de messages à caractère scientifique ou technologique est
cipation de l’élève à des échanges d’information à caractère scientifique ou
également un aspect important de cette compétence puisque les situations
technologique, qu’il s’agisse de partager le fruit d’un travail avec des pairs,
peuvent exiger de l’élève qu’il élabore un protocole de recherche, rédige un
de rechercher auprès d’experts des réponses à un questionnement ou encore
rapport de laboratoire, prépare un dossier technique, conçoive un prototype,
› 21
de contribuer à des activités telles que l’analyse ou la conception d’objets,
résume un texte, représente les détails d’une pièce ou fasse un exposé sur
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
une question d’ordre scientifique ou technologique. La prise en compte du
L’appropriation des concepts scientifiques et technologiques de même que
› 22
destinataire ou des particularités du public ciblé constitue un passage obligé
leur mise à profit, qui font l’objet de la deuxième compétence, exigent un
Chapitre 6
pour la délimitation du contexte de ces productions. Cela demande que l’élève
langage et un type de discours appropriés. Par exemple, les lois scientifiques,
détermine un niveau d’élaboration accessible au public ciblé, structure le
qui sont une façon de modéliser les phénomènes, s’expriment généralement
message en conséquence et choisisse des formes et des modes de présen-
par des définitions ou des formalismes mathématiques. Les comprendre, c’est
tation appropriés à la communication. Le souci de bien utiliser les concepts,
pouvoir les relier aux phénomènes qu’ils ont pour objectif de représenter.
les formalismes, les symboles, les graphiques, les schémas et les dessins doit
l’habiter, car il contribue à donner de la clarté, de la cohérence et de la rigueur
au message. Dans ce type de communication, le recours aux technologies
de l’information et de la communication peut s’avérer utile ou offrir un enri-
chissement substantiel.
Au cours de la participation à un échange, des retours réflexifs doivent être
effectués pour favoriser ultérieurement un meilleur contrôle de l’articulation
des stratégies de production et d’interprétation. Il importe que ce travail
métacognitif porte également sur les ressources conceptuelles et techniques
associées à la communication, sur leur utilisation et sur leur adaptation aux
exigences du contexte de l’échange.
Cette compétence ne saurait être mobilisée indépendamment des deux autres,
dont elle vient renforcer le développement. Tout en contribuant de manière
significative à leur donner toute leur étendue, elle s’enrichit de la compréhen-
sion accrue qui résulte des recherches et des réalisations qui les caracté-
risent. La première compétence, axée sur la résolution de problèmes d’ordre
scientifique ou technologique, fait appel à des normes et à des conventions,
et ce, tant pour l’élaboration d’un protocole de recherche ou d’un scénario
de réalisation que pour l’explication de lois et de principes ou la présenta-
tion de résultats expérimentaux. Tableaux, symboles, graphiques, schémas,
dessins de détail ou d’ensemble, maquettes, équations mathématiques et
modèles sont autant de modes de présentation qui peuvent soutenir la com-
munication, mais qui nécessitent de respecter les règles d’usage propres à
la science, à la technologie et à la mathématique.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 3 et ses composantes
Attentes de fin de cycle
À la fin du deuxième cycle du secondaire, l’élève interprète
Participer à des échanges d’information
Interpréter des messages à
et produit, sous une forme orale, écrite ou visuelle, des mes-
à caractère scientifique et technologique
caractère scientifique et technologique
sages à caractère scientifique ou technologique.
Faire preuve d’ouverture • Valider son point de vue ou sa
Faire preuve de vigilance quant à la crédibilité des sources
Lorsqu’il interprète un message, il a recours aux langages
solution en les confrontant avec ceux d’autres personnes
• Repérer des informations pertinentes • Saisir le sens précis
associés à la science et à la technologie. Selon la situation,
• Intégrer à sa langue orale et écrite un vocabulaire scien-
des mots, des définitions ou des énoncés • Établir des liens entre
il utilise avec rigueur tant le langage scientifique, tech-
tifique et technologique approprié
des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou
nologique, mathématique ou symbolique que le langage
symboliques • Sélectionner les éléments significatifs
courant. Il tient compte de la crédibilité de la source d’infor-
mation. Lorsque cela est nécessaire, il définit les mots, les
concepts et les expressions en s’appuyant sur des sources
Communiquer à l’aide des
crédibles. Parmi toute l’information consultée, il repère et
utilise les éléments qu’il juge pertinents et nécessaires à
langages utilisés en science
l’interprétation juste du message.
et en technologie
Il produit des messages structurés et clairs et les formule
avec rigueur. Il respecte les conventions tout en utilisant
des modes de présentation appropriés. Il choisit et utilise
adéquatement des outils, dont les technologies de l’infor-
mation et de la communication, qui l’aident à bien livrer
son message. S’il y a lieu, il adapte son message à ses inter-
Produire et transmettre des messages
locuteurs. Il est en mesure d’expliciter, en langage courant,
à caractère scientifique et technologique
le sens du message qu’il produit ou qu’il a interprété.
Quand la situation l’exige, il confronte ses idées avec celles
Tenir compte du destinataire et du contexte • Structurer son message • Utiliser
de ses interlocuteurs. Il défend alors ses idées, mais s’ajuste
les formes de langage appropriées dans le respect des normes et des conven-
tions établies • Recourir aux formes de présentation appropriées • Démontrer
quand les arguments d’autrui lui permettent de mieux pré-
de la rigueur et de la cohérence
ciser sa pensée. En tout temps, il respecte la propriété intel-
lectuelle dans la production de son message.
Critères d’évaluation
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique
› 23
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Développement de la compétence Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Tel qu’il a été indiqué dans la section Contexte pédagogique, les compétences disciplinaires se développent selon trois aspects : la mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources et le retour réflexif.
› 24
Le tableau ci-dessous présente des paramètres qui caractérisent, pour chacun de ces aspects, les situations d’apprentissage et d’évaluation proposées aux élèves selon l’année du cycle. Ces paramètres Chapitre 6
permettent de varier le niveau de complexité et de difficulté des situations tout au long du cycle pour aider chaque élève à développer ses compétences.
PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE
DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE
– Le problème est bien circonscrit : la plupart des tâches sont
– Le problème est moins circonscrit : les tâches ne sont pas toutes com-
communiquées.
muniquées.
– La situation indique clairement les caractéristiques du mes-
– La situation donne peu de balises pour la construction ou la trans-
sage à construire ou à transmettre.
mission du message.
Mobilisation
– La situation indique clairement les éléments d’analyse du
en contexte
– La situation donne peu de balises sur les éléments d’analyse du
message.
message.
– La situation indique clairement les modes de présentation
– La situation donne peu de balises quant aux modes de présentation
auxquels l’élève peut recourir (recherche, affiche, page Web,
auxquels l’élève peut recourir (recherche, affiche, page Web, rapport
rapport de laboratoire ou d’atelier, présentation orale, etc.).
de laboratoire ou d’atelier, présentation orale, etc.).
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des éléments
éléments de contenu de la première année du cycle.
de contenu de la deuxième année du cycle.
– La situation vise une compréhension qualitative des concepts
– La situation vise une compréhension qualitative et quantitative des
abordés, faisant parfois appel à un certain formalisme mathé-
concepts abordés, faisant souvent appel à un formalisme mathéma-
Disponibilité
matique.
tique.
des ressources
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de l’élève
l’élève est limité, l’amenant à faire certains choix.
est étendu, l’amenant à faire des choix.
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches,
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches, straté-
stratégies ou techniques, la situation indique explicitement
gies ou techniques, la situation n’indique pas celles auxquelles
celles auxquelles l’élève doit faire appel.
l’élève doit faire appel, mais exige qu’il en justifie le choix.
– La situation prévoit des moments de retour réflexif et
– La situation prévoit des moments où l’élève effectue, individuellement
métacognitif où l’enseignant intervient individuellement et
ou en équipe, des retours réflexifs et métacognitifs.
collectivement.
Retour réflexif
– La situation exige que des retours réflexifs et métacognitifs soient
– La situation précise clairement la nature des retours réflexifs
effectués, sans en préciser clairement la nature et la forme. Des traces
et métacognitifs et la forme qu’ils doivent prendre.
orales ou écrites sont prévues.
Programme de formation de l’école québécoise
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire
Le programme d’applications technologiques et scientifiques, tout comme
La troisième partie présente les concepts prescrits dans le programme et
le programme de science et technologie, vise la consolidation et l’enrichis-
regroupés, comme ceux du premier cycle, dans quatre univers : l’univers tech-
sement par l’élève d’une culture scientifique et tech-
nologique; l’univers vivant; l’univers matériel; et la
nologique. Celle-ci revêt toutefois une orientation
Terre et l’espace. Les concepts associés à ce dernier
Les concepts prescrits de même
plus pratique et doit permettre à l’élève de mieux
univers ne sont abordés qu’à la deuxième année du
que les démarches, les stratégies, les
comprendre les phénomènes scientifiques et les réali-
cycle. Ce regroupement a pour objectif de faciliter le
attitudes et les techniques ciblées dans
sations technologiques afin d’agir plus efficacement
repérage des concepts-clés que l’élève doit s’appro-
ce programme constituent des ressources
sur les objets techniques, les systèmes technologiques,
prier. Comme ces univers sont interreliés, ils ne doivent
pour le développement des compétences.
les produits ou les divers procédés présents dans
pas être abordés séparément ni de manière séquen-
son environnement. L’acquisition d’une telle culture
tielle. Il en est de même des concepts, qui ne doivent
s’appuie sur le développement des compétences et repose sur la construction
pas être abordés selon une séquence chronologique prédéterminée, mais au
et la mobilisation de ressources de divers ordres présentées ici en trois parties :
moyen de situations d’apprentissage et d’évaluation intégratives.
– les applications liées aux principaux champs technologiques;
Chaque univers est présenté dans un tableau en deux colonnes. Dans la pre-
– les démarches, les stratégies, les attitudes et les techniques;
mière figurent les concepts généraux ainsi que les orientations, qui élaborent,
– les concepts prescrits.
contextualisent et précisent les assises conceptuelles pour chacune des
années du cycle, tout en laissant une certaine latitude à l’enseignant. À
La première partie porte sur les applications. On entend par là une réalisa-
l’occasion, certaines notes fournissent des précisions supplémentaires sur la
tion pratique – un objet, un système, un produit ou encore un procédé –
portée des concepts à l’étude. La deuxième colonne présente la liste, non
qui se caractérise par son fonctionnement, par les matériaux qui la consti-
limitative, des concepts prescrits. Il est en effet souhaitable que la richesse
tuent, par les principes scientifiques et technologiques qui y sont associés
des situations d’apprentissage et d’évaluation permette d’aller au delà des
et par la façon dont elle est construite et fabriquée. Quelles que soient leurs
exigences minimales.
formes, les applications sont associées à l’un ou l’autre des sept champs
technologiques abordés dans le programme.
Un tableau de repères culturels est présenté à la fin de chaque univers.
Destinés à enrichir les situations d’apprentissage et d’évaluation, ces repères
La deuxième partie présente les stratégies, les attitudes et les techniques.
contribuent à donner un caractère intégratif aux activités pédagogiques en
Elles s’inscrivent en continuité avec celles du premier cycle. Une section
les ancrant dans la réalité sociale, culturelle ou quotidienne de l’élève. Ils
consacrée aux démarches a été ajoutée. Il est important de rendre compte
permettent souvent d’établir des liens avec les domaines généraux de for-
du fait que des démarches autres qu’expérimentales et de conception sont
mation et avec d’autres domaines d’apprentissage.
utilisées par les scientifiques et les technologues. Ces démarches ne sont
pas déterminées à l’avance et leur choix découle plutôt du contexte et des
Finalement, un tableau synthèse offre une vue d’ensemble de tous les
problématiques à l’étude.
concepts prescrits pour chaque année du cycle.
› 25
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Applications liées aux principaux champs technologiques
› 26
Chapitre 6
Pour favoriser l’intégration des différents univers, les concepts prescrits ont
influe sur la société de plusieurs façons et entraîne de multiples consé-
été organisés autour d’applications liées à sept champs technologiques :
quences sur l’environnement. Par exemple, l’étude des divers moyens de pro-
technologies médicales, technologies agricoles et agroalimentaires, techno-
duction d’énergie pourrait s’effectuer à partir de la conception d’un modèle
logies de l’énergie, technologies de l’information et de la communication,
réduit de centrale hydroélectrique ou de l’analyse technologique d’un ven-
technologies des transports, technologies de production manufacturière et
tilateur. La transformation et l’utilisation de l’énergie pourraient par ailleurs
technologies de la construction. Les réalisations qui leur sont associées déter-
être abordées par l’entremise de l’analyse d’appareils électroménagers.
minent une perspective où les savoirs sont orientés
Les technologies de l’information et de la com-
vers l’action, ce qui permet l’établissement de liens
Pour favoriser l’intégration des différents
munication permettent la manipulation, la conversion,
entre les concepts théoriques et les applications tech-
univers, les concepts prescrits ont été
le contrôle, le stockage, la gestion et la transmission
nologiques et scientifiques.
organisés autour d’applications associées
de l’information. D’une influence grandissante, elles
Les technologies médicales contribuent à prolonger
aux champs technologiques.
entraînent des changements qui transforment radi-
la vie et à en améliorer la qualité. Comme les techno-
calement la société. Dans le cadre de ce champ tech-
logies de chacun des autres champs, elles conjuguent des connaissances et
nologique, l’étude d’un microphone, par exemple, offrirait l’occasion de
des stratégies issues de plusieurs univers. Par exemple, en première année
mobiliser plusieurs concepts associés à l’univers matériel (fréquence, lon-
du cycle, l’étude du stéthoscope permet de développer les compétences disci-
gueur d’onde, amplitude, échelle des décibels, etc.), à l’univers vivant (fonc-
plinaires en mobilisant des savoirs provenant de l’univers vivant (systèmes
tion de relation, récepteurs sensoriels, etc.) et à l’univers technologique
circulatoire et respiratoire), de l’univers matériel (relation entre pression et
(langage des lignes, ingénierie, matériaux, fabrication, etc.).
volume, caractéristiques de l’onde, etc.) et de l’univers technologique (dessin
Les technologies des transports déterminent un réseau complexe de com-
technique, ingénierie mécanique, matériaux, fabrication, etc.). Les objets, les
posantes interconnectées qui opèrent aussi bien sur terre que sur l’eau, dans
systèmes et les produits associés aux technologies médicales sont également
les airs ou dans l’espace. Le transport des marchandises et des individus
l’occasion de sensibiliser l’élève à la médecine préventive ou à la bonne
constitue aujourd’hui un enjeu de société important. Certains concepts asso-
alimentation.
ciés à l’univers matériel s’avèrent particulièrement utiles dans l’étude des
Les technologies agricoles et agroalimentaires portent sur la production
moyens de transport tels que ceux qui sont en rapport avec le mouvement
agricole, sur la transformation des aliments et des produits et sur leur conser-
des mobiles terrestres, avec la flottabilité des bateaux ou avec l’écoulement
vation. Les biotechnologies y occupent une place importante. Les machines
de l’air sur les ailes des avions. Les concepts associés à l’univers vivant inter-
agricoles, les procédés de conservation et le procédé de pasteurisation
viennent également dans l’étude des impacts de divers moyens de trans-
appartiennent à ce champ technologique et peuvent être étudiés de manière
port, notamment sur les modifications aux écosystèmes.
à mobiliser plusieurs des concepts prescrits en première année du cycle.
Les technologies de l’énergie visent à assurer l’accessibilité, la transfor-
mation et l’utilisation de l’énergie. Le choix des formes d’énergie à utiliser
Programme de formation de l’école québécoise
Les technologies de production manufacturière visent à produire en
série des objets, des systèmes et des produits, et ce, de manière efficace et
compétitive. Dans un contexte de mondialisation, ces technologies ont une
influence importante sur la performance des entreprises et sur les habitudes
de consommation des individus. Dans le cadre de situations d’apprentissage
et d’évaluation associées à ce champ, l’accent pourrait être mis sur les divers
moyens utilisés pour augmenter la quantité et la qualité des produits fabri-
qués (machines à transfert, systèmes automatisés, etc.).
Enfin, les technologies de la construction déterminent les processus et
les matériaux avec lesquels on conçoit et on construit des structures. Alors
que la production manufacturière utilise amplement la chaîne de fabrication,
les technologies de la construction font plutôt appel à des procédés adap-
tés à chaque réalisation. Par exemple, la construction d’un tunnel intègre
des concepts liés à l’univers technologique (langage des lignes, ingénierie,
matériaux, fabrication), à l’univers matériel (force, types de forces, équilibre
de deux forces, etc.) et à la Terre et l’espace (lithosphère, hydrosphère).
› 27
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Exemples d'objets, de systèmes, de produits et de procédés liés aux principaux champs technologiques
TECHNOLOGIES AGRICOLES
TECHNOLOGIES MÉDICALES
› 28
ET AGROALIMENTAIRES
Chapitre 6
TECHNOLOGIES
TECHNOLOGIES
agricoles et
médicales
agroalimentaires
– Médicaments
– Appareils utilisés en agriculture
– Vaccins
– Fertilisants
– Antiseptiques
– Insecticides
– Hormones
– Organismes génétiquement modifiés
– Pilule contraceptive
(OGM)
TECHNOLOGIES
TECHNOLOGIES
– Vitamines
– Fabrication du pain, des pâtes, des
de l’énergie
de la construction
– Organes artificiels : cœur, rein, etc.
conserves, du lait, du beurre, du fro-
– Appareils et instruments : stéthoscope,
mage, de la margarine, des huiles ali-
microscope, appareil à ultrasons, appareils
mentaires, du jus de fruit, du choco-
de radiologie, tomodensitomètre, appareils
lat, du café, etc.
d’anesthésie, appareils de chirurgie, etc.
– Appareils de conservation des ali-
TECHNOLOGIES
TECHNOLOGIES
– Technologie bionique : signaux et électronique
ments : congélateur, emballage sous
de production
de l’information et
– Appareils pour personnes handicapées
vide, etc.
– Stérilisation
manufacturière
de la communication
– Pasteurisation
– Greffes et transplantations d’organes
– Transfusions sanguines
– Enzymes
TECHNOLOGIES
– Culture de tissus
– Cosmétiques : savon, parfum, etc.
des transports
– Nutraceutiques
– Traitement des déchets
– Appareils d’irrigation des sols
TECHNOLOGIES
TECHNOLOGIES DE L’INFORMATION
TECHNOLOGIES
TECHNOLOGIES DE PRODUCTION
TECHNOLOGIES DE LA
DE L’ÉNERGIE
ET DE LA COMMUNICATION
DES TRANSPORTS
MANUFACTURIÈRE
CONSTRUCTION
– Appareils liés à l’industrie du
– Appareils d’imprimerie
– Bicyclette
– Produits fabriqués en général
– Bâtiments : maison, gratte-ciel, édi-
pétrole : extraction, raffinage,
– Reprographie
– Systèmes ferroviaires :
– Instruments et appareils : thermomètre,
fice commercial, etc.
distribution, utilisation
– Photogravure
locomotive, train,
baromètre, anémomètre, micromètre, compara-
– Réseaux routiers : route, autoroute,
– Éoliennes
réseau
– Appareils photo et caméras
teur, balance, horloge, chronomètre, boussole,
etc.
– Machines à vapeur
– Ballons et dirigeables
etc.
– Éclairage public
– Télégraphe
– Moteurs à combustion interne
– Navires : bateau, sous-
– Outils : manuels, électriques, pneumatiques,
– Ponts
– Téléphone
– Moteurs électriques
marin, aéroglisseur,
hydrauliques, etc.
– Tunnels
– Radio
etc.
– Turbines
– Machines : machine agricole, machine à excaver,
– Barrages
– Télévision
– Automobile
machine-outil, etc.
– Turboréacteur
– Écluses
– Cinéma
– Avion
– Systèmes : mécaniques, électriques,
– Laser
– Aqueducs
– Projecteur et écran de cinéma
– Engins spatiaux : fusée,
hydrauliques, pneumatiques, électroniques,
– Piles, batteries et accumulateurs
– Alimentation en eau
– Appareils d’enregistrement et de pro-
navette, station spa-
informatiques, etc.
– Centrales électriques
duction du son : magnétophone, haut-
– Épuration des eaux usées
tiale, etc.
– Objets utilitaires : appareil électroménager, ser-
– Appareils électriques à la maison :
parleur, microphone, mixeur, etc.
– Aéroport
– Véhicules hybrides
rure, robinet, meuble, pompe, skis, instrument de
éclairage, chauffage, appareils
– Appareils d’enregistrement et de pro-
musique, jouet, etc.
– Téléphérique
– Pneu
divers (laveuse, sécheuse, cuisinière,
duction vidéo : caméscope, magnéto-
– Véhicules motorisés
– Ascenseur
réfrigérateur, lave-vaisselle, micro-
– Cartes routières élec-
scope, table de montage etc.
ondes, aspirateur, fer à repasser,
troniques
– Métier à tisser et machine à coudre
– Escalier mécanique
– Ordinateur et périphériques
chaîne stéréophonique, télévision,
– Fibres naturelles et artificielles
– Satellites de télécommunications
ordinateur, etc.)
– Vêtements
– Radar et sonar
– Appareils optiques : jumelle, télescope,
périscope
Programme de formation de l’école québécoise
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les
fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des informa-
techniques ciblées par le programme. Bien que distincts des concepts, ces
tions recueillies, l’élève doit en arriver à une nouvelle compréhension des
éléments contribuent tout autant au développement des compétences et
faits qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel s’effectue l’obser-
méritent une attention particulière.
vation. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les informations, l’obser-
vateur fait une relecture du monde physique en tenant compte de ses
présupposés et des schémas conceptuels qui font partie intégrante de la
Démarches
grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute observation repose déjà
Diverses démarches sont présentées, soit les démarches de modélisation, d’obser-
sur l’établissement d’un modèle théorique provenant de celui qui observe.
vation, expérimentale, empirique, d’analyse et de design, auxquelles s’ajoute
la démarche industrielle, qui comprend la démarche technologique de concep-
Démarche expérimentale
tion et la démarche de production. Elles correspondent essentiellement aux
La démarche expérimentale implique tout d’abord la formulation de pre-
façons de faire dans un contexte de résolution de problèmes en applications
mières explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et de
technologiques et scientifiques. Ces démarches ne doivent pas être mises en
définir le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’élève doit ensuite
œuvre isolément, mais dans des situations d’apprentissage et d’évaluation qui
s’engager dans l’élaboration d’un protocole expérimental dans lequel il
font appel à plusieurs d’entre elles. Elles ne sont pas linéaires et supposent un
reconnaîtra un certain nombre de variables en vue de les manipuler. Le but du
va-et-vient entre les diverses étapes du processus d’investigation. Leur utilisa-
protocole sera de faire émerger des éléments observables ou quantifiables,
tion cohérente et leur articulation constituent une manifestation de compétence.
de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses. Les interac-
tions entre les diverses phases de la démarche expérimentale permettent
Démarche de modélisation
de soulever de nouveaux questionnements, de formuler de nouvelles hypo-
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation desti-
thèses, d’apporter des ajustements à sa mise en œuvre et de prendre en
née à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou carrément
compte les limites de l’expérimentation.
invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte, dessin, for-
mule mathématique, équation chimique, programme informatique ou maquette.
Démarche empirique
Au fur et à mesure que progresse la démarche de modélisation, le modèle se
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de
raffine et se complexifie. Il peut être valide pendant un certain temps et dans
variables. Cette absence de manipulation n’enlève rien à sa validité métho-
un contexte spécifique, mais, dans plusieurs cas, il est appelé à être modifié ou
dologique; un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui n’a
rejeté. Il importe également de considérer le contexte dans lequel il a été cons-
rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de cette
truit. Il doit posséder certaines caractéristiques, entre autres celles de faciliter
démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations puisqu’elle
la compréhension de la réalité, d’expliquer certaines propriétés de ce qu’il vise
permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un problème. Souvent,
à représenter et de prédire de nouveaux phénomènes observables.
elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des hypothèses et de conce-
voir des théories provisoires. Elle permet également de mettre au point des
Démarche d’observation
techniques et d’explorer des avenues possibles pour d’autres recherches.
› 29
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter
Chapitre 6
des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Démarche technologique d’analyse
Démarche technologique de conception
› 30
Chapitre 6
L’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique implique la
La démarche de conception suppose d’abord la détermination d’un besoin.
reconnaissance de sa fonction globale, de façon à cerner le besoin auquel
L’étude du problème technologique qui s’ensuit doit tenir compte des diverses
il répond. L’examen des diverses composantes d’un objet technique ou d’un
conditions et contraintes à respecter (cahier des charges). S’amorce alors le
système technologique s’avère également nécessaire pour déterminer leurs
travail véritable de conception : recherche de solutions au regard du fonction-
fonctions respectives. L’un ou l’autre pourra éventuellement être démonté
nement et de la construction; précision des formes et des matériaux; et des-
afin de mieux comprendre les principes mis en cause dans son fonctionne-
sin des pièces.
ment et sa construction. Cette forme d’analyse permet de réaliser comment
La fabrication du prototype, les essais et la validation complètent l’exercice.
l’objet ou le système constitue l’assemblage concret et tangible des diver-
C’est par un examen approfondi du prototype qu’il a conçu et sa mise à
ses solutions retenues pour répondre à un besoin.
l’essai que l’élève peut évaluer la solution qu’il préconise et vérifier si elle
est conforme aux exigences du cahier des charges. La démarche de concep-
Démarche de design
tion, qui fait appel à la logique, à la rigueur, à l’abstraction et à l’exécution,
La démarche de design est une activité créatrice qui permet, à partir d’un
permet à l’élève de passer du raisonnement à la pratique. Des retours
besoin exprimé, de conceptualiser et de matérialiser un univers de formes,
réflexifs, en cours et en fin de processus, seront l’occasion d’analyser son
de couleurs, de matières et de textures. Dans le travail d’élaboration et de
cheminement, de valider ses choix et de proposer, le cas échéant, des amé-
réalisation d’un objet ou d’un système, cette démarche oblige à considérer
liorations à la solution retenue.
non seulement les apparences extérieures, mais également les relations de
structure et de fonction qui font d’un produit une unité cohérente où l’aspect
Démarche de production
fonctionnel et l’esthétique répondent à des impératifs de fabrication et d’uti-
La validation (homologation) du prototype complète la phase relative à la
lisation. En design, les éléments fonctionnels, les solutions de construction,
conception. Normalement, l’étape suivante consiste à amorcer la démarche
les matériaux, les dessins, les maquettes, les techniques et la fabrication
de production en effectuant une étude de fabrication qui comprend l’analyse
s’appuient sur un contexte et des contraintes dont il faut tenir compte.
des dessins de détail et d’ensemble de même que la lecture des gammes
Les étapes qui caractérisent la démarche de design amènent l’élève tantôt à
de fabrication et d’assemblage en vue d’organiser le processus de produc-
raisonner, tantôt à agir. Qu’il s’agisse de l’étude du cahier des charges, d’une
tion : pièces à fabriquer, postes de travail, matériaux, gabarits, etc. Il ne reste
recherche créative et du choix d’une solution, d’une mise en volume, de l’éla-
ensuite qu’à exécuter chacune des opérations de fabrication.
boration d’un prototype ou encore d’industrialisation et de commercialisa-
Dans l’industrie, une fois la production terminée, les objets ou les systèmes
tion, la démarche de design accorde une place importante à l’autonomie de
fabriqués en série sont commercialisés. Ils sont alors utilisés individuellement
l’élève. Au regard d’une situation ou d’une question, elle doit lui permettre
ou collectivement. À la fin de son cycle de vie, un produit est soit recyclé,
d’envisager une multiplicité de points de vue possibles, d’émettre des hypo-
soit détruit.
thèses et de faire des inférences.
Cette démarche fait appel à des savoirs qui requièrent abstraction, dexté-
Démarche industrielle
rité et organisation. Elle donne à l’élève une vision plus réaliste du monde
de l’industrie tout en l’habituant à travailler en étroite collaboration avec
La démarche industrielle est composée de la démarche technologique de
ses pairs. Enfin, elle exige une exécution empreinte de logique, de rigueur
conception et de la démarche de production.
et de précision.
Programme de formation de l’école québécoise
Stratégies
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans le contexte de la science et de la technologie, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
STRATÉGIES D’EXPLORATION
STRATÉGIES D’ANALYSE
– Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques,
– Déterminer les contraintes et les éléments importants pour la résolution d’un
technologiques et contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème
problème
ou prévoir des tendances
– Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
– Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
– Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire, com-
– Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
parer, classifier, sérier) pour traiter les informations
– Anticiper les résultats d’une démarche
– Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter des connais-
sances scientifiques et technologiques
– Élaborer divers scénarios possibles
– Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard
– Explorer diverses pistes de solution
d’une problématique scientifique ou technologique
– Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques ou
technologiques
› 31
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Attitudes
› 32
Chapitre 6
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement de l’élève dans les démarches utilisées et sa responsabilisation par rapport à lui-même et à la société. Les attitudes constituent
ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
ATTITUDES INTELLECTUELLES
ATTITUDES COMPORTEMENTALES
– Curiosité
– Discipline personnelle
– Sens de l’initiative
– Autonomie
– Goût du risque intellectuel
– Persévérance
– Intérêt pour la confrontation des idées
– Sens du travail soigné
– Considération de solutions originales
– Sens des responsabilités
– Rigueur intellectuelle
– Sens de l’effort
– Objectivité
– Coopération efficace
– Sens du travail méthodique
– Souci de la santé et de la sécurité
– Souci d’une langue juste et précise
– Respect de la vie et de l’environnement
– Écoute
– Respect de soi et des autres
– Esprit d’équipe
– Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
Programme de formation de l’école québécoise
Techniques
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Elles sont réparties en deux grandes
catégories, selon qu’elles sont propres à la technologie ou à la science.
TECHNOLOGIE
SCIENCE
Langage graphique
Fabrication
Techniques :
Techniques :
Techniques :
– utilisation d’échelles
– utilisation sécuritaire des machines et des outils
– utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire
(scie à ruban, perceuse, ponceuse, marteau,
– représentation graphique à l’aide d’instruments
tournevis, pinces, etc.)
– utilisation d’instruments de mesure
(projection orthogonale à vues multiples, isométrie,
perspective)
– mesurage et traçage
– utilisation d’instruments d’observation
– schématisation
– usinage (sciage, perçage, limage, dénudage et
– préparation de solutions
épissures, soudure à l’étain ou au plomb, etc.)
– utilisation d’un logiciel de dessin vectoriel (deux
– collecte d’échantillons
dimensions et trois dimensions)
– finition
– vérification et contrôle
– montage et démontage
– fabrication d’une pièce
› 33
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 34
Concepts prescrits (première année du cycle)
Chapitre 6
La plupart des concepts prescrits du programme d’applications technologiques et scientifiques sont semblables à ceux du programme de science et technologie. Ce
choix vise à faciliter le passage du parcours de formation générale appliquée au parcours de formation générale, entre la première et la deuxième année du cycle.
Les concepts abordés en première année du cycle sont plus étroitement liés aux applications propres aux technologies médicales et aux technologies agricoles
et agroalimentaires. Le tableau de la page 28 présente quelques exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés associés à chacun de ces champs
technologiques. Puisqu’il s’agit d’exemples, ils n’ont pas un caractère prescrit.
Univers technologique (première année du cycle)
En première année du cycle, l’univers technologique est caractérisé par des
sion qui nous interpelle de manière particulière : celle des technologies appli-
concepts généraux liés au langage des lignes, à l’ingénierie, aux matériaux,
quées aux vivants.
à la fabrication (ce dernier aspect étant traité aussi dans la section qui porte
Les objets, les systèmes, les produits et les procédés utilisés au quotidien et
sur les techniques) et à la biotechnologie. Les quatre premiers concepts s’ins-
ceux qui ont un usage particulier tirent leur existence de la mise en pratique
crivent dans une logique de connaissances essentielles et de pratiques déter-
d’une diversité de savoirs. Ils sont de véritables fils conducteurs qui facilitent
minantes auxquelles on a recours quand vient le temps de concevoir
la compréhension, l’intégration et l’expérimentation de multiples concepts.
des objets techniques et des systèmes technologiques ou de procéder à leur
Les applications issues des divers champs technologiques en fournissent
étude. Pour cette raison, on fera souvent appel, tout au long du cycle, aux
autant d’exemples. Les concepts prescrits qui se rattachent à l’ensemble des
mêmes informations et aux mêmes ressources pour résoudre un problème
concepts généraux visent une meilleure compréhension du milieu de vie et
de conception ou d’analyse. Le cinquième concept général aborde une dimen-
une plus grande capacité d’agir sur lui.
Orientations
Concepts prescrits
Langage des lignes
– Tracés géométriques
Fondé sur des modes de représentation géométrique conventionnels et relativement indissociable de
– Formes de représentation (croquis, perspective,
l’invention et de l’innovation, le dessin technique est un langage qui permet de préciser, de fixer et
projection oblique)
de matérialiser sa pensée.
– Lignes de base
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Langage des lignes (Suite)
– Échelles
La justification et la signification de toutes les lignes et les informations d’un dessin technique sont
– Projections orthogonales (vues multiples,
généralement associées à la géométrie et à divers principes relatifs aux échelles ou à différentes
isométrie)
formes de représentation. La théorie de la projection orthogonale facilite, entre autres, le dessin de
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
détail et la représentation isométrique. La figuration des formes en vue éclatée permet de visualiser
– Coupes et sections
avec facilité chacune des pièces qui composent un objet. Le recours aux coupes est parfois néces-
– Cotation et tolérances
saire pour montrer les particularités d’une pièce. La cotation complète les informations sur les carac-
téristiques de chacune des composantes de l’objet ou du système. Enfin, conformément aux règles
– Standards et représentations (schémas, symboles)
relatives à leur inscription, certains dessins renferment aussi des informations en rapport avec les
standards de l’industrie.
Ingénierie
Mécanique
La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique repose sur l’appropria-
– Liaisons types des pièces mécaniques
tion de concepts fondamentaux liés à la mécanique et à l’électricité et sur des pratiques de conception
– Fonctions types
et d’analyse propres à l’ingénierie.
– Fonction, composantes et utilisation des
En mécanique, ces concepts font référence aux liaisons des pièces et aux fonctions mécaniques les
systèmes de transmission du mouvement
plus communes, de même qu’à la transmission et à la transformation du mouvement (modèles familiers
(roues de friction, poulies et courroie, engrenage,
de liaisons, de guidages et de mécanismes permettant un mouvement de rotation ou de translation).
roues dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
Dans la conception et l’analyse d’un objet ou d’un système, un tel bagage technique permet de justi-
– Changements de vitesse
fier l’utilisation de formes et de matériaux, d’appliquer ou d’expliquer des principes de fonctionnement
– Fonction, composantes et utilisation des systèmes
et d’exploiter ou de faire ressortir des solutions de construction.
de transformation du mouvement (vis et écrou,
En électricité, les concepts prescrits concernent les diverses composantes et leurs fonctions (alimenta-
cames, bielles, manivelles, coulisses et systèmes
tion, conduction, isolation, protection et commande). Leur étude précise permet de les choisir et de
bielle et manivelle, pignon et crémaillère)
les agencer de manière appropriée.
Électricité
– Fonction d’alimentation
– Fonction de conduction, d’isolation
et de protection
– Fonction de commande (types : levier, poussoir,
bascule, commande magnétique)
› 35
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 36
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Matériaux
– Contraintes (traction, compression, torsion)
Le fait qu’il soit possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour en faire
– Propriétés mécaniques
l’exploration et l’exploitation. L’utilisation appropriée d’un matériau suppose une bonne connaissance des
– Types et propriétés
éléments liés à ses caractéristiques fonctionnelles et à sa structure, ce qui permet d’avoir une idée juste de
• Alliages à base de fer
son comportement quand il est utilisé. Les concepts qui se rattachent aux métaux, aux matières plastiques
• Métaux et alliages non ferreux
et au bois sous-tendent l’étude de leur composition, de leurs propriétés et de leurs caractéristiques d’utilisation.
• Matières plastiques (thermoplastiques)
• Bois et bois modifiés
Sur le plan technologique, les métaux et alliages ferreux occupent une très grande place. Ils se trouvent sous
une forme ou sous une autre dans plusieurs secteurs de l’activité humaine. L’évolution technique des civilisa-
– Cellule (composantes de la cellule,
tions est d’ailleurs étroitement liée au développement de ces métaux. Grâce à leurs propriétés et à la facilité
membrane cellulaire, noyau,
relative de les obtenir et de les travailler, les métaux et alliages non ferreux se prêtent à de nombreuses
chromosomes, gènes)
applications.
L’apparition des matières plastiques a été une véritable révolution. D’excellentes propriétés physiques et de
nombreuses qualités comme leur résistance, leur durabilité ou encore la possibilité de les usiner avec une
très grande précision expliquent leur emploi sans cesse croissant.
Le bois demeure également un matériau très répandu. Bien que ses propriétés diffèrent d’une espèce à
l’autre (résineux, feuillus), ses emplois sont multiples.
Les récents développements dans le domaine de la biotechnologie nous amènent à considérer une nouvelle
forme de matériau, soit la cellule vivante. Son utilisation dans les applications de la science et de la technolo-
gie va de la fécondation in vitro au séquençage de gènes pour des applications commerciales et à la mise au
point de tests diagnostiques de maladies génétiques. L’étude de la cellule est essentielle à la compréhension
des diverses manipulations génétiques. On pense particulièrement au rôle joué par la membrane cellulaire
(protection et contrôle des entrées et des sorties de la cellule) et par le noyau et ses constituants comme
les chromosomes et les gènes (contrôle de l’information génétique) lors des manipulations génétiques.
Fabrication
– Façonnage
• Machines et outillage
Les concepts associés à la fabrication constituent des préalables importants. Ils servent de repères au moment
d’exécuter une ou des techniques. Les machines et l’outillage donnent une idée juste de ce qu’est le
– Fabrication
façonnage. L’ébauchage et la finition de même que les divers aspects du traçage montrent ce qu’implique
• Ébauchage et finition
la fabrication. Les éléments relatifs à la mesure sont indispensables pour la validation et la vérification de
• Caractéristiques du traçage
toute pièce fabriquée.
– Mesures
• Mesure directe (règle)
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Biotechnologie
– Procédés
• Pasteurisation
L’espoir mais aussi les craintes que suscitent les avancées spectaculaires de la biotechnologie commandent
• Fabrication du vaccin
qu’on s’en préoccupe. L’étude des éléments de contenu en cause doit donc englober à la fois les aspects
• Insémination artificielle
conceptuels, éthiques et pratiques, notamment les procédés auxquels il faudra accorder une grande place.
• Culture cellulaire
Certains seront examinés plus attentivement : la pasteurisation, la fabrication du vaccin, l’insémination arti-
ficielle et la culture cellulaire.
La pasteurisation permet d’éviter l’altération des produits alimentaires et de conserver leurs propriétés nutri-
tives. Le procédé est depuis longtemps exploité, notamment pour le traitement du lait et des jus de fruits.
Le but principal du vaccin est de permettre la fabrication, par le corps, d’agents biologiques naturels ciblés
qui renforcent les défenses de l’organisme devant des éléments pathogènes identifiés.
L’insémination artificielle est une réponse possible à l’infertilité. Le recours à l’insémination artificielle pour
la reproduction animale (bovins, équins, aviculture, aquaculture, etc.) a conduit à la mise au point d’équi-
pements, d’instruments et de techniques de plus en plus sophistiqués. La fécondation in vitro (FIV), par
exemple, a fait naître de nouveaux espoirs dans le traitement de la stérilité tout en permettant de mieux
comprendre les mécanismes de la procréation humaine. Les réponses apportées par l’insémination artifi-
cielle aux problèmes d’infertilité, de conservation du patrimoine génétique ou encore d’autosuffisance ali-
mentaire incitent à la réflexion et à la vigilance.
L’étude de la cellule doit inclure le cas des cellules cultivées et toucher la façon de les obtenir, leur crois-
sance, leur comportement et leur conservation. D’autres aspects, tels que la stérilisation du matériel utilisé,
les caractéristiques des milieux de cultures, les paramètres physicochimiques et les normes éthiques, doi-
vent aussi être pris en considération.
Lors de l’étude des concepts liés aux biotechnologies, il est important de garder à l’esprit que bien des ave-
nues restent encore inexplorées, ce qui devrait justifier une approche prudente à leur sujet. Il suffit de pen-
ser à l’ensemble du génome qui n’est pas encore codifié et dont on ne comprend pas encore toutes les
dimensions. L’intervention sur les gènes peut également amener de nouvelles résistances à divers virus et
bactéries. Dans le domaine de l’agroalimentaire, la présence de nouvelles espèces transgéniques modifie la
dynamique des réseaux alimentaires, ce qui a directement ou indirectement de nombreux impacts à divers
niveaux de ces réseaux. Tous les effets potentiels sur la santé, particulièrement en ce qui concerne le sys-
tème immunitaire et les nouvelles protéines métabolisées, sont loin d’avoir été mis au jour, ce qui consti-
tue un défi pour le monde de la recherche scientifique et technologique.
› 37
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 38
Repères culturels possibles
Chapitre 6
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Alexandre Graham Bell
Invention Québec
Conservation des aliments
Imprimerie
Henri Bessemer
Écoles et facultés de génie
Matières plastiques
Expositions universelles
John Dunlop
Institut de recherche en électricité du Québec
Manipulations génétiques
Guglielmo Marconi
Centre de recherche industrielle du Québec
Domotique
Gustave Eiffel
Institut Armand-Frappier
Gregor Mendel
Louis Pasteur
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant (première année du cycle)
Sous l’angle particulier des applications technologiques et scientifiques, les
concepts du vivant sont mis à profit lors de l’étude d’applications diverses.
Au deuxième cycle du secondaire, les concepts associés à l’univers vivant
Qu’on s’intéresse à la prévention et au traitement des maladies, à l’aide au
s’articulent autour de la façon dont les principaux systèmes du corps humain
diagnostic ou aux moyens de prolonger la vie, les technologies médicales –
assurent diverses fonctions nécessaires au maintien de la vie. Cinq concepts
celles qui sont associées au champ des technologies agricoles et agroalimen-
généraux sont présentés dans cette section : les systèmes digestif, respira-
taires et celles qui sont liées à la production manufacturière – offrent de
toire, circulatoire, excréteur et reproducteur. Ils sont regroupés selon les fonc-
multiples exemples de réalisations qui ont changé de façon significative les
tions qu’ils assument dans le corps humain : la nutrition, les relations et la
pratiques dans le domaine de la santé.
reproduction.
Orientations
Concepts prescrits
Systèmes – Fonction de nutrition
Système digestif
– Types d’aliments (eau,
protides, glucides, lipides,
L’être humain est tributaire d’un apport régulier d’aliments provenant d’autres organismes. Cet apport est indispensable,
vitamines, minéraux)
car il assure la construction et la réparation des tissus de même que la production de chaleur et d’énergie sous différentes
formes (mécanique, calorifique, etc.).
– Valeur énergétique
des aliments
Les transformations mécaniques et chimiques de la nourriture sont effectuées dans le système digestif selon quatre étapes
– Tube digestif (bouche,
de traitement : ingestion, digestion, absorption et élimination.
œsophage, estomac,
Les glandes digestives assurent la décomposition chimique des aliments. Les glandes salivaires produisent presque toute la
intestin grêle, gros
salive qui a des fonctions multiples (humidification, digestion partielle des glucides, pouvoir antibactérien, etc.). Les sécrétions
intestin, anus)
gastriques (acide chlorhydrique, mucus, pepsine, etc.) interviennent dans la digestion des protéines. L’intestin grêle et ses struc-
– Transformation des
tures annexes (pancréas, foie) sécrètent divers sucs afin d’amorcer la digestion des lipides. Les sels biliaires jouent un rôle
aliments (mécanique,
important dans la digestion des graisses. L’intestin grêle joue aussi un rôle majeur dans la digestion des glucides, des pro-
chimique)
tides, des lipides et dans l’absorption des nutriments. L’absorption d’eau et d’électrolytes constitue une des fonctions essen-
– Glandes digestives
tielles du gros intestin. Le dernier segment du gros intestin (rectum) entrepose les matières fécales jusqu’à leur élimination.
(glandes salivaires,
Plusieurs applications technologiques et scientifiques contribuent au traitement des désordres du système digestif. La découverte
glandes gastriques,
de l’insuline sauve un nombre sans cesse croissant d’individus. Par ailleurs, certaines techniques comme la laparoscopie ou l’endo-
pancréas, foie,
scopie assurent une visualisation directe des organes ciblés, entraînant un diagnostic plus rapide. D’autres techniques, comme
glandes intestinales)
la cholécystectomie, permettent de réduire de façon significative la durée d’hospitalisation.
Dans le domaine de la transformation des aliments, les recherches ont un impact considérable sur la diversité des produits
offerts en épicerie. Les produits dérivés de l’agriculture biologique suscitent de plus en plus l’intérêt des gens préoccupés
par l’influence de l’alimentation sur leur santé. La redécouverte en recherche médicale de substances naturelles à effet pré-
› 39
Chapitre 6
ventif sur certaines maladies suscite de plus en plus d’intérêt et l’espoir de pouvoir empêcher ou retarder l’apparition de
cancers ou de maladies coronariennes.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 40
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Systèmes – Fonction de nutrition (Suite)
Systèmes circulatoire et respiratoire
– Système respiratoire (fosses
nasales, pharynx, trachée, bronches,
Pour accomplir leurs activités métaboliques, les cellules de l’organisme humain ont besoin d’un apport constant en
poumons)
oxygène et d’une élimination adéquate du dioxyde de carbone. Les systèmes de transport (respiratoire, circulatoire
et lymphatique), qui permettent les échanges entre les organes et les cellules, sont essentiels au maintien de la vie.
– Fonctions des constituants du sang
(plasma, éléments figurés)
Le système respiratoire assure l’apport en oxygène et l’élimination du dioxyde de carbone, tandis que l’échange
– Compatibilité des groupes sanguins
d’oxygène et de dioxyde de carbone assure la respiration cellulaire. La circulation sanguine permet ces échanges
en empruntant diverses voies et divers types de vaisseaux alors que les constituants du sang jouent un rôle impor-
– Système circulatoire (voies de
tant dans le transfert de diverses substances à l’organisme.
circulation, types de vaisseaux)
– Système lymphatique (lymphe,
Le système immunitaire rend possible la défense de l’organisme humain contre des virus, des bactéries et d’autres
anticorps)
menaces extracellulaires. L’immunité active peut être acquise naturellement (production d’anticorps) ou artificielle-
ment (vaccination). Les troubles du système immunitaire peuvent causer des maladies comme les allergies et
l’immunodéficience.
Sous l’angle des applications liées aux technologies médicales, l’accès à des organes artificiels pour les patients
en attente d’une transplantation augmente de beaucoup leurs chances de survie. Certains instruments comme la
canule cardiaque permettent maintenant d’éviter d’ouvrir la cavité thoracique pour traiter certaines lésions corona-
riennes. Plusieurs appareils à ventilation positive empêchent l’apnée du sommeil et améliorent la qualité de vie de
patients atteints de maladies pulmonaires chroniques.
La découverte et la production de vaccins a permis l’éradication de graves maladies comme la variole et le contrôle
de la propagation de l’influenza. Les nouveaux vaccins à base d’ADN vont potentiellement révolutionner le trai-
tement de maladies métaboliques comme le diabète.
Système excréteur
– Système urinaire
(reins, uretères, vessie, urètre)
Le système urinaire joue un rôle essentiel dans la régulation du milieu interne des organismes. Ses fonctions-clés
sont la filtration du sang et l’élimination des déchets.
– Composants de l’urine
(eau, sels minéraux, urée)
Les reins retiennent ou excrètent l’eau et les électrolytes, ce qui concourt à les maintenir en équilibre dans le milieu
– Maintien de l’équilibre
intérieur. L’action des glandes sudoripares contribue également au maintien de l’équilibre hydrique et à l’élimination
sanguin (reins, poumons, glandes
de déchets. Le transport des gaz par le sang et le rejet de dioxyde de carbone par les poumons aident à stabiliser le
sudoripares)
pH du sang.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Systèmes – Fonction de nutrition (Suite)
Système excréteur (Suite)
La régulation des liquides corporels et l’élimination des déchets métaboliques assurent le maintien de l’équilibre
hémodynamique et ionique.
La technologie des membranes semi-perméables a permis l’invention des dialyseurs. Ces membranes peuvent remplacer
des organes malades qui n’accomplissent plus efficacement leurs fonctions de régulation des fluides corporels. Du côté de
la production de médicaments, les diurétiques sont essentiels aux patients dont les reins ne sont plus en mesure de filtrer
le sang. La consommation de boissons énergisantes et hydratantes permet de maintenir l’équilibre hémodynamique et
ionique lors d’activités physiques de toutes sortes.
Systèmes – Fonction de relation
Systèmes nerveux et musculosquelettique
– Système nerveux central
(encéphale, moelle épinière)
Le système nerveux et le système musculosquelettique régulent les fonctions corporelles internes, mais aussi les compor-
tements des individus, leur permettant d’entrer en relation avec le milieu extérieur et de s’y adapter.
– Système nerveux
périphérique (nerfs)
Les réseaux complexes de cellules spécialisées, appelées neurones, constituent le système nerveux. Le système nerveux
• Neurone (synapse, axone,
central rend possibles des comportements complexes et coordonne des commandes motrices grâce au système nerveux
dendrite)
périphérique. Les divisions, sensitive et motrice, du système nerveux périphérique assurent l’homéostasie.
• Influx nerveux (acte
D’une grande complexité structurale, le système nerveux recueille une multiplicité d’informations grâce à divers récepteurs
volontaire, arc réflexe)
sensoriels distribués dans les organes des sens, qui assurent la vision, l’ouïe et l’équilibre, le goût et l’odorat, le mouvement
– Récepteurs sensoriels (œil,
et la locomotion. Ces données sont ensuite intégrées dans les aires sensorielles situées dans le système nerveux central.
oreille, peau, langue, nez)
Le système nerveux joue également un rôle important dans la coordination des mouvements et dans la façon dont nous
– Système musculosquelettique
nous déplaçons. La saturation sensorielle peut aussi découler d’un usage immodéré des nouvelles applications issues
(os, articulations, muscles)
des technologies de l’information et de la communication. Il est important de faire comprendre aux jeunes qu’ils doi-
• Fonctions des os, des arti-
vent utiliser les jeux vidéo et les baladeurs avec prudence.
culations et des muscles
Le squelette assure le soutien et la protection du corps. Il joue un rôle essentiel dans le mouvement grâce à l’action des
• Types de muscles
muscles qui agissent sur lui en se contractant. Certains os sont fusionnés, tandis que d’autres sont reliés par des articu-
• Types de mouvements
lations permettant une certaine liberté de mouvement.
articulaires
Les applications technologiques apportent parfois des compléments de solutions inespérés, notamment dans le domaine
de la maladie mentale qui affecte une portion non négligeable de la population. La synthèse d’antidépresseurs et de
› 41
médicaments antipsychotiques mieux ciblés offre désormais un espoir de traitement et de réintégration dans la société
Chapitre 6
active à ceux qui en sont atteints.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 42
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Systèmes – Fonction de relation (Suite)
Systèmes nerveux et musculosquelettique (Suite)
Les applications technologiques contribuent aussi à réduire les difficultés associées au vieillissement de la population.
Ainsi, l’installation de prothèses permet aux aînés qui ont des problèmes de hanche ou de genou de préserver leur auto-
nomie et de poursuivre leurs activités. Les chaises roulantes, dont certaines sont maintenant motorisées, font depuis
longtemps partie du paysage médical et contribuent à offrir une meilleure qualité de vie aux personnes handicapées ou
aux malades qui ont de la difficulté à se déplacer.
Systèmes – Fonction de reproduction
Système reproducteur
– Mitose
Division cellulaire
– Méiose
– Diversité génétique
Au premier cycle du secondaire, l’élève a appris l’existence de deux modes de reproduction (asexué et sexué) parmi les
êtres vivants. Il a pu en apprécier l’éventail important, tant chez les plantes que chez les animaux.
La perpétuation de la vie repose sur la division cellulaire qui s’effectue par la mitose et la méiose. L’étude de ces pro-
cessus et de leurs fonctions va permettre à l’élève de mieux comprendre le rôle particulier de la cellule dans le main-
tien et la perpétuation de la vie.
La mitose produit des cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère. Cette division s’inscrit dans un cycle
cellulaire qui permet d’assurer les fonctions de reproduction, de croissance et de régénération de la cellule. La méiose
produit les gamètes sexuels (spermatozoïdes et ovules) nécessaires à la reproduction sexuée. Cette dernière assure la
production de descendants génétiquement différents de leurs parents.
Sous l’angle particulier des applications, il importe de saisir les impacts des manipulations génétiques ainsi que les aspects
éthiques en rapport avec ces manipulations. L’exemple du clonage et de ses conséquences sur l’identité humaine ou sur la
biodiversité soulève des débats enflammés. Par contre, la culture de tissus vivants à partir de cellules souches en vue d’accé-
lérer le processus de guérison chez les grands brûlés rallie la vaste majorité des gens et constitue un bon exemple des retom-
bées potentiellement positives de ces manipulations.
Note : Seules les caractéristiques générales de la mitose et de la méiose, et non leurs phases respectives, constituent des éléments
de contenu prescrits. L’objectif premier est d’amener l’élève à différencier ces deux formes de division cellulaire et à comprendre sur
quoi repose la diversité génétique des individus. Pour cette raison, les phases du développement embryonnaire ne sont pas des
éléments de contenu prescrits.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Systèmes – Fonction de reproduction (Suite)
Système reproducteur (Suite)
– Puberté (fille et garçon)
Régulation hormonale sous l’angle de la reproduction chez l’humain
– Régulation hormonale
chez l’homme
Au premier cycle du secondaire, l’étude des organes reproducteurs a permis à l’élève de se familiariser avec certains
• Spermatogenèse
aspects liés à son système reproducteur tels que la fécondation, la grossesse et les principaux stades du développement
• Érection
humain. Toutefois, l’étude de l’apparition des caractères sexuels chez les adolescents n’a pas été abordée et le fait que
• Éjaculation
la puberté est la période où la reproduction devient possible n’a pas été expliqué.
– Régulation hormonale
L’étude des gonadotrophines produites par l’hypophyse (FSH, LH) permet de comprendre, entre autres, la spermatogenèse
chez la femme
chez l’homme, la maturation du follicule ovarien et le déclenchement de l’ovulation chez la femme. Celle des hormones
• Ovogenèse
produites par les gonades sexuelles fait voir comment la testostérone, l’œstrogène et la progestérone régulent la croissance,
• Cycle ovarien
le développement, les cycles reproducteurs et le comportement sexuel de l’humain.
• Cycle menstruel
Ces nouvelles connaissances permettent aux adolescents de comprendre de façon plus approfondie les changements
qui s’opèrent en eux et sont susceptibles de les éclairer au moment de faire des choix en matière de régulation des
naissances ou de traitement de la fertilité.
Note : Cette partie du programme constitue un complément aux concepts étudiés au premier cycle. Elle doit être envisagée sous l’angle
d’une meilleure compréhension de la puberté chez les adolescents.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Jonas Salk
Organisation mondiale de la Santé
Greffes et transplantations d’organes
Création de la Croix-Rouge
Ian Pavlov
Guide alimentaire canadien
Transfusions sanguines
internationale
Rachel Carson
Directions régionales de la santé publique
Stérilisation
Thomas Malthus
Culture de tissus
Sir Alexander Fleming
Biosynthèse de l’insuline humaine
Sir Frederick Banting
Vaccination
Karl Landsteiner
Contraception
› 43
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Univers matériel (première année du cycle)
› 44
Chapitre 6
Pour la première année du deuxième cycle du secondaire, les éléments de
Le quatrième concept concerne les fluides. On y aborde des notions qui per-
contenu prescrits associés à l’univers matériel sont regroupés autour de cinq
mettent d’expliquer plus précisément la question du transport des entrées
concepts généraux : propriétés, transformations, organisation de la matière,
et des déchets dans le corps et celle des échanges de matière au niveau
fluides et ondes. Les trois premiers (propriétés, transformations, organisation
des cellules. L’osmose et la diffusion, deux notions étudiées au premier cycle,
de la matière) ont déjà été abordés au premier cycle. Ces concepts généraux
sont également mises à profit pour expliquer ces échanges. Le cinquième
font l’objet d’une étude plus approfondie dans le présent programme. Par
concept général, qui porte sur les ondes, regroupe quelques notions de base
ailleurs, la découverte de certaines propriétés et transformations de la matière
sur les phénomènes ondulatoires. Bien qu’elles permettent d’aborder les pro-
doit être l’occasion d’établir des liens avec les éléments de contenu du pre-
priétés de n’importe quel mouvement ondulatoire, les ondes sont utilisées
mier cycle et de formuler de nouvelles hypothèses relativement à l’organisa-
ici comme ressources dans le contexte spécifique de l’étude de certains
tion de la matière. De même, l’introduction du modèle particulaire constitue
récepteurs sensoriels du corps.
un outil de premier plan pour l’explication de divers phénomènes.
Orientations
Concepts prescrits
Propriétés de la matière
– Propriétés physiques caractéristiques
• Point de fusion
L’organisme humain est constitué d’une grande diversité de substances matérielles. Qu’elles soient présentes
• Point d’ébullition
dans les cellules ou dans les liquides du corps, qu’elles soient naturelles ou artificielles, elles se distinguent les
• Masse volumique
unes des autres par leurs propriétés. Certaines substances (l’eau, l’oxygène, le dioxyde de carbone, certains
nutriments, les sels minéraux ainsi que divers déchets) constituent des déterminants de premier plan de la santé
– Propriétés chimiques caractéristiques
d’un individu en raison de l’importance de leur rôle et de leur concentration dans le corps. Des objets, des systèmes
• Réaction à des indicateurs
et des produits issus de la technologie médicale permettent d’effectuer les mesures nécessaires à cet égard.
– Propriétés des solutions
Les propriétés caractéristiques d’une substance pure ou d’un groupe de substances sont déterminées à certaines
conditions de température et de pression. L’utilisation de tableaux répertoriant les propriétés physiques et chi-
miques caractéristiques de la matière permet d’identifier des substances, mais aussi de comprendre leurs rôles,
l’usage qui en est fait et les dangers qu’elles représentent parfois pour le corps.
Dans le corps, les substances sont généralement présentes sous la forme de mélanges dont plusieurs sont des
solutions. Les propriétés physiques de ces dernières varient selon la nature et la proportion de leurs constituants.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Transformations de la matière
– Transformations physiques
L’être humain échange avec son milieu et transforme constamment de la matière et de l’énergie. Il survit parce que
– Transformations chimiques
ces transformations lui procurent de l’énergie sous une forme accessible et de la matière pour réparer et construire
– Formes d’énergie
les tissus propres à son organisme, d’une part, et pour entretenir ses réserves en minéraux, d’autre part.
– Modèle particulaire
Les transformations physiques et chimiques sont également objet d’apprentissage. Elles impliquent un transfert
et une transformation d’énergie. Au cours des transformations physiques, le nombre d’atomes de chaque élément
ainsi que leur masse demeurent inchangés. Les molécules impliquées ne subissent pas de transformation. La
matière conserve donc ses propriétés caractéristiques.
Selon l’énergie d’agitation moyenne des molécules qui la composent, une même substance se présente sous
la forme d’un liquide, d’un solide ou d’un gaz. Une variation de cette énergie entraîne des transformations
réversibles.
L’observation du comportement de la matière au cours de ces transformations constitue le point de départ de
la construction d’un modèle particulaire de la matière, qui rassemble toutes les qualités d’un bon modèle : il
met en relation différentes observations, il explique les comportements observés, il permet d’en prédire de nou-
veaux et il est perfectible.
La préparation de solutions par dissolution et la modification de la concentration à la suite d’une dilution sont
des opérations courantes dans la vie quotidienne.
Organisation de la matière
– Substance pure (composé, élément)
La matière circule, de l’inerte au vivant et inversement. En effet, qu’elle soit inerte ou vivante, la matière est cons-
– Mélanges homogènes et hétérogènes
tituée d’atomes qui se combinent selon leurs affinités et qui forment des molécules d’éléments ou de composés
plus ou moins complexes. Lorsqu’une seule sorte de molécule est présente dans un échantillon de substance, elle
est dite pure et elle est identifiable par ses propriétés caractéristiques. Cependant, le plus souvent, la matière
est présente dans l’environnement et dans l’organisme humain sous la forme de mélanges de plusieurs sortes de
molécules d’éléments et de composés. Les propriétés d’un mélange sont différentes de celles de ses constituants
qui conservent chacun leurs propriétés caractéristiques.
› 45
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 46
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Fluides
– Fluides compressible et incompressible
Un système de transport interne assure la circulation de substances sélectionnées par l’organisme (l’eau, l’oxygène,
– Pression
le dioxyde de carbone, certains nutriments, les sels minéraux ainsi que divers déchets) vers des régions spécia-
– Relation entre pression et volume
lisées pour les transformations, le stockage ou l’élimination. Le système circulatoire fournit la pression et les
variations de pression nécessaires à la circulation du sang. La respiration fournit les variations de volume néces-
saires aux variations de pression qui permettront la diffusion de l’oxygène et du dioxyde de carbone au niveau
des alvéoles des poumons. Des systèmes artificiels de pompage sont utilisés en médecine pour prendre le relais
du corps, lorsque cela s’avère nécessaire.
En général, lorsqu’une pression s’exerce sur un solide ou un fluide (compressible ou non), elle est directement pro-
portionnelle à la force qui est distribuée sur une surface et inversement proportionnelle à la surface sur laquelle
la force s’applique. Une compréhension qualitative et quantitative de cette relation est souhaitable.
Dans le cas des fluides (compressibles ou non), la pression résulte aussi du choc des molécules entre elles et
sur les parois d’une surface contraignante (vaisseaux et alvéoles). Des variations de pression induisent des dépla-
cements de matière qui s’effectuent toujours d’une zone où la pression est élevée vers une zone où la pression
est basse. Dans le cas des fluides compressibles, à une même température, le volume est inversement propor-
tionnel à la pression qui s’exerce.
Ondes
– Fréquence
L’organisme humain est équipé de diverses structures qui lui permettent de recevoir des informations de son
– Longueur d’onde
environnement. Deux stimulus externes captés par des organes des sens doivent être examinés, soit les ondes
– Amplitude
sonores et les ondes lumineuses du spectre visible. Ces dernières font partie du spectre électromagnétique dont
– Échelle des décibels
les rayonnements diffèrent essentiellement par leur longueur d’onde.
– Spectre électromagnétique
L’exploration concrète des ondes mécaniques transversales (dans un ressort ou dans l’eau) constitue un moyen
– Déviation des ondes lumineuses
pour aider l’élève à comprendre les mouvements ondulatoires. La fréquence, la longueur d’onde et l’amplitude
– Foyer d’une lentille
permettent d’identifier des propriétés qualitatives et quantitatives qui sont communes à toutes les ondes, tout
en mettant en évidence certaines de leurs différences. En tant que déformation qui se propage à une vitesse
déterminée dans un milieu élastique, une onde mécanique transporte de l’énergie d’un point à un autre.
Cependant, la matière occupe la même position après le passage de l’onde qu’à l’origine de sa propagation.
Les ondes sonores sont des ondes mécaniques longitudinales. Elles sont produites par un corps élastique en
vibration et leur propagation exige un support matériel périodiquement comprimé et raréfié. L’onde se déplace,
transportant ainsi l’énergie fournie par le corps vibrant sans que la matière soit déplacée.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Ondes (Suite)
Quoique de nature très différente, les ondes lumineuses ont certains comportements semblables à
ceux des ondes sonores et des ondes mécaniques en général. Cependant, dans son comportement
ondulatoire, la lumière se caractérise par le fait qu’elle se propage dans le vide et dans les milieux
transparents.
Lorsqu’une onde lumineuse arrive au contact d’un autre milieu transparent, une partie de la lumière
est réfléchie. L’autre partie pénètre dans le milieu et elle est généralement déviée par rapport à sa
direction originale.
On trouve dans notre environnement naturel et artificiel des objets qui mettent en évidence cette
propriété de la lumière. Deux groupes d’objets, appelés lentilles, sont à l’étude : les lentilles conver-
gentes et divergentes. La compréhension visée du phénomène est qualitative.
Note : Lors de l’étude de la réflexion, le travail est limité aux miroirs plans et les aspects quantitatifs sont abordés;
lors de l’étude de la réfraction, les aspects quantitatifs ne sont pas abordés.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Dimitri Mendeleïev
Musées de la science et de la technologie
Classification périodique des éléments
Prix Nobel
Louis et Antoine Lumière
Clubs de loisir scientifique
Interventions médicales à l’aide de la fibre optique
Expo-sciences
Heinrich Hertz
Facultés des sciences et de génie
René Descartes
Wilhelm Conrad Röentgen
› 47
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
TABLEAU SYNTHÈSE DES CONCEPTS PRESCRITS (PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE)
› 48
Chapitre 6
Univers technologique
Univers vivant
Univers matériel
LANGAGE DES LIGNES
SYSTÈMES
PROPRIÉTÉS DE LA MATIÈRE
– Tracés géométriques
FONCTION DE NUTRITION
– Propriétés physiques caractéristiques
– Formes de représentation (croquis, perspective, projection oblique)
SYSTÈME DIGESTIF
• Point de fusion
– Lignes de base
– Types d’aliments (eau, protides, glucides, lipides, vitamines,
• Point d’ébullition
– Échelles
minéraux)
• Masse volumique
– Projections orthogonales (vues multiples, isométrie)
– Valeur énergétique des aliments
– Propriétés chimiques caractéristiques
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
– Tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros
• Réaction à des indicateurs
– Coupes et sections
intestin, anus)
– Propriétés des solutions
– Cotation et tolérances
– Transformation des aliments (mécanique, chimique)
– Standards et représentations (schémas, symboles)
– Glandes digestives (glandes salivaires, glandes gastriques,
TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE
pancréas, foie, glandes intestinales)
– Transformations physiques
INGÉNIERIE MÉCANIQUE
– Transformations chimiques
– Liaisons types des pièces mécaniques
SYSTÈMES CIRCULATOIRE ET RESPIRATOIRE
– Formes d’énergie
– Fonctions types
– Système respiratoire (fosses nasales, pharynx, trachée,
– Modèle particulaire
– Fonction, composantes et utilisation des systèmes de transmission du mouve-
bronches, poumons)
ment (roues de friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées et
– Fonctions des constituants du sang (plasma, éléments figurés)
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
chaîne, roue et vis sans fin)
– Compatibilité des groupes sanguins
– Substance pure (composé, élément)
– Changements de vitesse
– Système circulatoire (voies de circulation, types de vaisseaux)
– Mélanges homogènes et hétérogènes
– Fonction, composantes et utilisation des systèmes de transformation du mouve-
– Système lymphatique (lymphe, anticorps)
ment (vis et écrou, cames, bielles, manivelles, coulisses et systèmes bielle et
FLUIDES
manivelle, pignon et crémaillère)
SYSTÈME EXCRÉTEUR
– Fluides compressible et incompressible
– Système urinaire (reins, uretères, vessie, urètre)
– Pression
INGÉNIERIE ÉLECTRIQUE
– Composants de l’urine (eau, sels minéraux, urée)
– Relation entre pression et volume
– Fonction d’alimentation
– Maintien de l’équilibre sanguin (reins, poumons, glandes
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
sudoripares)
ONDES
– Fonction de commande (types : levier, poussoir, bascule, commande magnétique)
– Fréquence
– Longueur d’onde
– Amplitude
– Échelle des décibels
– Spectre électromagnétique
– Déviation des ondes lumineuses
– Foyer d’une lentille
Programme de formation de l’école québécoise
Univers technologique
Univers vivant
Univers matériel
MATÉRIAUX
FONCTION DE RELATION
– Contraintes (traction, compression, torsion)
SYSTÈMES NERVEUX ET MUSCULOSQUELETTIQUE
– Propriétés mécaniques
– Système nerveux central (encéphale, moelle épinière)
– Types et propriétés
– Système nerveux périphérique (nerfs)
• Alliages à base de fer
• Neurone (synapse, axone, dendrite)
• Métaux et alliages non ferreux
• Influx nerveux (acte volontaire, arc réflexe)
• Matières plastiques (thermoplastiques)
– Récepteurs sensoriels (œil, oreille, peau, langue, nez)
• Bois et bois modifiés
– Système musculosquelettique (os, articulations, muscles)
– Cellule (composantes de la cellule, membrane cellulaire, noyau,
• Fonctions des os, des articulations et des muscles
chromosomes, gènes)
• Types de muscles
• Types de mouvements articulaires
FABRICATION
– Façonnage
FONCTION DE REPRODUCTION
• Machines et outillage
SYSTÈME REPRODUCTEUR
– Fabrication
DIVISION CELLULAIRE
• Ébauchage et finition
– Mitose
• Caractéristiques du traçage
– Méiose
– Mesures
– Diversité génétique
• Mesure directe (règle)
RÉGULATION HORMONALE SOUS L’ANGLE
BIOTECHNOLOGIE
DE LA REPRODUCTION CHEZ L’HUMAIN
– Procédés
– Puberté (fille et garçon)
• Pasteurisation
– Régulation hormonale chez l’homme
• Fabrication du vaccin
• Spermatogenèse
• Insémination artificielle
• Érection
• Culture cellulaire
• Éjaculation
– Régulation hormonale chez la femme
• Ovogenèse
• Cycle ovarien
• Cycle menstruel
› 49
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 50
Concepts prescrits (deuxième année du cycle)
Chapitre 6
Les concepts prescrits en deuxième année du cycle sont plus étroitement liés aux applications propres aux technologies de l’énergie et à celles des transports. Le
tableau de la page 28 présente quelques exemples d’objets de systèmes, de produits et de procédés qui sont associés à chacun de ces champs technologiques.
Comme il s’agit d’exemples, ils n’ont pas un caractère prescrit. Il est aussi à noter que l’univers Terre et espace est de nouveau présent dans cette deuxième
année du cycle.
Univers technologique (deuxième année du cycle)
Au cours de la deuxième année du cycle, les concepts généraux associés
En deuxième année, l’univers technologique est aussi abordé par l’intermé-
à l’univers technologique se rapportent toujours au langage des lignes, à
diaire des objets, des systèmes, des produits et des procédés qui composent
l’ingénierie et aux matériaux. Les aspects relatifs à la fabrication se trouvent
les différents champs d’application. Ils présentent tous des liens avec des
aussi dans les techniques qui sont l’objet d’une étude. Les concepts doivent
savoirs et des pratiques spécifiques et sont le reflet des possibilités et des
cependant être traités de manière plus exhaustive en raison de la diversité
contraintes scientifiques, techniques, sociales, environnementales, éthiques, etc.
croissante des problèmes à résoudre et de leur niveau de difficulté plus élevé.
Dans une perspective d’intégration et d’appropriation des éléments de
Aussi, afin de favoriser l’émergence d’une plus grande variété de solutions
contenu prescrits pour tous les univers en cause, l’approfondissement de la
à un problème de conception ou d’analyse, de nouvelles dimensions ont été
connaissance des concepts technologiques devrait conduire à une démythi-
introduites. Il s’agit des liaisons mécaniques, des fonctions électriques et de
fication des objets, des machines et des systèmes, d’une part, et à une vision
l’étude de nouveaux matériaux comme les plastiques (thermodurcissables),
plus large de l’activité industrielle, d’autre part.
les céramiques et les matériaux composites.
Orientations
Concepts prescrits
Langage des lignes
– Projection orthogonale à vues multiples
(dessin d’ensemble)
Fondé sur des modes de représentation géométrique conventionnels, le dessin technique est un langage qui
permet de préciser, de fixer et de matérialiser sa pensée. La justification et la signification de toutes les lignes
– Cotation fonctionnelle
et les informations d’un dessin technique sont associées à différentes formes de représentation. La théorie de
– Développements (prisme, cylindre,
la projection orthogonale permet le dessin de détail, le dessin d’ensemble et la représentation isométrique. La
pyramide, cône)
cotation fonctionnelle permet une plus grande précision lors de la fabrication. Elle complète les informations
– Standards et représentations
sur les caractéristiques de chacune des composantes de l’objet ou du système. Le dessin de certains objets
(schémas, symboles)
fabriqués à partir de matériaux en feuilles permet d’en montrer la ou les surfaces à plat et d’anticiper la création
de ses formes définitives par pliage. Enfin, conformément aux règles relatives à leur représentation, certains
dessins renferment aussi des informations en rapport avec les standards de l’industrie.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Ingénierie
Mécanique
La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique repose sur l’acquisition de concepts
– Adhérence et frottement entre
fondamentaux liés à la mécanique et à l’électricité ainsi que sur des pratiques de conception et d’analyse
les pièces
propres à l’ingénierie.
– Liaisons des pièces mécaniques
En mécanique, ces concepts font référence à l’adhérence entre les pièces, aux liaisons et aux fonctions méca-
(degré de liberté d’une pièce)
niques les plus typiques, de même qu’à la transmission et à la transformation du mouvement traitées de manière
– Fonction de guidage
détaillée. Une étude formelle permet d’envisager des solutions à partir de modèles spécifiques de liaisons, de
– Construction et particularités du mou-
guidages et de mécanismes permettant un mouvement de rotation ou de translation.
vement des systèmes de transmission
En électricité et en électronique, les concepts prescrits sont liés aux diverses composantes et à leurs fonctions
du mouvement (roues de friction,
(alimentation, conduction, isolation, protection, commande, transformation). La maîtrise de ces concepts habi-
poulies et courroie, engrenage, roues
lite à choisir les bonnes composantes et à les agencer de manière appropriée.
dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
– Changements de vitesse, couple résis-
Dans la conception et l’analyse d’un objet ou d’un système, un tel bagage technique permet de déterminer ou
tant, couple moteur
de justifier l’utilisation de formes et de matériaux, de trouver ou d’expliquer des principes de fonctionnement
et d’adopter ou de faire ressortir des solutions de construction.
– Construction et particularités du mou-
vement des systèmes de transforma-
tion du mouvement (vis et écrou,
cames, bielles, manivelles, coulisses,
excentriques et systèmes bielle
et manivelle, pignon et crémaillère)
Électricité
– Fonction d’alimentation
– Fonction de conduction, d’isolation
et de protection (résistance
et codification, circuit imprimé)
– Fonctions de commande (types :
unipolaire, bipolaire, unidirectionnel,
bidirectionnel)
– Fonction de transformation de
l’énergie (électricité et lumière,
chaleur, vibration, magnétisme)
› 51
– Autres fonctions (condensateur, diode,
Chapitre 6
transistor, relais semi-conducteur)
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 52
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Matériaux
– Contraintes (flexion, cisaillement)
Le fait qu’il soit possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour en faire
– Caractérisation des propriétés
l’exploration et l’exploitation. Le choix rationnel d’un matériau se fait en fonction de ses propriétés, de ses avan-
mécaniques
tages et de ses limites. Cela implique d’en connaître les caractéristiques fonctionnelles et la structure afin de
– Traitements thermiques
bien en comprendre le comportement quand il est utilisé.
– Types et propriétés
Les traitements thermiques, comme la trempe et le revenu, permettent d’améliorer les propriétés mécaniques
• Matières plastiques (thermoplasti-
des aciers. Par exemple, la trempe augmente non seulement la dureté, mais aussi la fragilité, et le revenu amé-
ques, thermodurcissables)
liore la ténacité tout en diminuant la limite élastique. Par ailleurs, le recuit permet de restaurer les propriétés
• Céramiques
premières d’un matériau. Les trois éléments caractéristiques des traitements thermiques des métaux sont
• Matériaux composites
l’échauffement jusqu’au point critique, le maintien d’une température uniforme et le refroidissement plus ou
– Modification des propriétés (dégrada-
moins rapide.
tion, protection)
Les concepts qui se rattachent aux matières plastiques, aux céramiques et aux matériaux composites renseignent
sur leur composition et leurs propriétés de même que sur leur utilisation et leur classification.
L’apparition des matières plastiques a été une véritable révolution. D’excellentes propriétés physiques et de
nombreuses qualités comme leur résistance, leur durabilité ou encore la possibilité de les usiner avec une très
grande précision expliquent leur emploi sans cesse croissant.
Les céramiques englobent une gamme très vaste de matériaux. Leur utilisation touche des secteurs tradition-
nels comme la construction et les biens de consommation, mais aussi d’autres secteurs comme l’électrotech-
nique, la construction mécanique, etc.
Chaque type de matériau composite possède ses propres propriétés et caractéristiques. Les propriétés mécani-
ques élevées de ces matériaux et leur faible masse volumique les rendent particulièrement attrayants. On les
trouve dans plusieurs applications de la technologie moderne.
Tous les matériaux se dégradent à une vitesse plus ou moins grande. Les réactions qui se produisent entre un
matériau et son milieu sont de trois types : réactions chimiques (plastiques, céramiques), corrosion et oxyda-
tion (métaux). Parmi les moyens utilisés pour lutter contre cette dégradation, il faut citer la protection électro-
chimique et la protection par revêtement et traitement des surfaces.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Fabrication
– Fabrication
• Caractéristiques du perçage,
Le perçage, le filetage ou le cambrage correspondent à différentes formes de fabrication parmi les plus fréquentes.
du taraudage, du filetage
Matériaux, vitesses de rotation et angles de coupe de l’outil (foret) sont autant d’éléments caractéristiques
et du cambrage (pliage)
rattachés au perçage. Le choix du profil des filets et de leur nombre au pouce (pas) permet entre autres de
déterminer le diamètre de perçage avant taraudage. Type de matériau et fibre neutre font partie des para-
– Mesure et contrôle
mètres à prendre en considération pour établir la longueur d’une pièce avant pliage.
• Mesure directe (pied à coulisse)
• Contrôle, forme et position
Les opérations relatives à la mesure et au contrôle des pièces impliquent l’utilisation d’instruments comme le
(plan, section, angle)
pied à coulisse et la vérification des surfaces et favorisent une plus grande précision d’exécution lors de l’usinage.
En conséquence, les principes qui leur sont associés doivent être acquis.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Alessandro Volta
Office de la propriété intellectuelle du Canada
Chaîne de production
Révolution industrielle
Léonard de Vinci
Base de données sur les brevets canadiens
Interchangeabilité des pièces
Établissement de normes du travail
Joseph Brown et Lucian Sharp
Ordre des ingénieurs du Québec
Robotique
Mondialisation
Le Corbusier
Télédétection
Alfred Nobel
Éclairage public
Rudolph Diesel
Vêtements
Henry Ford
Réfrigération
Frederick Winslow Taylor
Réseau routier
› 53
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Univers vivant (deuxième année du cycle)
penser à l’importance du bois comme matériau de construction et aux
› 54
Chapitre 6
impacts dramatiques de la déforestation sur la biodiversité.
Bien que les applications technologiques et scientifiques aient pour but prin-
cipal d’améliorer la qualité de vie des humains, elles peuvent également
Plus généralement, le souci d’obtenir une diversité de matériaux et de maîtri-
avoir des répercussions moins heureuses, à court ou à long terme, et exercer
ser les ressources énergétiques se concrétise par la multiplication des appli-
des effets indésirables sur l’équilibre des communautés. L’étude des relations
cations technologiques et scientifiques. Or, l’accroissement de la population
entre les organismes vivants et leur environnement mène inévitablement à
humaine et des demandes liées à l’activité industrielle entraîne une augmen-
l’étude des écosystèmes dans une perspective systémique.
tation de la consommation énergétique à laquelle nous devons faire face. Bien
des espoirs sont aujourd’hui fondés sur les nouvelles découvertes en tech-
Les différentes problématiques soulevées par les applications technologiques
nologie. Certains objets, systèmes ou produits (moteur à essence, dérivés du
dans les domaines des transports, de la construction, de la production manu-
pétrole) ont répondu provisoirement à nos besoins, mais ont eu et ont encore
facturière ou de l’énergie ouvrent des pistes intéressantes pour amener
des répercussions négatives. Les données météorologiques compilées depuis
l’élève à s’intéresser à la dynamique des écosystèmes et des populations
plus de cinquante ans sur l’ensemble de la planète témoignent de l’ampleur
qui les habitent, et à réfléchir à ces aspects.
des changements climatiques qui en découlent, au moins partiellement. Si
Du point de vue plus spécifique des champs de la construction ou de la pro-
les recherches liées aux technologies de l’énergie apportent l’espoir d’une
duction manufacturière, les matériaux nécessaires aux diverses réalisations
meilleure gestion des ressources (piles à hydrogène, moteur hybride, cons-
humaines (maisons, machines-outils, instruments divers, etc.) constituent en
truction d’éoliennes), elles engagent aussi les choix que nous faisons quant
fait des ressources puisées à même les écosystèmes. Leur exploitation a donc
aux formes d’énergie à utiliser et quant à leurs conséquences sur la dyna-
toujours un impact sur les relations au sein des communautés. On n’a qu’à
mique des écosystèmes.
Orientations
Concepts prescrits
Dynamique des écosystèmes
– Perturbations
Plusieurs individus de la même espèce qui occupent le même territoire forment une population. Chaque popu-
– Relations trophiques
lation est caractérisée par la façon dont elle est distribuée sur un territoire ainsi que par sa densité. L’influence
– Productivité primaire
des facteurs abiotiques et biotiques est déterminante dans l’étude de la dynamique des populations. Plusieurs
– Flux de matière et d’énergie
de ces facteurs tels que la natalité, la mortalité, l’immigration et l’émigration jouent un rôle important dans les
– Recyclage chimique
cycles biologiques de ces populations. Par ailleurs, la reproduction et la survie des individus sont étroitement
liées à l’accessibilité aux ressources du milieu.
– Facteurs influençant la distribution
des biomes
Une population n’est jamais seule à occuper un territoire. Plusieurs types d’interactions biotiques se produisent
– Écosystèmes
entre ces populations qui constituent alors une communauté. Chaque communauté se caractérise par une struc-
ture trophique et une abondance relative des espèces qui la composent (biodiversité). La structure trophique,
définie par les relations entre les organismes qui forment des réseaux alimentaires, est déterminante pour expli-
quer la dynamique des communautés. Ces réseaux alimentaires sont influencés à la fois par les nutriments dis-
ponibles à la base de la chaîne alimentaire et par les grands prédateurs au sommet de la pyramide alimentaire.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Dynamique des écosystèmes (Suite)
Des modifications dans la structure et la composition des communautés surviennent lorsque des perturbations
provoquent un déséquilibre. Dès lors, une série de changements s’opèrent progressivement afin de rétablir
l’équilibre dans la communauté : on parle alors de successions écologiques. L’action des humains et les catas-
trophes naturelles sont les principaux agents de perturbation au sein des communautés.
Un autre facteur peut jouer un rôle important dans la perturbation des relations au sein des communautés. Il
s’agit de la présence de micro-organismes pathogènes dans l’environnement (bactéries, virus, champignons, para-
sites). Certains de ces agents peuvent avoir un effet allergisant, toxique ou même mortel dans certains cas.
Quant aux écosystèmes, ils se caractérisent tous par les relations qu’entretiennent les organismes d’une commu-
nauté avec les facteurs abiotiques du milieu. Grâce à l’action des organismes autotrophes, l’énergie entre dans
l’écosystème et est transformée en matière organique. Cette productivité primaire (biomasse) a une influence sur
la quantité d’énergie totale de l’écosystème. L’énergie solaire qui est convertie en énergie chimique est trans-
mise d’un niveau trophique à un autre par l’intermédiaire de la nourriture et dissipée sous forme de chaleur. À
tous les niveaux trophiques, des processus biologiques et géologiques rendent possible la remise en circulation
des divers nutriments : on parle alors de recyclage chimique. L’action des micro-organismes et des décomposeurs
est cruciale dans le processus de décomposition organique qui permet la remise en circulation des divers élé-
ments inorganiques.
Note : L’étude des micro-organismes et des décomposeurs doit se limiter à leur rôle dans l’étude des cycles de décomposition
organique et de la remise en circulation des nutriments. Il ne s’agit pas d’en étudier la taxonomie.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Charles Darwin
Musées des sciences naturelles
Activités de dépollution
Découverte de la structure de l’ADN
Alfred Wallace
Biodôme de Montréal
Protection de l’environnement
Grandes expéditions scientifiques
Hermann Müller
Aires protégées
Alfred Hershey
Jardins zoologiques
Martha Chase
Réserves mondiales de l’UNESCO
Groupes environnementaux
› 55
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Univers matériel (deuxième année du cycle)
› 56
Chapitre 6
Pour la deuxième année du deuxième cycle du secondaire, les concepts pres-
Le quatrième concept général, Fluides, abordé au cours de la première année
crits en ce qui a trait à l’univers matériel sont regroupés autour de cinq
de ce cycle, prend ici une importance nouvelle en raison de sa pertinence
concepts généraux. Plusieurs d’entre eux sont semblables aux éléments de
dans l’étude des nombreuses applications hydrauliques et pneumatiques.
contenu du programme de science et technologie afin de conduire à l’obten-
Quelques principes de base de l’étude des fluides permettent de comprendre
tion du même diplôme d’études secondaires. D’autres ont été sélectionnés
pourquoi la flottaison et le vol sont possibles et d’apprécier ainsi la nature
sur la base de leur fonction pour l’étude des applications liées aux champs
et la contribution de la science et de la technologie au développement de
technologiques. Le premier concept général, Transformations chimiques, per-
la navigation et de l’aéronautique.
met de se pencher sur certains procédés de fabrication de matériaux et sur
Le cinquième concept général, Force et mouvement, est tiré de l’univers tech-
divers résidus polluants et émanations.
nologique du premier cycle. Son introduction dans l’univers matériel ouvre
Le concept général suivant, Électricité et électromagnétisme, vise à appro-
la porte à un certain formalisme mathématique, à la compréhension et à
fondir la compréhension de phénomènes électriques et magnétiques simples
l’utilisation des lois de Newton dans diverses applications : conception, fonc-
et à ajouter de nouvelles possibilités d’activités interdisciplinaires en rap-
tionnement et utilisation d’objets ou de systèmes. Ces objets et ces systèmes
port avec l’univers technologique. Les concepts associés à ces phénomènes
seront principalement issus des champs technologiques de l’énergie, des
seront appliqués à l’étude d’objets et de systèmes comportant des compo-
transports et de la production manufacturière.
santes électriques.
Les concepts généraux sont donc abordés comme des ressources à mobi-
Le troisième concept général aborde les Transformations de l’énergie et le
liser lors de l’étude d’applications technologiques. L’univers matériel prend
principe de sa conservation. Les applications liées aux champs technolo-
une place de plus en plus importante, non seulement parce que la compré-
giques de l’énergie et des transports sont particulièrement propices à la
hension des concepts abordés aux cours des années antérieures doit être
contextualisation de ce concept général. Divers liens seront tissés avec les
poussée plus loin, mais aussi parce que certaines notions sont fréquemment
concepts généraux Électricité et magnétisme et Force et mouvement.
sollicitées lors de l’étude de l’univers technologique.
Orientations
Concepts prescrits
Transformations chimiques
– Combustion
Les propriétés chimiques d’une substance ou d’un groupe de substances sont en rapport avec leurs transforma-
– Oxydation
tions chimiques respectives au contact l’une de l’autre. Les produits de ces transformations étant différents des
réactifs, ils seront caractérisés par d’autres propriétés. Le nombre d’atomes de chaque élément et leur masse
se conservent toutefois.
Diverses réactions chimiques, en rapport avec les applications étudiées, sont examinées. Elles mettent en évidence
le fait que les atomes de différents éléments ont un pouvoir combinatoire déterminé en relation avec leur structure.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Électricité et électromagnétisme
Électricité
La connaissance de la matière présente dans l’environnement passe aussi par l’exploration de ses propriétés
– Charge électrique
électriques. En effet, des charges électriques peuvent apparaître sur certaines matières neutres à la suite de leur
– Électricité statique
frottement avec un objet constitué d’une autre matière. Ces charges subissent une force d’attraction lorsqu’elles
– Loi d’Ohm
sont de signes contraires et une force de répulsion lorsqu’elles sont de même signe. L’apparition de charges
électriques s’explique par la mobilité des charges négatives et par leur accumulation à la surface de certaines
– Circuits électriques
substances. L’affinité de différents matériaux pour les charges négatives permet d’expliquer plusieurs phéno-
– Relation entre puissance
mènes électriques observés dans la vie quotidienne.
et énergie électrique
Certains éléments et matériaux sont de bons conducteurs d’électricité. Ils sont utilisés pour transmettre le mou-
Électromagnétisme
vement des électrons dans des circuits électriques. Les circuits électriques examinés peuvent être constitués de
– Forces d’attraction et de répulsion
divers éléments reliés en série ou en parallèle. La loi d’Ohm établit la relation entre la tension, la résistance
– Champ magnétique d’un fil parcouru
et l’intensité du courant dans un circuit. À ces grandeurs sont associées des unités de mesure.
par un courant
Certains éléments des circuits transforment également une partie de l’énergie électrique en une autre forme
– Champ magnétique d’un solénoïde
d’énergie. Des relations sont établies entre l’énergie électrique consommée et la tension du circuit, l’intensité
– Induction électromagnétique
du courant et le temps. La puissance électrique d’un appareil, quant à elle, est déterminée par sa consommation
d’énergie par unité de temps. À ces grandeurs sont associées des unités de mesure. L’apprentissage ne doit pas
se limiter à un formalisme mathématique, mais doit inclure la compréhension qualitative des relations.
La connaissance de la matière passe également par l’exploration de ses propriétés magnétiques. Certaines
matières ont la propriété de créer un champ magnétique. Des pôles de mêmes noms se repoussent, alors que
des pôles de noms différents s’attirent.
Un courant électrique engendre aussi un champ magnétique. Par convention, les lignes du champ magnétique
engendrées par un aimant, qu’il soit naturel ou artificiel, sont déterminées par l’orientation (direction et sens)
du pôle Nord de l’aiguille d’une boussole placée dans le même champ. L’identification rapide du sens des lignes
de champs magnétiques peut être effectuée en appliquant les règles de la main droite ou de la main gauche
selon que l’on choisit de considérer le sens conventionnel du courant ou le sens réel du mouvement des élec-
trons. Ces règles s’appliquent de la même façon, que le fil soit droit, courbe ou enroulé.
Inversement, le mouvement d’un aimant ou la variation de l’intensité d’un champ magnétique induisent un
courant électrique. Celui-ci circule dans un sens tel qu’il s’oppose au mouvement de l’aimant ou au changement
d’intensité du champ.
Note : En électricité, le travail sur des circuits mixtes n’est pas exigé; en électromagnétisme, seuls les aspects qualitatifs
sont abordés.
› 57
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 58
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Transformation de l’énergie
– Loi de la conservation de l’énergie
L’énergie est présente dans l’environnement sous diverses formes. Quelle que soit cette forme, elle correspond
– Rendement énergétique
au travail qu’un système est susceptible de produire. Ce travail implique une force et un déplacement.
– Distinction entre chaleur
et température
Avec des moyens appropriés, il est possible de convertir une forme d’énergie en une autre. Dans un système
isolé, l’énergie totale est conservée au cours de ces transformations. Si le système n’est pas isolé, il perd une
certaine quantité d’énergie qui est récupérée par le milieu et les systèmes extérieurs avoisinants.
Un corps chaud a une capacité d’action particulière : en se refroidissant, il provoque le réchauffement d’un
corps plus froid avec lequel il est en contact. Quoique chaleur et température soient souvent utilisées comme
des synonymes dans la vie courante, une distinction entre les deux est nécessaire, en particulier pour étudier
des applications liées au champ technologique des transports.
Note : Seuls les aspects qualitatifs des transformations d’énergie sont traités.
Fluides
– Principe d’Archimède
Au début du deuxième cycle, l’étude des propriétés caractéristiques de la matière a permis d’examiner le concept
– Principe de Pascal
de masse volumique comme un indice permettant l’identification de certaines substances. Quant au concept
– Principe de Bernoulli
de pression, il a été appliqué à l’étude du système de transport interne entre les organes. En deuxième année
du cycle, ces concepts sont utilisés pour étudier le fonctionnement de diverses applications mécaniques (vérin,
peson et frein hydraulique) ou pour comprendre des phénomènes comme la flottaison et le vol.
Les humains ont fait preuve de beaucoup d’ingéniosité pour construire des appareils qui leur confèrent la capa-
cité de voler et de flotter. Au cours de recherches et d’expériences sur des objets qui servent de prototypes,
l’élève doit reconnaître les forces qui s’exercent et examiner l’effet qu’elles ont sur leur modèle. Il recherche
les ajustements qui peuvent s’avérer utiles pour contrôler le mouvement et assurer la portance. Certains concepts
abordés dans la section Forces et mouvements seront utilisés pour déterminer la force résultante et la force
équilibrante d’un système de forces.
Note : Ces principes seront étudiés de manière qualitative.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Forces et mouvements
– Force
Dans notre environnement, la matière subit l’action de différentes forces. Qu’elles soient gravitationnelles, élec-
– Types de forces
triques, magnétiques, de frottement ou autres, lorsqu’elles s’exercent sur un corps, deux effets peuvent être
– Équilibre de deux forces
produits. Elles provoquent des déformations et elles déterminent des modifications de l’état de mouvement du
– Relation entre vitesse constante,
corps. Le contenu de la présente section porte principalement sur le deuxième effet des forces.
distance et temps
En pratique, il n’existe aucun système mécanique sur lequel une seule force s’applique. Généralement, plusieurs
– Masse et poids
forces agissent en même temps sur un corps. La résultante de ces forces est une force virtuelle qui produit le
même effet dynamique que celui des forces agissant simultanément. Lorsque la résultante de toutes ces forces
est nulle, le corps est en équilibre. Tout se passe comme si aucune force n’agissait sur lui. L’état de mouvement
du corps ne change pas : sa vitesse reste alors constante (parfois nulle).
Lorsque la force résultante n’est pas nulle, l’état de mouvement change et le corps est accéléré. Seront considérés
les cas où la vitesse augmente ou diminue en grandeur scalaire. L’effet de la force gravitationnelle sur une
masse sera examiné et une distinction claire entre masse et poids sera établie.
Note : Les cas où l’action d’une force occasionne un changement de direction du vecteur vitesse ne sont pas à l’étude.
Le cas du mouvement uniformément accéléré ne l’est pas non plus.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Svante Arrhenius
Facultés des sciences et de génie
Industrie automobile
Passage du mur du son
Archimède
Musées à caractère scientifique et technologique
Développement du réseau électrique
Thomas Edison
Blaise Pascal
Orville et Wilbur Wright
Isaac Newton
Hans Oersted
Joseph Henry
Michael Faraday
Albert Einstein
James Watt
› 59
Ernest Rutherford
Chapitre 6
Niels Bohr
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Terre et espace (deuxième année du cycle)
› 60
Chapitre 6
Au deuxième cycle du secondaire, les concepts prescrits relatifs à l’univers
certains biens de consommation ou la construction de certains ouvrages du
Terre et espace sont regroupés sous quatre concepts généraux : Lithosphère,
génie civil reflètent une préoccupation accrue à l’égard de l’environnement.
Hydrosphère, Atmosphère et Espace. Bien que les trois premiers fassent
L’étude de la lithosphère revêt une grande importance, notamment du fait que
référence à des concepts prescrits au premier cycle, leur articulation dans
les substances nécessaires à la fabrication de nombreux objets techniques
l’analyse ou la conception d’applications permet de les réinvestir tout en
sont extraites de la croûte terrestre. La compréhension de la dynamique des
augmentant le degré d’approfondissement.
systèmes atmosphériques et aquatiques permet d’enrichir l’étude des modes
de production d’énergie. Enfin, les concepts relatifs à l’espace sont abordés
Ces concepts permettent à l’élève d’envisager l’étude des applications sous
au regard des applications liées au champ technologique de l’énergie.
divers angles. L’évaluation des impacts qui découlent de la conception de
Orientations
Concepts prescrits
Terre
Lithosphère
– Minéraux
La lithosphère renferme une grande variété de ressources minérales essentielles au développement des sociétés. Le sous-
– Ressources énergétiques
sol québécois contient de riches gisements métalliques et d’importantes réserves de matériaux indispensables à la cons-
truction et à l’aménagement du territoire. L’exploitation et le raffinage de divers métaux comme l’aluminium, le fer et le
cuivre permettent de les utiliser dans le domaine de l’énergie et dans la production manufacturière d’un grand nombre
de biens de consommation.
Qu’il s’agisse de métaux, de minéraux industriels ou de matériaux de construction, ces ressources ne sont toutefois pré-
sentes qu’en quantités limitées, d’où l’intérêt croissant pour la revalorisation des matières résiduelles. Conséquemment,
la conception d’un objet pose le problème du choix des matériaux. Ces derniers devraient pouvoir être recyclés lorsque
l’objet devient périmé. L’épuisement des ressources naturelles entraîne aussi la mise au point de nouvelles matières ou
la modification de matières existantes comme les alliages, les plastiques et les matériaux composites.
Les moteurs à combustion et les centrales thermiques brûlent des combustibles fossiles qui constituent des sources d’éner-
gie épuisables, tout comme les minerais radioactifs exploités dans les centrales nucléaires. La recherche de nouvelles
sources d’énergie et l’utilisation de ressources renouvelables constituent deux des préoccupations actuelles des sociétés.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Terre (Suite)
Hydrosphère
– Bassin versant
Un bassin versant est un territoire délimité par les lignes de crête (géomorphologie) entourant un réseau de cours d’eau,
– Ressources énergétiques
dans lequel s’écoulent les eaux souterraines et de ruissellement. L’ensemble des activités humaines menées sur un bas-
sin donné peut perturber les écosystèmes, par exemple la création d’un réservoir en amont du barrage d’une centrale
hydroélectrique. La construction d’un pont doit tenir compte des caractéristiques du terrain et des impacts sur le bassin
hydrographique touché. Les travaux d’aménagement ou d’excavation au fond des cours d’eau entraînent un important
brassage des sédiments qui n’est pas sans conséquence sur l’environnement aquatique, tant en aval qu’en amont.
Qu’il s’agisse des courants marins ou des marées, le déplacement des masses d’eau implique de grandes quantités d’éner-
gie. Les centrales marémotrices, notamment, tirent profit de la force des marées afin de produire de l’énergie électrique.
Atmosphère
– Masse d’air
Les différents types de masses d’air se distinguent notamment par leur température et leur taux d’humidité. Des mouve-
– Cyclone et anticyclone
ments de convection occasionnent leur déplacement autour du globe. Les vents sont des courants d’air qui résultent des
– Ressources énergétiques
variations de la pression atmosphérique et du mouvement de rotation de la Terre. Des systèmes de nuages naissent de
la rencontre de masses d’air de caractéristiques différentes.
Un cyclone est une large zone de nuages, de vents et d’orages en rotation au centre de laquelle règne une basse pression.
Les cyclones se forment au-dessus des mers tropicales chaudes et déversent d’abondantes précipitations, accompagnées
de forts vents aux effets généralement dévastateurs. Un anticyclone est une zone de circulation autour d’un centre de
haute pression où l’air est relativement chaud et sec, donc sans nuages. Certaines normes de construction tiennent
compte des contraintes qu’exercent les conditions atmosphériques sur les infrastructures et les bâtiments.
La force du vent offre aussi des avantages. Que ce soit pour se déplacer, effectuer un travail mécanique ou produire de
l’énergie électrique, l’homme exploite l’énergie liée au vent au moyen de voiles et de pales dont les formes, les matériaux
et les dimensions varient selon les besoins. L’énergie éolienne constitue une source d’énergie douce abondante.
› 61
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
› 62
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Espace
Espace
– Flux d’énergie émis
par le Soleil
Le Soleil émet une quantité phénoménale d’énergie dans tous les domaines du spectre électromagnétique. Depuis long-
temps, l’homme utilise la chaleur associée au rayonnement solaire pour répondre à ses besoins. Les capteurs photovol-
– Système Terre-Lune
taïques des panneaux solaires transforment l’énergie rayonnante en énergie électrique.
(effet gravitationnel)
L’influence gravitationnelle de la Lune sur les masses d’eau présentes à la surface de la Terre est en grande partie à l’ori-
gine du phénomène des marées. La force engendrée par les mouvements de l’eau est exploitée dans les centrales maré-
motrices. Ces dernières s’ajoutent à la liste des moyens dont l’homme dispose pour répondre à ses besoins énergétiques.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Joseph Henry
Commission géologique du Canada
Satellites d’observation
Phénomènes météorologiques
Gaspard-Gustave Coriolis
Agence de l’efficacité énergétique
Systèmes de positionnement global
Ressources naturelles Canada
Programme de formation de l’école québécoise
Note : Le tableau synthèse des concepts prescrits pour la deuxième année du cycle se trouve aux deux pages qui suivent.
› 63
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
TABLEAU SYNTHÈSE DES CONCEPTS PRESCRITS (DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE)
› 64
Univers technologique
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
Chapitre 6
LANGAGE DES LIGNES
DYNAMIQUE DES ÉCOSYSTÈMES
TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
LITHOSPHÈRE
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin d’ensemble)
– Perturbations
– Combustion
– Minéraux
– Cotation fonctionnelle
– Relations trophiques
– Oxydation
– Ressources énergétiques
– Développements (prisme, cylindre, pyramide, cône)
– Productivité primaire
– Standards et représentations (schémas, symboles)
– Flux de matière et d’énergie
ÉLECTRICITÉ
HYDROSPHÈRE
– Recyclage chimique
– Charge électrique
– Bassin versant
INGÉNIERIE MÉCANIQUE
– Facteurs influençant la distribution des
– Électricité statique
– Ressources énergétiques
– Adhérence et frottement entre les pièces
biomes
– Loi d’Ohm
– Liaisons des pièces mécaniques (degré de liberté d’une pièce)
– Écosystèmes
– Circuits électriques
ATMOSPHÈRE
– Fonction de guidage
– Relation entre puissance
– Masse d’air
– Construction et particularités du mouvement des systèmes de trans-
et énergie électrique
– Cyclone et anticyclone
mission du mouvement (roues de friction, poulies et courroie,
– Ressources énergétiques
engrenage, roues dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
ÉLECTROMAGNÉTISME
– Changements de vitesse, couple résistant, couple moteur
– Forces d’attraction et de répulsion
ESPACE
– Construction et particularités du mouvement des systèmes de trans-
– Champ magnétique d’un fil parcouru
– Flux d’énergie émis par le Soleil
formation du mouvement (vis et écrou, bielles, manivelles, coulisses,
par un courant
– Système Terre-Lune (effet gravitationnel)
cames, excentriques et systèmes bielle et manivelle, pignon et cré-
– Champ magnétique d’un solénoïde
maillère)
– Induction électromagnétique
INGÉNIERIE ÉLECTRIQUE
TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE
– Fonction d’alimentation
– Loi de la conservation de l’énergie
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection (résistance et
– Rendement énergétique
codification, circuit imprimé)
– Distinction entre chaleur et température
– Fonction de commande (types : unipolaire, bipolaire, unidirectionnel,
bidirectionnel)
FLUIDES
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité et lumière,
– Principe d’Archimède
chaleur, vibration, magnétisme)
– Principe de Pascal
– Autres fonctions (condensateur, diode, transistor, relais semi-
– Principe de Bernoulli
conducteur)
FORCES ET MOUVEMENTS
– Force
– Types de forces
– Équilibre de deux forces
– Relation entre vitesse constante,
distance et temps
– Masse et poids
Programme de formation de l’école québécoise
Univers technologique
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
MATÉRIAUX
– Contraintes (flexion, cisaillement)
– Caractérisation des propriétés mécaniques
– Traitements thermiques
– Types et propriétés
• Matières plastiques (thermoplastiques, thermodurcissables)
• Céramiques
• Matériaux composites
– Modification des propriétés (dégradation, protection)
FABRICATION
– Fabrication
• Caractéristiques du perçage, du taraudage, du filetage et du
cambrage (pliage)
– Mesure et contrôle
• Mesure directe (pied à coulisse)
• Contrôle, forme et position (plan, section, angle)
› 65
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE.
› 66
Bibliographie
Chapitre 6
Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University
Culture scientifique et technologique
Press, 1993, 420 p.
BARMA, Sylvie et Louise GUILBERT. « Différentes visions de la culture scien-
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of
tifique et technologique : Défis et contraintes pour les enseignants », dans
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
HASNI, Abdelkrim, Yves LENOIR et Joël LEBEAUME (dir.). La formation à
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs for
l’enseignement des sciences et des technologies au secondaire dans le
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 300 p.
contexte des réformes par compétences, Québec, Presses de l’Université du
Québec, 2006, 278 p.
ASTOLFI, Jean-Pierre et autres. Pratiques de formation en didactique des
sciences, Bruxelles, De Boeck, 1997, 498 p.
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et
technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec, gouverne-
CALIFORNIA STATE BOARD OF EDUCATION. Science Content Standards for
ment du Québec, 2002, 215 p.
California Public Schools: Kindergarten through Grade Twelve, Sacramento,
CDE Press, 1998, 52 p.
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De
quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la dévelop-
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de
per?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec,
résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement
Université Laval, 2002, 25 p.
du Canada, 1997, 261 p.
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique. Concepts
CHASTENAY, Pierre. Je deviens astronome, Waterloo, Éditions Michel Quintin,
2002, 47 p.
de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec, MultiMondes,
2001, 480 p.
COLOMBIE-BRITANNIQUE, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Sciences de la 8e à
la 10e année : Ensemble des ressources intégrées, gouvernement de la
Didactique de la technologie
Colombie-Britannique, 1996, 47 p.
DYRENFURTH, Michael J., Gabriele GRAUBE et Walter E. THEUERKAUF.
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques
Technology Education, Frankfurt am Main, New York, Peter Lang, 2001, 345 p.
et en science, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
INTERNATIONAL TECHNOLOGY EDUCATION ASSOCIATION. Standards for
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les fina-
Technological Literacy: Content for the Study of Technology, Reston ITEA,
lités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck Université, 1994,
2000, 248 p.
219 p.
LEBEAUME, Joël. L’éducation technologique : Histoires et méthodes, Paris,
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris,
Belin, 1999, 239 p.
ESF, 2000, 121 p.
GUILBERT, Louise. « La pensée critique en science : Présentation d’un modèle
NORMAN, Eddie et autres. Advanced Design and Technology, London,
iconique en vue d’une définition opérationnelle », The Journal of Educational
Longman Group Limited, 3e édition, 2000, 872 p.
Thought, vol. 24, no 3, décembre 1990, p. 195-218.
Didactique de la science
MANITOBA, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Programme d’études : Cadre mani-
tobain des résultats d’apprentissage, science de la nature, secondaire 2,
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for
gouvernement du Manitoba, 2001, 55 p.
All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press,1993, 272 p.
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE – EXEMPLES DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION
Un jouet éducatif
qui nécessitent diverses manipulations doivent être actionnés manuellement
sans aucune difficulté. Le jouet doit allier les impératifs fonctionnels et les
1. Intention pédagogique
considérations d’ordre esthétique. Il ne doit pas faire référence à un acte
malveillant. De plus, l’emploi de produits toxiques comme la peinture est
Amener l’élève à développer la compétence 1 intégralement et les compé-
interdit. Enfin, les dimensions du jouet ne doivent pas excéder 50 cm sur
tences 2 et 3 partiellement par le design d’un jouet éducatif.
50 cm sur 50 cm.
2. Élèves visés
Étapes
Élèves de première année du deuxième cycle du secondaire (Applications tech-
– Présentation du cahier des charges à l’élève
nologiques et scientifiques)
– Élaboration par chaque élève de deux propositions de jouets possibles
– En équipe de deux, examen des propositions de chacun des deux coéqui-
3. Domaine général de formation touché et axe de développement
piers; choix, planification et mise en œuvre d’une solution parmi les quatre
Orientation et entrepreneuriat
proposées
– Communication et échanges entre toutes les équipes sur les diverses
Appropriation des stratégies liées à un projet (par les étapes de réalisation
réponses
du jouet)
– En équipe toujours, passage aux étapes de réalisation (exécution des
opérations de fabrication après information et démonstrations relatives à
4. Description de la tâche
l’usinage, à la façon de procéder et à la sécurité)
Amorce
– À partir de quelques mécanismes à ressort adoptés, étude en grand groupe
Il n’est pas surprenant que la production de jouets occupe une place impor-
des principes scientifiques et technologiques qui y sont associés
tante parmi les autres productions humaines, comme les outils ou les ustensiles.
– Retour sur l’ensemble des actions et conclusion
Activité proposée
– Préparation par chaque équipe d’un document relatif à son prototype com-
portant toutes les informations nécessaires : dessins et caractéristiques du
L’enseignant propose aux élèves de concevoir un jouet éducatif pour des
jouet, justification du respect du cahier des charges, entretien, etc.
enfants âgés de 2 à 5 ans. Ils doivent utiliser les matériaux de leur choix en
– Sélection de quelques jouets en vue de les offrir à un centre de la petite
tenant compte des éléments qui suivent. D’abord, une attention particulière
enfance
doit être accordée aux éléments de conception directement liés à l’âge de
l’enfant (attrait, durabilité, sécurité, etc.). Le jouet doit aussi comporter, entre
5. Productions attendues
autres, un mécanisme à ressort dont la fonction consiste à produire un son.
Tous les ensembles qui produisent un effet (mouvement ou son) ou ceux
– Prototype (un jouet par équipe de deux)
– Document d’accompagnement contenant l’information nécessaire sur le
jouet (un document par équipe de deux)
› 67
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
6. Compétences disciplinaires ciblées
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
› 68
Chapitre 6
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
Concepts prescrits
d’ordre scientifique ou technologique
Univers technologique
Univers vivant
– Cerner un problème
Définition, par rapport à la tâche, des éléments significatifs et des contraintes
– Projections orthogonales
Fonction de relation
– Élaborer un plan d’action
(vues multiples)
– Système nerveux périphérique
Recherche créative et choix d’une solution
– Cotation
(nerfs)
• Neurone (synapse, axone,
– Concrétiser le plan d’action
– Standards et représentations
dendrite)
Mise en pratique et réalisation du prototype
(schémas, symboles)
• Influx nerveux (acte volontaire,
– Liaisons types des pièces
– Analyser les résultats
arc réflexe)
mécaniques
Examen du jouet : constatations et conclusion
• Récepteurs sensoriels (œil,
– Fonction, composantes
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances scientifiques
oreille, peau, langue, nez)
et utilisation des systèmes
et technologiques
de transmission du mouvement
Univers matériel
– Comprendre des principes scientifiques liés à l’application
(roues de friction)
Acquisition de concepts associés à l’objet en rapport avec le système
– Fréquence
– Fonction, composantes
nerveux, d’une part, et les ondes, d’autre part
et utilisation des systèmes de
– Longueur d’onde
– Comprendre des principes technologiques liés à l’application
transformation du mouvement
– Amplitude
Acquisition de principes technologiques associés à l’objet et à ceux
(manivelles, cames)
– Échelle des décibels
des autres (liaisons, transformation du mouvement, etc.)
– Contraintes (traction,
compression, torsion)
Compétence 3 – Communiquer à l’aide des langages utilisés en science
et en technologie
– Propriétés mécaniques
– Fabrication
– Interpréter des messages à caractère scientifique et technologique
• Ébauchage et finition
Étude des données du problème, lecture de documents, etc.
• Caractéristiques du traçage
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique
et technologique
Élaboration des dessins et des caractéristiques du jouet
7. Compétences transversales
Résoudre des problèmes, Mettre en œuvre sa pensée créatrice, Se donner des
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent aussi être prises en consi-
méthodes de travail efficaces, Coopérer, Communiquer de façon appropriée
dération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Programme de formation de l’école québécoise
Démarches
– Démarche de design (considérations d’ordre esthétique, aspect fonction-
nel, construction, etc.)
– Démarche technologique d’analyse (concepts technologiques et principes
scientifiques en cause)
9. Durée approximative
18 périodes de 75 minutes
10. Pistes d’évaluation possibles
– Évaluation du travail d’équipe (élèves)
– Évaluation du prototype (enseignant, élèves)
– Évaluation du document d’accompagnement (enseignant)
– Autoévaluation (une par élève)
› 69
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
La bicyclette : une invention pratique, un véhicule
Certains détails associés à la chaîne cinématique, à l’impulsion et au mou-
› 70
Chapitre 6
pour tous
vement y sont exposés. Ce dossier inclut aussi un relevé des opérations à
effectuer pour la vérification et l’entretien de la bicyclette.
1. Intention pédagogique
Étapes
Développer la compétence 2 intégralement et la compétence 3 partiellement
à partir de l’analyse d’une bicyclette.
– Répartition des élèves de la classe en deux sous-groupes comptant cha-
cun deux équipes (deux vélos du modèle A sont étudiés par les deux
2. Élèves visés
équipes du premier groupe et deux vélos du modèle B sont examinés par
les deux autres équipes)
Élèves de deuxième année du deuxième cycle du secondaire (Applications
– Analyse technologique par les équipes d’un seul type de bicyclette à l’aide
technologiques et scientifiques)
de la fiche d’analyse placée dans le dossier d’accompagnement
3. Domaine général de formation touché et axe de développement
– Partage des résultats respectifs d’analyse entre les équipes de chaque
groupe; présentation des résultats par chaque équipe
Santé et bien-être
– Détermination, par la classe, du type de bicyclette approprié en fonction
Mode de vie actif et comportement sécuritaire (par l’entretien ou la répara-
de l’itinéraire
tion du vélo)
– Travail sur la compréhension des principes scientifiques mis en évidence
par l’étude de la chaîne cinématique de la bicyclette
4. Description de la tâche
– Démonstration par l’enseignant suivie de l’exécution, en équipes, des opé-
Amorce
rations courantes de vérification et d’entretien d’un vélo
– Réalisation d’un travail complémentaire sur l’histoire et l’évolution de la
L’école organise une sortie à vélo. Le parcours constitué surtout de pistes et
bicyclette ou d’une de ses composantes; insertion du travail dans le dos-
de sentiers est de 25 km. La journée débute par une compétition, soit une
sier d’accompagnement
épreuve de vitesse sur une distance de 5 km. Deux types de vélos sont mis à
la disposition de la classe. Les élèves doivent, dans un premier temps, procé-
5. Production attendue
der à l’analyse de deux modèles proposés (A et B) afin d’en connaître les prin-
cipales caractéristiques techniques et d’être en mesure de choisir le type de
– Dossier d’accompagnement : fiche d’analyse, document sur la chaîne ciné-
vélo le plus adéquat en fonction du trajet prévu. À cette occasion, l’étude du
matique, relevé de vérification et d’entretien, histoire et évolution de la
pédalier (roues dentées, dérailleur, chaîne, etc.) et du système de freinage de
bicyclette
la bicyclette feront l’objet d’une attention particulière. Dans un deuxième temps,
ils devront faire les vérifications d’usage et effectuer les réglages nécessaires.
6. Compétences disciplinaires ciblées
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances scientifiques
Activité proposée
et technologiques
Un dossier d’accompagnement doit être préparé à l’intention de l’élève. Il
– Situer une application dans son contexte
contient des précisions sur l’itinéraire ainsi que des indications quant aux
Détermination des besoins auxquels le vélo répond et des usages
éléments de la bicyclette qui doivent être analysés : groupes de direction,
de transmission, de freinage, d’éclairage et de signalisation, matériaux, etc.
– Comprendre des principes scientifiques liés à l’application
Programme de formation de l’école québécoise
Étude du mouvement mis en évidence : concepts de force, de vitesse, etc.
– Comprendre des principes technologiques liés à l’application
Univers technologique (Suite)
Terre et espace
Examen de la bicyclette : caractéristiques de fonctionnement,
de construction, etc.
– Changements de vitesse
– Minéraux
– Contrôler l’état de fonctionnement de l’objet technique ou du
– Contraintes
système technologique à l’étude
(flexion, cisaillement)
Entretien et réglages effectués sur le vélo
– Types et propriétés
• Matériaux composites
Compétence 3 – Communiquer à l’aide des langages utilisés en science
– Modification des propriétés
et en technologie
(dégradation et protection)
– Interpréter des messages à caractère scientifique et technologique
Lecture des divers documents fournis
Démarches
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique et
technologique
– Démarche technologique d’analyse (caractéristiques de la bicyclette : com-
Fiche, relevé, etc., à remplir et élaboration d’un document sur l’histoire
posantes, fonctionnement, construction, matériaux, etc.)
et l’évolution de la bicyclette
– Démarche d’observation (bicyclette et mouvement : concepts et principes
scientifiques qui s’y rattachent)
7. Compétences transversales
9. Durée approximative
Exploiter l’information, Se donner des méthodes de travail efficaces, Exploiter
les TIC, Coopérer, Communiquer de façon appropriée
7 périodes de 75 minutes
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
10. Pistes d’évaluation possibles
Concepts prescrits
– Évaluation du dossier d’accompagnement (enseignant)
– Évaluation du document sur l’histoire et l’évolution de la bicyclette (ensei-
Univers technologique
Univers matériel
gnant, élèves)
– Autoévaluation (une par élève)
– Projections orthogonales
– Force
(isométrie)
– Types de forces
– Standards et représentations
– Relation entre vitesse constante,
(schémas, symboles)
distance et temps
– Adhérence et frottement
– Masse et poids
entre les pièces
– Construction et particularités
du mouvement des systèmes
de transmission du mouvement
› 71
(roues dentées et chaîne)
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent aussi être prises en consi-
Chapitre 6
dération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Applications technologiques et scientifiques
Enseignement secondaire
2e cycle
21 avril 2011
1
Table des matières
Introduction
3
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
4
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
4
Annexe I
5
Annexe II
5
Droits de reproduction
Les établissements d'enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité ou en partie. S'il est reproduit
pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de reproduction. Ce document est accessible dans Internet à
l'adresse suivante : [ www7.mels.gouv.qc.ca/dc/evaluation/ ]
2
Cadre d’évaluation des apprentissages
Introduction
À la suite des nouvelles orientations en évaluation annoncées par la ministre de l'Éducation, du Loisir et du
Sport, le régime pédagogique a été modifié et prévoit qu'à compter du 1er juillet 2011, l'évaluation s'appuiera
sur le Cadre d'évaluation des apprentissages. Ce dernier fournit, pour chaque discipline du Programme de
formation de l’école québécoise, les balises nécessaires à l'évaluation des apprentissages afin de constituer
les résultats des élèves, qui seront transmis à l'intérieur du bulletin unique.
Place des connaissances dans l'évaluation
Les connaissances sont au cœur des apprentissages des élèves car elles sont à la base même des disciplines
enseignées à l’école. Elles offrent aux élèves les moyens de réfléchir et de comprendre le monde. C’est par les
connaissances, point de départ des apprentissages, puis par les liens qui les unissent, que les élèves développent
leur compréhension des notions simples et plus complexes. Elles doivent donc être solidement acquises, comprises,
appliquées et mobilisées. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout au long
des apprentissages.
Structure des cadres d'évaluation
Pour chaque discipline, le cadre d'évaluation définit les critères sur lesquels les résultats des élèves doivent s’appuyer.
Ces critères d’évaluation découlent de ceux du Programme de formation.
Le cadre d’évaluation indique les pondérations permettant de constituer les résultats disciplinaires transmis à l'intérieur
des bulletins. Il est conçu de façon à établir des liens directs, le cas échéant, avec les documents sur la progression
des apprentissages qui fournissent des précisions sur les connaissances propres à chaque discipline du Programme
de formation.
Rôle de l'enseignant en évaluation
La Loi sur l'instruction publique donne à l'enseignant le droit de choisir les instruments d'évaluation des élèves qui lui
sont confiés afin de mesurer et d'évaluer constamment et périodiquement les besoins et l'atteinte des objectifs par
rapport à chacun des élèves qui lui sont confiés en se basant sur les progrès réalisés (article 19). Il appartient donc à
l'enseignant de choisir les moyens pour évaluer les apprentissages des élèves.
3
Cette flèche indique que l'évaluation des apprentissages s'effectue dans un processus d'aller-retour entre
l’acquisition des connaissances propres à une discipline et la compréhension, l'application ainsi que la
mobilisation de celles-ci. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout
au long des apprentissages.
Les connaissances sont évaluées aux moments choisis par l’enseignant, qui détermine l’importance à accorder, dans le
résultat de l’élève, aux différentes dimensions à évaluer.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique ou technologique
PRATIQUE : 40 %
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation1
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Représentation adéquate de la situation
des apprentissages
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Techniques
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Stratégies*
Élaboration d’explications, de solutions ou de
conclusions pertinentes
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et
technologiques
THÉORIE : 60 %
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation2
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Interprétation appropriée de la problématique
des apprentissages
Utilisation pertinente des connaissances scientifiques et
Univers matériel
technologiques
Univers vivant
Production adéquate d’explications ou de solutions
Terre et espace (4e année du secondaire)
Univers technologique
Stratégies*
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
4
Annexe I
Éléments favorisant la compréhension des critères
Reformulation du problème
Représentation adéquate de la situation
Formulation d’hypothèses ou de pistes de solution
Planification des étapes du plan d’action
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Contrôle des variables
Choix des ressources (matériel, équipement, outil, etc.)
Utilisation du matériel choisi en fonction de la précision des
instruments ou des outils
Respect des règles de sécurité
Consignation de données
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Utilisation des stratégies et des techniques appropriées
Ajustements lors de la mise en œuvre du plan d’action
Utilisation des modes de représentation appropriés (tableaux,
graphiques, schémas)
Production d’explications ou de conclusions en fonction des
données recueillies et des connaissances acquises
Vérification de la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des
Élaboration d’explications, de solutions ou
résultats
de conclusions pertinentes
Production d’un prototype respectant le cahier des charges
Proposition d’améliorations ou de solutions nouvelles
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
Annexe II
Éléments favorisant la compréhension des critères
Identification des éléments pertinents de la problématique et des
liens les unissant
Interprétation appropriée de la
problématique
Proposition d’une explication ou d’une solution provisoire
Identification des principes de fonctionnement
Choix et utilisation :
des concepts
Utilisation pertinente des connaissances
des lois
scientifiques et technologiques
des modèles
des théories
Production ou justification d’explications liées à la problématique
Production ou justification de solutions liées à l’objet ou au procédé
technique
Production adéquate d’explications ou de
Justification des interventions en s’appuyant sur des connaissances
solutions
scientifiques et technologiques
Utilisation du formalisme mathématique (au besoin)
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
5
1. Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe I.
2.
Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe II.
6
Enseignement secondaire
2e cycle
21 avril 2011
1
Table des matières
Introduction
3
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie
Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
4
Mettre à profit ses connaissances en chimie
Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
4
Annexe I
5
Annexe II
5
Droits de reproduction
Les établissements d'enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité ou en partie. S'il est reproduit
pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de reproduction. Ce document est accessible dans Internet à
l'adresse suivante : [ www7.mels.gouv.qc.ca/dc/evaluation/ ]
2
Cadre d’évaluation des apprentissages
Introduction
À la suite des nouvelles orientations en évaluation annoncées par la ministre de l'Éducation, du Loisir et du
Sport, le régime pédagogique a été modifié et prévoit qu'à compter du 1er juillet 2011, l'évaluation s'appuiera
sur le Cadre d'évaluation des apprentissages. Ce dernier fournit, pour chaque discipline du Programme de
formation de l’école québécoise, les balises nécessaires à l'évaluation des apprentissages afin de constituer
les résultats des élèves, qui seront transmis à l'intérieur du bulletin unique.
Place des connaissances dans l'évaluation
Les connaissances sont au cœur des apprentissages des élèves car elles sont à la base même des disciplines
enseignées à l’école. Elles offrent aux élèves les moyens de réfléchir et de comprendre le monde. C’est par les
connaissances, point de départ des apprentissages, puis par les liens qui les unissent, que les élèves développent
leur compréhension des notions simples et plus complexes. Elles doivent donc être solidement acquises, comprises,
appliquées et mobilisées. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout au long
des apprentissages.
Structure des cadres d'évaluation
Pour chaque discipline, le cadre d'évaluation définit les critères sur lesquels les résultats des élèves doivent s’appuyer.
Ces critères d’évaluation découlent de ceux du Programme de formation.
Le cadre d’évaluation indique les pondérations permettant de constituer les résultats disciplinaires transmis à l'intérieur
des bulletins. Il est conçu de façon à établir des liens directs, le cas échéant, avec les documents sur la progression
des apprentissages qui fournissent des précisions sur les connaissances propres à chaque discipline du Programme
de formation.
Rôle de l'enseignant en évaluation
La Loi sur l'instruction publique donne à l'enseignant le droit de choisir les instruments d'évaluation des élèves qui lui
sont confiés afin de mesurer et d'évaluer constamment et périodiquement les besoins et l'atteinte des objectifs par
rapport à chacun des élèves qui lui sont confiés en se basant sur les progrès réalisés (article 19). Il appartient donc à
l'enseignant de choisir les moyens pour évaluer les apprentissages des élèves.
3
Cette flèche indique que l'évaluation des apprentissages s'effectue dans un processus d'aller-retour entre
l’acquisition des connaissances propres à une discipline et la compréhension, l'application ainsi que la
mobilisation de celles-ci. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout
au long des apprentissages.
Les connaissances sont évaluées aux moments choisis par l’enseignant, qui détermine l’importance à accorder, dans le
résultat de l’élève, aux différentes dimensions à évaluer.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
relevant de la chimie
PRATIQUE : 40 %
Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des
langages utilisés en science et en technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation1
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Représentation adéquate de la situation
des apprentissages
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Techniques
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Stratégies*
Élaboration d’explications, de solutions ou de
conclusions pertinentes
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
Mettre à profit ses connaissances en chimie
THÉORIE : 60 %
Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des
langages utilisés en science et en technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation2
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Interprétation appropriée de la problématique
des apprentissages
Utilisation pertinente des connaissances en chimie
Gaz
Production adéquate d’explications
Aspect énergétique des transformations
Vitesse de réaction
Équilibre chimique
Stratégies*
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats communiqués
4
à l’intérieur des bulletins.
5
Annexe I
Éléments favorisant la compréhension des critères
Reformulation du problème
Représentation adéquate de la situation
Formulation d’hypothèses
Planification des étapes du plan d’action
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Contrôle des variables
Choix des ressources (matériel, équipement, outil, etc.)
Utilisation du matériel choisi en fonction de la précision des
instruments ou des outils
Respect des règles de sécurité
Consignation de données
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Prise en compte de l’incertitude et des erreurs liées aux mesures
Utilisation des stratégies et des techniques appropriées
Ajustements lors de la mise en œuvre du plan d’action
Utilisation des modes de représentation appropriés (tableaux,
graphiques, schémas)
Production d’explications ou de conclusions en fonction des
données recueillies et des connaissances acquises
Vérification de la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des
Élaboration d’explications, de solutions ou
résultats
de conclusions pertinentes
Proposition d’améliorations
Utilisation du formalisme mathématique
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
Annexe II
Éléments favorisant la compréhension des critères
Identification des éléments pertinents de la problématique et des
Interprétation appropriée de la
liens les unissant
problématique
Proposition d’une explication ou d’une solution provisoire
Choix et utilisation :
des concepts
Utilisation pertinente des connaissances
des lois
en chimie
des modèles
des théories
Production ou justification d’explications en s’appuyant sur les
connaissances acquises
Production adéquate d’explications
Utilisation du formalisme mathématique
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
6
1. Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe I.
2.
Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe II.
7
Enseignement secondaire
2e cycle
21 avril 2011
1
Table des matières
Introduction
3
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la physique
Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en science et
en technologie
4
Mettre à profit ses connaissances en physique
Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en science et
en technologie
4
Annexe I
5
Annexe II
5
Droits de reproduction
Les établissements d'enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité ou en partie. S'il est reproduit
pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de reproduction. Ce document est accessible dans Internet à
l'adresse suivante : [ www7.mels.gouv.qc.ca/dc/evaluation/ ]
2
Cadre d’évaluation des apprentissages
Introduction
À la suite des nouvelles orientations en évaluation annoncées par la ministre de l'Éducation, du Loisir et du
Sport, le régime pédagogique a été modifié et prévoit qu'à compter du 1er juillet 2011, l'évaluation s'appuiera
sur le Cadre d'évaluation des apprentissages. Ce dernier fournit, pour chaque discipline du Programme de
formation de l’école québécoise, les balises nécessaires à l'évaluation des apprentissages afin de constituer
les résultats des élèves, qui seront transmis à l'intérieur du bulletin unique.
Place des connaissances dans l'évaluation
Les connaissances sont au cœur des apprentissages des élèves car elles sont à la base même des disciplines
enseignées à l’école. Elles offrent aux élèves les moyens de réfléchir et de comprendre le monde. C’est par les
connaissances, point de départ des apprentissages, puis par les liens qui les unissent, que les élèves développent
leur compréhension des notions simples et plus complexes. Elles doivent donc être solidement acquises, comprises,
appliquées et mobilisées. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout au long
des apprentissages.
Structure des cadres d'évaluation
Pour chaque discipline, le cadre d'évaluation définit les critères sur lesquels les résultats des élèves doivent s’appuyer.
Ces critères d’évaluation découlent de ceux du Programme de formation.
Le cadre d’évaluation indique les pondérations permettant de constituer les résultats disciplinaires transmis à l'intérieur
des bulletins. Il est conçu de façon à établir des liens directs, le cas échéant, avec les documents sur la progression
des apprentissages qui fournissent des précisions sur les connaissances propres à chaque discipline du Programme
de formation.
Rôle de l'enseignant en évaluation
La Loi sur l'instruction publique donne à l'enseignant le droit de choisir les instruments d'évaluation des élèves qui lui
sont confiés afin de mesurer et d'évaluer constamment et périodiquement les besoins et l'atteinte des objectifs par
rapport à chacun des élèves qui lui sont confiés en se basant sur les progrès réalisés (article 19). Il appartient donc à
l'enseignant de choisir les moyens pour évaluer les apprentissages des élèves.
3
Cette flèche indique que l'évaluation des apprentissages s'effectue dans un processus d'aller-retour entre
l’acquisition des connaissances propres à une discipline et la compréhension, l'application ainsi que la
mobilisation de celles-ci. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout
au long des apprentissages.
Les connaissances sont évaluées aux moments choisis par l’enseignant, qui détermine l’importance à accorder, dans le
résultat de l’élève, aux différentes dimensions à évaluer.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
relevant de la physique
PRATIQUE : 40 %
Communiquer sur des questions de physique à l’aide des
langages utilisés en science et en technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation1
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Représentation adéquate de la situation
des apprentissages
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Techniques
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Stratégies*
Élaboration d’explications, de solutions ou de
conclusions pertinentes
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats communiqués
à l’intérieur des bulletins.
Mettre à profit ses connaissances en physique
THÉORIE : 60 %
Communiquer sur des questions de physique à l’aide des
langages utilisés en science et en technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation2
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Interprétation appropriée de la problématique
des apprentissages
Utilisation pertinente des connaissances en physique
Cinématique
Production adéquate d’explications
Dynamique
Transformation de l’énergie
Optique géométrique
Stratégies*
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats communiqués
à l’intérieur des bulletins.
4
Annexe I
Éléments favorisant la compréhension des critères
Reformulation du problème
Représentation adéquate de la situation
Formulation d’hypothèses
Planification des étapes du plan d’action
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Contrôle des variables
Choix des ressources (matériel, équipement, outil, etc.)
Utilisation du matériel choisi en fonction de la précision des
instruments ou des outils
Respect des règles de sécurité
Consignation de données
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Prise en compte de l’incertitude et des erreurs liées aux mesures
Utilisation des stratégies et des techniques appropriées
Ajustements lors de la mise en œuvre du plan d’action
Utilisation des modes de représentation appropriés (tableaux,
graphiques, schémas)
Production d’explications ou de conclusions en fonction des
données recueillies et des connaissances acquises
Vérification de la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des
Élaboration d’explications, de solutions ou
résultats
de conclusions pertinentes
Proposition d’améliorations
Utilisation du formalisme mathématique
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
Annexe II
Éléments favorisant la compréhension des critères
Identification des éléments pertinents de la problématique et des
Interprétation appropriée de la
liens les unissant
problématique
Proposition d’une explication ou d’une solution provisoire
Choix et utilisation :
des concepts
Utilisation pertinente des connaissances
des lois
en physique
des modèles
des théories
Production ou justification d’explications en s’appuyant sur les
connaissances acquises
Production adéquate d’explications
Utilisation du formalisme mathématique
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
5
1. Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe I.
2.
Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe II.
6
Enseignement secondaire
2e cycle
21 avril 2011
1
Table des matières
Introduction
3
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
Communiquer à l’aide du langage scientifique
4
Mettre à profit ses connaissances scientifiques
Communiquer à l’aide du langage scientifique
4
Annexe I
5
Annexe II
5
Droits de reproduction
Les établissements d'enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité ou en partie. S'il est reproduit
pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de reproduction. Ce document est accessible dans Internet à
l'adresse suivante : [ www7.mels.gouv.qc.ca/dc/evaluation/ ]
2
Cadre d’évaluation des apprentissages
Introduction
À la suite des nouvelles orientations en évaluation annoncées par la ministre de l'Éducation, du Loisir et du
Sport, le régime pédagogique a été modifié et prévoit qu'à compter du 1er juillet 2011, l'évaluation s'appuiera
sur le Cadre d'évaluation des apprentissages. Ce dernier fournit, pour chaque discipline du Programme de
formation de l’école québécoise, les balises nécessaires à l'évaluation des apprentissages afin de constituer
les résultats des élèves, qui seront transmis à l'intérieur du bulletin unique.
Place des connaissances dans l'évaluation
Les connaissances sont au cœur des apprentissages des élèves car elles sont à la base même des disciplines
enseignées à l’école. Elles offrent aux élèves les moyens de réfléchir et de comprendre le monde. C’est par les
connaissances, point de départ des apprentissages, puis par les liens qui les unissent, que les élèves développent
leur compréhension des notions simples et plus complexes. Elles doivent donc être solidement acquises, comprises,
appliquées et mobilisées. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout au long
des apprentissages.
Structure des cadres d'évaluation
Pour chaque discipline, le cadre d'évaluation définit les critères sur lesquels les résultats des élèves doivent s’appuyer.
Ces critères d’évaluation découlent de ceux du Programme de formation.
Le cadre d’évaluation indique les pondérations permettant de constituer les résultats disciplinaires transmis à l'intérieur
des bulletins. Il est conçu de façon à établir des liens directs, le cas échéant, avec les documents sur la progression
des apprentissages qui fournissent des précisions sur les connaissances propres à chaque discipline du Programme
de formation.
Rôle de l'enseignant en évaluation
La Loi sur l'instruction publique donne à l'enseignant le droit de choisir les instruments d'évaluation des élèves qui lui
sont confiés afin de mesurer et d'évaluer constamment et périodiquement les besoins et l'atteinte des objectifs par
rapport à chacun des élèves qui lui sont confiés en se basant sur les progrès réalisés (article 19). Il appartient donc à
l'enseignant de choisir les moyens pour évaluer les apprentissages des élèves.
3
Cette flèche indique que l'évaluation des apprentissages s'effectue dans un processus d'aller-retour entre
l’acquisition des connaissances propres à une discipline et la compréhension, l'application ainsi que la
mobilisation de celles-ci. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout
au long des apprentissages.
Les connaissances sont évaluées aux moments choisis par l’enseignant, qui détermine l’importance à accorder, dans le
résultat de l’élève, aux différentes dimensions à évaluer.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique
PRATIQUE : 40 %
Communiquer à l’aide du langage scientifique
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation1
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Représentation adéquate de la situation
des apprentissages
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Techniques
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Stratégies*
Élaboration d’explications, de solutions ou de
conclusions pertinentes
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
Mettre à profit ses connaissances scientifiques
THÉORIE : 60 %
Communiquer à l’aide du langage scientifique
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation2
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Interprétation appropriée de la problématique
des apprentissages
Utilisation pertinente des connaissances scientifiques
Univers matériel
Production adéquate d’explications ou de solutions
Univers vivant
Terre et espace
Stratégies*
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
4
Annexe I
Éléments favorisant la compréhension des critères
Reformulation du problème
Représentation adéquate de la situation
Formulation d’hypothèses
Planification des étapes du plan d’action
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Contrôle des variables
Choix des ressources (matériel, équipement, outil, etc.)
Utilisation du matériel choisi en fonction de la précision des
instruments ou des outils
Respect des règles de sécurité
Consignation de données
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Prise en compte des erreurs liées aux mesures
Utilisation des stratégies et des techniques appropriées
Ajustements lors de la mise en œuvre du plan d’action
Utilisation des modes de représentation appropriés (tableaux,
graphiques, schémas)
Production d’explications ou de conclusions en fonction des
données recueillies et des connaissances acquises
Élaboration d’explications, de solutions ou
Vérification de la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des
de conclusions pertinentes
résultats
Proposition d’améliorations
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
Annexe II
Éléments favorisant la compréhension des critères
Identification des éléments pertinents de la problématique et des
Interprétation appropriée de la
liens les unissant
problématique
Proposition d’une explication ou d’une opinion provisoire
Choix et utilisation :
des concepts
Utilisation pertinente des connaissances
des lois
scientifiques
des modèles
des théories
Production ou justification d’explications liées à la problématique
Justification de décisions ou des opinions en s’appuyant sur des
Production adéquate d’explications ou de
connaissances scientifiques
solutions
Utilisation du formalisme mathématique (au besoin)
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
5
1. Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe I.
2.
Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe II.
6
Enseignement secondaire
2e cycle
21 avril 2011
1
Table des matières
Introduction
3
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
4
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
4
Annexe I
5
Annexe II
6
Droits de reproduction
Les établissements d'enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité ou en partie. S'il est reproduit
pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de reproduction. Ce document est accessible dans Internet à
l'adresse suivante : [ www7.mels.gouv.qc.ca/dc/evaluation/ ]
2
Cadre d’évaluation des apprentissages
Introduction
À la suite des nouvelles orientations en évaluation annoncées par la ministre de l'Éducation, du Loisir et du
Sport, le régime pédagogique a été modifié et prévoit qu'à compter du 1er juillet 2011, l'évaluation s'appuiera
sur le Cadre d'évaluation des apprentissages. Ce dernier fournit, pour chaque discipline du Programme de
formation de l’école québécoise, les balises nécessaires à l'évaluation des apprentissages afin de constituer
les résultats des élèves, qui seront transmis à l'intérieur du bulletin unique.
Place des connaissances dans l'évaluation
Les connaissances sont au cœur des apprentissages des élèves car elles sont à la base même des disciplines
enseignées à l’école. Elles offrent aux élèves les moyens de réfléchir et de comprendre le monde. C’est par les
connaissances, point de départ des apprentissages, puis par les liens qui les unissent, que les élèves développent
leur compréhension des notions simples et plus complexes. Elles doivent donc être solidement acquises, comprises,
appliquées et mobilisées. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout au long
des apprentissages.
Structure des cadres d'évaluation
Pour chaque discipline, le cadre d'évaluation définit les critères sur lesquels les résultats des élèves doivent s’appuyer.
Ces critères d’évaluation découlent de ceux du Programme de formation.
Le cadre d’évaluation indique les pondérations permettant de constituer les résultats disciplinaires transmis à l'intérieur
des bulletins. Il est conçu de façon à établir des liens directs, le cas échéant, avec les documents sur la progression
des apprentissages qui fournissent des précisions sur les connaissances propres à chaque discipline du Programme
de formation.
Rôle de l'enseignant en évaluation
La Loi sur l'instruction publique donne à l'enseignant le droit de choisir les instruments d'évaluation des élèves qui lui
sont confiés afin de mesurer et d'évaluer constamment et périodiquement les besoins et l'atteinte des objectifs par
rapport à chacun des élèves qui lui sont confiés en se basant sur les progrès réalisés (article 19). Il appartient donc à
l'enseignant de choisir les moyens pour évaluer les apprentissages des élèves.
3
Cette flèche indique que l'évaluation des apprentissages s'effectue dans un processus d'aller-retour entre
l’acquisition des connaissances propres à une discipline et la compréhension, l'application ainsi que la
mobilisation de celles-ci. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout
au long des apprentissages.
Les connaissances sont évaluées aux moments choisis par l’enseignant, qui détermine l’importance à accorder, dans le
résultat de l’élève, aux différentes dimensions à évaluer.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique ou technologique
PRATIQUE : 40 %
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation1
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Représentation adéquate de la situation
des apprentissages
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Techniques
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Stratégies*
Élaboration d’explications, de solutions ou de
conclusions pertinentes
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et
technologiques
THÉORIE : 60 %
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation2
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Interprétation appropriée de la problématique
des apprentissages
Utilisation pertinente des connaissances scientifiques et
Univers matériel
technologiques
Univers vivant
Production adéquate d’explications ou de solutions
Terre et espace
Univers technologique
Stratégies*
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
4
Annexe I
Éléments favorisant la compréhension des critères
Reformulation du problème
Représentation adéquate de la situation
Formulation d’hypothèses ou de pistes de solution
Planification des étapes du plan d’action
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Contrôle des variables
Choix des ressources (matériel, équipement, outil, etc.)
Utilisation du matériel choisi en fonction de la précision des
instruments ou des outils
Respect des règles de sécurité
Consignation de données
Prise en compte des erreurs liées aux mesures (en science et
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
technologie de l’environnement uniquement)
Utilisation des stratégies et des techniques appropriées
Ajustements lors de la mise en œuvre du plan d’action
Utilisation des modes de représentation appropriés (tableaux,
graphiques, schémas)
Production d’explications ou de conclusions en fonction des
données recueillies et des connaissances acquises
Vérification de la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des
Élaboration d’explications, de solutions ou
résultats
de conclusions pertinentes
Production d’un prototype respectant le cahier des charges
Proposition d’améliorations ou de solutions nouvelles
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
5
Annexe II
Éléments favorisant la compréhension des critères
Identification des éléments pertinents de la problématique et des
liens les unissant
Interprétation appropriée de la
Proposition d’une explication, d’une solution ou d’une opinion
problématique
provisoire
Identification des principes de fonctionnement
Choix et utilisation :
des concepts
Utilisation pertinente des connaissances
des lois
scientifiques et technologiques
des modèles
des théories
Production ou justification d’explications liées à la problématique
Production ou justification de solutions liées à l’objet ou au procédé
technique
Production adéquate d’explications ou de
Justification des décisions ou des opinions en s’appuyant sur des
solutions
connaissances scientifiques et technologiques
Utilisation du formalisme mathématique (au besoin)
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
1. Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe I.
2.
Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe II.
6
Enseignement secondaire
2e cycle
21 avril 2011
1
Table des matières
Introduction
3
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
4
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
4
Annexe I
5
Annexe II
6
Droits de reproduction
Les établissements d'enseignement sont autorisés à reproduire ce document, en totalité ou en partie. S'il est reproduit
pour être vendu, le prix ne devra pas excéder le coût de reproduction. Ce document est accessible dans Internet à
l'adresse suivante : [ www7.mels.gouv.qc.ca/dc/evaluation/ ]
2
Cadre d’évaluation des apprentissages
Introduction
À la suite des nouvelles orientations en évaluation annoncées par la ministre de l'Éducation, du Loisir et du
Sport, le régime pédagogique a été modifié et prévoit qu'à compter du 1er juillet 2011, l'évaluation s'appuiera
sur le Cadre d'évaluation des apprentissages. Ce dernier fournit, pour chaque discipline du Programme de
formation de l’école québécoise, les balises nécessaires à l'évaluation des apprentissages afin de constituer
les résultats des élèves, qui seront transmis à l'intérieur du bulletin unique.
Place des connaissances dans l'évaluation
Les connaissances sont au cœur des apprentissages des élèves car elles sont à la base même des disciplines
enseignées à l’école. Elles offrent aux élèves les moyens de réfléchir et de comprendre le monde. C’est par les
connaissances, point de départ des apprentissages, puis par les liens qui les unissent, que les élèves développent
leur compréhension des notions simples et plus complexes. Elles doivent donc être solidement acquises, comprises,
appliquées et mobilisées. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout au long
des apprentissages.
Structure des cadres d'évaluation
Pour chaque discipline, le cadre d'évaluation définit les critères sur lesquels les résultats des élèves doivent s’appuyer.
Ces critères d’évaluation découlent de ceux du Programme de formation.
Le cadre d’évaluation indique les pondérations permettant de constituer les résultats disciplinaires transmis à l'intérieur
des bulletins. Il est conçu de façon à établir des liens directs, le cas échéant, avec les documents sur la progression
des apprentissages qui fournissent des précisions sur les connaissances propres à chaque discipline du Programme
de formation.
Rôle de l'enseignant en évaluation
La Loi sur l'instruction publique donne à l'enseignant le droit de choisir les instruments d'évaluation des élèves qui lui
sont confiés afin de mesurer et d'évaluer constamment et périodiquement les besoins et l'atteinte des objectifs par
rapport à chacun des élèves qui lui sont confiés en se basant sur les progrès réalisés (article 19). Il appartient donc à
l'enseignant de choisir les moyens pour évaluer les apprentissages des élèves.
3
Cette flèche indique que l'évaluation des apprentissages s'effectue dans un processus d'aller-retour entre
l’acquisition des connaissances propres à une discipline et la compréhension, l'application ainsi que la
mobilisation de celles-ci. Pour s’assurer de la maîtrise des connaissances, l’enseignant doit les évaluer tout
au long des apprentissages.
Les connaissances sont évaluées aux moments choisis par l’enseignant, qui détermine l’importance à accorder, dans le
résultat de l’élève, aux différentes dimensions à évaluer.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique ou technologique
PRATIQUE : 40 %
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation1
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Représentation adéquate de la situation
des apprentissages
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Techniques
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Stratégies*
Élaboration d’explications, de solutions ou de
conclusions pertinentes
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et
technologiques
THÉORIE : 60 %
Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie
Évaluation des apprentissages
Critères d’évaluation2
Maîtrise des connaissances ciblées par la progression
Interprétation appropriée de la problématique
des apprentissages
Utilisation pertinente des connaissances scientifiques et
Univers matériel
technologiques
Univers vivant
Production adéquate d’explications ou de solutions
Terre et espace
Univers technologique
Stratégies*
* Cet élément doit faire l’objet d’une rétroaction à l’élève, mais ne doit pas être considéré dans les résultats
communiqués à l’intérieur des bulletins.
4
Annexe I
Éléments favorisant la compréhension des critères
Reformulation du problème
Représentation adéquate de la situation
Formulation d’hypothèses ou de pistes de solution
Planification des étapes du plan d’action
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Contrôle des variables
Choix des ressources (matériel, équipement, outil, etc.)
Utilisation du matériel choisi en fonction de la précision des
instruments ou des outils
Respect des règles de sécurité
Consignation de données
Prise en compte des erreurs liées aux mesures (en science et
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
technologie de l’environnement uniquement)
Utilisation des stratégies et des techniques appropriées
Ajustements lors de la mise en œuvre du plan d’action
Utilisation des modes de représentation appropriés (tableaux,
graphiques, schémas)
Production d’explications ou de conclusions en fonction des
données recueillies et des connaissances acquises
Vérification de la concordance entre l’hypothèse et l’analyse des
Élaboration d’explications, de solutions ou
résultats
de conclusions pertinentes
Production d’un prototype respectant le cahier des charges
Proposition d’améliorations ou de solutions nouvelles
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
5
Annexe II
Éléments favorisant la compréhension des critères
Identification des éléments pertinents de la problématique et des
liens les unissant
Interprétation appropriée de la
Proposition d’une explication, d’une solution ou d’une opinion
problématique
provisoire
Identification des principes de fonctionnement
Choix et utilisation :
des concepts
Utilisation pertinente des connaissances
des lois
scientifiques et technologiques
des modèles
des théories
Production ou justification d’explications liées à la problématique
Production ou justification de solutions liées à l’objet ou au procédé
technique
Production adéquate d’explications ou de
Justification des décisions ou des opinions en s’appuyant sur des
solutions
connaissances scientifiques et technologiques
Utilisation du formalisme mathématique (au besoin)
Respect de la terminologie, des règles et des conventions
1. Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe I.
2.
Les éléments ciblés par le critère de maîtrise des connaissances se trouvent dans la progression des
apprentissages. Les éléments favorisant la compréhension des autres critères sont présentés à l’annexe II.
6
Table des matières
Chimie
Présentation de la discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire . . .20
La culture scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Concepts prescrits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Le programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Démarches, stratégies, attitudes et techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
• Démarches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Relations entre le programme de chimie et les autres éléments
• Stratégies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
du Programme de formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
• Attitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Relations avec les domaines généraux de formation . . . . . . . . . . . . . .4
• Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Relations avec les compétences transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Relations avec les autres disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Annexes
Annexe A – Contextualisation des apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . .28
Contexte pédagogique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Annexe B – Exemples de situations d’apprentissage
Rôle de l’enseignant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
et d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Rôle de l’élève . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Annexe C – Répartition des concepts prescrits de l’univers
matériel du premier et du deuxième cycle
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions à des
du secondaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
problèmes relevant de la chimie . . . . . . . . . . . . . . . .12
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Compétence 1 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances en chimie . . . . .15
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Compétence 2 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Compétence 3 Communiquer sur des questions de chimie à l’aide
des langages utilisés en science et en technologie . .17
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Compétence 3 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Apport du programme de chimie
au Programme de formation
Mettre à profit
Chimie
ses connaissances
en chimie
Chercher des réponses ou
des solutions à des problèmes
relevant de la chimie
Mathématique, science et technologie
COM
Mettre en œuvre
PÉTENCES
Exercer son
sa pensée créatrice
D’ORD
U
Se donner des
RE
n
jugement critique
MÉ
i
méthodes de
T
v
HO
e
COMPÉTENCES D’ORDRE INTELLECTUEL
Résoudre des
travail efficaces
DO
r
Orientation et
L
s
problèmes
Santé et
O
entrepreneuriat
GIQ
s
Exploiter
bien-être
U
o
Exploiter les
E
c
l’information
Structuration
i
Langues
technologies de
a
de l’identité
l
l’information
Développement
Construction
et de la
du pouvoir
ÉLÈVE d’une vision
communication
D
d’action
du monde
év
Vivre-ensemble
e
Environnement et
l
et citoyenneté
o
consommation
pp
Médias
e
Actualiser son
C
rts
m
OM
potentiel
P
Communiquer
A
en
ÉTE
de façon
t
NCE
Coopérer
p
DE
appropriée
r
L’O
o
RDR
f
E
e
DE L
s
A C
s
OM
i
MU
o
NICATIO
n
N
COMPÉTENCES D’ORDRE PERSONNEL ET SOCIAL
nel
Développement de la personne
Visées du programme de formation
Domaines généraux de formation
Compétences transversales
Communiquer sur des questions
de chimie à l’aide des langages
Domaines d’apprentissage
utilisés en science et en technologie
Compétences disciplinaires en chimie
Présentation de la discipline
La science offre une grille d’analyse du monde qui nous entoure. Elle vise
rapport aux acquis, de comprendre la portée et les limites du savoir et d’en
à décrire et à expliquer certains aspects de notre univers. Constituée d’un
saisir les retombées.
ensemble de théories, de connaissances, d’observations et de démarches,
elle se caractérise notamment par la recherche de modèles intelligibles, les
plus simples possible, pour rendre compte de la complexité du monde. Ces
La culture scientifique
modèles peuvent par la suite être combinés à des modèles existants qui
Partie intégrante des sociétés qu’elle a contribué à façonner, la science
deviennent de plus en plus englobants. Les théories et les modèles sont ainsi
occupe une part importante de l’héritage culturel et constitue un facteur
constamment mis à l'épreuve, modifiés et réorganisés au fur et à mesure
déterminant de développement. Aussi importe-t-il d’amener les élèves à
que de nouvelles connaissances se construisent.
élargir leur culture scientifique, de leur faire prendre conscience du rôle
La chimie étudie, entre autres, la composition, les réactions
qu’une telle culture peut jouer dans leur capacité à
La chimie est une science
et les propriétés de la matière. Elle est au carrefour de
prendre des décisions éclairées et de leur faire découvrir
qui étudie la composition,
Partie intégrante des
plusieurs disciplines, telles la physique, la biologie et la
le plaisir que l’on peut retirer au contact de l’activité
les réactions et les
sociétés qu’elle a
science des matériaux. Elle a la particularité de créer de
scientifique.
propriétés de la matière.
contribué à façonner, la
nouvelles substances aux propriétés spécifiques qu’elle
Une telle activité sollicite en effet la curiosité,
Elle est au carrefour de
science occupe une part
caractérise et étudie. Elle utilise un langage fonctionnel
l’imagination, le désir d’explorer, le plaisir d’expérimenter
plusieurs disciplines.
importante de l’héritage
pour décrire les espèces chimiques. Sa symbolique, de par
et de découvrir tout autant que les connaissances à
culturel et constitue un
sa force et sa portée, ne peut être ignorée.
acquérir et le besoin de comprendre, d’expliquer et de
facteur déterminant de
Les inventions et les innovations qui appartiennent à la chimie, de même
créer. À ce titre, la science n’est pas l’apanage de quelques
développement.
que celles qu’elle partage avec d’autres disciplines, sont des plus
initiés. La curiosité à l’égard des phénomènes qui nous
impressionnantes. Qu’il s’agisse de santé, d’alimentation, d’environnement,
entourent ainsi que la fascination pour les inventions et
de nouveaux matériaux ou d’énergie, l’apport de la chimie dans la vie
les innovations nous interpellent tous à des degrés divers.
quotidienne est considérable.
L’histoire de la science est partie prenante de cette culture et doit être mise
L’émergence rapide des savoirs scientifiques, leur quantité, leur complexité
à contribution. Elle permet de mettre en perspective les découvertes
et la prolifération de leurs applications1 exigent des individus qu’ils disposent
scientifiques et d’enrichir la compréhension que nous en avons. Diverses
non seulement d’un bagage de connaissances spécifiques de ce domaine,
ressources peuvent être mises à profit. Les musées, les centres de recherche,
mais aussi de stratégies qui leur permettent de s’adapter aux contraintes
les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entreprises locales
du changement. Une telle adaptation nécessite de prendre du recul par
ainsi que plusieurs autres ressources communautaires constituent autant de
sources où puiser pour accroître et enrichir notre culture scientifique.
› 1
1. Tel que présenté dans le programme d’applications technologiques et scientifiques, on
Chapitre 6
entend par « application » une réalisation pratique, soit un objet technique, un système,
un produit ou un procédé.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Le programme
La deuxième compétence porte sur l’analyse de phénomènes ou
› 2
d’applications. Les élèves sont ainsi amenés à examiner des phénomènes
Chapitre 6
Le programme de chimie s’inscrit dans le prolongement des programmes du
ou des applications et à s’approprier les concepts de chimie qui permettent
premier et du deuxième cycle du secondaire. Il vise à consolider et à enrichir
de les comprendre et de les expliquer.
la formation scientifique des élèves et constitue un préalable permettant
d’accéder à plusieurs programmes préuniversitaires ou techniques offerts par
La troisième compétence fait appel aux divers langages propres à la
les établissements d’enseignement collégial. Il se distingue par son contenu
discipline et essentiels au partage d’information, de même qu’à
monodisciplinaire dont les concepts prescrits sont regroupés autour des
l’interprétation et à la production de messages à caractère scientifique et
concepts généraux suivants : les gaz, l’aspect énergétique des transformations,
technologique. Les élèves sont invités à participer activement à des échanges
la vitesse de réaction et l’équilibre chimique. Le contenu de formation s’inscrit
en ayant recours aux langages utilisés en science et en technologie,
dans des contextes signifiants2 qui peuvent nécessiter l’intégration de savoirs
conformément aux règles et aux conventions établies.
associés aux univers à l’étude dans les programmes de science et technologie
Les compétences se développent en interaction et non de manière isolée et
antérieurs de même qu’à diverses disciplines, thématiques ou problématiques.
séquentielle. L’appropriation des démarches utilisées en science demande
À cet égard, une attention doit être portée au renforcement des liens entre la
en effet que l’on connaisse et mobilise les concepts et les langages qui y
chimie et la mathématique.
correspondent. Elle s’effectue dans divers contextes qui contribuent à leur
Ce programme vise le développement des trois compétences suivantes :
donner sens et portée.
– Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la
chimie;
– Mettre à profit ses connaissances en chimie;
– Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie.
Étroitement liées, ces compétences se rattachent à des dimensions
complémentaires de la science : les aspects pratiques et méthodologiques;
les aspects théoriques, sociohistoriques et environnementaux; et les aspects
relatifs à la communication. Les exigences relatives à leur développement
sont élevées, en raison notamment de la complexité des concepts prescrits.
La première compétence met l’accent sur la méthodologie utilisée en science
pour résoudre des problèmes. Elle est axée sur l’appropriation de concepts
et de stratégies au moyen notamment de la démarche expérimentale. Les
élèves sont appelés à se poser des questions, à résoudre des problèmes et
à trouver des solutions en observant, en modélisant, en mesurant ou en
expérimentant.
2. L’annexe A présente, pour chacun des univers, certains concepts vus antérieurement ainsi
que diverses pistes de contextualisation.
Programme de formation de l’école québécoise
CONTRIBUTION DE L’APPRENTISSAGE DE LA CHIMIE À LA FORMATION DE L’ÉLÈVE
Chercher des réponses ou
Mettre à profit
des solutions à des problèmes
ses connaissances en chimie
relevant de la chimie
Examiner un phénomène ou une application
Cerner un problème
Comprendre des principes de chimie
Élaborer un plan d’action
liés au phénomène ou à l’application
Concrétiser le plan d’action
Expliquer un phénomène
Analyser les résultats
ou une application
sous l’angle de la chimie
Communiquer sur des questions de chimie
à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Participer à des échanges d’information
à caractère scientifique ou technologique
Interpréter des messages
à caractère scientifique ou technologique
Produire et transmettre des messages
à caractère scientifique ou technologique
› 3
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 4
Relations entre le programme de chimie et les autres éléments du Programme de formation
Chapitre 6
De nombreuses relations peuvent être établies entre le programme de chimie
Environnement et consommation
et les autres éléments du Programme de formation, à savoir les domaines
Les savoirs scientifiques et technologiques contribuent à sensibiliser les
généraux de formation, les compétences transversales, le programme de
jeunes à des questions relatives à leur environnement, comme l’exploitation
mathématique et les autres domaines d’apprentissage, de même que le
des ressources naturelles, les impacts de certaines réalisations humaines ou
projet intégrateur.
la gestion des déchets. Plusieurs avancées de la science ont entraîné des
habitudes de consommation qui ont diverses conséquences environ-
Relations avec les domaines généraux de formation
nementales. Une prise de conscience de ces effets nous amène à modifier
nos comportements. L’emploi d’une solution d’acide acétique (vinaigre blanc)
Les divers contextes associés aux domaines généraux de formation trouvent un
pour le nettoyage des vitres est un exemple parmi d’autres d’une utilisation
écho important dans les enjeux et les défis liés aux découvertes et aux inventions,
responsable des ressources.
plus particulièrement dans leurs répercussions sur la santé, le bien-être,
l’environnement et l’économie.
Médias
Que ce soit pour s’informer, apprendre ou communiquer, les élèves ont
Santé et bien-être
recours aux différents médias. Il importe qu’ils apprennent à devenir critiques
Les savoirs acquis en chimie aident à répondre à de
à l’égard des renseignements qu’ils obtiennent. Ils
nombreuses interrogations concernant le fonction-
doivent s’approprier le matériel et les codes de
Les domaines généraux de formation font
nement du corps, la santé, la sécurité ou le confort.
communication médiatiques, et constater l’influence
référence aux grands enjeux contemporains.
L’étude des fondements théoriques de la chimie
grandissante des médias dans leur vie quotidienne
Par leur manière spécifique d’aborder la
inorganique permet de se représenter certaines
et dans la société. Les films, les journaux, la télévision
réalité, les disciplines scolaires apportent un
transformations qui se produisent dans la matière. La
et plusieurs médias électroniques traitent de sujets
éclairage particulier sur ces enjeux, soutenant
compréhension des réactions chimiques que peuvent
de nature scientifique ou technologique qui
ainsi le développement d’une vision du
provoquer dans le corps certains éléments de
présentent de multiples liens possibles avec le
monde élargie.
l’environnement avec lesquels il est mis en contact peut
quotidien des jeunes. Un solide bagage de
inciter à adopter un mode de vie sain et une
connaissances scientifiques est souvent utile pour
alimentation équilibrée pour mieux répondre aux besoins de l’organisme. Lorsque
évaluer l’information. Ces ressources doivent être exploitées par l’enseignant.
cela s’avère nécessaire, cette connaissance est également utile pour l’adaptation
Il peut par ailleurs miser sur l’intérêt que portent les jeunes aux moyens de
de divers produits et molécules, tels des nettoyants corporels, des produits
communication pour contextualiser les apprentissages et accroître leur
capillaires et certains traitements, aux spécificités biochimiques des individus.
motivation.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientation et entrepreneuriat
questionnent quant à la crédibilité des sources. Cela les amène aussi à
acquérir de nouvelles habiletés en matière de résolution de problèmes et à
Les diverses activités que les élèves sont appelés à réaliser dans le cadre
les adapter à la nature particulière de contextes divers. Élaborer et réaliser
du programme de chimie sont autant d’occasions de les amener à mieux
un plan d’action pour résoudre un problème ou encore expliquer un
comprendre le travail qu’effectuent les personnes qui occupent un emploi
phénomène ou une application représentent par ailleurs autant de façons
dans ce secteur et à s’y intéresser pour leur orientation personnelle.
de mettre en œuvre leur pensée créatrice.
Les compétences propres à ce programme, de même que plusieurs des concepts,
La société actuelle n’est pas à l’abri des pseudo-sciences. Les élèves doivent
stratégies, techniques, attitudes et démarches qui les sous-tendent, s’avéreront
donc apprendre à exercer leur jugement critique, entre autres lorsqu’ils
utiles dans de nombreux secteurs d’emploi tels que les soins infirmiers, l’ingénierie
analysent certaines publicités, certains discours à prétention scientifique ou
et la criminologie. L’enseignant peut aider les élèves à en prendre conscience et
certaines retombées de la science et de la technologie. Il leur faut conserver
mesurer leur intérêt pour ces secteurs et leur aptitude à s’engager dans des
une distance critique à l’égard des influences médiatiques, des pressions
professions qui s’y rattachent. Une telle prise de conscience est particulièrement
sociales de même que des idées reçues et faire la part des choses,
importante à la fin du secondaire, alors que les élèves sont appelés à préciser
notamment entre ce qui est validé par la communauté scientifique et
leur cheminement scolaire et professionnel.
technologique et ce qui ne l’est pas.
Vivre-ensemble et citoyenneté
Compétences d’ordre méthodologique
La culture scientifique et technologique que les
Les compétences transversales ne se
Le souci de rigueur associé aux démarches propres à
élèves acquièrent graduellement se traduit par de
construisent pas dans l’abstrait; elles prennent
ce programme contraint les élèves à se donner des
nouvelles représentations de certains enjeux
racine dans des contextes d’apprentissage
méthodes de travail efficaces. Ils apprennent aussi à
sociétaux, ce qui peut améliorer la qualité de leur
spécifiques, le plus souvent disciplinaires.
respecter les normes et conventions associées à
participation à la vie de la classe, de l’école ou de
certaines de ces démarches.
la société dans son ensemble. Diverses activités, par
exemple celles qui se rapportent à la manipulation sécuritaire des gaz,
L’essor des technologies de l’information et de la communication a largement
peuvent offrir des canevas de situations susceptibles de les aider à faire
contribué aux récentes avancées dans le monde de la science et de la
l’apprentissage d’une citoyenneté responsable.
technologie. Le fait que les élèves aient à recourir à divers outils
technologiques (sondes connectées à des interfaces d’acquisition de
données, dessin assisté par ordinateur, logiciels de simulation, etc.) dans la
Relations avec les compétences transversales
résolution de problèmes scientifiques et l’expérimentation favorise le
Les compétences disciplinaires offrent un ancrage privilégié pour le
développement de leur compétence à exploiter les technologies de
développement des compétences transversales et celles-ci contribuent en retour
l'information et de la communication.
à élargir considérablement le rayon d’action des compétences disciplinaires.
Compétences d’ordre personnel et social
Compétences d’ordre intellectuel
Lorsqu’ils considèrent des hypothèses ou des solutions, qu’ils passent de
Les compétences d’ordre intellectuel jouent un rôle de premier plan en
l’abstrait au concret ou de la décision à l’exécution, les élèves s’ouvrent à
chimie. Ainsi, la quête de réponses à des questions d’ordre scientifique exige
l’étendue des possibilités qui accompagnent l’action humaine. Ils envisagent
› 5
des élèves qu’ils exploitent l’information de façon judicieuse et se
une plus grande diversité d’options et acceptent de prendre des risques.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Avec le temps, ils apprennent à se faire confiance, ils tirent profit de leurs
démarche scientifique au cours de la cinquième année du secondaire ne sont
› 6
erreurs et ils explorent de nouveaux moyens d’actualiser leur potentiel.
plus seulement amenés à mesurer, à dénombrer, à calculer des moyennes, à
Chapitre 6
appliquer des notions de géométrie, à visualiser dans l’espace et à choisir
La construction des savoirs scientifiques appelle par ailleurs à la coopération,
divers modes de représentation, mais également à élaborer des
puisqu’elle repose largement sur le partage d’idées ou de points de vue, sur
argumentations ou des démonstrations formelles. La mathématique est
la validation par les pairs ou par des experts et sur la collaboration à diverses
souvent d’une grande utilité dans l’élaboration ou la construction de modèles
activités de recherche et d’expérimentation ou de résolution de problèmes.
visant à rendre compte des relations qui existent entre certaines variables
déterminantes. Elle est aussi utilisée dans la résolution de problèmes, tant sur
Compétence de l’ordre de la communication
le plan expérimental que sur le plan théorique. De plus, le vocabulaire, le
L’appropriation de concepts et l’apprentissage des langages scientifiques et
graphisme, la notation et les symboles auxquels elle recourt constituent un
technologiques concourent à la capacité des élèves à communiquer de façon
langage rigoureux dont tire profit la science.
appropriée. Ils doivent non seulement découvrir graduellement les codes et
D’autre part, la mathématique fait appel à des compétences axées sur le
les conventions propres à ces langages, mais aussi apprendre à les maîtriser
raisonnement, la résolution de problèmes et la communication, lesquelles
et à en exploiter les divers usages.
présentent une parenté avec les compétences qui sont au cœur du présent
La participation des élèves à une communauté virtuelle, par exemple le fait
programme. Leur exercice conjoint ne peut que favoriser leur transfert et
de se joindre à un forum de discussion ou à une visioconférence pour
s’avère particulièrement propice au développement de la capacité
partager de l’information, échanger des données, consulter des experts en
d’abstraction et des stratégies de résolution de problèmes. La chimie
ligne, communiquer les résultats de leur démarche et les confronter à ceux
contribue en outre à rendre concrets certains savoirs mathématiques, comme
de leurs pairs, constitue une façon de mettre à profit cette compétence.
la notion de variable, les relations de proportionnalité et diverses fonctions.
Domaine des langues
Relations avec les autres disciplines
Les disciplines du domaine des langues fournissent des outils essentiels au
Dans une perspective de formation intégrée, il importe de ne pas dissocier
développement des compétences ciblées par ce programme. Qu’il s’agisse de
les apprentissages réalisés en chimie de ceux qui sont effectués dans d’autres
lire ou d’écrire des textes variés ou encore de communiquer oralement, les
domaines d’apprentissage. Toute discipline se définit,
compétences acquises dans le cours de français sont
en partie du moins, par le regard particulier qu’elle
essentielles pour interpréter des informations de
La réalité se laisse rarement cerner selon
porte sur le monde. La chimie peut dès lors s’enrichir
manière pertinente, décrire ou expliquer un
des logiques disciplinaires tranchées. C’est
de l’apport complémentaire d’autres disciplines et
phénomène
et
justifier
certains
choix
en reliant les divers champs de connaissance
contribuer à les enrichir à son tour.
méthodologiques. De son côté, le vocabulaire
qu’on peut en saisir les multiples facettes.
scientifique, très varié et souvent inédit, contribue à
Domaine de la mathématique, de la science et
l’enrichissement de la langue. Soulignons enfin
de la technologie
l’étroite relation entre la capacité d’analyser ou de produire des textes, à l’oral
ou à l’écrit, et la compétence Communiquer sur des questions de chimie à
La mathématique est étroitement liée aux programmes à caractère scientifique
l’aide des langages utilisés en science et en technologie.
et technologique. D’une part, elle présente un ensemble de savoirs dans lequel
la science puise abondamment. Ainsi, les élèves qui entreprennent une
Programme de formation de l’école québécoise
La langue anglaise est très répandue dans les communications scientifiques
Des liens intéressants peuvent aussi être tissés avec le programme d’éducation
à l’échelle internationale. La connaître constitue un atout. L’atteinte d’un
physique et à la santé. Ainsi, les connaissances en chimie aident à mieux
niveau minimal de compétence en anglais s’avère donc indispensable tant
comprendre les effets de certaines molécules sur le corps et sur les performances
pour comprendre un article à caractère scientifique ou technologique que
sportives. Par ailleurs, certaines activités physiques, telle la plongée sous-marine,
pour participer à une communauté virtuelle ou à des activités pancanadiennes
rendent signifiants les contenus relatifs aux propriétés des gaz.
ou internationales, telle une expo-sciences. De plus, les élèves qui maîtrisent
cette langue ont accès à des sources de renseignements beaucoup plus
Projet intégrateur
nombreuses et diversifiées.
Tous les élèves de cinquième secondaire sont désormais invités à s’engager
dans la réalisation d’un projet personnel permettant d’effectuer une intégration
Domaine de l’univers social
significative de certains des acquis accumulés au cours de leur cheminement
L’étude des avancées de la science et de la technologie peut éclairer notre
scolaire. Des projets rattachés au domaine de la chimie, dont certains pourraient
compréhension de certains enjeux du monde contemporain. Ceux-ci
éventuellement être présentés dans le cadre d’une expo-sciences, constituent
s’inscrivent dans un contexte historique et dans des réalités sociales
une occasion privilégiée pour un jeune de prolonger et d’approfondir une
particulières qui exigent parfois de recourir à des connaissances relevant de
interrogation ayant suscité sa curiosité dans le cours de chimie.
la chimie. En retour, la compréhension de ces enjeux remet en contexte les
Le présent programme se prête donc fort bien à la mise en œuvre d’activités
progrès de la chimie et les recherches actuelles. Pensons, par exemple, aux
interdisciplinaires. C’est en effet du regard croisé des différents domaines
pressions économiques, politiques et environnementales qui peuvent orienter
d’apprentissage qui composent le Programme de formation de l’école
la recherche de nouveaux carburants.
québécoise que peut émerger la formation la plus complète, la plus adéquate
et la plus susceptible d’offrir aux jeunes une meilleure prise sur les réalités
Domaine des arts
du XXIe siècle.
La chimie tire notamment profit de l’exercice de la créativité, à laquelle les
disciplines artistiques concourent largement. Certaines démarches particulières
à ce programme présentent en effet des liens avec la dynamique de création
commune aux quatre programmes du domaine des arts. C’est le cas, entre
autres, de la résolution de problèmes, qui fait appel à la créativité.
La chimie apporte en retour sa propre contribution à ces disciplines. Par
exemple, l’amélioration des techniques d’utilisation des matériaux en arts
plastiques découle d’une meilleure connaissance de leurs caractéristiques.
Domaine du développement de la personne
Certaines connaissances acquises dans le cours de chimie peuvent être
réinvesties dans l’analyse de questions débattues en éthique et culture
religieuse. Par exemple, la connaissance de la réactivité de certaines
substances entre elles peut alimenter la prise de position quant à leur
› 7
utilisation possible.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 8
Contexte pédagogique
Chapitre 6
Cette section présente le contexte pédagogique favorable au développement
Des situations complexes et diversifiées4
des compétences et à la construction des connaissances scientifiques
Les compétences se manifestent et se développent dans des situations
prescrites dans ce programme. Le rôle de l’enseignant et celui de l’élève y
d’apprentissage et d’évaluation d’une certaine complexité. De telles
sont successivement abordés.
situations sont caractérisées par le fait qu’elles sollicitent au moins une
compétence dans son ensemble, qu’elles exigent la mobilisation de
Rôle de l’enseignant
ressources internes et externes ainsi que l’acquisition de connaissances
nouvelles, qu’elles donnent lieu à une production et qu’elles placent les
L’enseignant joue un rôle fondamental dans le développement des
élèves devant un problème ouvert et non résolu auparavant. Elles sont
compétences chez les élèves. L’accompagnement qu’il leur offre doit porter
généralement constituées d’un ensemble d’activités variées, allant de la libre
sur les trois caractéristiques des compétences : la mobilisation en contexte,
exploration à des tâches impliquant un but à atteindre ou des problèmes à
la disponibilité des ressources et le retour réflexif. Il doit leur proposer des
résoudre qui obligent à surmonter des obstacles. Certaines activités peuvent
situations d’apprentissage et d’évaluation qui favorisent le développement
inclure des exercices d’application ou de consolidation.
des compétences visées, soutenir la progression de
leurs apprentissages et évaluer le niveau qu’ils ont
Dans les activités qu’il proposera, l’enseignant
atteint dans le développement de ces compétences3.
veillera à ce que l’expérimentation consiste le plus
L’enseignant doit proposer aux élèves des
souvent à valider ou à invalider une hypothèse ou
situations d’apprentissage et d’évaluation
Proposer des situations d’apprentissage et
une proposition que les élèves auront eux-mêmes
diversifiées et signifiantes, les soutenir
d’évaluation qui favorisent le développement
formulée. Cela leur permettra d’établir des liens
dans la progression de leurs apprentissages
des compétences
entre leurs connaissances antérieures et ce qu’ils
et évaluer le niveau de développement de
apprennent, de même qu’entre la théorie et la
leurs compétences.
Le développement de compétences par les élèves induit
pratique. Il les amènera, dans la mesure du possible,
le recours à une pédagogie des situations. C’est en effet
à préparer eux-mêmes les expériences à effectuer,
à travers des situations d’apprentissage et d’évaluation diversifiées et signifiantes,
de façon à s’en faire un modèle qui débouche sur l’écriture d’un protocole
dont la complexité augmentera à mesure que progresseront leurs apprentissages,
expérimental. Dans certains cas, l’enseignant pourra réaliser lui-même une
que les élèves seront amenés à établir des liens entre ce qu’ils savent et ce qu’il
expérience à titre de démonstration.
leur faut apprendre et qu’ils pourront développer leurs compétences.
La participation active des élèves est indispensable dans toute activité de
résolution de problèmes. L’enseignant s’assurera de leur faire comprendre
3. À ce sujet, on relira avec profit la section Des pratiques renouvelées du chapitre 1 du
que la phase déterminante de la résolution d’un problème est toujours sa
Programme de formation de l’école québécoise, enseignement secondaire, deuxième cycle
(p. 17 à 22).
représentation. Celle-ci doit être effectuée par les élèves et se poursuivre
4. L’annexe B présente des exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation. Ces situations
tout au long de l’élaboration de la solution. Il s’agit de les amener à
permettent parfois d’établir des liens avec les intentions éducatives des domaines généraux de
construire un modèle du problème, si rudimentaire soit-il, et à l’ajuster et
formation de même qu’avec des apprentissages visés par d’autres disciplines. Elles rendent
le compléter jusqu’à ce que la solution apparaisse. L’élaboration de la
également possible l’exercice de compétences aussi bien disciplinaires que transversales.
solution est ainsi étroitement liée à la représentation.
Programme de formation de l’école québécoise
Il est à noter que les situations d’apprentissage et d’évaluation favorisent
l’enseignant et de l’état de développement des compétences des élèves. Elles
davantage le développement des compétences lorsqu’elles sont ouvertes.
doivent s’inscrire dans un contexte qui donne du sens aux apprentissages
Des situations ouvertes présentent des données de départ susceptibles de
visés. Il appartient à l’enseignant de s’assurer que le contexte demeure
mener à différentes pistes de solution. Les données initiales, tout en étant
présent à l’esprit des élèves sans toutefois les submerger par une trop grande
parfois complètes, sont le plus souvent implicites et peuvent même faire
quantité d’informations.
défaut ou être superflues. Elles exigent donc de la part des élèves une
recherche qui pourra déboucher sur de nouveaux apprentissages.
Les ressources pouvant être mises à profit
Quelle que soit l’activité prévue, le retour réflexif constitue un passage obligé,
En chimie comme dans toutes les autres disciplines, l’exercice des
en particulier lors des activités de résolution de problèmes organisées autour
compétences repose sur la mobilisation de ressources internes ou externes
de situations complexes. Une attention particulière sera portée au soutien
de plusieurs types : personnelles, informationnelles, matérielles,
que peut constituer, pour l’élève placé devant un défi, la prise de notes.
institutionnelles et humaines. Les ressources personnelles correspondent aux
Celles-ci lui permettent de marquer les étapes de sa réflexion et de sa
connaissances, aux habiletés, aux stratégies, aux attitudes, aux techniques
progression vers la solution et d’utiliser des résultats partiels comme des
ou aux démarches. Certains éléments de contenu du programme de
données. Elles constituent des aide-mémoire irremplaçables pour la
mathématique font partie intégrante des outils conceptuels indispensables
résolution des problèmes, indépendamment du fait qu’elles peuvent
à la construction des connaissances en chimie. Leur exploitation favorise le
éventuellement servir à évaluer le développement des compétences.
développement de la capacité d’abstraction nécessaire pour l’élaboration ou
l’analyse de modèles formels issus notamment du travail du scientifique.
Des situations signifiantes
Les ressources informationnelles comprennent les
Les situations d’apprentissage et d’évaluation
Dans ce programme, la contextualisation
manuels et documents divers ou tout autre élément
doivent être porteuses de sens pour les élèves. Pour
favorise la construction des concepts de
pertinent pour la recherche d’information. La
cela, elles doivent susciter leur intérêt et leur poser
chimie tout en permettant l’établissement
catégorie des ressources matérielles comporte
des défis à leur portée tout en leur permettant de
de liens avec les univers étudiés
notamment les instruments, les outils et les
percevoir l’utilité des savoirs en cause.
antérieurement.
machines. Des objets usuels de toutes sortes en font
Le contexte dans lequel s’inscrit une situation peut
également
partie.
Quant
aux
ressources
découler des domaines généraux de formation, des
institutionnelles, elles incluent les organismes
repères culturels, des réalités concrètes de la vie des élèves, de questions
publics ou parapublics tels que les musées, les centres de recherche, les
tirées de l’actualité ou d’objets conceptuels et matériels associés à la science
firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entreprises locales
et à la technologie. De tels contextes sont susceptibles de réactiver des acquis
ou toute autre ressource communautaire. Ce sont des richesses à exploiter
(savoirs scientifiques, technologiques ou mathématiques et expériences
pour amener les élèves à élargir leur culture scientifique.
antérieures). Dans ce programme, la contextualisation favorise la
Les enseignants constituent, avec les techniciens en travaux pratiques, les
construction des concepts de chimie tout en permettant l’établissement de
ressources humaines les plus immédiatement accessibles aux élèves. Bien qu’ils
liens avec les univers étudiés antérieurement.
assument des fonctions différentes, ils sont indispensables sur plusieurs plans,
Les activités dont la situation est constituée, qu’il s’agisse de stratégies
dont celui de la sécurité. Leur apport peut être complété par celui d’enseignants
répétitives, d’exercices, de tâches finalisées, d’expérimentations ou de
d’autres disciplines, de membres du personnel scolaire, de parents ou d’experts
résolution de problèmes, sont fonction des intentions pédagogiques de
dans un secteur particulier désireux de contribuer aux apprentissages scolaires.
› 9
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Soutenir la progression des apprentissages
Il est également convié à jouer un rôle actif au moment d’effectuer des retours
› 10
réflexifs ou d’élaborer une synthèse avec l’ensemble de la classe.
Chapitre 6
Un autre aspect de la tâche de l’enseignant est de soutenir ses élèves dans
le développement de leurs compétences et, par le fait même, dans
Évaluer le niveau de développement des compétences
l’acquisition de connaissances. Pour cela, il doit baliser leur cheminement en
tenant compte de la compétence ou de la démarche auxquelles il veut les
L’évaluation du niveau de développement des compétences constitue un
amener à travailler plus particulièrement (par exemple, la construction d’un
autre aspect important du rôle de l’enseignant. Conformément à la Politique
modèle, la formulation d’une première explication, le recours au concept de
d’évaluation des apprentissages, l’évaluation revêt une double fonction :
variable, l’application de la notion de mesure, la représentation des résultats).
l’aide à l’apprentissage et la reconnaissance des compétences.
Il peut également choisir de favoriser l’exercice des trois compétences en
interrelation tout en mettant l’accent sur l’une ou l’autre d’entre elles.
L’aide à l’apprentissage
Il importe que l’enseignant adapte la tâche au niveau de compétence des
Il importe que l’enseignant observe régulièrement ses élèves afin de les aider
élèves, leur donne des explications au besoin, réponde à leurs questions,
à réajuster leur démarche et à mobiliser plus efficacement leurs ressources.
propose des pistes de solution, encadre de manière plus soutenue ceux qui
Il lui faut à cette fin leur proposer des situations d’apprentissage et
sont moins autonomes et s’assure du respect des règles de sécurité en
d’évaluation nombreuses et variées, et leur présenter, pour chaque situation,
laboratoire ou en atelier. Il lui revient aussi d’interagir avec ses élèves et
des outils d’observation, d’évaluation ou de consignation. Lorsqu’il élabore
d’assurer une interaction entre eux. Il pourra à cette fin leur demander des
ces situations et ces outils, il doit s’appuyer sur les critères d’évaluation
explications ou des exemples et susciter leur questionnement en leur
énoncés pour la ou les compétences concernées. Il pourra ainsi se donner
proposant des contre-exemples pour relancer la discussion. Différentes
des indicateurs auxquels rattacher des comportements observables lui
stratégies pédagogiques, telles que l’approche par problèmes, l’étude de cas,
permettant d’en évaluer le niveau de développement. Il aura également
la controverse ou le projet, peuvent en outre favoriser l’adoption par les
intérêt à se référer aux attentes de fin de programme et aux échelles des
élèves d’une approche réflexive, dans la mesure où elles les amènent à se
niveaux de compétence.
poser des questions et à prendre du recul par rapport à leur démarche.
Dans tous les cas, les interventions de l’enseignant doivent avoir pour
L’enseignant doit offrir un encadrement souple aux élèves. Il s’assure qu’ils
objectif de permettre aux élèves de prendre conscience de leurs difficultés
ne sont pas submergés par la quantité d’informations à traiter et les soutient
et d’y remédier ou de consolider des acquis. Ses observations peuvent se
autant dans la sélection de données pertinentes pour l’accomplissement de
faire pendant qu’ils travaillent : elles appellent alors des interventions
la tâche ou la résolution du problème que dans la recherche de nouvelles
immédiates de sa part. Elles peuvent aussi être notées, ce qui permet ensuite
données. Il doit aussi les inciter à la rigueur ainsi que contrôler et valider
de faire le point sur les réussites et les difficultés de chacun, de revenir avec
leurs productions. Il veille à ce que ses interventions n’invalident pas leurs
les élèves sur les stratégies utilisées et les apprentissages réalisés, et d’ajuster
efforts. Il explique les causes des erreurs qu’il identifie et s’assure que chacun
son enseignement au besoin.
puisse apprendre à en tirer profit.
Soulignons enfin que, dans sa fonction d’aide à l’apprentissage, l’évaluation
L’enseignant demeure toujours une référence importante pour les élèves. C’est
relève aussi de la responsabilité de chaque élève. L’enseignant pourra donc
particulièrement vrai en ce qui a trait à la régulation des apprentissages et
favoriser des pratiques d’autoévaluation, de coévaluation ou d’évaluation
aux interventions collectives en classe. Ces dernières peuvent devenir des
par les pairs, et proposer aux élèves des outils à cette fin.
temps forts au cours desquels il recadre les apprentissages notionnels et fait
ressortir les liens entre leurs acquis récents et leurs connaissances antérieures.
Programme de formation de l’école québécoise
La reconnaissance des compétences
Il est important que les élèves soient en mesure de recourir aux techniques
appropriées quand ils procèdent à des manipulations. S’ils utilisent des
Pour attester le niveau de développement des compétences atteint par
instruments de vérification ou de contrôle, ils doivent tenir compte des
chaque élève, l’enseignant doit disposer d’un nombre suffisant de traces
incertitudes liées aux mesures, qu’elles soient attribuables à l’instrument, à
pertinentes à partir desquelles il pourra fonder son jugement. Pour s’assurer
l’utilisateur ou à l’environnement. Ils doivent indiquer les mesures en utilisant
de la validité de ce jugement, il se référera aux critères d’évaluation et aux
un nombre adéquat de chiffres significatifs et analyser leurs résultats en
attentes de fin de programme fixées pour chacune des trois compétences.
s’appuyant sur les erreurs qui leur sont associées. En tout temps, ils doivent
Il devra également utiliser les échelles des niveaux de compétence élaborées
appliquer les normes de sécurité établies et faire preuve de prudence lors
pour ce programme.
des manipulations. Dans le doute, ils feront appel à leur enseignant ou au
technicien en travaux pratiques afin de s’assurer que leurs interventions sont
Rôle de l’élève
sécuritaires ou qu’ils utilisent correctement le matériel mis à leur disposition.
Bien que le dispositif pédagogique soit proposé par l’enseignant, il est
important que les élèves s’y engagent pleinement. Eux seuls peuvent en
effet établir les liens nécessaires entre leurs connaissances antérieures et
les nouveaux concepts à intégrer. C’est à eux qu’il revient d’adapter leurs
connaissances aux concepts à apprendre et les concepts à apprendre aux
connaissances qu’ils utilisent déjà.
À l’aide de situations qui suscitent leur intérêt et confèrent
à l’activité autonome un rôle déterminant, les élèves sont
Seuls les élèves peuvent
amenés à agir, à raisonner, à discuter et à faire appel à
établir les liens
leur jugement critique. Cela exige d’eux qu’ils adoptent
nécessaires entre leurs
des attitudes telles que l’esprit d’initiative, la créativité,
connaissances
l’autonomie et la rigueur intellectuelle. Pour ce faire, ils
antérieures et les
doivent construire et utiliser de multiples ressources
nouveaux concepts
internes (connaissances et techniques, habiletés,
à intégrer.
démarches, stratégies et attitudes). Si cela est nécessaire,
ils cherchent des informations variées, sélectionnent les
ressources matérielles utiles à leur démarche d’apprentissage ou recourent
à des ressources humaines de leur environnement immédiat. Dans certains
cas, il peut être intéressant pour eux de sortir du cadre familial ou scolaire.
Leur milieu, les industries, les experts et les musées leur permettent de
s’ouvrir au monde extérieur et de considérer différents points de vue.
› 11
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 12
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie
Chapitre 6
Sens de la compétence
Tout comme les autres disciplines scientifiques, la chimie se caractérise par
Cette première représentation, parfois peu développée, pourra exiger plusieurs
la rigueur de ses démarches de résolution de problèmes. Dans tous les cas,
ajustements ultérieurs. En effet, des apprentissages nouveaux, le recours à
les problèmes comportent des données initiales, un but à atteindre ainsi que
des informations ou à des connaissances antérieures qui n’avaient pas encore
des spécifications servant à en préciser la nature, le sens et l’étendue. Le fait
été prises en compte, des échanges d’idées avec les pairs ou l’enseignant,
de chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la
des résultats expérimentaux imprévus, une réorganisation des informations
chimie implique le recours à divers modes de raisonnement ainsi qu’aux
et des connaissances donnent souvent lieu à des reformulations plus précises
démarches associées à cette discipline. Celles-ci font appel à des stratégies
et plus proches du but à atteindre. La représentation initiale d’un problème
d’exploration ou d’analyse et nécessitent créativité, méthode et persévérance.
peut donc être modifiée tout au long du processus. Il arrive aussi qu’une
Apprendre à recourir à ces démarches et à les articuler avec pertinence permet
représentation juste soit élaborée dès le départ grâce à un solide bagage de
de mieux comprendre la nature de l’activité scientifique. Cette compétence
connaissances spécifiques. Sur la base de la représentation du problème, des
suppose donc que l’on propose aux élèves des situations d’apprentissage et
possibilités de résolution peuvent ensuite être envisagées. Après la sélection
d’évaluation qui dépassent la simple application de formules connues.
de l’une d’entre elles, un plan d’action est élaboré en tenant compte, d’une
part, des limites et des contraintes matérielles imposées par le milieu et,
Les programmes de base et les programmes optionnels de science et
d’autre part, des ressources dont on dispose pour résoudre le problème.
technologie des deux premières années du deuxième cycle du secondaire
comportent des démarches à caractère scientifique ou technologique. Les
Lors de la mise en œuvre du plan d’action, on prend soin de consigner toutes
élèves apprennent graduellement à intégrer plusieurs de ces démarches au
les observations pouvant être utiles. Lorsqu’une mesure est effectuée, l’incertitude
sein d’une même recherche de réponses ou de
qui lui est associée est prise en compte. De nouvelles
solutions à des problèmes. On accorde une plus
données peuvent exiger une reformulation de la
La recherche de réponses ou de solutions à
grande importance qu’auparavant aux aspects
représentation du problème, l’adaptation du plan de
des problèmes relevant de la chimie repose
quantitatifs et au formalisme mathématique, qui
départ ou la recherche de pistes de solution plus
sur un processus dynamique et non linéaire.
s’ajoutent aux considérations qualitatives.
appropriées.
Au cours de la cinquième année du secondaire, la science est au cœur des
Vient ensuite l’analyse, qui a trait notamment à l’organisation, à la
préoccupations et seules les démarches à caractère scientifique sont
classification, à la sériation, à la comparaison et à l’interprétation des
retenues. La formalisation logique et mathématique prend une place de plus
résultats obtenus au cours du processus de résolution du problème. Elle
en plus importante. Rarement simples, ces problèmes soulèvent de
consiste à repérer les tendances et les relations significatives qui les
nombreuses questions qui peuvent être regroupées en sous-problèmes,
caractérisent, les relations qui s’établissent entre les résultats, entre les
chacun renvoyant à des principes et à des démarches scientifiques.
résultats et les données initiales ou entre les résultats et les concepts
scientifiques. Cette mise en relation permet de formaliser le problème, de
La résolution d’un problème commence toujours par la construction de sa
valider ou d’invalider l’hypothèse et de tirer une conclusion.
représentation à partir d’indices significatifs et d’éléments jugés pertinents.
Programme de formation de l’école québécoise
Au cours de l’analyse des résultats, il importe de tenir compte des
Cette compétence est indissociable des deux autres et ne saurait se
incertitudes5 liées aux mesures. L’interprétation de l’erreur6 permet de juger
développer isolément. Ainsi, la recherche de solutions à des problèmes
de l’exactitude du résultat. S’il y a lieu, une recherche des sources probables
relevant de la chimie ne peut se faire indépendamment de l’appropriation
d’erreurs peut ensuite être effectuée.
et de la mise à profit de connaissances spécifiques. Les lois, les principes et
les concepts propres à la discipline sont utilisés pour cerner un problème et
À tout moment du processus de résolution du problème, des retours réflexifs
pour le formuler en des termes qui le rapprochent d’une réponse ou d’une
doivent être effectués pour favoriser un meilleur contrôle de l’articulation
solution. Cette compétence ne peut se développer sans la maîtrise de
des démarches et des stratégies. Il importe que ce travail métacognitif porte
stratégies de l’ordre de la communication. En effet, la résolution de
également sur les ressources conceptuelles et techniques utilisées et sur leur
problèmes de chimie amène les élèves à participer à des échanges
adaptation aux exigences des différents contextes. Ce processus de
d’information, à interpréter, à produire et à transmettre des messages. Le
résolution de problèmes, aussi rigoureux soit-il, implique une recherche et
processus de validation par les pairs est incontournable, tout comme la
peut faire appel au tâtonnement. Il s’accompagne d’une prise de conscience
compréhension et l’utilisation d’un langage partagé par les membres de la
et d’une réflexion sur les actions, de même que d’un questionnement visant
communauté scientifique.
à valider le travail en cours et à faire les ajustements nécessaires en fonction
des buts fixés ou des choix effectués. Le résultat atteint soulevant parfois
de nouveaux problèmes, les acquis sont toujours considérés comme
provisoires et s’inscrivent dans un processus continu de recherche et
d’élaboration de nouveaux savoirs.
La recherche de réponses ou de solutions à des problèmes relevant de la
chimie repose donc sur un processus dynamique et non linéaire. Cela exige
de circuler entre les différentes phases de la résolution d’un problème et de
mobiliser démarches, stratégies, techniques, principes et concepts appropriés.
L’articulation de ces ressources suppose que l’on soit aussi en mesure de
les adapter en tenant compte de la situation et de son contexte.
5. L’incertitude (absolue ou relative) est une plage de valeurs associée au résultat d’un
mesurage.
› 13
6. L’erreur est la différence entre les valeurs observées et la valeur conventionnellement admise.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 14
Compétence 1 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Chapitre 6
À la fin de ce programme, l’élève est en mesure de mettre en
Cerner un problème
œuvre un processus de résolution de problèmes pratiques
relevant de la chimie. Il s’approprie le problème à résoudre à
Considérer le contexte de la situation • Se donner une
Élaborer un plan d’action
représentation du problème • Identifier les données initiales
partir des données initiales fournies dans la situation et les met
Explorer quelques-unes des explications ou des solutions
• Déterminer les éléments qui semblent pertinents et les relations
provisoires • Sélectionner une explication ou une solution
en relation. Il dégage le but à atteindre ainsi que les conditions
qui les unissent • Reformuler le problème en faisant appel à des
• Déterminer les ressources nécessaires • Planifier les
à respecter pour résoudre le problème. Il le reformule en faisant
concepts de chimie • Formuler des questions, des explications ou
étapes de sa mise en œuvre
appel à des concepts de cette discipline. Il formule des questions,
des hypothèses
des explications ou des hypothèses vraisemblables, qu’il est en
mesure de justifier.
Chercher des réponses ou
L’élève propose une piste de résolution du problème. Il élabore
des solutions à des problèmes
son plan d’action en sélectionnant les démarches qui lui
permettront d’atteindre son but. Il contrôle avec rigueur les
relevant de la chimie
variables importantes. Il choisit les outils conceptuels et le
matériel pertinents.
Concrétiser le plan d’action
Il concrétise son plan d’action en travaillant de façon sécuritaire
Mettre en œuvre les étapes planifiées • Faire appel aux
Analyser les résultats
et il l’ajuste au besoin. Il recueille des données en utilisant
ressources appropriées • Procéder aux manipulations
Rechercher les tendances ou les relations significatives, si cela est
correctement le matériel choisi. Il tient compte de la précision
ou aux opérations requises • Recueillir des données ou
pertinent • Établir des liens entre les résultats et les concepts de
des outils ou de l’équipement utilisés.
toute observation pouvant être utiles • Apporter, si
chimie • Juger de la pertinence de la réponse ou de la solution
nécessaire, des corrections liées à l’élaboration ou à la
apportée • S’interroger sur sa démarche • Proposer des améliorations,
Il analyse les données recueillies et tire des conclusions ou des
mise en œuvre du plan d’action • Mener à terme le
si nécessaire • Tirer des conclusions
explications pertinentes. Lors de la présentation de ses résultats,
plan d’action
il s’assure d’utiliser adéquatement les chiffres significatifs
accompagnés de l’incertitude qui s’y rattache. S’il y a lieu, il juge
Critères d’évaluation
de l’exactitude de son résultat en fonction de l’écart qu’il observe
avec une valeur conventionnellement admise.
– Représentation adéquate du problème
Il énonce, s’il y a lieu, de nouvelles hypothèses ou propose des
– Élaboration d’un plan d’action pertinent
améliorations à sa solution ou de nouvelles solutions. Il est en
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
mesure d’expliquer les étapes de son cheminement et son
utilisation des ressources. Il a recours, si cela est nécessaire, aux
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
technologies de l’information et de la communication.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence chez l’élève, l’enseignant consigne un nombre
suffisant de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux
Tout au long du processus de résolution de problèmes, l’élève fait
de compétence établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport pour la science et la technologie.
preuve de rigueur et recourt aux explications qualitatives et au
formalisme mathématique requis pour appuyer son raisonnement.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances en chimie
Sens de la compétence
Au premier cycle du secondaire, les élèves ont appris à mettre à profit leurs
Sous l’angle de la chimie, la compréhension d’un phénomène ou d’une
connaissances scientifiques et technologiques en tentant de dégager des
application exige de reconnaître des principes qui se rapportent à cette
retombées de la science et de la technologie et de comprendre des
discipline. Cette reconnaissance consiste en une description qualitative et
phénomènes naturels de même que le fonctionnement de quelques objets
souvent quantitative de ces principes qui mènera généralement à
techniques. Au cours des deux premières années du deuxième cycle, cette
l’exploration et à la construction des divers concepts, lois ou modèles qui
mise à profit se fait dans le cadre de problématiques (programmes Science
les sous-tendent. On ne saurait toutefois se limiter ici à la simple maîtrise
et technologie, Science et technologie de l’environnement et Science et
d’un formalisme mathématique ou à l’exécution d’une recette. Il importe en
environnement) ou d’applications liées à des champs technologiques
effet que les élèves associent d’abord et maîtrisent ensuite les concepts
(programme Applications technologiques et scientifiques). Au cours de la
fondamentaux nécessaires à la compréhension des principes qui permettent
cinquième année du secondaire, la mise à profit des connaissances
d’expliquer des phénomènes ou des applications sous un angle scientifique.
scientifiques est orientée vers l’analyse de phénomènes ou d’applications.
Les démarches empirique, d’analyse, d’observation et de modélisation
constituent également des ressources dont ils
Dans ce programme, les élèves sont invités à
peuvent tirer profit pour comprendre des principes
examiner, à comprendre et à expliquer des
Cette compétence implique que les élèves
de chimie. Comme un même principe peut intervenir
phénomènes ou des applications en faisant appel à
examinent, comprennent et expliquent des
dans plusieurs phénomènes ou applications, les
des concepts de chimie. Il importe de préciser que,
phénomènes ou des applications en faisant
élèves pourront aussi être appelés, si la situation le
dans le cas d’une application, ils ne s’intéressent ni
appel à des concepts de chimie.
permet, à transposer l’explication proposée dans
aux aspects ni aux concepts technologiques, mais
d’autres contextes.
bien aux principes scientifiques sous-jacents à son
fonctionnement. Une analyse technologique sommaire peut être pertinente
Des retours réflexifs doivent être effectués à tout moment du processus
à la condition qu’elle mette en évidence et permette de comprendre les
d’explication du phénomène ou de l’application à l’étude, car ils favorisent
principes scientifiques liés à l’application.
une meilleure articulation des démarches et des stratégies mises en œuvre.
De plus, il importe que ce travail métacognitif porte aussi sur l’utilisation et
Pour développer cette compétence, les élèves doivent d’abord situer un
l’adaptation des ressources conceptuelles et des techniques aux exigences
phénomène ou une application dans son contexte. Ils en considèrent les
des différents contextes.
dimensions importantes (sociale, historique, environnementale, économique,
politique, éthique ou technologique). Ce sera l’occasion pour eux de réactiver
Cette compétence fait appel à des éléments de communication liés à la
certains concepts scientifiques ou technologiques construits antérieurement.
production, à l’interprétation et à la transmission de messages à caractère
Afin de se donner une première représentation du phénomène ou de
scientifique ainsi qu’à l’utilisation des langages scientifiques et
l’application qu’ils examinent, ils doivent rechercher les informations utiles
technologiques.
et déterminer les éléments qui semblent les plus pertinents, ainsi que les
› 15
relations que l’on peut établir entre eux.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 16
Compétence 2 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Chapitre 6
À la fin de ce programme, l’élève examine des
Examiner un phénomène ou une application
applications ou des phénomènes courants à
l’intérieur de leur contexte. Il est en mesure de les
Considérer les éléments du contexte • Identifier les données initiales
Comprendre des principes de chimie
• Déterminer les éléments qui semblent pertinents et les relations qui
comprendre ou de les expliquer en faisant appel à
liés au phénomène ou à l’application
les unissent • Se donner une représentation du phénomène ou de
des principes de chimie de même qu’aux démarches,
Reconnaître des principes de chimie • Décrire ces
l’application
aux techniques et aux stratégies appropriées.
principes de manière qualitative ou quantitative
• Mettre en relation ces principes en s’appuyant sur des
Lorsque l’élève analyse une situation du point de
concepts, des lois ou des modèles
vue de la chimie, il circonscrit le phénomène et en
dégage les composantes scientifiques, de manière
à s’en donner une première représentation qui
Mettre à profit ses
tient compte des données initiales pertinentes.
connaissances en chimie
Il émet des explications provisoires qu’il développe en
prenant appui sur des concepts, des lois et des
modèles de la science. Dans le cas d’une application,
il peut la manipuler et la démonter au besoin afin d’en
saisir les principaux sous-ensembles, de comprendre
Expliquer un phénomène ou une application
les interactions de ses constituantes et de mettre ainsi
sous l’angle de la chimie
en évidence, à partir de son fonctionnement, les
Associer au phénomène ou à l’application les principes mis en évidence
concepts ou principes scientifiques autour desquels
• Élaborer une explication • S’interroger sur sa démarche • Transposer
elle s’articule.
l’explication proposée dans d’autres contextes, s’il y a lieu
L’élève produit une explication scientifique liée à
Critères d’évaluation
un phénomène ou à une application. Il la justifie,
entre autres à l’aide du formalisme mathématique.
Lors de la présentation de ses résultats, il s’assure
d’utiliser adéquatement les chiffres significatifs
– Formulation d’un questionnement approprié
accompagnés de l’incertitude qui s’y rattache. Il est
– Utilisation pertinente des concepts, des lois et des modèles de la chimie
en mesure d’expliquer son cheminement ainsi que
– Production d’explications pertinentes
son utilisation des ressources. Il est aussi en
– Justification adéquate des explications
mesure de transférer son explication à d’autres
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence chez l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant de
phénomènes ou applications qui font intervenir les
traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence établie
mêmes principes de chimie.
par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport pour la science et la technologie.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 3 Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie
Sens de la compétence
La communication joue un rôle essentiel dans la construction de savoirs
rédaction d’une fiche technique. Particulièrement utiles pour aider les élèves
scientifiques et technologiques. Dans la mesure où ils sont socialement
à préciser leurs représentations et à valider un point de vue en le confrontant
élaborés et institués, ils ne se construisent que dans le partage de
à ceux des autres, ces situations doivent aussi viser l’adoption d’une attitude
représentations, l’échange d’idées et la négociation de points de vue. Cela
d’ouverture et de réceptivité à l’égard de la diversité des connaissances, des
exige l’emploi d’un langage standardisé, c’est-à-dire d’un code qui délimite
points de vue et des approches. Une attention particulière doit être portée
le sens des signes linguistiques et graphiques en fonction de l’usage qu’en
au fait que certains termes n’ont pas la même signification dans le langage
fait la communauté technoscientifique. La diffusion des savoirs obéit aussi
courant et dans le langage spécifique de la science ou de la technologie. Le
à des règles. Les résultats de recherche doivent en effet être soumis à un
sens des concepts peut également différer selon le contexte disciplinaire
processus de validation par les pairs avant d’être largement diffusés dans
dans lequel ils sont utilisés. La prise en compte du contexte de la situation
la communauté et le grand public. La communication peut donc revêtir
de communication s’avère donc indispensable pour déterminer les enjeux
diverses formes selon qu’elle s’adresse aux membres de cette communauté
de l’échange et adapter son comportement en conséquence.
ou qu’elle vise à informer un public non initié.
L’interprétation, qui représente une autre composante
Dans ce programme, les élèves sont invités à
importante de la compétence, intervient tout autant
Cette compétence se développe dans des
communiquer sur des questions de chimie à l’aide du
dans la lecture d’un article scientifique ou technique que
situations qui sollicitent la participation
langage approprié. Ils doivent savoir recourir aux
dans l’écoute d’un exposé oral, dans la compréhension
des élèves à des échanges d’information de
normes et aux conventions utilisées en science et en
d’un rapport de laboratoire ou dans l’utilisation d’un
même qu’à l’interprétation et à la
technologie lorsqu’ils participent à des échanges sur
cahier des charges, d’un dossier technique ou d’un plan.
production de messages à caractère
des questions d’ordre scientifique ou technologique ou
Toutes ces activités exigent des élèves qu’ils saisissent
scientifique ou technologique.
qu’ils interprètent ou produisent des informations de
le sens précis des mots, des définitions ou des énoncés
cette nature. Il importe également qu’ils apprennent à
et qu’ils donnent la signification exacte d’un graphique,
respecter la propriété intellectuelle des personnes dont ils reprennent les idées
d’un schéma ou d’un dessin de détail. Ils doivent aussi établir des liens explicites
ou les résultats. Une importance toute particulière doit être accordée à
entre les concepts comme tels et leur représentation graphique ou symbolique.
l’interprétation, sans négliger pour autant la participation à des échanges ou
Lorsqu’ils s’adonnent à une activité d’écoute ou qu’ils consultent des documents,
la production de messages.
il leur faut en outre vérifier la crédibilité des sources et sélectionner les
informations qui leur semblent pertinentes.
Cette compétence se développe dans des situations qui sollicitent la
participation des élèves à des échanges d’information à caractère scientifique
En chimie, la production de messages à caractère scientifique ou
ou technologique, qu’il s’agisse de partager le fruit d’un travail avec des
technologique est également un aspect important de cette compétence
pairs, de rechercher auprès d’experts des réponses à un questionnement ou
puisque les situations peuvent exiger des élèves qu’ils élaborent un protocole
encore de contribuer à des activités telles que l’analyse ou la conception
de recherche, rédigent un rapport de laboratoire, préparent un dossier
› 17
d’objets, de systèmes ou de produits, la présentation d’un projet ou la
technique, résument un texte, représentent les détails d’une pièce ou fassent
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
un exposé. La prise en compte du destinataire ou des particularités du public
› 18
ciblé constitue un passage obligé pour la délimitation du contexte de ces
Chapitre 6
productions. Cela demande que les élèves déterminent un niveau
d’élaboration accessible au public ciblé, structurent le message en
conséquence et choisissent des formes et des modes de représentation
appropriés à la communication. Le souci de bien utiliser les concepts, les
formalismes, les symboles, les graphiques, les schémas et les dessins contribue
à donner de la clarté, de la cohérence et de la rigueur au message. Dans ce
type de communication, le recours aux technologies de l’information et de
la communication peut s’avérer utile ou offrir un enrichissement substantiel.
Au cours de leur participation à un échange, les élèves doivent effectuer des
retours réflexifs pour favoriser une meilleure articulation des stratégies de
production et d’interprétation. Il importe que ce travail métacognitif porte
également sur les ressources conceptuelles et techniques associées à la
communication, sur leur utilisation et sur leur adaptation aux exigences du
contexte de l’échange.
Cette compétence ne saurait être mobilisée indépendamment des deux autres,
dont elle vient renforcer le développement. La première compétence, axée
sur la résolution de problèmes relevant de la chimie, fait appel à des normes
et à des conventions, et ce, tant pour l’élaboration d’un protocole de recherche
ou d’un scénario de réalisation que pour l’explication de lois et de principes
ou la présentation de résultats expérimentaux. Tableaux, symboles,
graphiques, schémas, dessins de détail ou d’ensemble, maquettes, équations
mathématiques et modèles sont autant de modes de présentation qui peuvent
soutenir la communication, mais qui nécessitent de respecter les règles
d’usage propres à la science, à la technologie et à la mathématique.
La deuxième compétence, qui vise la mise à profit des concepts scientifiques
de chimie, exige un langage et un type de discours appropriés. Par exemple,
les lois scientifiques, qui sont une façon de modéliser les phénomènes,
s’expriment généralement par des définitions ou des formalismes
mathématiques. Les comprendre, c’est pouvoir les relier aux phénomènes
qu’ils ont pour objectif de représenter ou aux applications qui les concrétisent.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 3 et ses composantes
Attentes de fin de programme
À la fin de ce programme, l’élève interprète et
Participer à des échanges d’information à caractère
produit, sous une forme orale, écrite ou visuelle, des
messages à caractère scientifique ou technologique
Interpréter des messages à caractère
scientifique ou technologique
sur des questions de chimie.
Faire preuve d’ouverture • Valider son point de vue, son explication ou
scientifique ou technologique
sa solution en les confrontant avec ceux d’autres personnes • Intégrer
Faire preuve de vigilance quant à la crédibilité des sources
Lorsqu’il interprète un message, il a recours au
à sa langue orale et écrite un vocabulaire scientifique et technologique
• Repérer des informations pertinentes • Saisir le sens
langage associé à cette discipline. Selon la
approprié
précis des mots, des définitions ou des énoncés • Établir
situation, il utilise avec rigueur tant le langage
des liens entre des concepts et leurs diverses
scientifique, technologique, mathématique ou
représentations graphiques ou symboliques • Sélectionner
symbolique que le langage courant. Il tient compte
les éléments significatifs
de la crédibilité de la source d’information.
Communiquer sur des
Lorsque cela est nécessaire, il définit des mots, des
concepts et des expressions en s’appuyant sur des
questions de chimie à l’aide
sources crédibles. Parmi toute l’information
des langages utilisés en science
consultée, il repère et utilise les éléments qu’il juge
pertinents et nécessaires pour une interprétation
et en technologie
juste du message. L’élève produit des messages
structurés et clairs et les formule avec rigueur. Il
respecte les conventions tout en utilisant des
Produire et transmettre des messages à caractère
modes de représentation appropriés. Il choisit et
scientifique ou technologique
utilise les outils nécessaires, dont les technologies
Tenir compte du destinataire et du contexte • Structurer son message • Utiliser les formes
de l’information et de la communication, qui
de langage appropriées dans le respect des normes et des conventions établies • Recourir
l’aident à bien livrer son message. En tout temps,
aux formes de présentation appropriées • Démontrer de la rigueur et de la cohérence
il adapte son message à ses interlocuteurs. Il est
en mesure d’expliciter, en langage courant, le sens
Critères d’évaluation
du message qu’il produit ou qu’il a interprété.
Quand la situation l’exige, l’élève confronte ses
idées avec celles de ses interlocuteurs. Il défend alors
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
ses idées, mais s’ajuste également quand les
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique
arguments d’autrui lui permettent de mieux préciser
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie
sa pensée. En tout temps, il respecte la propriété
intellectuelle dans la production de son message.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence chez l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant de
traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence établie
› 19
par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport pour la science et la technologie.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 20
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire
Chapitre 6
Tout comme les autres programmes de science et technologie, le programme
Concepts prescrits7
de chimie vise la consolidation et l’enrichissement de la culture scientifique
Les concepts prescrits sont regroupés autour de concepts généraux se
et technologique des élèves. À cette intention s’ajoutent celle de former des
rapportant aux gaz, à l’aspect énergétique des transformations, à la vitesse
utilisateurs de la science conscients de ses implications pour les individus,
de réaction et à l’équilibre chimique. Ils sont présentés dans un tableau à
la société et l’environnement, et celle de préparer un certain nombre d’élèves
deux colonnes. Dans la première colonne figurent les concepts généraux ainsi
à des carrières scientifiques et technologiques.
que les orientations qui précisent et contextualisent les assises conceptuelles,
Les ressources à construire dans le cadre de ce programme s’ajoutent à celles
tout en laissant une certaine latitude à l’enseignant. À l’occasion, des notes
des programmes de science et technologie antérieurs pour permettre une
fournissent des précisions supplémentaires sur la portée des concepts et les
élaboration conceptuelle plus spécialisée dans des contextes toujours plus
limites à donner à leur étude. La deuxième colonne présente une liste non
diversifiés associés aux univers matériel, vivant et technologique ainsi qu’à
limitative des concepts prescrits. Il est en effet souhaitable que la richesse
celui de la Terre et de l’espace. Les pistes de contextualisation présentées
des situations d’apprentissage et d’évaluation permette de dépasser les
en annexe constituent des lieux d’intégration privilégiés pour le
exigences minimales.
développement des compétences et la construction des ressources ciblées.
Par la suite est présenté un tableau de repères culturels. Destinés à enrichir
Les ressources sont présentées ici en deux parties. La première est consacrée
les situations d’apprentissage et d’évaluation, ces repères contribuent à
aux concepts prescrits et la seconde, aux démarches, aux stratégies et aux
donner un caractère intégratif aux activités pédagogiques en les ancrant
attitudes à acquérir ainsi qu’aux techniques prescrites. Les démarches
dans la réalité sociale, historique, culturelle ou quotidienne des élèves. Ils
correspondent essentiellement aux façons de faire dans un contexte de
permettent souvent d’établir des liens avec les domaines généraux de
résolution de problèmes en science. Les stratégies sont mises en œuvre en
formation et avec d’autres domaines d’apprentissage.
vue de l’articulation des démarches. Les attitudes, qu’elles soient liées au
savoir ou au savoir-agir, engagent et responsabilisent les élèves. Enfin, les
techniques renvoient à des procédés méthodiques fréquemment utilisés en
science. Leur rôle dans le développement des compétences s’avère
fondamental.
Il est à noter que, dans ce programme, le niveau attendu pour ce qui est de
l’élaboration des concepts et du développement des compétences exige le
recours à divers concepts de la mathématique, notamment les équations du
premier et du second degré ainsi que les fonctions polynomiales,
exponentielles et logarithmiques. Ces concepts sont abordés dans les
programmes de mathématique des années antérieures ou dans chacune des
séquences mathématiques.
7. L’annexe C présente un tableau synthèse de l’ensemble des concepts prescrits de l’univers
matériel, de la première à la cinquième année du secondaire.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations
Concepts prescrits
Gaz
– Propriétés chimiques des gaz
L’utilisation répandue des gaz dans de nombreux domaines de l’activité humaine justifie l’étude de la réactivité
• Réactivité
de certaines substances gazeuses. Cela nous renseigne, entre autres, sur leur utilisation possible et sur la manière
– Propriétés physiques des gaz
de les manipuler en toute sécurité.
• Théorie cinétique des gaz
Les similitudes observées dans le comportement des gaz (compressibilité, expansion, diffusion, forme et volume
• Loi générale des gaz
indéfinis, etc.) ont conduit à l’élaboration de la théorie cinétique moléculaire. Au début du deuxième cycle, l’étude
• Loi des gaz parfaits
des gaz portait sur la relation entre la pression et le volume. Elle se poursuit dans ce programme avec la loi
• Loi de Dalton
générale des gaz et la loi des gaz parfaits. L’utilisation de la loi de Dalton, aussi appelée « loi des pressions
• Hypothèse d’Avogadro
partielles », s’avère pertinente dans l’étude des mélanges gazeux. L’emploi de ces lois suppose une maîtrise des
opérations mathématiques relatives à la conversion d’unités de mesure et le traitement d’expressions algébriques
• Volume molaire gazeux
à plusieurs variables.
L’hypothèse d’Avogadro permet de comprendre les combinaisons volumétriques lors des réactions chimiques en
phase gazeuse. Corollaire de cette hypothèse, le volume molaire simplifie les calculs relatifs aux quantités de gaz
consommées ou produites. Les volumes molaires retenus sont ceux établis aux conditions de température et de
pression normales (0 °C et 101,3 kPa) et aux conditions de température ambiante et de pression normale (25 °C
et 101,3 kPa).
Aspect énergétique des transformations
– Diagramme énergétique
Le bilan énergétique d’une transformation peut être représenté sous la forme d’un diagramme d’énergie. La
– Énergie d’activation
construction et l’interprétation d’un tel diagramme mettent en évidence la variation de l’enthalpie (énergie
– Variation d’enthalpie
emmagasinée sous forme cinétique et potentielle) des substances impliquées et certains aspects de la cinétique
– Chaleur molaire de réaction
chimique, comme l’énergie d’activation.
L’additivité des chaleurs de réaction (loi de Hess) ou des enthalpies de liaison figure parmi les méthodes qui
permettent d’évaluer la chaleur molaire des réactions. La calorimétrie permet, quant à elle, la détermination
expérimentale des quantités de chaleur impliquées lors de certaines transformations.
Vitesse de réaction
– Facteurs qui influencent la vitesse de réaction
Le rythme auquel les réactifs se transforment en produits est soumis à l’influence de plusieurs facteurs (nature
• Nature des réactifs
des réactifs, concentration, surface de contact, température, catalyseurs). Les possibilités d’intervention sont donc
• Concentration
multiples lorsqu’il s’agit d’accélérer ou de ralentir les changements qui s’opèrent dans la matière.
• Surface de contact
L’intérêt de la loi des vitesses de réaction réside dans l’écriture d’expressions algébriques qui permettent de
• Température
comparer les vitesses de diverses réactions chimiques et, dans certains cas, d’en calculer la valeur numérique.
• Catalyseurs
Cette loi favorise une meilleure compréhension de la nature dynamique de l’équilibre et conduit à l’expression
– Loi des vitesses de réaction
mathématique des constantes d’équilibre.
› 21
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 22
Orientations
Concepts prescrits
Chapitre 6
Équilibre chimique
– Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
L’équilibre dynamique est un état qui caractérise de nombreux systèmes chimiques, physiques et biologiques. L’étude
• Concentration
qualitative de l’état d’équilibre et des facteurs qui l’influencent est exigée. Le principe de Le Chatelier sert, entre
• Température
autres, à prévoir l’évolution des systèmes dont les conditions ont été modifiées.
• Pression
Quel que soit le système considéré, l’interprétation et le calcul de l’expression de la constante d’équilibre
– Principe de Le Chatelier
(constante d’ionisation de l’eau, constantes d’acidité et de basicité, constante du produit de solubilité) permettent
– Constante d’équilibre
de traiter à la fois des aspects qualitatifs et quantitatifs de l’équilibre chimique. Lorsque cela est nécessaire, le
• Constante d’ionisation de l’eau
recours aux équations du premier ou du deuxième degré est de rigueur.
• Constantes d’acidité et de basicité
La constante d’ionisation de l’eau permet de comprendre l’interdépendance entre les concentrations molaires des
• Constante du produit de solubilité
ions hydronium et hydroxyde. La détermination de l’une ou l’autre de ces concentrations molaires permet, avec
l’emploi des fonctions logarithmiques, le calcul du pH des solutions aqueuses. La maîtrise de la notation scientifique
– Relation entre le pH et la concentration molaire des
est requise.
ions hydronium et hydroxyde
Note : Lors du traitement numérique des constantes d’équilibre, il est souhaitable que les systèmes étudiés se
composent de substances simples, dont les formules moléculaires sont de type XY, XY ou X Y.
2
2
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Événement
– Amedeo Avogadro
Association francophone pour le savoir (ACFAS)
Expositions scientifiques
– Robert Boyle
Conseil de développement du loisir scientifique (CDLS)
Prix Nobel de chimie
– Jacques Charles
Conseil national de recherches Canada (CNRC)
– Louis Joseph Gay-Lussac
Institut de chimie du Canada (ICC)
– Antoine Laurent Lavoisier
Union internationale de chimie pure et appliquée
– Henry Louis Le Chatelier
(UICPA)
– Edme Mariotte
– Maud Leonora Menten
– William Thomson
Programme de formation de l’école québécoise
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les
Démarche d’observation
techniques ciblées par le programme. Bien que distincts des concepts, ces
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter
éléments contribuent tout autant au développement des compétences. Ils
des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui
s’inscrivent dans une perspective de consolidation des éléments abordés au
fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des
cours des deux premières années du deuxième cycle.
informations recueillies, les élèves doivent en arriver à une nouvelle
compréhension des faits qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel
Démarches
s’effectue l’observation. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les
Les démarches méritent une attention particulière. Elles ne doivent pas être
informations, l’observateur fait une relecture du monde physique en tenant
mises en œuvre isolément, mais dans des situations d’apprentissage et
compte de ses présupposés et des schémas conceptuels qui font partie
d’évaluation qui font appel à plusieurs d’entre elles. L’utilisation cohérente des
intégrante de la grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute
démarches et leur articulation constituent une manifestation de compétence.
observation repose déjà sur l’établissement d’un modèle théorique provenant
de celui qui observe.
Cinq démarches sont présentées ici : les démarches de modélisation,
d’observation et d’analyse ainsi que les démarches expérimentale et empirique.
Démarche d’analyse
Démarche de modélisation
L’analyse d’un phénomène, d’un objet ou d’un système vise à reconnaître
les éléments qui les déterminent ou les composent ainsi que les interactions
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation
entre ces éléments. Elle permet d’en identifier les composantes structurales
destinée à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou
et fonctionnelles, qui peuvent être analysées à leur tour, et de déterminer
carrément invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte,
leurs liens hiérarchiques ou leurs liens d’interdépendance. Dans certains cas,
dessin, formule mathématique, équation chimique, programme informatique
cette démarche amène à tirer profit d’une connaissance plus globale du
ou maquette. Au fur et à mesure que la démarche progresse, le modèle se
système pour déterminer la fonction des parties et les relations qu’elles
raffine et se complexifie. Il peut être valide pendant un certain temps et
entretiennent. Elle permet alors de mettre à jour la dynamique d’un système
dans un contexte spécifique. Mais, dans plusieurs cas, il est appelé à être
complexe et d’examiner son comportement dans la durée. Cet aspect de la
modifié ou rejeté. Il importe également de considérer le contexte dans lequel
démarche d’analyse se révélera particulièrement fécond dans l’étude de
il a été construit. Il doit faciliter la compréhension de la réalité, expliquer
phénomènes ou d’applications.
certaines propriétés de ce qu’il vise à représenter et permettre la prédiction
de nouveaux phénomènes observables.
› 23
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Démarche expérimentale
› 24
Chapitre 6
La démarche expérimentale implique d’abord la formulation de premières
explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et de définir
le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’expérimentateur doit ensuite
s’engager dans l’élaboration d’un protocole dans lequel il reconnaîtra un
certain nombre de variables en vue de les manipuler. Le but de ce protocole
expérimental sera de faire émerger des éléments observables ou
quantifiables, de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses
émises. Les interactions entre les diverses phases de la démarche
expérimentale permettent de soulever de nouveaux questionnements, de
formuler de nouvelles hypothèses, d’apporter des ajustements à sa mise en
œuvre et de prendre en compte les limites de l’expérimentation.
Démarche empirique
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de
variables. L’absence de manipulation n’enlève rien à sa validité
méthodologique. Un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui
n’a rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de
cette démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations
puisqu’elle permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un
problème. Souvent, elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des
hypothèses et de concevoir des théories provisoires. Elle permet également
de mettre au point des techniques et d’explorer des avenues possibles pour
d’autres recherches.
Programme de formation de l’école québécoise
Stratégies
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans un contexte scientifique, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
Stratégies d’exploration
Stratégies d’analyse
– Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques et
– Déterminer les contraintes et les éléments importants de la résolution d’un
contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème ou prévoir des
problème
tendances
– Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
– Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
– Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire, comparer,
– Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
classifier, sérier) pour traiter des informations
– Anticiper les résultats d’une démarche
– Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter ses connaissances
scientifiques
– Élaborer divers scénarios possibles
– Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard d’une
– Explorer diverses pistes de solution
problématique scientifique
– Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques
› 25
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Attitudes
› 26
Chapitre 6
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement des élèves dans les démarches utilisées et leur responsabilisation par rapport à eux-mêmes et à la
société. Les attitudes constituent ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
Attitudes intellectuelles
Attitudes comportementales
– Curiosité
– Discipline personnelle
– Sens de l’initiative
– Autonomie
– Goût du risque intellectuel
– Souci d’efficacité
– Intérêt pour la confrontation des idées
– Souci d’efficience
– Considération de solutions originales
– Persévérance
– Rigueur intellectuelle
– Sens du travail soigné
– Objectivité
– Sens des responsabilités
– Sens du travail méthodique
– Sens de l’effort
– Souci de précision dans la mesure et le calcul
– Coopération efficace
– Souci d’une langue juste et précise
– Souci de la santé et de la sécurité
– Respect de la vie et de l’environnement
– Écoute
– Respect de soi et des autres
– Esprit d’équipe
– Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
Programme de formation de l’école québécoise
Techniques
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Les techniques
énumérées ci-dessous sont prescrites, au même titre que les concepts.
Techniques liées aux manipulations
– Utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire ou d’atelier
– Utilisation d’instruments d’observation
– Préparation de solutions
– Collecte d’échantillons
Techniques liées aux mesures
– Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments de mesure (étalonnage, ajustage)
– Utilisation d’instruments de mesure
– Interprétation des résultats de la mesure (chiffres significatifs, incertitudes liées aux mesures, erreurs)
Note : Lors d’opérations mathématiques sur les mesures, le calcul d’incertitude n’est pas exigé.
› 27
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 28
ANNEXE A – CONTEXTUALISATION DES APPRENTISSAGES
Chapitre 6
Cette annexe présente, pour chacun des concepts généraux du programme
convergence, ces pistes visent à favoriser le développement des trois
de chimie, un rappel des concepts prescrits qui s’y rapportent, diverses pistes
compétences disciplinaires et l’élaboration des concepts ciblés. Proposées à
de contextualisation ainsi que les concepts abordés dans les programmes
titre indicatif afin de soutenir l’intervention pédagogique, elles offrent la
de science et technologie antérieurs. Ceux-ci peuvent contribuer à
possibilité d’intégrer des connaissances scientifiques, technologiques et
l’appropriation des concepts qui sont prescrits dans le présent programme.
mathématiques. D’autres contextes peuvent également être porteurs de
Les pistes de contextualisation proposées évoquent des phénomènes et des
sens et il revient aux enseignants de privilégier ceux qui sont les plus
applications susceptibles de réactiver des acquis. Véritables points de
susceptibles de servir les intérêts des élèves.
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement
Gaz
Concepts prescrits
– Propriétés physiques des gaz
– Propriétés chimiques des gaz
• Théorie cinétique des gaz
• Réactivité
• Loi générale des gaz
• Loi des gaz parfaits
• Loi de Dalton
• Hypothèse d’Avogadro
• Volume molaire gazeux
Pistes de
– Moteur à combustion interne
– Gaz de l’atmosphère primitive
contextualisation
– Montgolfière, dirigeable et ballon-sonde
– Éruption volcanique
– Pompe à air
– Appareil fonctionnant au gaz
– Manutention, utilisation et stockage des substances gazeuses
– Couche d’ozone
– Plongée sous-marine
– Appareils de mesure et de réglage associés au gaz (manomètre,
– Maladies respiratoires
sphygmomanomètre, baromètre, etc.)
– Utilisations médicales des gaz (anesthésie, réanimation, etc.)
– Filtres et masques à gaz
– Utilisations agroalimentaires des gaz (conservation, mûrissement,
gazéification, etc.)
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– États de la matière
– Système respiratoire
– Conditions favorables au
– Matériaux (dégradation et
antérieurement
– Changement de phase
– Écotoxicologie (contaminant)
développement de la vie
protection)
– Pression, volume, température
– Transformation des aliments
– Contamination
– Alliages à base de fer
– Modèle particulaire
– Pergélisol
– Métaux et alliages non
– Atome et molécule
– Grands épisodes de l’histoire
ferreux
du vivant
Programme de formation de l’école québécoise
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Aspect énergétique des transformations
Concepts prescrits
– Diagramme énergétique
– Énergie d’activation
– Variation d’enthalpie
– Chaleur molaire de réaction
Pistes de
– Réfrigération et climatisation
contextualisation
– Pochettes réfrigérantes ou chauffantes
– Rendement énergétique des carburants
– Choix alimentaire
– Régulation de la chaleur dans la géosphère
– Centrale solaire (panneau solaire)
– Combustible fossile
– Produits pétroliers et biocarburants
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Liaison chimique
– Intrants et extrants
– Échelle des temps géologiques
– Biotechnologies
antérieurement
– Réactions endothermique et
– Valeur énergétique des
– Manifestations naturelles de
(biodégradation des polluants)
exothermique
aliments
l’énergie
– Dynamique des écosystèmes
– Flux d’énergie émis par le
– Flux de matière et d’énergie
soleil
– Ressources énergétiques
renouvelables et non
renouvelables
› 29
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 30
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Chapitre 6
Vitesse de réaction
Concepts prescrits
– Facteurs qui influencent la vitesse de réaction
• Nature des réactifs
• Concentration
• Surface de contact
• Température
• Catalyseurs
– Loi des vitesses de réaction
Pistes de
– Vitesse de combustion
contextualisation
– Moyens de protection contre les incendies
– Convertisseur catalytique
– Catalyseur et inhibiteur
– Additif alimentaire
– Réaction enzymatique
– Pharmacocinétique (action, élimination des médicaments)
– Matière plastique biodégradable
– Vitesse de dissolution des engrais
– Traitement des surfaces (protection)
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Concentration
– Transformation des aliments
– Types de sols
– Biotechnologies
antérieurement
– Température
– Dynamique des communautés
– Couches stratigraphiques
(pasteurisation, biodé-
– Pression
(perturbation)
gradation des polluants,
– Empreinte écologique
traitement des eaux usées)
– Alliages à base de fer
– Métaux et alliages non
ferreux
– Bois et bois modifiés
– Matières plastiques
– Céramiques
– Matériaux composites
– Matériaux (dégradation et
protection)
Programme de formation de l’école québécoise
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Équilibre chimique
Concepts prescrits
– Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
• Concentration
• Température
• Pression
– Principe de Le Chatelier
– Constante d’équilibre
• Constante d’ionisation de l’eau
• Constantes d’acidité et de basicité
• Constante du produit de solubilité
– Relation entre le pH et la concentration molaire des ions hydronium et hydroxyde
Pistes de
– Produit d’entretien ménager
contextualisation
– Procédé Haber
– Aquariophilie
– Produit d’entretien des piscines
– Contrôle du pH sanguin
– Contrôle de l’acidité gastrique
– Impact de l’activité humaine sur les cycles biogéochimiques
– Biocides (pesticide, insecticide, etc.)
– Ozone stratosphérique
– Dépollution physicochimique des sols
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Dissociation électrolytique
– Photosynthèse et respiration
– Contamination
– Biotechnologies (biodé-
antérieurement
– Échelle pH
– Maintien de l’équilibre
– Cycle du carbone, de l’azote
gradation des polluants,
– Neutralisation acidobasique
sanguin
et du phosphore
traitement des eaux usées)
– Stœchiométrie
– Adaptation physique et
– Cycle de l’eau
– Matériaux composites
comportementale
– Effet de serre
› 31
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 32
ANNEXE B – EXEMPLES DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION
Chapitre 6
La production de l’hydrogène
5. Production attendue
Les élèves doivent produire un rapport de laboratoire qui présente, entre autres :
1. Intention pédagogique
– un protocole expérimental;
Cette activité vise le développement de la compétence disciplinaire 1 – Chercher
des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie – par la
– les résultats expérimentaux;
résolution d’un problème de nature pratique portant sur la vitesse de réaction.
– au moins deux suggestions de solutions acides à utiliser (nature et
concentration à préciser) ainsi que la valeur expérimentale de la vitesse
2. Durée approximative
de réaction obtenue pour chaque solution;
Le déroulement de l’activité nécessite deux périodes de 75 minutes.
– une justification des solutions proposées.
3. Domaine général de formation touché et axe de développement
6. Compétences disciplinaires ciblées
Environnement et consommation
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
– Construction d’un environnement sain dans une perspective de
relevant de la chimie
développement durable
– Cerner un problème
Les travaux de recherche qui portent sur la revalorisation des matières
résiduelles contribuent à améliorer la gestion de nos ressources.
• Représentation initiale du problème (mesure du débit de formation du gaz)
• Identification des données pertinentes (effet de la nature et de la
4. Description de l’activité
concentration des solutions acides sur la vitesse de réaction)
Amorce
• Formulation d’hypothèses (choix d’un acide, d’une concentration, etc.)
Durant la période estivale, votre travail dans une usine spécialisée dans la
– Élaborer un plan d’action
transformation du magnésium vous permet de constater que des résidus
sont éliminés alors qu’ils contiennent encore du magnésium métallique. Vous
• Détermination des ressources nécessaires (choix des instruments de
suggérez à votre superviseur de traiter ces résidus avec une solution acide
mesure [burette, chronomètre], des substances à utiliser, etc.)
afin de produire du dihydrogène, un gaz pouvant servir de combustible. Votre
• Planification des étapes du plan d’action (élaboration du protocole)
superviseur pense qu’il serait possible de faire réagir ces résidus avec des
solutions acides disponibles à l’usine. Il vous informe qu’il faudrait limiter
– Concrétiser le plan d’action
le débit de la réaction pour qu’il se situe entre 1,2 et 1,5 litre de dihydrogène
à l’heure. Il vous confie le mandat de déterminer la nature et la concentration
• Réalisation des manipulations et des opérations requises (montage
de l’acide qui permet de produire le dihydrogène à ce rythme.
expérimental, mesures, etc.)
• Collecte des données
Programme de formation de l’école québécoise
– Analyser les résultats
Démarches
• Établissement de liens entre les résultats obtenus et les concepts
– Démarche expérimentale et démarche d’analyse
scientifiques (calcul de la vitesse de réaction, interprétation)
Technique
• Élaboration d’une conclusion pertinente en fonction des contraintes de
départ (suggestions quant à la nature de l’acide, fourchette de
– Interprétation des résultats de la mesure (chiffres significatifs)
concentration, etc.)
9. Critères d’évaluation
7. Compétences transversales ciblées
– Représentation adéquate du problème
Résoudre des problèmes; Communiquer de façon appropriée
– Élaboration d’un plan d’action pertinent
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
Concepts prescrits
Concepts prescrits de l’année en cours
– Facteurs qui influencent la vitesse de réaction
• Nature des réactifs
• Concentration
– Propriétés physiques des gaz
• Loi générale des gaz
• Loi des gaz parfaits
• Volume molaire gazeux
Concepts abordés antérieurement
– Concentration (mol/L)
– Stœchiométrie
– Notion de mole
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
› 33
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
L’aquariophilie
Vous désirez introduire dans cet aquarium des poissons d’une autre espèce.
› 34
Sur la base de leurs comportements et de certaines caractéristiques de leur
Chapitre 6
1. Intention pédagogique
environnement, quelques espèces sont susceptibles d’être choisies, par
exemple Xiphophorus maculatus (platy), Poecilia velifera (molly voile) ou
Cette activité vise le développement des compétences disciplinaires 2 et 3
Hemigrammus erythrozonus (néon rose). Vous devez vous informer sur les
– Mettre à profit ses connaissances en chimie et Communiquer sur des
particularités de l’espèce que vous avez sélectionnée afin de déterminer les
questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
conditions optimales requises pour la cohabitation avec les guppys.
– à partir de l’examen d’un ensemble d’éléments de nature scientifique liés
à l’aménagement d’un aquarium d’eau douce.
Votre tâche consiste d’abord à trouver les modifications qu’il faut apporter
à la composition chimique de l’eau de l’aquarium puis à proposer une façon
2. Durée approximative
adéquate de procéder à ces transformations.
Le déroulement des activités nécessite trois périodes de 75 minutes (excluant
Activités proposées
la recherche documentaire).
Les élèves choisissent une espèce de poisson d’eau douce pouvant cohabiter
3. Domaine général de formation touché et axe de développement
avec les guppys et s’informent sur les besoins particuliers de cette espèce.
Une première description chimique des milieux de vie des deux espèces est
Environnement et consommation
élaborée. Les élèves doivent déterminer les actions à entreprendre pour
– Connaissance de l’environnement
modifier l’état d’équilibre de l’eau de l’aquarium existant afin de permettre
la cohabitation. Présentées clairement dans un document, ces informations
Les concepts scientifiques sous-jacents aux interventions de l’aquariophile
doivent mettre en évidence les liens qui existent entre les divers paramètres.
favorisent l’établissement de liens entre les divers éléments propres à un milieu.
Les élèves doivent aussi déterminer l’emplacement idéal de l’aquarium dans
4. Description de l’activité
la pièce où il se trouve (proximité du système de chauffage, d’une fenêtre,
etc.) et justifier leur choix à l’aide d’arguments de nature scientifique.
Amorce
5. Production attendue
Vous possédez un aquarium d’eau douce déjà équilibré, abritant quelques
plantes et habité par cinq guppys (Poecilia reticulata). Quelques-uns des
Les élèves doivent produire un document qui inclut :
paramètres actuels de l’aquarium sont décrits dans le tableau ci-dessous.
– une description du milieu et des changements envisagés;
Paramètres
Conditions actuelles
– une présentation des liens entre les facteurs externes et leurs effets
(température, pH, luminosité, concentration). La justification doit décrire
Volume d’eau
40 L
les changements apportés à l’état d’équilibre;
Éclairage
11 heures/jour
– une proposition d’actions à entreprendre pour adapter la composition
Température
21 °C
chimique de la solution aqueuse de l’aquarium aux deux espèces (ajout
pH
6,8
ou retrait de produits, emplacement, etc.);
Dureté totale de l’eau
160 mg/L
– une justification scientifique des solutions proposées.
Programme de formation de l’école québécoise
6. Compétences disciplinaires ciblées
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique ou
technologique
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances en chimie
• Production du document
– Examiner un phénomène ou une application
7. Compétences transversales ciblées
• Identification des données initiales (recherche de la composition
chimique de l’eau requise pour les deux espèces)
Exploiter l’information; Coopérer; Communiquer de façon appropriée
• Détermination des éléments pertinents et des relations qui les unissent
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
(identification des paramètres qui doivent être modifiés)
• Représentation du phénomène (substances présentes, interactions
Concepts prescrits
possibles, concentrations)
– Comprendre des principes de chimie liés au phénomène ou à l’application
Concepts prescrits de l’année en cours
• Reconnaissance des principes et des concepts liés à l’équilibre chimique
– Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
(facteurs qui influencent l’équilibre, constante d’équilibre, principe de
• Concentration
Le Chatelier)
• Température
– Principe de Le Chatelier
• Construction et description de ces principes
– Constante d’équilibre
• Constante d’ionisation de l’eau
• Mise en relation de concepts et étude de l’influence de leur variation
– Relation entre le pH et la concentration molaire des ions hydronium et
sur l’état d’équilibre de la solution aqueuse
hydroxyde
– Expliquer un phénomène ou une application sous l’angle de la chimie
Concepts abordés antérieurement
• Utilisation du principe de Le Chatelier et des constantes d’équilibre afin
d’expliquer l’effet des modifications suggérées sur l’état d’équilibre
– Solubilité
favorisant la cohabitation des deux espèces de poissons
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Échelle pH
Compétence 3 – Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des
– Dynamique des communautés
langages utilisés en science et en technologie
– Perturbation
– Participer à des échanges d’information à caractère scientifique ou
Démarches
technologique
– Démarche de modélisation et démarche d’analyse
• Échanges sur les changements à apporter et sur la production du
document
– Interpréter des messages à caractère scientifique ou technologique
• Appropriation de l’information sur les deux espèces de poissons
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
› 35
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
9. Critères d’évaluation
› 36
Chapitre 6
Compétence 2
– Formulation d’un questionnement approprié
– Utilisation pertinente des concepts, des lois et des modèles de la chimie
– Production d’explications pertinentes
– Justification adéquate des explications
Compétence 3
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique
ou technologique
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la
science et à la technologie
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE C – RÉPARTITION DES CONCEPTS PRESCRITS DE L’UNIVERS MATÉRIEL DU PREMIER ET
DU DEUXIÈME CYCLE DU SECONDAIRE8
Parcours de formation générale
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Chimie
de l’environnement
Propriétés
Propriétés de la matière
Propriétés physiques des
Propriétés physiques des
Gaz
– Propriétés caractéristiques
– Propriétés caractéristiques
solutions
solutions
– Propriétés chimiques des
– Masse
physiques
– Concentration (ppm)
– Concentration (ppm,
gaz
– Volume
• Point de fusion
– Électrolytes
mole/L)
• Réactivité
– Température
• Point d’ébullition
– Échelle pH
– Force des électrolytes
– Propriétés physiques des
– États de la matière
• Masse volumique
– Dissociation électrolytique
gaz
– Acidité/basicité
• Solubilité
– Ions
• Théorie cinétique des gaz
– Propriétés caractéristiques
– Conductibilité électrique
• Loi générale des gaz
chimiques
• Loi des gaz parfaits
• Réaction à des
• Loi de Dalton
indicateurs
• Hypothèse d’Avogadro
– Propriétés des solutions
• Volume molaire gazeux
• Concentration (%, g/L)
• Soluté
• Solvant
8. Pour obtenir la répartition complète des concepts prescrits des quatre univers du premier et du deuxième cycle du secondaire en ce qui concerne le parcours de formation générale, se référer à
› 37
l’annexe D du programme Science et technologie de l’environnement. Pour le parcours de formation générale appliquée, cette même répartition se trouve à l’annexe D du programme Science
Chapitre 6
et environnement.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 38
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Chimie
de l’environnement
Transformations
Transformations de la
Transformations chimiques
Transformations chimiques
Aspect énergétique des
– Changement physique
matière
– Combustion
– Formation des sels
transformations
– Changement chimique
– Transformations physiques
– Photosynthèse et respiration
– Stœchiométrie
– Diagramme énergétique
– Conservation de la matière
• Dissolution
– Réaction de neutralisation
– Nature de la liaison
– Énergie d’activation
– Mélanges
• Dilution
acidobasique
• Covalente
– Variation d’enthalpie
– Solutions
• Changement de phase
– Balancement d’équations
• Ionique
– Chaleur molaire de réaction
– Séparation des mélanges
– Transformations chimiques
chimiques
– Réactions endothermique et
• Décomposition et
– Loi de conservation de la
exothermique
synthèse
masse
• Oxydation
Transformations nucléaires
Vitesse de réaction
• Précipitation
– Stabilité nucléaire
– Facteurs qui influencent la
– Formes d’énergie (chimique,
– Radioactivité
vitesse de réaction
thermique, mécanique,
• Nature des réactifs
rayonnante)
– Fission et fusion
• Concentration
– Modèle particulaire
• Surface de contact
• Température
• Catalyseurs
– Loi des vitesses de réaction
Programme de formation de l’école québécoise
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Chimie
de l’environnement
Organisation
Organisation de la matière
Organisation de la matière
Organisation de la matière
Équilibre chimique
– Atome
– Substance pure (composé,
– Modèle atomique de
– Neutron
– Facteurs qui influencent
– Élément
élément)
Rutherford-Bohr
– Modèle atomique simplifié
l’état d’équilibre
– Tableau périodique
– Mélanges homogènes et
– Notation de Lewis
– Règles de nomenclature et
• Concentration
– Molécule
hétérogènes
– Familles et périodes du
d’écriture
• Température
tableau périodique
– Ions polyatomiques
• Pression
– Notion de mole
– Principe de Le Chatelier
– Nombre d’Avogadro
– Constante d’équilibre
• Constante d’ionisation de
l’eau
• Constantes d’acidité et
de basicité
• Constante du produit de
solubilité
– Relation entre le pH et la
concentration molaire des
ions hydronium et
hydroxyde
Classification périodique
– Masse atomique relative
– Numéro atomique
– Périodicité des propriétés
– Isotopes
› 39
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 40
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Chimie
de l’environnement
Fluides
Électricité et
Électricité et
– Fluide compressible et
électromagnétisme
électromagnétisme
incompressible
Électricité
Électricité
– Pression
– Charge électrique
– Lois de Kirchhoff
– Relation entre pression et
– Électricité statique
– Champ électrique
volume
– Loi d’Ohm
– Loi de Coulomb
– Circuits électriques
– Relation entre la puissance
Électromagnétisme
et l’énergie électrique
– Champ magnétique d’un
solénoïde
Électromagnétisme
– Forces d’attraction et de
répulsion
– Champ magnétique d’un fil
parcouru par un courant
électrique
Transformations de
Transformations de
l’énergie
l’énergie
– Loi de la conservation de
– Capacité thermique
l’énergie
massique
– Rendement énergétique
– Relation entre le travail, la
– Distinction entre la chaleur
force et le déplacement
et la température
– Force efficace
– Relation entre le travail et
l’énergie
– Relation entre l’énergie
potentielle, la masse,
l’accélération et le
déplacement
– Masse et poids
– Relation entre l’énergie
cinétique, la masse et la
vitesse
Programme de formation de l’école québécoise
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Chimie
de l’environnement
Ondes
– Fréquence
– Longueur d’onde
– Amplitude
– Échelle des décibels
– Spectre électromagnétique
– Déviation des ondes
lumineuses
– Foyer d’une lentille
› 41
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Parcours de formation générale appliquée
› 42
Chapitre 6
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Chimie
environnement
Propriétés
Propriétés de la matière
Propriétés physiques des
Gaz
– Propriétés caractéristiques
– Propriétés caractéristiques
solutions
– Propriétés chimiques des gaz
– Masse
physiques
– Solubilité
• Réactivité
– Volume
• Point de fusion
– Concentration (g/L, ppm, %,
– Propriétés physiques des gaz
– Température
• Point d’ébullition
mole/L)
• Théorie cinétique des gaz
– États de la matière
• Masse volumique
– Électrolytes
• Loi générale des gaz
– Acidité/basicité
– Propriétés caractéristiques
– Échelle pH
• Loi des gaz parfaits
chimiques
– Ions
• Loi de Dalton
• Réaction à des
– Conductibilité électrique
• Hypothèse d’Avogadro
indicateurs
• Volume molaire gazeux
– Propriétés des solutions
Transformations
Transformation de la
Transformations chimiques
Transformations chimiques
Aspect énergétique des
– Changement physique
matière
– Combustion
– Précipitation
transformations
– Changement chimique
– Transformations physiques
– Oxydation
– Décomposition et synthèse
– Diagramme énergétique
– Conservation de la matière
– Transformations chimiques
– Photosynthèse et respiration
– Énergie d’activation
– Mélanges
– Formes d’énergie
– Réaction de neutralisation
– Variation d’enthalpie
– Solutions
– Modèle particulaire
acidobasique
– Chaleur molaire de réaction
– Séparation des mélanges
– Sels
– Balancement d’équations
chimiques
– Loi de conservation de la
masse
– Stœchiométrie
– Nature de la liaison
• Covalente
• Ionique
– Réactions endothermique et
exothermique
Programme de formation de l’école québécoise
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Chimie
environnement
Transformations physiques
– Dissolution
– Dilution
Organisation
Organisation de la matière
Organisation de la matière
Vitesse de réaction
– Atome
– Substance pure (composé,
– Notation de Lewis
– Facteurs qui influencent la
– Élément
élément)
– Particules élémentaires
vitesse de réaction
– Tableau périodique
– Mélanges homogènes et
(proton, électron, neutron)
• Nature des réactifs
– Molécule
hétérogènes
– Modèle atomique simplifié
• Concentration
– Masse atomique relative et
• Surface de contact
isotopes
• Température
– Règles de nomenclature et
• Catalyseurs
d’écriture
– Loi des vitesses de réaction
– Ions polyatomiques
– Notion de mole
Fluides
Électricité et
Équilibre chimique
– Fluide compressible et
électromagnétisme
– Facteurs qui influencent
incompressible
Électricité
l’état d’équilibre
– Pression
– Charge électrique
• Concentration
– Relation entre la pression et
– Électricité statique
• Température
le volume
– Loi d’Ohm
• Pression
– Circuits électriques
– Principe de Le Chatelier
– Relation entre la puissance
– Constante d’équilibre
et l’énergie électrique
• Constante d’ionisation de
l’eau
Électromagnétisme
• Constantes d’acidité et
– Forces d’attraction et de
de basicité
répulsion
• Constante du produit de
– Champ magnétique d’un fil
solubilité
parcouru par un courant
– Relation entre le pH et la
électrique
concentration molaire des
› 43
– Champ magnétique d’un
ions hydronium et
Chapitre 6
solénoïde
hydroxyde
– Induction électromagnétique
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
› 44
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Chimie
environnement
Transformation de l’énergie
Transformation de l’énergie
– Loi de transformation de
– Relation entre le travail, la
l’énergie
force et le déplacement
– Rendement énergétique
– Force efficace
– Distinction entre la chaleur
– Relation entre le travail et
et la température
l’énergie
– Relation entre l’énergie
potentielle, la masse,
l’accélération et le
déplacement
– Relation entre l’énergie
cinétique, la masse et la
vitesse
– Relation entre l’énergie
thermique, la capacité
thermique massique, la
masse et la température
Ondes
Fluides
– Fréquence
– Principe d’Archimède
– Longueur d’onde
– Principe de Pascal
– Amplitude
– Principe de Bernouilli
– Échelle des décibels
– Spectre électromagnétique
Forces et mouvements
– Déviation des ondes
– Force
lumineuses
– Type de forces
– Foyer d’une lentille
– Équilibre de deux forces
– Relation entre la vitesse
constante, la distance et le
temps
– Distinction entre la masse et
le poids
Programme de formation de l’école québécoise
Bibliographie
Culture scientifique et technologique
BINDI, Christophe. Dictionnaire pratique de la métrologie : Mesure, essai et
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de
calculs d'incertitudes, France, La Plaine Saint-Denis, AFNOR, 2006, 380 p.
résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement
du Canada, 1997, 261 p.
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et
technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec,
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques
gouvernement du Québec, 2002, 215 p.
et en science, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les
quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la
finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck Université,
développer?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec,
1994, 219 p.
Université Laval, 2002, 25 p.
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris,
ORGANISATION INTERGOUVERNEMENTALE DE LA CONVENTION DU MÈTRE.
Belin, 1999, 239 p.
Le Système international d’unités, France, BIPM, 8e éd., 2006, 180 p.
POTVIN, Patrice, Martin Riopel et Steve Masson. Regards multiples sur
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique : Concepts
l’enseignement des sciences, Québec, MultiMondes, 2007, 464 p.
de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec,
QUÉBEC, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Programmes d’études. Secondaire.
MultiMondes, 2001, 480 p.
Chimie 534, Québec, gouvernement du Québec, 1992, 252 p.
Didactique de la science
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for
All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 272 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE.
Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University
Press, 1993, 420 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs
for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993,
300 p.
› 45
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Chimie
Table des matières
Physique
Présentation de la discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire . . .21
La culture scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Concepts prescrits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Le programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Démarches, stratégies, attitudes et techniques . . . . . . . . . . . . . . . . .24
• Démarches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Relations entre le programme de physique et les autres éléments
• Stratégies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
du Programme de formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
• Attitudes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Relations avec les domaines généraux de formation . . . . . . . . . . . . . .4
• Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Relations avec les compétences transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Relations avec les autres disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Annexes
Annexe A – Contextualisation des apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . .29
Contexte pédagogique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Annexe B – Exemples de situations d’apprentissage
Rôle de l’enseignant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
et d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Rôle de l’élève . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Annexe C – Répartition des concepts prescrits de l’univers
matériel du premier et du deuxième cycle
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions à des
du secondaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
problèmes relevant de la physique . . . . . . . . . . . . .13
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Compétence 1 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances en physique . . .16
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Compétence 2 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Compétence 3 Communiquer sur des questions de physique
à l’aide des langages utilisés en science et en
technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Compétence 3 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Apport du programme de physique
au Programme de formation
Mettre à profit
Physique
ses connaissances
en physique
Chercher des réponses ou des
solutions à des problèmes
relevant de la physique
Mathématique, science et technologie
COM
Mettre en œuvre
PÉTENCES
Exercer son
sa pensée créatrice
D’ORD
U
Se donner des
RE
n
jugement critique
MÉ
i
méthodes de
T
v
HO
e
COMPÉTENCES D’ORDRE INTELLECTUEL
Résoudre des
travail efficaces
DO
r
Orientation et
L
s
problèmes
Santé et
O
entrepreneuriat
GIQ
s
Exploiter
bien-être
U
o
Exploiter les
E
c
l’information
Structuration
i
Langues
technologies de
a
de l’identité
l
l’information
Développement
Construction
et de la
du pouvoir
ÉLÈVE d’une vision
communication
D
d’action
du monde
év
Vivre-ensemble
e
Environnement et
l
et citoyenneté
o
consommation
pp
Médias
e
Actualiser son
C
rts
m
OM
potentiel
P
Communiquer
A
en
ÉTE
de façon
t
NCE
Coopérer
p
DE
appropriée
r
L’O
o
RDR
f
E
e
DE L
s
A C
s
OM
i
MU
o
NICATIO
n
N
COMPÉTENCES D’ORDRE PERSONNEL ET SOCIAL
nel
Développement de la personne
Visées du programme de formation
Domaines généraux de formation
Compétences transversales
Communiquer sur des questions
Domaines d’apprentissage
de physique à l’aide des langages
utilisés en science et en technologie
Compétences disciplinaires en physique
Présentation de la discipline
La science offre une grille d’analyse du monde qui nous entoure. Elle vise
La culture scientifique
à décrire et à expliquer certains aspects de notre univers. Constituée d’un
Partie intégrante des sociétés qu’elle a contribué à façonner, la science
ensemble de théories, de connaissances, d’observations et de démarches,
occupe une part importante de l’héritage culturel et constitue un facteur
elle se caractérise notamment par la recherche de modèles intelligibles, les
déterminant de développement. Aussi importe-t-il d’amener les élèves à
plus simples possible, pour rendre compte de la complexité du monde. Ces
élargir leur culture scientifique, de leur faire prendre conscience du rôle
modèles peuvent par la suite être combinés à des modèles existants qui
qu’une telle culture peut jouer dans leur capacité à prendre des décisions
deviennent de plus en plus englobants. Les théories et les modèles sont ainsi
éclairées et de leur faire découvrir le plaisir que l’on peut retirer au contact
constamment mis à l'épreuve, modifiés et réorganisés au fur et à mesure
de l’activité scientifique.
que de nouvelles connaissances se construisent.
Une telle activité sollicite en effet la curiosité,
Pour sa part, la physique s’intéresse, entre autres, aux composantes
l’imagination, le désir d’explorer, le plaisir d’expérimenter
Partie intégrante des
fondamentales de l’univers et à leurs interactions de même qu’aux forces qui
et de découvrir tout autant que les connaissances à
sociétés qu’elle a
s’y exercent et à leurs effets. Elle vise à expliquer divers phénomènes en
acquérir et le besoin de comprendre, d’expliquer et de
contribué à façonner, la
établissant les lois qui les régissent. Elle développe des modèles formels pour
créer. À ce titre, la science n’est pas l’apanage de quelques
science occupe une part
décrire et prévoir l'évolution de systèmes.
initiés. La curiosité à l’égard des phénomènes qui nous
importante de l’héritage
Elle revêt aussi une grande importance pratique, notamment
entourent ainsi que la fascination pour les inventions et
culturel et constitue un
La physique s’intéresse,
par sa contribution à la chimie et à l'ingénierie. Les
les innovations nous interpellent tous à des degrés divers.
facteur déterminant de
entre autres, aux
inventions et les innovations qui appartiennent à la physique
développement.
L’histoire de la science est partie prenante de cette culture
composantes
témoignent de sa vitalité et de son rôle essentiel dans le
et doit être mise à contribution. Elle permet de mettre en
fondamentales de
développement des sociétés. Qu’il s’agisse de santé, de
perspective les découvertes scientifiques et d’enrichir la compréhension que
l’univers, à leurs
sports ou de loisirs, de ressources énergétiques, de transports
nous en avons. Diverses ressources peuvent être mises à profit. Les musées,
interactions, aux forces
ou encore de télécommunications, l’apport de la physique
les centres de recherche, les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les
qui s’y exercent et à
dans la vie quotidienne est tout aussi significatif.
industries et entreprises locales ainsi que plusieurs autres ressources
leurs effets.
L’émergence rapide des savoirs scientifiques, leur quantité,
communautaires constituent autant de sources où puiser pour accroître et
leur complexité et la prolifération de leurs applications1
enrichir notre culture scientifique.
exigent des individus qu’ils disposent non seulement d’un bagage de
connaissances spécifiques de ce domaine, mais aussi de stratégies qui leur
permettent de s’adapter aux contraintes du changement. Une telle
adaptation nécessite de prendre du recul par rapport aux acquis, de
comprendre la portée et les limites du savoir et d’en saisir les retombées.
1. Tel que présenté dans le programme d’applications technologiques et scientifiques, on
entend par « application » une réalisation pratique, soit un objet technique, un système,
› 1
un produit ou un procédé.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Le programme
› 2
Chapitre 6
Le programme de physique s’inscrit dans le prolongement des programmes
La deuxième compétence porte sur l’analyse de phénomènes ou
du premier et du deuxième cycle du secondaire. Il vise à consolider et à
d’applications. Les élèves sont ainsi amenés à examiner des phénomènes
enrichir la formation scientifique des élèves et constitue un préalable
ou des applications et à s’approprier les concepts de physique qui permettent
permettant d’accéder à plusieurs programmes préuniversitaires ou
de les comprendre et de les expliquer.
techniques offerts par les établissements d’enseignement collégial. Il se
La troisième compétence fait appel aux divers langages propres à la
distingue par son contenu monodisciplinaire dont les concepts prescrits sont
discipline et essentiels au partage d’information, de même qu’à
regroupés autour des concepts généraux suivants : la cinématique, la
l’interprétation et à la production de messages à caractère scientifique et
dynamique, la transformation de l’énergie et l’optique géométrique. Le
technologique. Les élèves sont invités à participer activement à des échanges
contenu de formation s’inscrit dans des contextes signifiants2 qui peuvent
en ayant recours aux langages utilisés en science et en technologie,
nécessiter l’intégration de savoirs associés aux univers à l’étude dans les
conformément aux règles et aux conventions établies.
programmes de science et technologie antérieurs de même qu’à diverses
disciplines, thématiques ou problématiques. À cet égard, une attention doit
Les compétences se développent en interaction et non de manière isolée et
être portée au renforcement des liens entre la physique et la mathématique.
séquentielle. L’appropriation des démarches utilisées en science demande
en effet que l’on connaisse et mobilise les concepts et les langages qui y
Ce programme vise le développement des trois compétences suivantes :
correspondent. Elle s’effectue dans divers contextes qui contribuent à leur
– Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la
donner sens et portée.
physique;
– Mettre à profit ses connaissances en physique;
– Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie.
Étroitement liées, ces compétences se rattachent à des dimensions
complémentaires de la science : les aspects pratiques et méthodologiques;
les aspects théoriques, sociohistoriques et environnementaux; et les aspects
relatifs à la communication. Les exigences relatives à leur développement
sont élevées, en raison notamment de la complexité des concepts prescrits.
La première compétence met l’accent sur la méthodologie utilisée en science
pour résoudre des problèmes. Elle est axée sur l’appropriation de concepts
et de stratégies au moyen notamment de la démarche expérimentale. Les
élèves sont appelés à se poser des questions, à résoudre des problèmes et
à trouver des solutions en observant, en modélisant, en mesurant ou en
expérimentant.
2. L’annexe A présente, pour chacun des univers, certains concepts vus antérieurement ainsi
que diverses pistes de contextualisation.
Programme de formation de l’école québécoise
CONTRIBUTION DE L’APPRENTISSAGE DE LA PHYSIQUE À LA FORMATION DE L’ÉLÈVE
Chercher des réponses ou
Mettre à profit
des solutions à des problèmes
ses connaissances en physique
relevant de la physique
Examiner un phénomène ou une application
Cerner un problème
Comprendre des principes de physique
Élaborer un plan d’action
liés au phénomène ou à l’application
Concrétiser le plan d’action
Expliquer un phénomène
Analyser les résultats
ou une application
sous l’angle de la physique
Communiquer sur des questions de physique
à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Participer à des échanges d’information
à caractère scientifique ou technologique
Interpréter des messages
à caractère scientifique ou technologique
Produire et transmettre des messages
à caractère scientifique ou technologique
› 3
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 4
Relations entre le programme de physique et les autres éléments
Chapitre 6
du Programme de formation
De nombreuses relations peuvent être établies entre le programme de
habitudes
de
consommation
qui
ont
diverses
conséquences
physique et les autres éléments du Programme de formation, à savoir les
environnementales. Une prise de conscience de ces effets nous amène à
domaines généraux de formation, les compétences transversales, le
modifier nos comportements. Par exemple, les concepts liés à la
programme de mathématique et les autres domaines d’apprentissage, de
transformation de l’énergie peuvent mener à des réflexions sur l’utilisation
même que le projet intégrateur.
responsable des ressources.
Médias
Relations avec les domaines généraux de
Les domaines généraux de formation
formation
Que ce soit pour s’informer, apprendre ou communiquer, les
font référence aux grands enjeux
élèves ont recours aux différents médias. Il importe qu’ils
Les divers contextes associés aux domaines généraux de
contemporains. Par leur manière
apprennent à devenir critiques à l’égard des renseignements
formation trouvent un écho important dans les enjeux et
spécifique d’aborder la réalité, les
qu’ils obtiennent. Ils doivent s’approprier le matériel et les
les défis liés aux découvertes et aux inventions, plus
disciplines scolaires apportent un
codes de communication médiatiques, et constater
particulièrement dans leurs répercussions sur la santé, le
éclairage particulier sur ces enjeux,
l’influence grandissante des médias dans leur vie
bien-être, l’environnement et l’économie.
soutenant ainsi le développement
quotidienne et dans la société. Les films, les journaux, la
d’une vision du monde élargie.
télévision et plusieurs médias électroniques traitent de sujets
Santé et bien-être
de nature scientifique ou technologique qui présentent de
Les savoirs acquis en physique aident à répondre à de nombreuses
multiples liens possibles avec le quotidien des jeunes. Un solide bagage de
interrogations concernant le fonctionnement du corps, la santé, la sécurité
connaissances scientifiques est souvent utile pour évaluer l’information. Ces
ou le confort. Au quotidien, la compréhension de l’action des forces qui
ressources doivent être exploitées par l’enseignant. Il peut par ailleurs miser sur
s’exercent à partir du corps ou sur le corps de même que du travail qu’elles
l’intérêt que portent les jeunes aux moyens de communication pour
accomplissent, dans les arts, les sports ou différents corps de métiers, permet
contextualiser les apprentissages et accroître leur motivation.
d’augmenter l’efficacité et la performance des mouvements et de les rendre
plus sécuritaires. Cette connaissance est également utile pour l’adaptation
Orientation et entrepreneuriat
de divers objets et systèmes, tels des appareils de réadaptation ou des
Les diverses activités que les élèves sont appelés à réaliser dans le cadre
prothèses, aux spécificités biomécaniques des individus.
du programme de physique sont autant d’occasions de les amener à mieux
comprendre le travail qu’effectuent les personnes qui occupent un emploi
Environnement et consommation
dans ce secteur et à s’y intéresser pour leur orientation personnelle.
Les savoirs scientifiques et technologiques contribuent à sensibiliser les
jeunes à des questions relatives à leur environnement, comme l’exploitation
des ressources naturelles, les impacts de certaines réalisations humaines ou
la gestion des déchets. Plusieurs avancées de la science ont entraîné des
Programme de formation de l’école québécoise
Les compétences propres à ce programme, de même que plusieurs des
phénomène ou une application représentent par ailleurs autant de façons
concepts, stratégies, techniques, attitudes et démarches qui les sous-tendent,
de mettre en œuvre leur pensée créatrice.
s’avéreront utiles dans de nombreux secteurs d’emploi tels que
La société actuelle n’est pas à l’abri des pseudo-sciences. Les élèves doivent
l’ergothérapie, l’aéronautique et l’animation informatique. L’enseignant peut
donc apprendre à exercer leur jugement critique, entre autres lorsqu’ils
aider les élèves à en prendre conscience et mesurer leur intérêt pour ces
analysent certaines publicités, certains discours à prétention scientifique ou
secteurs et leur aptitude à s’engager dans des professions qui s’y rattachent.
certaines retombées de la science et de la technologie. Il leur faut conserver
Une telle prise de conscience est particulièrement importante à la fin du
une distance critique à l’égard des influences médiatiques, des pressions
secondaire, alors que les élèves sont appelés à préciser leur cheminement
sociales de même que des idées reçues et faire la part des choses,
scolaire et professionnel.
notamment entre ce qui est validé par la communauté scientifique et
technologique et ce qui ne l’est pas.
Vivre-ensemble et citoyenneté
La culture scientifique et technologique que les élèves acquièrent
Compétences d’ordre méthodologique
graduellement se traduit par de nouvelles représentations de certains enjeux
Le souci de rigueur associé aux démarches propres à ce programme contraint les
sociétaux, ce qui peut améliorer la qualité de leur participation à la vie de
élèves à se donner des méthodes de travail efficaces. Ils apprennent aussi à
la classe, de l’école ou de la société dans son ensemble. Diverses activités,
respecter les normes et conventions associées à certaines de ces démarches.
par exemple celles qui se rapportent à la conduite
automobile, peuvent offrir des canevas de situations
L’essor des technologies de l’information et de la
susceptibles de les aider à faire l’apprentissage d’une
Les compétences transversales ne se
communication a largement contribué aux récentes
citoyenneté responsable.
construisent pas dans l’abstrait; elles
avancées dans le monde de la science et de la
prennent racine dans des contextes
technologie. Le fait que les élèves aient à recourir à divers
d’apprentissage spécifiques, le plus
outils technologiques (sondes connectées à des interfaces
Relations avec les compétences
souvent disciplinaires.
d’acquisition de données, dessin assisté par ordinateur,
transversales
logiciels de simulation, etc.) dans la résolution de
Les compétences disciplinaires offrent un ancrage privilégié pour le
problèmes scientifiques et l’expérimentation favorise le
développement des compétences transversales et celles-ci contribuent en retour
développement de leur compétence à exploiter les technologies de
à élargir considérablement le rayon d’action des compétences disciplinaires.
l'information et de la communication.
Compétences d’ordre intellectuel
Compétences d’ordre personnel et social
Les compétences d’ordre intellectuel jouent un rôle de premier plan en
Lorsqu’ils considèrent des hypothèses ou des solutions, qu’ils passent de
physique. Ainsi, la quête de réponses à des questions d’ordre scientifique
l’abstrait au concret ou de la décision à l’exécution, les élèves s’ouvrent à
exige des élèves qu’ils exploitent l’information de façon judicieuse et se
l’étendue des possibilités qui accompagnent l’action humaine. Ils envisagent
questionnent quant à la crédibilité des sources. Cela les amène aussi à
une plus grande diversité d’options et acceptent de prendre des risques.
acquérir de nouvelles habiletés en matière de résolution de problèmes et à
Avec le temps, ils apprennent à se faire confiance, ils tirent profit de leurs
les adapter à la nature particulière de contextes divers. Élaborer et réaliser
erreurs et ils explorent de nouveaux moyens d’actualiser leur potentiel.
un plan d’action pour résoudre un problème ou encore expliquer un
› 5
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
La construction des savoirs scientifiques appelle par ailleurs à la coopération,
démonstrations formelles. La mathématique est souvent d’une grande utilité dans
› 6
puisqu’elle repose largement sur le partage d’idées ou de points de vue, sur
l’élaboration ou la construction de modèles visant à rendre compte des relations
Chapitre 6
la validation par les pairs ou par des experts et sur la collaboration à diverses
qui existent entre certaines variables déterminantes. Elle est aussi utilisée dans
activités de recherche et d’expérimentation ou de résolution de problèmes.
la résolution de problèmes, tant sur le plan expérimental que sur le plan
théorique. De plus, le vocabulaire, le graphisme, la notation et les symboles
Compétence de l’ordre de la communication
auxquels elle recourt constituent un langage rigoureux dont tire profit la science.
L’appropriation de concepts et l’apprentissage des langages scientifiques et
D’autre part, la mathématique fait appel à des compétences axées sur le
technologiques concourent à la capacité des élèves à communiquer de façon
raisonnement, la résolution de problèmes et la communication, lesquelles
appropriée. Ils doivent non seulement découvrir graduellement les codes et les
présentent une parenté avec les compétences qui sont au cœur de ce programme.
conventions propres à ces langages, mais aussi apprendre à les maîtriser et à
Leur exercice conjoint ne peut que favoriser leur transfert et s’avère particulièrement
en exploiter les divers usages.
propice au développement de la capacité d’abstraction et des stratégies de
résolution de problèmes. La physique contribue en outre à rendre concrets certains
La participation des élèves à une communauté virtuelle, par exemple le fait
savoirs mathématiques, comme la notion de variable, les relations de
de se joindre à un forum de discussion ou à une visioconférence pour
proportionnalité, les vecteurs et diverses fonctions.
partager de l’information, échanger des données,
consulter des experts en ligne, communiquer les résultats
La réalité se laisse rarement cerner
Domaine des langues
de leur démarche et les confronter à ceux de leurs pairs,
selon des logiques disciplinaires
constitue une façon de mettre à profit cette compétence.
tranchées. C’est en reliant les divers
Les disciplines du domaine des langues fournissent des
champs de connaissance qu’on peut
outils essentiels au développement des compétences ciblées
en saisir les multiples facettes.
par ce programme. Qu’il s’agisse de lire ou d’écrire des
Relations avec les autres disciplines
textes variés ou encore de communiquer oralement, les
Dans une perspective de formation intégrée, il importe de ne pas dissocier les
compétences acquises dans le cours de français sont
apprentissages réalisés en physique de ceux qui sont effectués dans d’autres
essentielles pour interpréter des informations de manière pertinente, décrire ou
domaines d’apprentissage. Toute discipline se définit, en partie du moins, par
expliquer un phénomène et justifier certains choix méthodologiques. De son côté,
le regard particulier qu’elle porte sur le monde. La physique peut dès lors
le vocabulaire scientifique, très varié et souvent inédit, contribue à
s’enrichir de l’apport complémentaire d’autres disciplines et contribuer à les
l’enrichissement de la langue. Soulignons enfin l’étroite relation entre la capacité
enrichir à son tour.
d’analyser ou de produire des textes, à l’oral ou à l’écrit, et la compétence
Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
science et en technologie.
La mathématique est étroitement liée aux programmes à caractère scientifique
La langue anglaise est très répandue dans les communications scientifiques à
et technologique. D’une part, elle présente un ensemble de savoirs dans lequel
l’échelle internationale. La connaître constitue un atout. L’atteinte d’un niveau
la science puise abondamment.Ainsi, les élèves qui entreprennent une démarche
minimal de compétence en anglais s’avère donc indispensable tant pour
scientifique au cours de la cinquième année du secondaire ne sont plus
comprendre un article à caractère scientifique ou technologique que pour participer
seulement amenés à mesurer, à dénombrer, à calculer des moyennes, à appliquer
à une communauté virtuelle ou à des activités pancanadiennes ou internationales,
des notions de géométrie, à visualiser dans l’espace et à choisir divers modes
telle une expo-sciences. De plus, les élèves qui maîtrisent cette langue ont accès
de représentation, mais également à élaborer des argumentations ou des
à des sources de renseignements beaucoup plus nombreuses et diversifiées.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de l’univers social
Projet intégrateur
L’étude des avancées de la science et de la technologie peut éclairer notre
Tous les élèves de cinquième secondaire sont désormais invités à s’engager dans
compréhension de certains enjeux du monde contemporain. Ceux-ci
la réalisation d’un projet personnel permettant d’effectuer une intégration
s’inscrivent dans un contexte historique et dans des réalités sociales
significative de certains des acquis accumulés au cours de leur cheminement
particulières, qui exigent parfois de recourir à des connaissances relevant de
scolaire. Des projets rattachés au domaine de la physique, dont certains
la physique. En retour, la compréhension de ces enjeux remet en contexte
pourraient éventuellement être présentés dans le cadre d’une expo-sciences,
les progrès de la physique et permet de mieux saisir les défis liés au
constituent une occasion privilégiée pour un jeune de prolonger et d’approfondir
développement de nouveaux modes de production d’énergie.
une interrogation ayant suscité sa curiosité dans le cours de physique.
Le présent programme se prête donc fort bien à la mise en œuvre d’activités
Domaine des arts
interdisciplinaires. C’est en effet du regard croisé des différents domaines
La physique tire notamment profit de l’exercice de la créativité, à laquelle les
d’apprentissage qui composent le Programme de formation de l’école québécoise
disciplines artistiques concourent largement. Certaines démarches particulières
que peut émerger la formation la plus complète, la plus adéquate et la plus
à ce programme présentent en effet des liens avec la dynamique de création
susceptible d’offrir aux jeunes une meilleure prise sur les réalités du XXIe siècle.
commune aux quatre programmes du domaine des arts. C’est le cas, entre
autres, de la résolution de problèmes, qui fait appel à la créativité.
La physique apporte en retour sa propre contribution à ces disciplines. Par
exemple, certaines connaissances relatives à la cinématique ou à la
dynamique peuvent faciliter l’analyse d’un mouvement de danse ou la
production d’effets spéciaux en art dramatique.
Domaine du développement de la personne
Certaines connaissances acquises dans le cours de physique peuvent être
réinvesties dans l’analyse de questions débattues en éthique et culture religieuse.
Par exemple, les savoirs associés à la transformation de l’énergie sont utiles dans
les discussions éthiques sur des questions relatives à son utilisation.
Des liens intéressants peuvent aussi être tissés avec le programme d’éducation
physique et à la santé.Ainsi, les connaissances en dynamique peuvent être mises
à profit lors de la décomposition d’un mouvement afin d’en améliorer l’exécution.
Les divers mouvements effectués lors d’activités physiques peuvent, pour leur
part, servir d’exemples permettant de contextualiser certains des éléments de
contenu de ce programme.
› 7
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 8
Contexte pédagogique
Chapitre 6
Rôle de l’enseignant
Des situations complexes et diversifiées4
L’enseignant joue un rôle fondamental dans le développement des
Les compétences se manifestent et se développent dans des situations
compétences chez les élèves. L’accompagnement qu’il leur offre doit porter
d’apprentissage et d’évaluation d’une certaine complexité. De telles
sur les trois caractéristiques des compétences : la
situations sont caractérisées par le fait qu’elles sollicitent
mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources
au moins une compétence dans son ensemble, qu’elles
L’enseignant doit proposer aux élèves
et le retour réflexif. Il doit leur proposer des situations
exigent la mobilisation de ressources internes et externes
des situations d’apprentissage et
d’apprentissage et d’évaluation qui favorisent le
ainsi que l’acquisition de connaissances nouvelles,
d’évaluation diversifiées et
développement des compétences visées, soutenir la
qu’elles donnent lieu à une production et qu’elles placent
signifiantes, les soutenir dans la
progression de leurs apprentissages et évaluer le niveau
les élèves devant un problème ouvert et non résolu
progression de leurs apprentissages et
qu’ils ont atteint dans le développement de ces
auparavant. Elles sont généralement constituées d’un
évaluer le niveau de développement
compétences3.
ensemble d’activités variées, allant de la libre exploration
de leurs compétences.
à des tâches impliquant un but à atteindre ou des
Proposer des situations d’apprentissage et
problèmes à résoudre qui obligent à surmonter des
d’évaluation qui favorisent le développement des compétences
obstacles. Certaines activités peuvent inclure des exercices d’application ou
de consolidation.
Le développement de compétences par les élèves induit le recours à une
pédagogie des situations. C’est en effet à travers des situations
Dans les activités qu’il proposera, l’enseignant veillera à ce que
d’apprentissage et d’évaluation diversifiées et signifiantes, dont la complexité
l’expérimentation consiste le plus souvent à valider ou à invalider une
augmentera à mesure que progresseront leurs apprentissages, que les élèves
hypothèse ou une proposition que les élèves auront eux-mêmes formulée.
seront amenés à établir des liens entre ce qu’ils savent et ce qu’il leur faut
Cela leur permettra d’établir des liens entre leurs connaissances antérieures
apprendre et qu’ils pourront développer leurs compétences.
et ce qu’ils apprennent, de même qu’entre la théorie et la pratique. Il les
amènera, dans la mesure du possible, à préparer eux-mêmes les expériences
à effectuer, de façon à s’en faire un modèle qui débouche sur l’écriture d’un
protocole expérimental. Dans certains cas, l’enseignant pourra réaliser lui-
même une expérience à titre de démonstration.
4. L’annexe B présente des exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation. Ces situations
3. À ce sujet, on relira avec profit la section Des pratiques renouvelées du chapitre 1 du
permettent parfois d’établir des liens avec les intentions éducatives des domaines généraux
Programme de formation de l’école québécoise, enseignement secondaire, deuxième cycle
de formation de même qu’avec des apprentissages visés par d’autres disciplines. Elles rendent
(p. 17 à 22).
également possible l’exercice de compétences aussi bien disciplinaires que transversales.
Programme de formation de l’école québécoise
La participation active des élèves est indispensable dans toute activité de
Des situations signifiantes
résolution de problèmes. L’enseignant s’assurera de leur faire comprendre
Les situations d’apprentissage et d’évaluation doivent être porteuses de sens pour
que la phase déterminante de la résolution d’un problème est toujours sa
les élèves. Pour cela, elles doivent susciter leur intérêt et leur poser des défis à
représentation. Celle-ci doit être effectuée par les élèves et se poursuivre
leur portée tout en leur permettant de percevoir l’utilité des savoirs en cause.
tout au long de l’élaboration de la solution. Il s’agit de les amener à
construire un modèle du problème, si rudimentaire soit-il, et à l’ajuster et
Le contexte dans lequel s’inscrit une situation peut découler des domaines
le compléter jusqu’à ce que la solution apparaisse. L’élaboration de la
généraux de formation, des repères culturels, des réalités concrètes de la
solution est ainsi étroitement liée à la représentation.
vie des élèves, de questions tirées de l’actualité ou d’objets conceptuels et
matériels associés à la science et à la technologie. De
Il est à noter que les situations d’apprentissage et
tels contextes sont susceptibles de réactiver des acquis
d’évaluation favorisent davantage le développement des
Dans ce programme, la
(savoirs scientifiques, technologiques ou mathématiques
compétences lorsqu’elles sont ouvertes. Des situations
contextualisation favorise la
et expériences antérieures). Dans ce programme, la
ouvertes présentent des données de départ susceptibles
construction des concepts de physique
contextualisation favorise la construction des concepts
de mener à différentes pistes de solution. Les données
tout en permettant l’établissement de
de physique tout en permettant l’établissement de liens
initiales, tout en étant parfois complètes, sont le plus
liens avec les univers étudiés
avec les univers étudiés antérieurement.
souvent implicites et peuvent même faire défaut ou être
antérieurement.
superflues. Elles exigent donc de la part des élèves une
Les activités dont la situation est constituée, qu’il s’agisse
recherche qui pourra déboucher sur de nouveaux
de stratégies répétitives, d’exercices, de tâches finalisées,
apprentissages.
d’expérimentations ou de résolution de problèmes, sont fonction des
intentions pédagogiques de l’enseignant et de l’état de développement des
Quelle que soit l’activité prévue, le retour réflexif constitue un passage obligé,
compétences des élèves. Elles doivent s’inscrire dans un contexte qui donne
en particulier lors des activités de résolution de problèmes organisées autour
du sens aux apprentissages visés. Il appartient à l’enseignant de s’assurer
de situations complexes. Une attention particulière sera portée au soutien
que le contexte demeure présent à l’esprit des élèves sans toutefois les
que peut constituer, pour l’élève placé devant un défi, la prise de notes.
submerger par une trop grande quantité d’informations.
Celles-ci lui permettent de marquer les étapes de sa réflexion et de sa
progression vers la solution et d’utiliser des résultats partiels comme des
données. Elles constituent des aide-mémoire irremplaçables pour la
résolution des problèmes, indépendamment du fait qu’elles peuvent
éventuellement servir à évaluer le développement des compétences.
› 9
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Les ressources pouvant être mises à profit
Soutenir la progression des apprentissages
› 10
Chapitre 6
En physique comme dans toutes les autres disciplines, l’exercice des
Un autre aspect de la tâche de l’enseignant est de soutenir ses élèves dans
compétences repose sur la mobilisation de ressources internes ou externes
le développement de leurs compétences et, par le fait même, dans
de plusieurs types : personnelles, informationnelles, matérielles,
l’acquisition de connaissances. Pour cela, il doit baliser leur cheminement
institutionnelles et humaines. Les ressources personnelles correspondent aux
en tenant compte de la compétence ou de la démarche auxquelles il veut
connaissances, aux habiletés, aux stratégies, aux attitudes, aux techniques
les amener à travailler plus particulièrement (par exemple, la construction
ou aux démarches. Certains éléments de contenu du programme de
d’un modèle, la formulation d’une première explication, le recours au concept
mathématique font partie intégrante des outils conceptuels indispensables
de variable, l’application de la notion de mesure, la représentation des
à la construction des connaissances en physique. Leur exploitation favorise
résultats). Il peut également choisir de favoriser l’exercice des trois
le développement de la capacité d’abstraction nécessaire pour l’élaboration
compétences en interrelation tout en mettant l’accent sur l’une ou l’autre
ou l’analyse de modèles formels issus notamment du travail du scientifique.
d’entre elles.
Les ressources informationnelles comprennent les manuels et documents
Il importe que l’enseignant adapte la tâche au niveau de compétence des
divers ou tout autre élément pertinent pour la recherche d’information. La
élèves, leur donne des explications au besoin, réponde à leurs questions,
catégorie des ressources matérielles comporte notamment les instruments,
propose des pistes de solution, encadre de manière plus soutenue ceux qui
les outils et les machines. Des objets usuels de toutes sortes en font
sont moins autonomes et s’assure du respect des règles de sécurité en
également partie. Quant aux ressources institutionnelles, elles incluent les
laboratoire ou en atelier. Il lui revient aussi d’interagir avec ses élèves et
organismes publics ou parapublics tels que les musées, les centres de
d’assurer une interaction entre eux. Il pourra à cette fin leur demander des
recherche, les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et
explications ou des exemples et susciter leur questionnement en leur
entreprises locales ou toute autre ressource communautaire. Ce sont des
proposant des contre-exemples pour relancer la discussion. Différentes
richesses à exploiter pour amener les élèves à élargir leur culture scientifique.
stratégies pédagogiques, telles que l’approche par problème, l’étude de cas,
la controverse ou le projet peuvent en outre favoriser l’adoption par les
Les enseignants constituent, avec les techniciens en travaux pratiques, les
élèves d’une approche réflexive, dans la mesure où elles les amènent à se
ressources humaines les plus immédiatement accessibles aux élèves. Bien
poser des questions et à prendre du recul par rapport à leur démarche.
qu’ils assument des fonctions différentes, ils sont indispensables sur plusieurs
plans, dont celui de la sécurité. Leur apport peut être complété par celui
L’enseignant doit offrir un encadrement souple aux élèves. Il s’assure qu’ils
d’enseignants d’autres disciplines, de membres du personnel scolaire, de
ne sont pas submergés par la quantité d’informations à traiter et les soutient
parents ou d’experts dans un secteur particulier désireux de contribuer aux
autant dans la sélection de données pertinentes pour l’accomplissement de
apprentissages scolaires.
la tâche ou la résolution du problème que dans la recherche de nouvelles
données. Il doit aussi les inciter à la rigueur ainsi que contrôler et valider
leurs productions. Il veille à ce que ses interventions n’invalident pas leurs
efforts. Il explique les causes des erreurs qu’il identifie et s’assure que chacun
puisse apprendre à en tirer profit.
Programme de formation de l’école québécoise
L’enseignant demeure toujours une référence importante pour les élèves.
Dans tous les cas, les interventions de l’enseignant doivent avoir pour
C’est particulièrement vrai en ce qui a trait à la régulation des apprentissages
objectif de permettre aux élèves de prendre conscience de leurs difficultés
et aux interventions collectives en classe. Ces dernières peuvent devenir des
et d’y remédier ou de consolider des acquis. Ses observations peuvent se
temps forts au cours desquels il recadre les apprentissages notionnels et fait
faire pendant qu’ils travaillent : elles appellent alors des interventions
ressortir les liens entre leurs acquis récents et leurs
immédiates de sa part. Elles peuvent aussi être notées,
connaissances antérieures. Il est également convié à jouer
ce qui permet ensuite de faire le point sur les réussites
un rôle actif au moment d’effectuer des retours réflexifs
Seuls les élèves peuvent établir les
et les difficultés de chacun, de revenir avec les élèves sur
ou d’élaborer une synthèse avec l’ensemble de la classe.
liens nécessaires entre leurs
les stratégies utilisées et les apprentissages réalisés, et
connaissances antérieures et les
d’ajuster son enseignement au besoin.
Évaluer le niveau de développement des
nouveaux concepts à intégrer.
Soulignons enfin que, dans sa fonction d’aide à
compétences
l’apprentissage, l’évaluation relève aussi de la
L’évaluation du niveau de développement des compétences constitue un autre
responsabilité de chaque élève. L’enseignant pourra donc favoriser des
aspect important du rôle de l’enseignant. Conformément à la Politique
pratiques d’autoévaluation, de coévaluation ou d’évaluation par les pairs, et
d’évaluation des apprentissages, l’évaluation revêt une double fonction : l’aide
proposer aux élèves des outils à cette fin.
à l’apprentissage et la reconnaissance des compétences.
La reconnaissance des compétences
L’aide à l’apprentissage
Pour attester le niveau de développement des compétences atteint par
Il importe que l’enseignant observe régulièrement ses élèves afin de les aider
chaque élève, l’enseignant doit disposer d’un nombre suffisant de traces
à réajuster leur démarche et à mobiliser plus efficacement leurs ressources.
pertinentes à partir desquelles il pourra fonder son jugement. Pour s’assurer
Il lui faut à cette fin leur proposer des situations d’apprentissage et
de la validité de ce jugement, il se référera aux critères d’évaluation et aux
d’évaluation nombreuses et variées, et leur présenter, pour chaque situation,
attentes de fin de programme fixées pour chacune des trois compétences.
des outils d’observation, d’évaluation ou de consignation. Lorsqu’il élabore
Il devra également utiliser les échelles des niveaux de compétence élaborées
ces situations et ces outils, il doit s’appuyer sur les critères d’évaluation
pour ce programme.
énoncés pour la ou les compétences concernées. Il pourra ainsi se donner
des indicateurs auxquels rattacher des comportements observables lui
permettant d’en évaluer le niveau de développement. Il aura également
intérêt à se référer aux attentes de fin de programme et aux échelles des
niveaux de compétence.
› 11
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Rôle de l’élève
› 12
Chapitre 6
Bien que le dispositif pédagogique soit proposé par l’enseignant, il est
Il est important que les élèves soient en mesure de recourir aux techniques
important que les élèves s’y engagent pleinement. Eux seuls peuvent en
appropriées quand ils procèdent à des manipulations. S’ils utilisent des
effet établir les liens nécessaires entre leurs connaissances antérieures et
instruments de vérification ou de contrôle, ils doivent tenir compte des
les nouveaux concepts à intégrer. C’est à eux qu’il revient d’adapter leurs
incertitudes liées aux mesures, qu’elles soient attribuables à l’instrument, à
connaissances aux concepts à apprendre et les concepts à apprendre aux
l’utilisateur ou à l’environnement. Ils doivent indiquer les mesures en utilisant
connaissances qu’ils utilisent déjà.
un nombre adéquat de chiffres significatifs et analyser leurs résultats en
s’appuyant sur les erreurs qui leur sont associées. En tout
À l’aide de situations qui suscitent leur intérêt et
temps, ils doivent appliquer les normes de sécurité établies
confèrent à l’activité autonome un rôle déterminant, les
Seuls les élèves peuvent établir les
et faire preuve de prudence lors des manipulations. Dans
élèves sont amenés à agir, à raisonner, à discuter et à
liens nécessaires entre leurs
le doute, ils feront appel à leur enseignant ou au technicien
faire appel à leur jugement critique. Cela exige d’eux
connaissances antérieures et les
en travaux pratiques afin de s’assurer que leurs
qu’ils adoptent des attitudes telles que l’esprit d’initiative,
nouveaux concepts à intégrer.
interventions sont sécuritaires ou qu’ils utilisent
la créativité, l’autonomie et la rigueur intellectuelle. Pour
correctement le matériel mis à leur disposition.
ce faire, ils doivent construire et utiliser de multiples
ressources internes (connaissances et techniques, habiletés, démarches,
stratégies et attitudes). Si cela est nécessaire, ils cherchent des informations
variées, sélectionnent les ressources matérielles utiles à leur démarche
d’apprentissage ou recourent à des ressources humaines de leur
environnement immédiat. Dans certains cas, il peut être intéressant pour
eux de sortir du cadre familial ou scolaire. Leur milieu, les industries, les
experts et les musées leur permettent de s’ouvrir au monde extérieur et de
considérer différents points de vue.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 1 Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
relevant de la physique
Sens de la compétence
Tout comme les autres disciplines scientifiques, la physique se caractérise
Cette première représentation, parfois peu développée, pourra exiger
par la rigueur de ses démarches de résolution de problèmes. Dans tous les
plusieurs ajustements ultérieurs. En effet, des apprentissages nouveaux, le
cas, les problèmes comportent des données initiales, un but à atteindre ainsi
recours à des informations ou à des connaissances antérieures qui n’avaient
que des spécifications servant à en préciser la nature, le sens et l’étendue.
pas encore été prises en compte, des échanges d’idées avec les pairs ou
Le fait de chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant
l’enseignant, des résultats expérimentaux imprévus, une réorganisation des
de la physique implique le recours à divers modes de raisonnement ainsi
informations et des connaissances donnent souvent lieu à des reformulations
qu’aux démarches associées à cette discipline. Celles-ci font appel à des
plus précises et plus proches du but à atteindre. La représentation initiale
stratégies d’exploration ou d’analyse et nécessitent créativité, méthode et
d’un problème peut donc être modifiée tout au long du processus. Il arrive
persévérance. Apprendre à recourir à ces démarches et à les articuler avec
aussi qu’une représentation juste soit élaborée dès le départ grâce à un
pertinence permet de mieux comprendre la nature de l’activité scientifique.
solide bagage de connaissances spécifiques. Sur la base de la représentation
Cette compétence suppose donc que l’on propose aux élèves des situations
du problème, des possibilités de résolution peuvent ensuite être envisagées.
d’apprentissage et d’évaluation qui dépassent la simple application de
Après la sélection de l’une d’entre elles, un plan d’action est élaboré en
formules connues.
tenant compte, d’une part, des limites et des contraintes
matérielles imposées par le milieu et, d’autre part, des
Les programmes de base et les programmes optionnels
La recherche de réponses ou de
ressources dont on dispose pour résoudre le problème.
de science et technologie des deux premières années du
solutions à des problèmes relevant de
deuxième cycle du secondaire comportent des démarches
Lors de la mise en œuvre du plan d’action, on prend soin
la physique repose sur un processus
à caractère scientifique ou technologique. Les élèves
de consigner toutes les observations pouvant être utiles.
dynamique et non linéaire.
apprennent graduellement à intégrer plusieurs de ces
Lorsqu’une mesure est effectuée, l’incertitude qui lui est
démarches au sein d’une même recherche de réponses
associée est prise en compte. De nouvelles données
ou de solutions à des problèmes. On accorde une plus grande importance
peuvent exiger une reformulation de la représentation du problème,
qu’auparavant aux aspects quantitatifs et au formalisme mathématique, qui
l’adaptation du plan de départ ou la recherche de pistes de solution plus
s’ajoutent aux considérations qualitatives.
appropriées.
Au cours de la cinquième année du secondaire, la science est au cœur des
Vient ensuite l’analyse, qui a trait notamment à l’organisation, à la
préoccupations et seules les démarches à caractère scientifique sont
classification, à la sériation, à la comparaison et à l’interprétation des
retenues. La formalisation logique et mathématique prend une place de plus
résultats obtenus au cours du processus de résolution du problème. Elle
en plus importante. Rarement simples, ces problèmes soulèvent de
consiste à repérer les tendances et les relations significatives qui les
nombreuses questions qui peuvent être regroupées en sous-problèmes,
caractérisent, les relations qui s’établissent entre les résultats, entre les
chacun renvoyant à des principes et à des démarches scientifiques.
résultats et les données initiales ou entre les résultats et les concepts
scientifiques. Cette mise en relation permet de formaliser le problème, de
La résolution d’un problème commence toujours par la construction de sa
› 13
valider ou d’invalider l’hypothèse et de tirer une conclusion.
Chapitre 6
représentation à partir d’indices significatifs et d’éléments jugés pertinents.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Au cours de l’analyse des résultats, il importe de tenir compte des
Cette compétence est indissociable des deux autres et ne saurait se
› 14
incertitudes5 liées aux mesures. L’interprétation de l’erreur6 permet de juger
développer isolément. Ainsi, la recherche de solutions à des problèmes
Chapitre 6
de l’exactitude du résultat. S’il y a lieu, une recherche des sources probables
relevant de la physique ne peut se faire indépendamment de l’appropriation
d’erreurs peut ensuite être effectuée.
et de la mise à profit de connaissances spécifiques. Les lois, les principes et
les concepts propres à la discipline sont utilisés pour cerner un problème et
À tout moment du processus de résolution du problème, des retours réflexifs
pour le formuler en des termes qui le rapprochent d’une réponse ou d’une
doivent être effectués pour favoriser un meilleur contrôle de l’articulation
solution. Cette compétence ne peut se développer sans la maîtrise de
des démarches et des stratégies. Il importe que ce travail métacognitif porte
stratégies de l’ordre de la communication. En effet, la résolution de
également sur les ressources conceptuelles et techniques utilisées et sur leur
problèmes de physique amène les élèves à participer à des échanges
adaptation aux exigences des différents contextes. Ce processus de
d’information, à interpréter, à produire et à transmettre des messages. Le
résolution de problèmes, aussi rigoureux soit-il, implique une recherche et
processus de validation par les pairs est incontournable tout comme la
peut faire appel au tâtonnement. Il s’accompagne d’une prise de conscience
compréhension et l’utilisation d’un langage partagé par les membres de la
et d’une réflexion sur les actions, de même que d’un questionnement visant
communauté scientifique.
à valider le travail en cours et à faire les ajustements nécessaires en fonction
des buts fixés ou des choix effectués. Le résultat atteint soulevant parfois
de nouveaux problèmes, les acquis sont toujours considérés comme
provisoires et s’inscrivent dans un processus continu de recherche et
d’élaboration de nouveaux savoirs.
La recherche de réponses ou de solutions à des problèmes relevant de la
physique repose donc sur un processus dynamique et non linéaire. Cela exige
de circuler entre les différentes phases de la résolution d’un problème et de
mobiliser démarches, stratégies, techniques, principes et concepts appropriés.
L’articulation de ces ressources suppose que l’on soit aussi en mesure de
les adapter en tenant compte de la situation et de son contexte.
5. L’incertitude (absolue ou relative) est une plage de valeurs associée au résultat d’un mesurage.
6. L’erreur est la différence entre les valeurs observées et la valeur conventionnellement admise.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 1 et ses composantes
Attentes de fin de programme
À la fin de ce programme, l’élève est en mesure de mettre en œuvre
Cerner un problème
un processus de résolution de problèmes pratiques relevant de la
physique. Il s’approprie le problème à résoudre à partir des données
Considérer le contexte de la situation • Se donner une
Élaborer un plan d’action
représentation du problème • Identifier les données
initiales fournies dans la situation et les met en relation. Il dégage
Explorer quelques-unes des explications ou des solutions
initiales • Déterminer les éléments qui semblent pertinents
provisoires • Sélectionner une explication ou une solution
le but à atteindre ainsi que les conditions à respecter pour résoudre
et les relations qui les unissent • Reformuler le problème
• Déterminer les ressources nécessaires • Planifier les
le problème. Il le reformule en faisant appel à des concepts de cette
en faisant appel à des concepts de physique • Formuler
étapes de sa mise en œuvre
discipline. Il formule des questions, des explications ou des
des questions, des explications ou des hypothèses
hypothèses vraisemblables, qu’il est en mesure de justifier.
L’élève propose une piste de résolution du problème. Il élabore son
Chercher des réponses
plan d’action en sélectionnant les démarches qui lui permettront
d’atteindre son but. Il contrôle avec rigueur les variables importantes.
ou des solutions à des problèmes
Il choisit les outils conceptuels et le matériel pertinents.
relevant de la physique
Il concrétise son plan d’action en travaillant de façon sécuritaire et
il l’ajuste au besoin. Il recueille des données en utilisant correctement
le matériel choisi. Il tient compte de la précision des outils ou de
Concrétiser le plan d’action
l’équipement utilisés.
Mettre en œuvre les étapes planifiées • Faire appel aux
Analyser les résultats
Il analyse les données recueillies et tire des conclusions ou des
ressources appropriées • Procéder aux manipulations ou
Rechercher les tendances ou les relations significatives,
aux opérations requises • Recueillir des données ou toute
explications pertinentes. Lors de la présentation de ses résultats, il
si cela est pertinent • Établir des liens entre les résultats
observation pouvant être utiles • Apporter, si nécessaire,
et les concepts de physique • Juger de la pertinence de
s’assure d’utiliser adéquatement les chiffres significatifs
des corrections liées à l’élaboration ou à la mise en œuvre
la réponse ou de la solution apportée • S’interroger sur
accompagnés de l’incertitude qui s’y rattache. S’il y a lieu, il juge de
du plan d’action • Mener à terme le plan d’action
sa démarche • Proposer des améliorations, si nécessaire
l’exactitude de son résultat en fonction de l’écart qu’il observe avec
• Tirer des conclusions
une valeur conventionnellement admise. Il énonce, s’il y a lieu, de
nouvelles hypothèses ou propose des améliorations à sa solution ou
Critères d’évaluation
de nouvelles solutions. Il est en mesure d’expliquer les étapes de
son cheminement et son utilisation des ressources. Il a recours, si
cela est nécessaire, aux technologies de l’information et de la
– Représentation adéquate du problème
communication.
– Élaboration d’un plan d’action pertinent
Tout au long du processus de résolution de problèmes, il fait
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
preuve de rigueur et recourt aux explications qualitatives et au
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
formalisme mathématique requis pour appuyer son raisonnement.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence chez l’élève, l’enseignant consigne un nombre
suffisant de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux
› 15
de compétence établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport pour la science et la technologie.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 16
COMPÉTENCE 2 Mettre à profit ses connaissances en physique
Chapitre 6
Sens de la compétence
Au premier cycle du secondaire, les élèves ont appris à mettre à profit leurs
Sous l’angle de la physique, la compréhension d’un phénomène ou d’une
connaissances scientifiques et technologiques en tentant de dégager des
application exige de reconnaître des principes qui se rapportent à cette
retombées de la science et de la technologie et de comprendre des
discipline. Cette reconnaissance consiste en une description qualitative et
phénomènes naturels de même que le fonctionnement de quelques objets
souvent quantitative de ces principes qui mènera généralement à
techniques. Au cours des deux premières années du deuxième cycle, cette
l’exploration et à la construction des divers concepts, lois ou modèles qui
mise à profit se fait dans le cadre de problématiques (programmes Science
les sous-tendent. On ne saurait toutefois se limiter ici à la simple maîtrise
et technologie, Science et technologie de l’environnement
d’un formalisme mathématique ou à l’exécution d’une
et Science et environnement) ou d’applications liées à des
recette. Il importe en effet que les élèves associent
Cette compétence implique que les
champs
technologiques
(programme
Applications
d’abord et maîtrisent ensuite les concepts fondamentaux
élèves examinent, comprennent et
technologiques et scientifiques). Au cours de la cinquième
nécessaires à la compréhension des principes qui
expliquent des phénomènes ou des
année du secondaire, la mise à profit des connaissances
permettent d’expliquer des phénomènes ou des
applications en faisant appel à des
scientifiques est orientée vers l’analyse de phénomènes ou
applications sous un angle scientifique. Les démarches
concepts de physique.
d’applications.
empirique, d’analyse, d’observation et de modélisation
constituent également des ressources dont ils peuvent
Dans ce programme, les élèves sont invités à examiner,
tirer profit pour comprendre des principes de physique. Comme un même
à comprendre et à expliquer des phénomènes ou des applications en faisant
principe peut intervenir dans plusieurs phénomènes ou applications, les
appel à des concepts de physique. Il importe de préciser que, dans le cas
élèves pourront aussi être appelés, si la situation le permet, à transposer
d’une application, ils ne s’intéressent ni aux aspects ni aux concepts
l’explication proposée dans d’autres contextes.
technologiques, mais bien aux principes scientifiques sous-jacents à son
fonctionnement. Une analyse technologique sommaire peut être pertinente
Des retours réflexifs doivent être effectués à tout moment du processus
à la condition qu’elle mette en évidence et permette de comprendre les
d’explication du phénomène ou de l’application à l’étude, car ils favorisent
principes scientifiques liés à l’application.
une meilleure articulation des démarches et des stratégies mises en œuvre.
De plus, il importe que ce travail métacognitif porte aussi sur l’utilisation et
Pour développer cette compétence, les élèves doivent d’abord situer un
l’adaptation des ressources conceptuelles et des techniques aux exigences
phénomène ou une application dans son contexte. Ils en considèrent les
des différents contextes.
dimensions importantes (sociale, historique, environnementale, économique,
politique, éthique ou technologique). Ce sera l’occasion pour eux de réactiver
Cette compétence fait appel à des éléments de communication liés à la
certains concepts scientifiques ou technologiques construits antérieurement.
production, à l’interprétation et à la transmission de messages à caractère
Afin de se donner une première représentation du phénomène ou de
scientifique ainsi qu’à l’utilisation des langages scientifiques et technologiques.
l’application qu’ils examinent, ils doivent rechercher les informations utiles
et déterminer les éléments qui semblent les plus pertinents, ainsi que les
relations que l’on peut établir entre eux.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 2 et ses composantes
Attentes de fin de programme
À la fin de ce programme, l’élève examine des
Examiner un phénomène ou une application
applications ou des phénomènes courants à
l’intérieur de leur contexte. Il est en mesure de les
Considérer les éléments du contexte • Identifier les données initiales
Comprendre des principes de physique
• Déterminer les éléments qui semblent pertinents et les relations qui
comprendre ou de les expliquer en faisant appel à
liés au phénomène ou à l’application
les unissent • Se donner une représentation du phénomène ou de
des principes de physique de même qu’aux
Reconnaître des principes de physique • Décrire ces
l’application
démarches, aux techniques et aux stratégies
principes de manière qualitative ou quantitative
appropriées.
• Mettre en relation ces principes en s’appuyant sur des
concepts, des lois ou des modèles
Lorsque l’élève analyse une situation du point de vue
de la physique, il circonscrit le phénomène et en
dégage les composantes scientifiques, de manière à
s’en donner une première représentation qui tient
Mettre à profit ses
compte des données initiales pertinentes.
connaissances en physique
Il émet des explications provisoires qu’il développe
en prenant appui sur des concepts, des lois et des
modèles de la science. Dans le cas d’une application,
il peut la manipuler et la démonter au besoin afin
d’en saisir les principaux sous-ensembles, de
Expliquer un phénomène ou une application
comprendre les interactions de ses constituantes et
sous l’angle de la physique
de mettre ainsi en évidence, à partir de son
Associer au phénomène ou à l’application les principes mis en évidence • Élaborer une
fonctionnement, les
concepts
ou
principes
explication • S’interroger sur sa démarche • Transposer l’explication proposée dans
scientifiques autour desquels elle s’articule.
d’autres contextes, s’il y a lieu
L’élève produit une explication scientifique liée à un
Critères d’évaluation
phénomène ou à une application. Il la justifie entre
autres à l’aide du formalisme mathématique. Lors de
la présentation de ses résultats, il s’assure d’utiliser
– Formulation d’un questionnement approprié
adéquatement les chiffres significatifs accompagnés
de l’incertitude qui s’y rattache. Il est en mesure
– Utilisation pertinente des concepts, des lois et des modèles de la physique
d’expliquer son cheminement ainsi que son
– Production d’explications pertinentes
utilisation des ressources. Il est aussi en mesure de
– Justification adéquate des explications
transférer son explication à d’autres phénomènes ou
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant
applications qui font intervenir les mêmes principes
de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence établie
de physique.
› 17
par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport pour la science et la technologie.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 18
COMPÉTENCE 3 Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés
Chapitre 6
en science et en technologie
Sens de la compétence
La communication joue un rôle essentiel dans la construction de savoirs
à préciser leurs représentations et à valider un point de vue en le confrontant
scientifiques et technologiques. Dans la mesure où ils sont socialement
à ceux des autres, ces situations doivent aussi viser l’adoption d’une attitude
élaborés et institués, ils ne se construisent que dans le partage de
d’ouverture et de réceptivité à l’égard de la diversité des connaissances, des
représentations, l’échange d’idées et la négociation de points de vue. Cela
points de vue et des approches. Une attention particulière doit être portée
exige l’emploi d’un langage standardisé, c’est-à-dire d’un code qui délimite le
au fait que certains termes n’ont pas la même signification dans le langage
sens des signes linguistiques et graphiques en fonction de l’usage qu’en fait
courant et dans le langage spécifique de la science ou de la technologie. Le
la communauté technoscientifique. La diffusion des savoirs obéit aussi à des
sens des concepts peut également différer selon le contexte disciplinaire
règles. Les résultats de recherche doivent en effet être soumis à un processus
dans lequel ils sont utilisés. La prise en compte du contexte de la situation
de validation par les pairs avant d’être largement diffusés
de communication s’avère donc indispensable pour
dans la communauté et le grand public. La communication
déterminer les enjeux de l’échange et adapter son
Cette compétence se développe dans
peut donc revêtir diverses formes selon qu’elle s’adresse
comportement en conséquence.
des situations qui sollicitent la
aux membres de cette communauté ou qu’elle vise à
participation des élèves à des
L’interprétation, qui représente une autre composante
informer un public non initié.
échanges d’information de même qu’à
importante de la compétence, intervient tout autant dans
Dans ce programme, les élèves sont invités à communiquer
l’interprétation et à la production de
la lecture d’un article scientifique ou technique que dans
sur des questions de physique à l’aide du langage
messages à caractère scientifique ou
l’écoute d’un exposé oral, dans la compréhension d’un
approprié. Ils doivent recourir aux normes et aux
technologique.
rapport de laboratoire ou dans l’utilisation d’un cahier
conventions utilisées en science et en technologie lorsqu’ils
des charges, d’un dossier technique ou d’un plan. Toutes
participent à des échanges sur des questions d’ordre scientifique ou
ces activités exigent des élèves qu’ils saisissent le sens précis des mots, des
technologique ou qu’ils interprètent ou produisent des informations de cette
définitions ou des énoncés et qu’ils donnent la signification exacte d’un
nature. Il importe également qu’ils apprennent à respecter la propriété
graphique, d’un schéma ou d’un dessin de détail. Ils doivent aussi établir
intellectuelle des personnes dont ils reprennent les idées ou les résultats. Une
des liens explicites entre les concepts comme tels et leur représentation
importance toute particulière doit être accordée à l’interprétation, sans négliger
graphique ou symbolique. Lorsqu’ils s’adonnent à une activité d’écoute ou
pour autant la participation à des échanges ou la production de messages.
qu’ils consultent des documents, il leur faut en outre vérifier la crédibilité
des sources et sélectionner les informations qui leur semblent pertinentes.
Cette compétence se développe dans des situations qui sollicitent la
participation des élèves à des échanges d’information à caractère scientifique
En physique, la production de messages à caractère scientifique ou
ou technologique, qu’il s’agisse de partager le fruit d’un travail avec des
technologique est également un aspect important de cette compétence
pairs, de rechercher auprès d’experts des réponses à un questionnement ou
puisque les situations peuvent exiger des élèves qu’ils élaborent un protocole
encore de contribuer à des activités telles que l’analyse ou la conception
de recherche, rédigent un rapport de laboratoire, préparent un dossier
d’objets, de systèmes ou de produits, la présentation d’un projet ou la
technique, résument un texte, représentent les détails d’une pièce ou fassent
rédaction d’une fiche technique. Particulièrement utiles pour aider les élèves
un exposé. La prise en compte du destinataire ou des particularités du public
Programme de formation de l’école québécoise
ciblé constitue un passage obligé pour la délimitation du contexte de ces
Cette compétence ne saurait être mobilisée indépendamment des deux autres,
productions. Cela demande que les élèves déterminent un niveau d’élaboration
dont elle vient renforcer le développement. La première compétence, axée sur la
accessible au public ciblé, structurent le message en conséquence et choisissent
résolution de problèmes relevant de la physique, fait appel à des normes et à
des formes et des modes de représentation appropriés à la communication. Le
des conventions, et ce, tant pour l’élaboration d’un protocole de recherche ou
souci de bien utiliser les concepts, les formalismes, les symboles, les graphiques,
d’un scénario de réalisation que pour l’explication de lois et de principes ou la
les schémas et les dessins contribue à donner de la clarté, de la cohérence et de
présentation de résultats expérimentaux. Tableaux, symboles, graphiques,
la rigueur au message. Dans ce type de communication, le recours aux
schémas, dessins de détail ou d’ensemble, maquettes, équations mathématiques
technologies de l’information et de la communication peut s’avérer utile ou offrir
et modèles sont autant de modes de présentation qui peuvent soutenir la
un enrichissement substantiel.
communication, mais qui nécessitent de respecter les règles d’usage propres à
la science, à la technologie et à la mathématique.
Au cours de leur participation à un échange, les élèves doivent effectuer des
retours réflexifs pour favoriser une meilleure articulation des stratégies de
La deuxième compétence, qui vise la mise à profit des concepts scientifiques de
production et d’interprétation. Il importe que ce travail métacognitif porte
physique, exige un langage et un type de discours appropriés. Par exemple, les
également sur les ressources conceptuelles et techniques associées à la
lois scientifiques, qui sont une façon de modéliser les phénomènes, s’expriment
communication, sur leur utilisation et sur leur adaptation aux exigences du
généralement par des définitions ou des formalismes mathématiques. Les
contexte de l’échange.
comprendre, c’est pouvoir les relier aux phénomènes qu’ils ont pour objectif de
représenter ou aux applications qui les concrétisent.
› 19
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 20
Compétence 3 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Chapitre 6
À la fin de ce programme, l’élève interprète et
Participer à des échanges d’information
produit, sous une forme orale, écrite ou visuelle, des
messages à caractère scientifique ou technologique
Interpréter des messages à caractère
à caractère scientifique ou technologique
sur des questions de physique.
Faire preuve d’ouverture • Valider son point de vue, son explication ou sa
scientifique ou technologique
solution en les confrontant avec ceux d’autres personnes • Intégrer à sa
Faire preuve de vigilance quant à la crédibilité des
Lorsqu’il interprète un message, il a recours au
langue orale et écrite un vocabulaire scientifique et technologique approprié
sources • Repérer des informations pertinentes • Saisir
langage associé à cette discipline. Selon la situation,
le sens précis des mots, des définitions ou des énoncés
il utilise avec rigueur tant le langage scientifique,
• Établir des liens entre des concepts et leurs
technologique, mathématique ou symbolique que le
diverses représentations graphiques ou symboliques
langage courant. Il tient compte de la crédibilité de
• Sélectionner les éléments significatifs
la source d’information.
Communiquer sur des
Lorsque cela est nécessaire, il définit des mots, des
questions de physique à l’aide
concepts et des expressions en s’appuyant sur des
sources crédibles. Parmi toute l’information
des langages utilisés en science
consultée, il repère et utilise les éléments qu’il juge
et en technologie
pertinents et nécessaires pour une interprétation
juste du message. L’élève produit des messages
structurés et clairs et les formule avec rigueur. Il
Produire et transmettre des messages à caractère
respecte les conventions tout en utilisant des modes
scientifique ou technologique
de représentation appropriés. Il choisit et utilise les
outils nécessaires, dont les technologies de
Tenir compte du destinataire et du contexte • Structurer son message • Utiliser les formes
de langage appropriées dans le respect des normes et des conventions établies • Recourir
l’information et de la communication, qui l’aident à
aux formes de présentation appropriées • Démontrer de la rigueur et de la cohérence
bien livrer son message. En tout temps, il adapte son
message à ses interlocuteurs. Il est en mesure
Critères d’évaluation
d’expliciter, en langage courant, le sens du message
qu’il produit ou qu’il a interprété.
Quand la situation l’exige, l’élève confronte ses idées
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
avec celles de ses interlocuteurs. Il défend alors ses
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique
idées, mais s’ajuste également quand les arguments
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie
d’autrui lui permettent de mieux préciser sa pensée.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence chez l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant de
En tout temps, il respecte la propriété intellectuelle
traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence établie par
dans la production de son message.
le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport établie pour la science et la technologie.
Programme de formation de l’école québécoise
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire
Tout comme les autres programmes de science et technologie, le programme
Concepts prescrits7
de physique vise la consolidation et l’enrichissement de la culture scientifique
Les concepts prescrits sont regroupés autour de concepts généraux se
et technologique des élèves. À cette intention s’ajoutent celle de former des
rapportant à la cinématique, à la dynamique, à la transformation de l’énergie
utilisateurs de la science conscients de ses implications pour les individus,
et à l’optique géométrique. Ils sont présentés dans un tableau à deux
la société et l’environnement, et celle de préparer un certain nombre d’élèves
colonnes. Dans la première colonne figurent les concepts généraux ainsi que
à des carrières scientifiques et technologiques.
les orientations qui précisent et contextualisent les assises conceptuelles,
Les ressources à construire dans le cadre de ce programme s’ajoutent à celles
tout en laissant une certaine latitude à l’enseignant. À l’occasion, des notes
des programmes de science et technologie antérieurs pour permettre une
fournissent des précisions supplémentaires sur la portée des concepts et les
élaboration conceptuelle plus spécialisée dans des contextes toujours plus
limites à donner à leur étude. La deuxième colonne présente une liste non
diversifiés associés aux univers matériel, vivant et technologique ainsi qu’à
limitative des concepts prescrits. Il est en effet souhaitable que la richesse
celui de la Terre et de l’espace. Les pistes de contextualisation présentées
des situations d’apprentissage et d’évaluation permette de dépasser les
en annexe constituent des lieux d’intégration privilégiés pour le
exigences minimales.
développement des compétences et la construction des ressources ciblées.
Par la suite est présenté un tableau de repères culturels. Destinés à enrichir
Les ressources sont présentées ici en deux parties. La première est consacrée
les situations d’apprentissage et d’évaluation, ces repères contribuent à
aux concepts prescrits et la seconde, aux démarches, aux stratégies et aux
donner un caractère intégratif aux activités pédagogiques en les ancrant
attitudes à acquérir ainsi qu’aux techniques prescrites. Les démarches
dans la réalité sociale, historique, culturelle ou quotidienne des élèves. Ils
correspondent essentiellement aux façons de faire dans un contexte de
permettent souvent d’établir des liens avec les domaines généraux de
résolution de problèmes en science. Les stratégies sont mises en œuvre en
formation et avec d’autres domaines d’apprentissage.
vue de l’articulation des démarches. Les attitudes, qu’elles soient liées au
savoir ou au savoir-agir, engagent et responsabilisent les élèves. Enfin, les
techniques renvoient à des procédés méthodiques fréquemment utilisés en
science. Leur rôle dans le développement des compétences s’avère
fondamental.
Il est à noter que, dans ce programme, le niveau attendu pour ce qui est de
l’élaboration des concepts et du développement des compétences exige le
recours à divers concepts de la mathématique, notamment l’algèbre, la
trigonométrie, la géométrie et la géométrie analytique, y compris les vecteurs.
Ces concepts sont abordés dans les programmes de mathématique des
années antérieures ou dans chacune des séquences mathématiques, à
l’exception des vecteurs, qui ne sont pas présents dans la séquence Culture,
7. L’annexe C présente un tableau synthèse de l’ensemble des concepts prescrits de l’univers
› 21
société et technique.
matériel, de la première à la cinquième année du secondaire.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 22
Orientations
Concepts prescrits
Chapitre 6
Cinématique
Partout, autour de nous et en nous, les choses vibrent et bougent les unes par rapport aux autres. Il n’existe pas
– Système de référence
de système de référence absolu pour décrire le mouvement. Celui-ci est relatif à un système de référence choisi.
– Mouvement rectiligne uniforme
Le mouvement des objets est en général le résultat d’une combinaison de divers types de mouvements. Le
• Relation entre la position par rapport à l’origine,
mouvement rectiligne uniforme et le mouvement rectiligne uniformément accéléré (cas d’un corps sur un plan
la vitesse et le temps
incliné ou en chute libre) font l’objet d’une étude approfondie faisant intervenir un ensemble de concepts (position,
• Déplacement et distance parcourue
déplacement, distance parcourue, temps, vitesse, variation de vitesse, accélération) qu’il importe de distinguer et
– Mouvement rectiligne uniformément accéléré
de mettre en relation.
• Relation entre l’accélération, la variation de la
Les équations et les graphiques (position, vitesse et accélération en fonction du temps) construits à partir de
vitesse et le temps
données constituent des modes de représentation incontournables. Ils décrivent tous deux les relations entre des
• Relation entre l’accélération, la distance parcourue
variables et mettent ainsi en évidence les tendances des changements étudiés. Des liens sont établis entre les
et le temps
équations du mouvement et leur représentation graphique. De plus, à partir de l’interprétation d'un seul graphique,
• Vitesse moyenne et vitesse instantanée
les deux autres doivent pouvoir être déduits.
• Mouvement d’un corps sur un plan incliné
Les changements de position, les vitesses et les accélérations sont considérés comme des grandeurs vectorielles
• Chute libre
et les opérations sur celles-ci doivent être maîtrisées.
– Mouvement des projectiles
Les mouvements complexes, comme celui des projectiles, sont décomposés en d’autres mouvements plus simples.
Dynamique
La dynamique s’intéresse aux causes de la variation du mouvement. Ce programme se limite au cas des forces
– Lois de Newton
qui agissent sur des corps dont les trajectoires sont rectilignes. Les lois de Newton permettent de décrire l’effet
– Diagramme de corps libre
des forces qui s’exercent sur un corps (force de frottement, force gravitationnelle, force centripète). Les systèmes
– Équilibre et résultante de plusieurs forces
mécaniques, qu’ils soient en équilibre ou non, sont abordés par la construction d’un diagramme de corps libre,
– Force de frottement
c’est-à-dire une représentation vectorielle des forces auxquelles ils sont soumis. Diverses méthodes peuvent être
– Force gravitationnelle
utilisées pour déterminer les caractéristiques des vecteurs résultant et équilibrant relatifs au système de forces
considéré.
– Force centripète
– Accélération gravitationnelle
Dans le cas des corps en chute libre, on portera une attention particulière à la force gravitationnelle, laquelle
conduit au concept d’accélération gravitationnelle.
Transformation de l’énergie
Les concepts relatifs à la transformation de l’énergie mécanique vus antérieurement ont été traités dans un contexte
– Relation entre la puissance, le travail et le temps
environnemental. Dans ce programme, ils peuvent être réinvestis dans d’autres contextes.
– Énergie mécanique
Que ce soit par l’étude d’une application comprenant un ressort, un machine simple ou encore un système complexe,
– Loi de Hooke
la transformation de l’énergie est principalement étudiée sous l’angle des énergies cinétique et potentielle. C’est
donc dans cette perspective que sont abordés les concepts de travail, de puissance, d’énergie, d’élasticité et de
chaleur.
Note : La loi de Hooke se limite à l’étude des ressorts hélicoïdaux.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations
Concepts prescrits
Optique géométrique
Au début du deuxième cycle, des notions relatives à la déviation de la lumière ont été abordées. Dans ce programme,
– Lois de Snell-Descartes
l’accent est mis sur l’optique géométrique. Celle-ci s’intéresse aux phénomènes qui concernent la trajectoire de
• Réflexion
la lumière, en particulier les déviations qu’elle subit en présence d’obstacles tels que la surface de l’eau, les miroirs
- Rayon incident et réfléchi
ou les gouttes de rosée et les lentilles. Elle s’appuie sur le concept de rayon lumineux, une construction théorique
- Angle d’incidence et de réflexion
indiquant la direction de la propagation de la lumière. Ces rayons sont considérés comme droits lorsqu’ils traversent
• Réfraction
des milieux transparents et homogènes.
- Rayon incident et réfracté
Les lois énoncées par Snell et Descartes permettent de prédire qualitativement et quantitativement les phénomènes
- Angle d’incidence et de réfraction
de réflexion et de réfraction observés lorsqu’un ensemble de rayons lumineux (faisceau incident) atteint la surface
de séparation de deux milieux différents. Dans certains cas, la réflexion du faisceau incident peut être totale et
- Indice de réfraction
aucune lumière n’est alors réfractée. De plus, l’une de ces lois permet de calculer l’indice de réfraction de chaque
– Images
milieu transparent traversé par la lumière.
• Type d’image (réelle, virtuelle)
La réflexion et la réfraction se produisent dans divers phénomènes et sont à la base d’applications courantes.
• Caractéristiques de l’image (grandissement,
L’utilisation de lentilles minces (convergentes, divergentes) et de miroirs (plans, sphériques) permet d’observer les
position)
objets microscopiques ou lointains ou encore de corriger certains défauts de vision. Ce sera l’occasion de distinguer
les images réelles des images virtuelles et d’étudier la relation qui permet de calculer et de prévoir la position et
la grandeur de l’image en fonction de celles de l’objet.
Note : Le grossissement ne sera pas considéré.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Événement
Archimède
Agence spatiale canadienne (ASC)
Défis d’ingénierie
Sofia Brahe
Association canadienne des physiciens et physiciennes (ACP)
Expositions scientifiques
René Descartes
Association francophone pour le savoir (ACFAS)
Prix Nobel de physique
Galileo Galilei
Conseil de développement du loisir scientifique (CDLS)
Robert Hooke
Conseil national de recherches Canada (CNRC)
James Joule
Ordre des ingénieurs du Québec (OIQ)
Isaac Newton
Willebrord Snell
James Watt
› 23
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
› 24
Chapitre 6
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les
Démarche d’observation
techniques ciblées par le programme. Bien que distincts des concepts, ces
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter
éléments contribuent tout autant au développement des compétences. Ils
des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui
s’inscrivent dans une perspective de consolidation des éléments abordés au
fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des
cours des deux premières années du deuxième cycle.
informations recueillies, les élèves doivent en arriver à une nouvelle
compréhension des faits qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel
Démarches
s’effectue l’observation. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les
Les démarches méritent une attention particulière. Elles ne doivent pas être
informations, l’observateur fait une relecture du monde physique en tenant
mises en œuvre isolément, mais dans des situations d’apprentissage et
compte de ses présupposés et des schémas conceptuels qui font partie
d’évaluation qui font appel à plusieurs d’entre elles. L’utilisation cohérente des
intégrante de la grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute
démarches et leur articulation constituent une manifestation de compétence.
observation repose déjà sur l’établissement d’un modèle théorique provenant
de celui qui observe.
Cinq démarches sont présentées ici : les démarches de modélisation,
d’observation et d’analyse ainsi que les démarches expérimentale et empirique.
Démarche d’analyse
Démarche de modélisation
L’analyse d’un phénomène, d’un objet ou d’un système vise à reconnaître
les éléments qui les déterminent ou les composent ainsi que les interactions
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation
entre ces éléments. Elle permet d’en identifier les composantes structurales
destinée à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou
et fonctionnelles, qui peuvent être analysées à leur tour, et de déterminer
carrément invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte,
leurs liens hiérarchiques ou leurs liens d’interdépendance. Dans certains cas,
dessin, formule mathématique, équation chimique, programme informatique
cette démarche amène à tirer profit d’une connaissance plus globale du
ou maquette. Au fur et à mesure que la démarche progresse, le modèle se
système pour déterminer la fonction des parties et les relations qu’elles
raffine et se complexifie. Il peut être valide pendant un certain temps et
entretiennent. Elle permet alors de mettre à jour la dynamique d’un système
dans un contexte spécifique. Mais, dans plusieurs cas, il est appelé à être
complexe et d’examiner son comportement dans la durée. Cet aspect de la
modifié ou rejeté. Il importe également de considérer le contexte dans lequel
démarche d’analyse se révélera particulièrement fécond dans l’étude de
il a été construit. Il doit faciliter la compréhension de la réalité, expliquer
phénomènes ou d’applications.
certaines propriétés de ce qu’il vise à représenter et permettre la prédiction
de nouveaux phénomènes observables.
Programme de formation de l’école québécoise
Démarche expérimentale
La démarche expérimentale implique d’abord la formulation de premières
explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et de définir
le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’expérimentateur doit ensuite
s’engager dans l’élaboration d’un protocole dans lequel il reconnaîtra un
certain nombre de variables en vue de les manipuler. Le but de ce protocole
expérimental sera de faire émerger des éléments observables ou
quantifiables, de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses
émises. Les interactions entre les diverses phases de la démarche
expérimentale permettent de soulever de nouveaux questionnements, de
formuler de nouvelles hypothèses, d’apporter des ajustements à sa mise en
œuvre et de prendre en compte les limites de l’expérimentation.
Démarche empirique
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de
variables. L’absence de manipulation n’enlève rien à sa validité
méthodologique. Un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui
n’a rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de
cette démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations
puisqu’elle permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un
problème. Souvent, elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des
hypothèses et de concevoir des théories provisoires. Elle permet également
de mettre au point des techniques et d’explorer des avenues possibles pour
d’autres recherches.
› 25
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Stratégies
› 26
Chapitre 6
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans un contexte scientifique, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
Stratégies d’exploration
Stratégies d’analyse
– Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques et
– Déterminer les contraintes et les éléments importants de la résolution d’un
contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème ou prévoir des
problème
tendances
– Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
– Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
– Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire, comparer,
– Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
classifier, sérier) pour traiter des informations
– Anticiper les résultats d’une démarche
– Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter ses connaissances
– Élaborer divers scénarios possibles
scientifiques
– Explorer diverses pistes de solution
– Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard d’une
– Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques
problématique scientifique
Programme de formation de l’école québécoise
Attitudes
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement des élèves dans les démarches utilisées et leur responsabilisation par rapport à eux-mêmes et à la
société. Les attitudes constituent ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
Attitudes intellectuelles
Attitudes comportementales
– Curiosité
– Discipline personnelle
– Sens de l’initiative
– Autonomie
– Goût du risque intellectuel
– Souci d’efficacité
– Intérêt pour la confrontation des idées
– Souci d’efficience
– Considération de solutions originales
– Persévérance
– Rigueur intellectuelle
– Sens du travail soigné
– Objectivité
– Sens des responsabilités
– Sens du travail méthodique
– Sens de l’effort
– Souci de précision dans la mesure et le calcul
– Coopération efficace
– Souci d’une langue juste et précise
– Souci de la santé et de la sécurité
– Respect de la vie et de l’environnement
– Écoute
– Respect de soi et des autres
– Esprit d’équipe
– Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
› 27
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Techniques
› 28
Chapitre 6
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Les techniques
énumérées ci-dessous sont prescrites, au même titre que les concepts.
Techniques liées aux manipulations
– Utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire ou d’atelier
– Utilisation d’instruments d’observation
Techniques liées aux mesures
– Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments de mesure (étalonnage, ajustage)
– Utilisation d’instruments de mesure
– Interprétation des résultats de la mesure (chiffres significatifs, incertitudes liées aux mesures, erreurs)
Note : Lors d’opérations mathématiques sur les mesures, le calcul d’incertitude n’est pas exigé.
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE A – CONTEXTUALISATION DES APPRENTISSAGES
Cette annexe présente, pour chacun des concepts généraux du programme
de physique, un rappel des concepts prescrits qui s’y rapportent, diverses
pistes de contextualisation ainsi que les concepts abordés dans les
programmes de science et technologie antérieurs. Ceux-ci peuvent contribuer
à l’appropriation des concepts qui sont prescrits dans ce programme. Les
pistes de contextualisation proposées évoquent des phénomènes et des
applications susceptibles de réactiver des acquis. Véritables points de
convergence, ces pistes visent à favoriser le développement des trois
compétences disciplinaires et l’élaboration des concepts ciblés. Proposées à
titre indicatif afin de soutenir l’intervention pédagogique, elles offrent la
possibilité d’intégrer des connaissances scientifiques, technologiques et
mathématiques. D’autres contextes peuvent également être porteurs de
sens et il revient aux enseignants de privilégier ceux qui sont les plus
susceptibles de servir les intérêts des élèves.
› 29
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 30
Contextualisation des concepts généraux de physique et liens avec les concepts abordés antérieurement
Chapitre 6
Cinématique
Concepts prescrits
– Système de référence
– Mouvement rectiligne uniforme
• Relation entre la position par rapport à l’origine, la vitesse et le temps
• Déplacement et distance parcourue
– Mouvement rectiligne uniformément accéléré
• Relation entre l’accélération, la variation de la vitesse et le temps
• Relation entre l’accélération, la distance parcourue et le temps
• Vitesse moyenne et vitesse instantanée
• Mouvement d’un corps sur un plan incliné
– Chute libre
– Mouvement des projectiles
Pistes de contextualisation
– Sécurité routière
– Vitesse de propagation des ondes
– Vitesse des fluides
– Mouvement dans les systèmes sanguin et lymphatique
– Mouvement des organismes vivants
– Projectiles (ballon, balistique, expérience de Millikan, fusée, etc.)
– Appareil d’entraînement sportif
– Distances à l’échelle microscopique et astronomique
– Instruments de mesure (chronomètre, cinémomètre radar, GPS, théodolite, etc.)
– Moyens de locomotion (automobile, train, luge, bicyclette, etc.)
– Ascenseur, téléphérique
– Tapis roulant, convoyeur
– Chaine cinématique de machines
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Force
– Adaptations physiques et
– Situation de la Terre dans
– Fonction de guidage
antérieurement
– Types de forces
comportementales
l’univers
– Types de mouvement
– Équilibre de deux forces
– Types d’articulations
– Lumière (propriétés)
– Systèmes de transmission du
– Système circulatoire
– Système solaire
mouvement
– Système lymphatique
– Systèmes de transformation
du mouvement
– Changements de vitesse
– Machines et outillage
Programme de formation de l’école québécoise
Contextualisation des concepts généraux de physique et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Dynamique
Concepts prescrits
– Lois de Newton
– Diagramme de corps libre
– Équilibre et résultante de plusieurs forces
– Force de frottement
– Force gravitationnelle
– Force centripète
– Accélération gravitationnelle
Pistes de contextualisation
– Parachutisme
– Contraction des muscles
– Balance et pèse-personne
– Aérodynamisme
– Optimisation des performances sportives
– Biomécanique
– Tectonique des plaques
– Apesanteur
– Satellite géostationnaire
– Structures (tour, pont, etc.)
– Poulie et système de poulies
– Système de freinage
– Objet du quotidien
– Cric mécanique, pince de désincarcération, casse-noix
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Types de forces
– Adaptations physiques et
– Structure interne de la Terre
– Liaisons des pièces
antérieurement
– Équilibre de deux forces
comportementales
– Gravitation universelle
mécaniques
– Distinction entre la masse et
– Fonctions des os, des
– Manifestations naturelles de
– Fonction de guidage
le poids
articulations et des muscles
l’énergie
– Degrés de liberté d’une
– Système Terre-Lune
pièce
– Adhérence et frottement
entre les pièces
– Matériaux et contraintes
– Machines simples
– Effets d’une force
› 31
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 32
Contextualisation des concepts généraux de physique et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Chapitre 6
Transformation de l’énergie
Concepts prescrits
– Relation entre la puissance, le travail et le temps
– Énergie mécanique
– Loi de Hooke
Pistes de contextualisation
– Éolienne
– Montagne russe et manège
– Saut à l’élastique (bungee)
– Appareil d’entraînement sportif
– Haltérophilie
– Trampoline
– Biocarburant
– Centrales hydro-électrique et marémotrice
– Roue à aube
– Marteau-pilon
– Amortisseur
– Pendule
– Catapulte ou trébuchet
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Loi de la conservation de
– Intrants et extrants
– Manifestations naturelles
– Machines simples
antérieurement
l’énergie
– Valeur énergétique des
de l’énergie
– Systèmes de transmission
– Relation entre le travail, la
aliments
– Flux d’énergie émis par le
du mouvement
force et le déplacement
– Dynamique des écosystèmes
Soleil
– Systèmes de transformation
– Force efficace
– Empreinte écologique
– Système Terre-Lune (effet
du mouvement
– Relation entre le travail et
gravitationnel)
l’énergie
– Relation entre l’énergie
potentielle, la masse,
l’accélération et le
déplacement
– Masse et poids
– Relation entre l’énergie
cinétique, la masse et la
vitesse
Programme de formation de l’école québécoise
Contextualisation des concepts généraux de physique et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Optique géométrique
Concepts prescrits
– Lois de Snell-Descartes
• Réflexion
- Rayon incident et réfléchi
- Angle d’incidence et de réflexion
• Réfraction
- Rayon incident et réfracté
- Angle d’incidence et de réfraction
- Indice de réfraction
– Images
• Type d’image (réelle, virtuelle)
• Caractéristiques de l’image (grandissement, position)
Pistes de contextualisation
– Optométrie
– Photographie
– Illusion d’optique
– Prestidigitation
– Rétroviseur
– Vision dans l’air et dans l’eau
– Phénomènes lumineux (halos, mirages, arcs-en-ciel, etc.)
– Instruments d’observation (microscope, télescope, lunette astronomique, etc.)
– Albédo
– Fibre optique
– Capteur optique
Univers matériel
Univers vivant
Terre et espace
Univers technologique
Concepts abordés
– Déviation des ondes
– Constituants cellulaires
– Effet de serre
– Standards et représen-
antérieurement
lumineuses
visibles au microscope
– Couches de l’atmosphère
tations (schémas et
– Foyer d’une lentille
– Récepteurs sensoriels (œil)
– Saisons
symboles)
– Phases de la Lune
– Système solaire
› 33
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 34
ANNEXE B – EXEMPLES DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION
Chapitre 6
Le train
En vous appuyant sur vos connaissances et vos expériences en cinématique,
vous devrez reproduire le mouvement de la chute du train avec une bille.
1. Intention pédagogique
Le montage expérimental qu’il vous appartient de réaliser et les données
recueillies doivent permettre d’étudier le mouvement de la bille pendant sa
Cette activité vise le développement de la compétence disciplinaire 1 –
chute. Une vitesse de tournage pour la scène doit être proposée.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la
physique – par la résolution d’un problème de nature expérimentale.
Activité proposée
2. Durée approximative
L’analyse du mouvement d’un projectile doit conduire à la mise en évidence
de l’indépendance des deux composantes de ce mouvement, soit le mouvement
Le déroulement des activités nécessite cinq périodes de 75 minutes.
rectiligne uniforme et le mouvement rectiligne uniformément accéléré.
3. Domaine général de formation touché et axe de développement
Les élèves réalisent un montage expérimental qui permet de lancer une bille
à une vitesse initiale horizontale, d’observer, d’étudier et de formaliser son
Médias
mouvement. Il est suggéré d’utiliser un stroboscope électronique, un appareil
photo et un tableau quadrillé comme toile de fond.
– Appropriation des modalités de production de documents médiatiques
La simulation de la chute d’un train demande une adaptation de la vitesse
5. Production attendue
de défilement des images qui exige l’utilisation stratégique de diverses
Les élèves doivent produire un document faisant état de la résolution du
technologies de l’information.
problème, y compris :
4. Description de l’activité
– l’explication de la compréhension initiale du problème et l’identification
des éléments qui ont fait avancer la représentation;
Amorce
– la planification;
Pour les besoins d’un film, un train doit s’engager sur un pont, dérailler et
– la photo avec les mesures prises et les calculs effectués pour déterminer
tomber dans une rivière. Le budget prévu ne permet cependant pas d’organiser
la distance réelle parcourue selon les deux dimensions;
cet « accident » et le réalisateur décide de simuler la chute à l’aide d’un train
miniature qui circulera sur un pont créé dans un décor de studio. D’après les
– les graphiques de la distance et de la vitesse en fonction du temps;
plans des concepteurs, le train ne tombera en réalité que d’une hauteur de 1m.
– les calculs et stratégies nécessaires à la simulation (vitesse de tournage
Pour le cinéaste, le défi consiste donc à imaginer comment filmer cette chute
par rapport à la vitesse de projection).
pour qu’à la projection, l’effet produit donne l’impression qu’il s’agit d’un vrai
train qui déraille et tombe d’une hauteur de 125m.
Programme de formation de l’école québécoise
6. Compétence disciplinaire ciblée
7. Compétences transversales ciblées
Résoudre des problèmes; Exploiter l’information; Se donner des méthodes
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des
de travail efficaces; Communiquer de façon appropriée
problèmes relevant de la physique
– Cerner un problème
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
• Représentation initiale du problème (identification de la trajectoire du
Concepts prescrits
train, de la force qui s’exerce [faire abstraction de la force de frottement]
et du type de mouvement induit)
Concepts prescrits de l’année en cours
• Identification des données initiales (hauteur réelle et simulée de la
chute)
– Mouvement rectiligne uniforme
• Relation entre la position par rapport à l’origine, la vitesse et le temps
• Reformulation du problème en faisant appel à des concepts scientifiques
• Déplacement et distance parcourue
(détermination de la vitesse de tournage d’un corps en chute libre)
– Mouvement rectiligne uniformément accéléré
• Relation entre l’accélération, la distance parcourue et le temps
– Élaborer un plan d’action
– Mouvement d’un projectile
• Sélection d’une piste de résolution du problème
Concept abordé antérieurement
• Identification des ressources nécessaires (caméra, stroboscope, concepts
de cinématique, etc.)
– Masse et poids
• Détermination des étapes du plan d’action
Démarches
– Concrétiser le plan d’action
• Exécution des manipulations et des opérations requises (prise de la
– Démarche de modélisation, démarche d’analyse et démarche expérimentale
photo)
9. Critères d’évaluation
• Collecte des données et autres observations pouvant être utiles
(mesures à partir de la photo)
– Représentation adéquate du problème
– Analyser les résultats
– Élaboration d’un plan d’action pertinent
• Établissement des liens entre les résultats et les concepts scientifiques
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
(analyse de la photo, calcul de la vitesse et de l’accélération)
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
• Jugement quant à la pertinence de la solution ou de la réponse proposée
(analyse des résultats expérimentaux, détermination de la vitesse de
tournage)
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
› 35
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Le manège physique
Il vous appartient d’apporter des explications à ce sujet et de dégager
› 36
Chapitre 6
certaines particularités en vous appuyant sur des lois, des concepts et des
1. Intention pédagogique
principes liés à la physique mécanique. Pour ce faire, vous examinerez les
caractéristiques (dessins ou données) de trois circuits différents de
Cette activité vise à développer la compétence disciplinaire 2 – Mettre à
montagnes russes.
profit ses connaissances en physique – à partir de l’étude d’une application
et des principes scientifiques qui lui sont sous-jacents. Une partie de la
En analysant les tracés linéaires et les données relatives aux montagnes
compétence 3 – Communiquer sur des questions de physique à l’aide des
russes sélectionnées, vous devez identifier des relations entre la vitesse
langages utilisés en science et en technologie – est également développée.
maximale atteinte par les trains, la hauteur du dénivelé, la longueur totale
des rails et les forces de frottement. Vous pouvez également analyser
2. Durée approximative
quelques aspects spécifiques de certains manèges, par exemple la vitesse
minimale nécessaire à un train pour franchir une boucle qui tourne à l’envers.
Le déroulement de l’activité nécessite trois périodes de 75 minutes (excluant
la recherche documentaire pouvant être nécessaire).
Activité proposée
3. Domaine général de formation touché et axe de développement
Les élèves analysent différents types de montagnes russes à l’aide de
schémas de principes ou de données descriptives8.
Orientation et entrepreneuriat
Exemple : Apollo's Chariot (Virginie, États-Unis)
– Connaissance de monde du travail, des rôles sociaux, des métiers et des
professions
À partir d’une application, comme les montagnes russes, la mise en évidence
de principes scientifiques servant à réaliser des fonctions techniques donne
l’occasion de relever des défis stimulants et de s’intéresser à des professions
et à des métiers en rapport avec les disciplines scolaires ou avec son milieu
immédiat.
4. Description de l’activité
Amorce
Longueur totale (rails) :
1488 m
Véritables attractions, les montagnes russes comptent de plus en plus
Dénivelé :
51,8 m
d’adeptes en quête de sensations fortes. Trajets sinueux, virages, dénivelés
Vitesse maximale :
117,5 km/h
prononcés, si la structure des montagnes russes impressionne, leur
Durée totale :
135 s
fonctionnement constitue une énigme pour plusieurs. Gravité, mouvement,
Il s’agit donc de se servir de ses connaissances en physique mécanique pour
vitesse, qu’en est-il exactement?
comprendre le fonctionnement global des montagnes russes.
8. Ces données peuvent facilement être trouvées sur divers sites Internet portant sur les
montagnes russes qu’on trouve à travers le monde.
Programme de formation de l’école québécoise
5. Production attendue
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique ou
technologique
Les élèves doivent produire un journal de bord qui présente :
• Production d’un journal de bord présentant des explications, des
– les caractéristiques de trois montagnes russes;
opérations, etc.
– une explication quantitative des lois physiques qui régissent le
déplacement des trains sur les rails;
7. Compétences transversales ciblées
– une explication des différences entre les résultats théoriques et les
Exploiter l’information; Communiquer de façon appropriée
données réelles.
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
6. Compétences disciplinaires ciblées
Concepts prescrits
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances en physique
Concepts prescrits de l’année en cours
– Examiner un phénomène ou une application
• Analyse de données pertinentes décrivant les trajets des montagnes
– Vitesse moyenne et vitesse instantanée
– Force de frottement
russes choisies
– Force centripète
– Diagramme de corps libre
– Comprendre des principes de physique liés au phénomène ou à
– Équilibre et résultante de plusieurs forces
l’application
– Transformation de l’énergie
• Prise en compte et étude de concepts ou de principes liés à la
• Énergie mécanique
transformation de l’énergie, à la cinématique et à la dynamique
Concepts abordés antérieurement
– Expliquer un phénomène ou une application sous l’angle de la physique
– Loi de la conservation de l’énergie
• Recours à des concepts inhérents, entre autres, à l’énergie mécanique
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération et le
déplacement
pour mener un raisonnement et procéder à des calculs
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse
• Mise en relation des résultats théoriques et des données réelles pour
– Relation entre le travail et l’énergie
mettre en évidence le rôle joué par le frottement
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Masse et poids
Compétence 3 – Communiquer sur des questions de physique à l’aide des
langages utilisés en science et en technologie
Démarches
– Interpréter des messages à caractère scientifique ou technologique
– Démarche d’observation et démarche d’analyse
• Lecture et compréhension de l’information (schémas, spécifications, etc.)
› 37
présentée dans divers documents
Chapitre 6
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
9. Critères d’évaluation
› 38
Chapitre 6
Compétence 2
– Formulation d’un questionnement approprié
– Utilisation pertinente des concepts, des lois et des modèles de la physique
– Production d’explications pertinentes
– Justification adéquate des explications
Compétence 3
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique
ou technologique
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la
science et à la technologie
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE C – RÉPARTITION DES CONCEPTS PRESCRITS DE L’UNIVERS MATÉRIEL DU PREMIER ET
DU DEUXIÈME CYCLE DU SECONDAIRE9
Parcours de formation générale
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Physique
de l’environnement
Propriétés
Propriétés de la matière
Propriétés physiques des
Propriétés physiques des
Cinématique
– Propriétés caractéristiques
– Propriétés caractéristiques
solutions
solutions
– Système de référence
– Masse
physiques
– Concentration (ppm)
– Concentration (ppm, mole/L)
– Mouvement rectiligne
– Volume
• Point de fusion
– Électrolytes
– Force des électrolytes
uniforme
– Température
• Point d’ébullition
– Échelle pH
• Relation entre la position
– États de la matière
• Masse volumique
– Dissociation électrolytique
par rapport à l’origine, la
vitesse et le temps
– Acidité/basicité
• Solubilité
– Ions
– Propriétés caractéristiques
– Conductibilité électrique
• Déplacement et distance
chimiques
parcourue
• Réaction à des indicateurs
– Mouvement rectiligne
uniformément accéléré
– Propriétés des solutions
• Relation entre
• Concentration (%, g/L)
l’accélération, la variation
• Soluté
de la vitesse et le temps
• Solvant
• Relation entre
l’accélération, la distance
parcourue et le temps
• Vitesse moyenne et
vitesse instantanée
• Mouvement d’un corps
sur un plan incliné
• Chute libre
– Mouvement des projectiles
9. Pour obtenir la répartition complète des concepts prescrits des quatre univers du premier et du deuxième cycle du secondaire en ce qui concerne le parcours de formation générale, se référer à
› 39
l’annexe D du programme Science et technologie de l’environnement. Pour le parcours de formation générale appliquée, cette même répartition se trouve à l’annexe D du programme Science
Chapitre 6
et environnement.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
› 40
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
Chapitre 6
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Physique
de l’environnement
Transformations
Transformations de la matière
Transformations chimiques
Transformations chimiques
Dynamique
– Changement physique
– Transformations physiques
– Combustion
– Formation des sels
– Lois de Newton
– Changement chimique
• Dissolution
– Photosynthèse et respiration
– Stœchiométrie
– Diagramme de corps libre
– Conservation de la matière
• Dilution
– Réaction de neutralisation
– Nature de la liaison
– Équilibre et résultante de
– Mélanges
• Changement de phase
acidobasique
• Covalente
plusieurs forces
– Solutions
– Transformations chimiques
– Balancement d’équations
• Ionique
– Force de frottement
– Séparation des mélanges
• Décomposition et synthèse
chimiques
– Réactions endothermique et
– Force gravitationnelle
• Oxydation
– Loi de conservation de la
exothermique
– Force centripète
masse
• Précipitation
– Accélération
– Formes d’énergie (chimique,
gravitationnelle
thermique, mécanique,
rayonnante)
– Modèle particulaire
Transformations nucléaires
– Stabilité nucléaire
– Radioactivité
– Fission et fusion
Organisation
Organisation de la matière
Organisation de la matière
Organisation de la matière
– Atome
– Substance pure (composé,
– Modèle atomique de
– Neutron
– Élément
élément)
Rutherford-Bohr
– Modèle atomique simplifié
– Tableau périodique
– Mélanges homogènes et
– Notation de Lewis
– Règles de nomenclature et
– Molécule
hétérogènes
– Familles et périodes du
d’écriture
tableau périodique
– Ions polyatomiques
– Notion de mole
– Nombre d’Avogadro
Classification périodique
– Masse atomique relative
– Numéro atomique
– Périodicité des propriétés
– Isotopes
Programme de formation de l’école québécoise
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Physique
de l’environnement
Fluides
Électricité et
Électricité et
– Fluide compressible et
électromagnétisme
électromagnétisme
incompressible
Électricité
Électricité
– Pression
– Charge électrique
– Lois de Kirchhoff
– Relation entre pression et
– Électricité statique
– Champ électrique
volume
– Loi d’Ohm
– Loi de Coulomb
– Circuits électriques
– Relation entre la puissance
Électromagnétisme
et l’énergie électrique
– Champ magnétique d’un
solénoïde
Électromagnétisme
– Forces d’attraction et de
répulsion
– Champ magnétique d’un fil
parcouru par un courant
électrique
Transformations de
Transformations de
Transformation de l’énergie
l’énergie
l’énergie
– Relation entre la puissance,
– Loi de la conservation de
– Capacité thermique
le travail et le temps
l’énergie
massique
– Énergie mécanique
– Rendement énergétique
– Relation entre le travail, la
– Loi de Hooke
– Distinction entre la chaleur
force et le déplacement
et la température
– Force efficace
– Relation entre le travail et
l’énergie
– Relation entre l’énergie
potentielle, la masse,
l’accélération et le
déplacement
– Masse et poids
– Relation entre l’énergie
cinétique, la masse et la
› 41
vitesse
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 42
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie
Physique
de l’environnement
Ondes
Optique géométrique
– Fréquence
– Lois de Snell-Descartes
– Longueur d’onde
• Réflexion
– Amplitude
- Rayon incident et
– Échelle des décibels
réfléchi
– Spectre électromagnétique
- Angle d’incidence et
– Déviation des ondes
de réflexion
lumineuses
• Réfraction
– Foyer d’une lentille
- Rayon incident et
réfracté
- Angle d’incidence et
de réfraction
- Indice de réfraction
– Images
• Type d’image (réelle,
virtuelle)
• Caractéristiques de
l’image (grandissement,
position)
Programme de formation de l’école québécoise
Parcours de formation générale appliquée
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Applications technologiques
Science
Science et technologie
Physique
et scientifiques
et environnement
Propriétés
Propriétés de la matière
Propriétés physiques des
Cinématique
– Propriétés caractéristiques
– Propriétés caractéristiques
solutions
– Système de référence
– Masse
physiques
– Solubilité
– Mouvement rectiligne
– Volume
• Point de fusion
– Concentration (g/L, ppm, %,
uniforme
– Température
• Point d’ébullition
mole/L)
• Relation entre la position
– États de la matière
• Masse volumique
– Électrolytes
par rapport à l’origine, la
vitesse et le temps
– Acidité/basicité
– Propriétés caractéristiques
– Échelle pH
chimiques
– Ions
• Déplacement et distance
• Réaction à des indicateurs
– Conductibilité électrique
parcourue
– Propriétés des solutions
– Mouvement rectiligne
uniformément accéléré
• Relation entre
l’accélération, la variation
de la vitesse et le temps
• Relation entre
l’accélération, la distance
parcourue et le temps
• Vitesse moyenne et
vitesse instantanée
• Mouvement d’un corps
sur un plan incliné
• Chute libre
– Mouvement des projectiles
› 43
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 44
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Applications technologiques
Science
Science et technologie
Physique
et scientifiques
et environnement
Transformations
Transformations de la matière
Transformations chimiques
Transformations chimiques
Dynamique
– Changement physique
– Transformations physiques
– Combustion
– Précipitation
– Lois de Newton
– Changement chimique
– Transformations chimiques
– Oxydation
– Décomposition et synthèse
– Diagramme de corps libre
– Conservation de la matière
– Formes d’énergie
– Photosynthèse et respiration
– Équilibre et résultante de
– Mélanges
– Modèle particulaire
– Réaction de neutralisation
plusieurs forces
– Solutions
acidobasique
– Force de frottement
– Séparation des mélanges
– Sels
– Force gravitationnelle
– Balancement d’équations
– Force centripète
chimiques
– Accélération
– Loi de conservation de la
gravitationnelle
masse
– Stœchiométrie
– Nature de la liaison
• Covalente
• Ionique
– Réactions endothermique et
exothermique
Transformations physiques
– Dissolution
– Dilution
Organisation
Organisation de la matière
Organisation de la matière
– Atome
– Substance pure (composé,
– Notation de Lewis
– Élément
élément)
– Particules élémentaires
– Tableau périodique
– Mélanges homogènes et
(proton, électron, neutron)
– Molécule
hétérogènes
– Modèle atomique simplifié
– Masse atomique relative et
isotopes
– Règles de nomenclature et
d’écriture
– Ions polyatomiques
– Notion de mole
Programme de formation de l’école québécoise
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Applications technologiques
Science
Science et technologie
Physique
et scientifiques
et environnement
Fluides
Électricité et
– Fluide compressible et
électromagnétisme
incompressible
Électricité
– Pression
– Charge électrique
– Relation entre pression et
– Électricité statique
volume
– Loi d’Ohm
– Circuits électriques
– Relation entre la puissance
et l’énergie électrique
Électromagnétisme
– Forces d’attraction et de
répulsion
– Champ magnétique d’un fil
parcouru par un courant
électrique
– Champ magnétique d’un
solénoïde
– Induction
électromagnétique
Transformations de
Transformations de
Transformation de l’énergie
l’énergie
l’énergie
– Relation entre la puissance,
– Loi de la conservation de
– Relation entre le travail, la
le travail et le temps
l’énergie
force et le déplacement
– Énergie mécanique
– Rendement énergétique
– Force efficace
– Loi de Hooke
– Distinction entre la chaleur
– Relation entre le travail et
et la température
l’énergie
– Relation entre l’énergie
potentielle, la masse,
l’accélération et le
déplacement
– Relation entre l’énergie
› 45
cinétique, la masse et la
Chapitre 6
vitesse
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
› 46
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
Premier cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
Applications technologiques
Science
Science et technologie
Physique
et scientifiques
et environnement
Ondes
Fluides
– Relation entre l’énergie
Optique géométrique
– Fréquence
– Principe d’Archimède
thermique, la capacité
– Lois de Snell-Descartes
– Longueur d’onde
– Principe de Pascal
thermique massique, la
• Réflexion
masse et la température
– Amplitude
– Principe de Bernouilli
- Rayon incident et
– Échelle des décibels
réfléchi
– Spectre électromagnétique
Forces et mouvements
- Angle d’incidence et
– Déviation des ondes
de réflexion
– Force
lumineuses
• Réfraction
– Types de forces
– Foyer d’une lentille
- Rayon incident et
– Équilibre de deux forces
réfracté
– Relation entre la vitesse
- Angle d’incidence et
constante, la distance et
de réfraction
le temps
- Indice de réfraction
– Distinction entre la masse
et le poids
– Images
• Type d’image (réelle,
virtuelle)
• Caractéristiques de
l’image (grandissement,
position)
Programme de formation de l’école québécoise
Bibliographie
Culture scientifique et technologique
BINDI, Christophe. Dictionnaire pratique de la métrologie : Mesure, essai et
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de
calculs d'incertitudes, France, La Plaine Saint-Denis, AFNOR, 2006, 380 p.
résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement
du Canada, 1997, 261 p.
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et
technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec,
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques
gouvernement du Québec, 2002, 215 p.
et en science, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les
quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la
finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck Université,
développer?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec,
1994, 219 p.
Université Laval, 2002, 25 p.
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris,
ORGANISATION INTERGOUVERNEMENTALE DE LA CONVENTION DU MÈTRE.
Belin, 1999, 239 p.
Le Système international d’unités, France, BIPM, 8e éd., 2006, 180 p.
POTVIN, Patrice, Martin Riopel et Steve Masson. Regards multiples sur
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique : Concepts
l’enseignement des sciences, Québec, MultiMondes, 2007, 464 p.
de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec,
QUÉBEC, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Programmes d’études. Secondaire.
MultiMondes, 2001, 480 p.
Physique 534, Québec, gouvernement du Québec, 1992, 301 p.
Didactique de la science
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for
All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 272 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE.
Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University
Press, 1993, 420 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs for
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 300 p.
› 47
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Physique
Note au lecteur
Ce document présente le programme optionnel de science et environnement. Ce programme, offert à la deuxième année du parcours de formation générale
appliquée, est un complément au programme d’applications technologiques et scientifiques. Il donne accès aux programmes optionnels offerts en science et
technologie à la dernière année du secondaire. Il se caractérise par la nature de son contenu, constitué uniquement de concepts d'ordre scientifique.
PREMIER CYCLE
DEUXIÈME CYCLE
3e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
PARCOURS DE FORMATION GÉNÉRALE APPLIQUÉE
Programme
présenté dans
CHIMIE
PHYSIQUE
ce document
8
4
4
UNITÉS
UNITÉS
UNITÉS
6
6
2
UNITÉS
UNITÉS
UNITÉS
APPLICATIONS TECHNOLOGIQUES
SCIENCE et
ET SCIENTIFIQUES
ENVIRONNEMENT
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Table des matières
Science et environnement
Présentation de la discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire. . . .22
La vision de la science . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Concepts prescrits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
La notion d’environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Démarches, stratégies, attitudes et techniques . . . . . . . . . . . . . . . . .30
La culture scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
• Démarches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Le programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
• Stratégies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
• Attitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Relations entre le programme de science et environnement et
• Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
les autres éléments du Programme de formation . . . . . . . . . . . . . . .4
Relations avec les domaines généraux de formation . . . . . . . . . . . . . .4
Annexes
Relations avec les compétences transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Annexe A – Problématiques environnementales et réseaux
Relations avec les autres disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
conceptuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Annexe B – Exemples d’applications liées aux problématiques
Contexte pédagogique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
environnementales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Rôle de l’enseignant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Annexe C – Exemples de situations d’apprentissage
Rôle de l’élève . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
et d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Annexe D – Répartition des concepts prescrits du premier et
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions à
du deuxième cycle du secondaire . . . . . . . . . . . . . . . . .45
des problèmes d’ordre scientifique . . . . . . . . . . . .13
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Compétence 1 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances scientifiques . .16
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Compétence 2 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Compétence 3 Communiquer à l’aide du langage scientifique . . .19
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Compétence 3 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Mettre à profit ses
Apport du programme de science et environnement
connaissances scientifiques
au Programme de formation
Sc
Ma
i
th
e
ém
nce
Chercher des réponses ou
Langues
atiqu
e
e
t en
des solutions à des problèmes
, sci
v
e
iro
d’ordre scientifique
n
nn
Mettre en œuvre
ce
em
Exercer son
sa pensée créatrice
et
e
jugement critique
te
n
c
t
h
social
Résoudre des
Orientation et
Communiquer
n
problèmes
entrepreneuriat
o
COMPÉTENCES D’ORDRE INTELLECTUEL
COMPÉTENCESD’ORDREDELACOM
de façon
M
Santé et
U
l
appropriée
o
N
Exploiter
I
bien-être
C
g
nivers
AT
l’information
i
I
Structuration de l’identité
O
e
U
Médias
N
ÉLÈVE
Vision dumonde
Pouvoir d’action
Dé
Environnement et
Vivre-ensemble et
v
consommation
e
Se donner des
citoyenneté
méthodes de
rts
lo
C
travail efficaces
A
p
O
p
M
Actualiser son potentiel
e
PÉT
m
ENCE
Exploiter les technologies
e
S D
Coopérer
n
’OR
de l’information et de la
t
DRE
communication
p
MÉT
r
HO
o
DOLO
f
GI
e
QUE
COMPÉTENCES D’ORDRE PERSONNEL ET SOCIAL
ssionnel
Développement de la personne
Visées du programme de formation
Domaines généraux de formation
Compétences transversales
Communiquer à
Domaines d’apprentisssage
l’aide du langage
Compétences disciplinaires en science et environnement
scientifique
Présentation de la discipline
L’influence de la science est manifeste dans une multitude de réalisations
elle se caractérise notamment par la recherche de modèles
La science offre une grille
omniprésentes dans notre environnement, et les méthodologies qui la
intelligibles, les plus simples possible, pour rendre compte
d’analyse du monde qui
caractérisent, aussi bien que les connaissances qu’elle a permis de générer,
de la complexité du monde. Ces modèles peuvent par la
nous entoure. Elle vise à
s’appliquent à de nombreuses sphères de l’activité humaine.
suite être combinés à des modèles existants qui
décrire et à expliquer
deviennent de plus en plus englobants. Les théories et les
Les activités scientifiques s’inscrivent dans un contexte social et culturel et
certains aspects de notre
modèles sont ainsi constamment mis à l'épreuve, modifiés
elles sont le fruit du travail d’une communauté qui construit de manière
univers.
et réorganisés au fur et à mesure que de nouvelles
collective de nouveaux savoirs. En science, comme en technologie ou dans
connaissances se construisent.
tout autre domaine d’activité, l’évolution des connaissances ne se fait pas
de façon linéaire et additive. Fortement marquées par les contextes sociétal
et environnemental dans lesquels elles s’inscrivent, les connaissances
La notion d’environnement
scientifiques avancent tantôt à petits pas, par approximations successives,
Dans le présent programme, la notion d’environnement
tantôt par bonds. Elles connaissent parfois des périodes de stagnation
fait référence à « l’ensemble dynamique des composantes
auxquelles peuvent succéder des progressions spectaculaires.
La notion
d’un milieu qui interagissent avec les êtres vivants de ce
d’environnement fait
L’émergence rapide des savoirs scientifiques, leur quantité, leur complexité et
dernier1 ». On peut donc dire qu’il n’existe pas un mais
référence à l’ensemble
la prolifération de leurs applications exigent des individus qu’ils disposent non
plusieurs environnements, selon les composantes du
dynamique des
seulement d’un bagage de connaissances spécifiques de ce domaine, mais
milieu, ses limites spatiales et temporelles, la spécificité
composantes d’un milieu
aussi de stratégies qui leur permettent de s’adapter aux contraintes du
des organismes vivants qui s’y trouvent, les types
qui interagissent avec les
changement. Une telle adaptation nécessite de prendre du recul par rapport
d’interrelations en présence, etc. L’environnement est « en
êtres vivants de ce dernier.
aux acquis, de comprendre la portée et les limites du savoir et d’en saisir les
étroite interrelation avec toutes les autres dimensions de
retombées. Cela suppose en outre la capacité à prendre une position critique
l'environnement humain global : environnement politique,
à l’égard des questions d’ordre éthique soulevées par ces retombées.
économique, culturel, technologique, etc.2 ». Ce programme vise donc ce qui
concerne particulièrement l’être humain, qui occupe une place centrale dans
les problématiques à l’étude.
La vision de la science
Produit et forme de l’activité humaine, la science est en constante relation avec
La science offre une grille d’analyse du monde qui nous entoure. Elle vise
les différents environnements, qu’elle contribue parfois à modifier et dont elle
à décrire et à expliquer certains aspects de notre univers. Constituée d’un
peut aussi constituer un objet d’étude. La science s’intéresse notamment à
ensemble de théories, de connaissances, d’observations et de démarches,
diverses composantes de l’environnement. C’est le cas des sciences de
l’environnement, qui regroupent plusieurs champs disciplinaires et considèrent
1. Lucie SAUVÉ, Pour une éducation relative à l’environnement : éléments de design
pédagogique, guide de développement professionnel à l’intention des éducateurs, Montréal,
à la fois les aspects biophysiques, interactionnels ou humains de l’environnement.
› 1
Chapitre 6
Guérin, 1997, p. 45.
2. Ibid., p. 46.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Par ailleurs, l’activité scientifique et les applications qui en découlent peuvent
Le programme
› 2
avoir sur l’environnement d’importantes répercussions, tant positives que
Chapitre 6
Alors que le programme d’applications technologiques et scientifiques s’inscrit
négatives, dont il faut apprendre à tenir compte.
plus particulièrement dans les perspectives utilitariste et technocratique3, le
programme de science et environnement met davantage l’accent sur les
La culture scientifique
expertises citoyenne et scientifique. Tout comme le programme de science et
technologie, il accorde une importance particulière au développement de
Partie intégrante des sociétés qu’elle a contribué à façonner, la science
l’esprit critique des élèves. Il vise à consolider leur formation scientifique et
occupe une part importante de l’héritage culturel et constitue un facteur
constitue un préalable pour accéder aux programmes optionnels de science
déterminant de développement des sociétés. Aussi importe-t-il d’amener les
et technologie offerts en cinquième secondaire.
élèves à élargir leur culture scientifique, de leur faire
prendre conscience du rôle qu’une telle culture peut
Ce programme se caractérise surtout par la nature
Partie intégrante des sociétés qu’elle a
jouer dans leur capacité à prendre des décisions
de son contenu, entièrement constitué de concepts
contribué à façonner, la science occupe
éclairées et de leur faire découvrir le plaisir que l’on
d’ordre scientifique. Il regroupe en une seule
une part importante de l’héritage culturel
peut retirer au contact de l’activité scientifique.
discipline plusieurs champs disciplinaires, à savoir la
et constitue un facteur déterminant de
biologie, la chimie, la géologie et la physique. Ce
Une telle activité sollicite en effet la curiosité,
développement des sociétés.
regroupement est notamment motivé par la
l’imagination, le désir d’explorer, le plaisir
nécessité de faire fréquemment appel au contenu et
d’expérimenter et de découvrir tout autant que les
aux méthodes propres à plusieurs de ces champs pour résoudre de nombreux
connaissances et le besoin de comprendre, d’expliquer et de créer. À ce titre,
problèmes ou pour construire son opinion au regard de grandes problématiques
la science n’est pas l’apanage de quelques initiés. La curiosité à l’égard des
environnementales.
phénomènes qui nous entourent ainsi que la fascination pour les inventions
et l’innovation nous interpellent tous à des degrés divers.
Le programme vise le développement des trois compétences suivantes :
L’histoire de la science est partie prenante de cette culture et doit être mise
– Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre
à contribution. Elle permet de mettre en perspective les découvertes
scientifique;
scientifiques et d’enrichir la compréhension que l’on en a.
– Mettre à profit ses connaissances scientifiques;
Diverses ressources peuvent être mises à profit. Les musées, les centres de
– Communiquer à l’aide du langage scientifique.
recherche, les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entreprises
locales ainsi que plusieurs autres ressources communautaires constituent
Étroitement liées, ces compétences se rattachent à des dimensions
autant de sources où puiser pour accroître et enrichir sa culture scientifique.
complémentaires de la science : les aspects pratiques et méthodologiques;
les aspects théoriques, sociohistoriques et environnementaux; et les aspects
relatifs à la communication. Les exigences relatives à leur développement
sont élevées, en raison notamment de la complexité des concepts prescrits.
La première compétence met l’accent sur la méthodologie utilisée en science
3. Sylvie BARMA et Louise GUILBERT, « Différentes visions de la culture scientifique et
technologique : Défis et contraintes pour les enseignants », dans HASNI, Abdelkrim, Yves
pour résoudre des problèmes. Elle est axée sur l’appropriation de concepts et
LENOIR et Joël LEBEAUME (dir.). La formation à l'enseignement des sciences et des
de stratégies au moyen de démarches, y compris la démarche expérimentale.
technologies au secondaire dans le contexte des réformes par compétences, Québec, Presses
de l’Université du Québec, 2006, p. 11-39.
Programme de formation de l’école québécoise
Les élèves sont appelés à se poser des questions, à résoudre des problèmes
et à trouver des solutions en observant, en manipulant, en mesurant et en
expérimentant, que ce soit dans un laboratoire ou sur le terrain.
La deuxième compétence met l’accent sur la conceptualisation et sur le
transfert des apprentissages, notamment dans la vie quotidienne. Les élèves
sont ainsi amenés à s’approprier les concepts qui permettent de comprendre
diverses problématiques. Ces concepts sont abordés en tant qu’éléments
utiles pour comprendre le monde et construire son opinion.
La troisième compétence fait appel aux divers langages propres à la
discipline et essentiels au partage d’information, de même qu’à
l’interprétation et à la production de messages à caractère scientifique. Elle
postule non seulement la connaissance d’une terminologie et d’un
symbolisme spécialisés, mais aussi leur utilisation judicieuse, notamment par
l’adaptation du discours aux interlocuteurs ciblés.
Les élèves sont invités à participer activement à des
échanges en ayant recours aux langages propres à la
Les trois compétences
science, conformément aux règles et aux conventions
se développent en
établies.
interaction et non de
Les trois compétences se développent en interaction et
manière isolée et
non de manière isolée et séquentielle. L’appropriation des
séquentielle. Cependant,
démarches utilisées en science demande en effet que l’on
l’évaluation peut porter
connaisse et mobilise les concepts et les langages qui y
sur une seule
correspondent. Elle s’effectue dans divers contextes qui
compétence.
contribuent à leur donner sens et portée. L’évaluation peut
cependant porter sur une seule compétence.
Ces compétences sont indissociables des objets d’étude privilégiés par le
programme. Provenant de divers champs disciplinaires, les concepts prescrits
sont regroupés en trois univers : l’univers vivant; l’univers matériel; et
l’univers de la Terre.
› 3
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
› 4
Relations entre le programme de science et environnement
Chapitre 6
et les autres éléments du Programme de formation
De nombreuses relations peuvent être établies entre le programme de
sur l’environnement. L’élaboration ou l’analyse d’un bilan écologique permet
science et environnement et les autres éléments du Programme de formation,
d’en faire ressortir les retombées d’ordre social, éthique, économique ou
à savoir les domaines généraux de formation, les compétences transversales,
environnemental. Le bilan écologique permet aussi d’amener les élèves à
le programme de mathématique et les autres domaines d’apprentissage.
s’interroger sur leurs propres habitudes de consommation et à adopter un
comportement responsable à cet égard.
Relations avec les domaines généraux
Médias
de formation
Les domaines généraux de formation
Que ce soit pour s’informer, apprendre ou
nomment les grands enjeux contemporains.
Les problématiques associées aux domaines
communiquer, les élèves ont recours aux différents
Par leur manière spécifique d’aborder la
généraux de formation trouvent un écho important
médias qui sont déjà très présents dans leur
réalité, les disciplines scolaires apportent
dans les enjeux et les défis liés aux découvertes et
quotidien. Dans leur quête d’information, il importe
un éclairage particulier sur ces enjeux,
aux
réalisations
d’ordre
scientifique,
plus
qu’ils apprennent à devenir critiques à l’égard des
supportant ainsi le développement d’une
particulièrement dans leurs répercussions sur la
renseignements qu’ils obtiennent. Ils doivent
vision du monde élargie.
santé, le bien-être, l’environnement et l’économie.
s’approprier
le
matériel
et
les
codes
de
communication médiatiques, et constater l’influence
Santé et bien-être
grandissante des médias dans leur vie quotidienne et dans la société. Ces
Les savoirs acquis en science aident à répondre à de nombreuses interrogations
ressources devraient être largement exploitées par l’enseignant. Les films,
liées à la santé et contribuent de façon significative à l’exploitation de ce
les journaux et la télévision traitent de sujets de nature scientifique ou
domaine général de formation. Certains savoirs d’ordre scientifique permettent
technologique qui présentent de multiples liens possibles avec le quotidien
aux élèves, par exemple, de mieux comprendre les interactions entre leur corps
des jeunes. Par ailleurs, l’intérêt, voire l’engouement, pour plusieurs appareils
et le milieu ambiant, ce qui peut les inciter à adopter de saines habitudes de
permettant la diffusion de l’information, tels que la radio, la télévision,
vie. Songeons notamment aux rejets comportant certains contaminants qui
l’ordinateur, le téléphone cellulaire ou encore les satellites de communication,
risquent de s’accumuler dans la chaîne alimentaire.
peut être exploité pour contextualiser les apprentissages et accroître la
motivation des élèves.
Environnement et consommation
Les savoirs scientifiques contribuent à sensibiliser les jeunes à des questions
liées à leur environnement, comme l’exploitation des ressources naturelles,
les impacts de certaines réalisations humaines, la gestion des déchets, la
richesse des différents milieux de vie et les enjeux éthiques associés à leur
contamination. Plusieurs avancées de la science et de la technologie ont
entraîné des habitudes de consommation qui ont des conséquences diverses
Programme de formation de l’école québécoise
Orientation et entrepreneuriat
scientifique exige des élèves qu’ils exploitent l’information de façon
judicieuse et qu’ils se questionnent quant à la crédibilité des sources. Cela
Les diverses activités que les élèves sont appelés à réaliser dans le cadre de
les amène aussi à acquérir de nouvelles habiletés en matière de résolution
ce programme sont autant d’occasions de les amener à mieux comprendre
de problèmes et à les adapter à la nature particulière de contextes divers.
le travail du scientifique et à s’y intéresser pour leur orientation personnelle.
Élaborer et mettre en œuvre un plan d’action pour résoudre un problème
Plusieurs savoirs de nature scientifique s’avéreront
ou tenir compte de positions divergentes au regard
utiles dans de nombreux secteurs d’emploi.
Les compétences transversales ne se
d’une problématique scientifique représentent autant
L’enseignant peut aider les élèves à en prendre
construisent pas dans l’abstrait; elles
de façons de faire appel à leur pensée créatrice.
conscience et à mesurer leur intérêt pour ces secteurs
prennent racine dans des contextes
La société actuelle n’est pas à l’abri de la présence
et leur aptitude à s’engager dans des professions qui
d’apprentissage spécifiques, le plus souvent
des pseudo-sciences. Les élèves doivent donc
s’y rattachent. De telles prises de conscience sont
disciplinaires.
apprendre à exercer leur jugement critique, entre
particulièrement importantes au deuxième cycle du
autres lorsqu’ils analysent certaines publicités,
secondaire, puisque les élèves y sont appelés à
certains discours à prétention scientifique ou certaines retombées de la
préciser leur cheminement scolaire et professionnel.
science et de la technologie. Il leur faut conserver une distance critique à
l’égard des influences médiatiques, des pressions sociales de même que des
Vivre-ensemble et citoyenneté
idées reçues, et faire la part des choses, notamment entre ce qui est validé
La culture scientifique que les élèves acquièrent graduellement se traduit par
par la communauté scientifique et technologique, et ce qui ne l’est pas.
de nouvelles représentations de certains enjeux sociétaux, ce qui peut
améliorer la qualité de leur participation à la vie de la classe, de l’école ou
Compétences d’ordre méthodologique
de la société dans son ensemble. Diverses activités se rapportant à
Le souci de rigueur associé aux démarches propres à ce programme contraint
l’environnement, telle l’organisation d’une campagne axée sur la gestion des
les élèves à se donner des méthodes de travail efficaces. Ils apprennent aussi
matières résiduelles de l’école, peuvent offrir des canevas de situations
à respecter les normes et les conventions que nécessitent certaines de ces
susceptibles de les aider à faire l’apprentissage d’une citoyenneté responsable.
démarches.
L’essor des technologies de l’information et de la communication a largement
Relations avec les compétences transversales
contribué aux récentes avancées dans le monde de la science et de la technologie.
L’appropriation et l’approfondissement d’une culture scientifique, telle qu’elle
Le fait que les élèves aient à recourir à divers outils technologiques (sondes
est proposée dans ce programme, s’opèrent par le développement des
connectées à des interfaces d’acquisition de données, dessin assisté par
compétences disciplinaires, qui offrent un ancrage privilégié pour le
ordinateur, logiciels de simulation, etc.) dans l’expérimentation et la résolution
développement des compétences transversales. Celles-ci contribuent en retour
de problèmes scientifiques favorise le développement de leur compétence à
à élargir considérablement le rayon d’action des compétences disciplinaires.
exploiter les technologies de l'information et de la communication. La
participation à une communauté virtuelle, en se joignant par exemple à un forum
Compétences d’ordre intellectuel
de discussion ou à une visioconférence, pour partager de l’information, échanger
des données, recourir à des experts en ligne, communiquer les résultats de leur
Les compétences d’ordre intellectuel jouent un rôle de premier plan en
démarche et les confronter à ceux de leurs pairs, constitue une autre façon de
science. Ainsi, la quête de réponses ou de solutions à des questions d’ordre
mettre cette compétence à profit et de la développer.
› 5
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Compétences d’ordre personnel et social
dans lequel la science et la technologie puisent abondamment. Ainsi, les élèves
› 6
qui entreprennent une démarche scientifique, comme c’est le cas ici, sont
Chapitre 6
Lorsqu’ils considèrent des hypothèses ou des solutions, qu’ils passent de l’abstrait
souvent amenés à mesurer, à dénombrer, à calculer des moyennes, à appliquer
au concret ou de la décision à l’exécution, les élèves s’ouvrent à l’étendue des
des notions de géométrie, à visualiser dans l’espace et à choisir divers modes
possibilités qui accompagnent l’action humaine. Ils
de représentation. L’élaboration ou encore l’analyse
envisagent une plus grande diversité d’options et
d’un bilan écologique demande, par exemple, de faire
acceptent de prendre des risques. Avec le temps, ils
La réalité se laisse rarement cerner
des calculs et des conversions d’unités de mesure. De
apprennent à se faire confiance en tirant profit de leurs
selon des logiques disciplinaires tranchées.
plus, le vocabulaire, le graphisme, la notation et les
erreurs et en explorant de nouveaux moyens d’actualiser
C’est en reliant les divers champs de
symboles auxquels la mathématique recourt forment
leur potentiel.
connaissance qu’on peut en saisir
un langage rigoureux dont la science peut tirer profit.
les multiples facettes.
Le développement des savoirs scientifiques appelle
D’autre part, la mathématique fait appel à des
par ailleurs à la coopération, puisqu’il repose
compétences axées sur le raisonnement, la résolution de problèmes et la
largement sur le partage d’idées ou de points de vue, sur la validation par
communication, qui présentent une parenté avec celles qui sont au cœur du
les pairs ou par des experts et sur la collaboration à diverses activités de
programme de science et environnement. Leur exercice conjoint ne peut que
recherche et d’expérimentation.
favoriser leur transfert et s’avère particulièrement propice au développement
des compétences transversales, notamment celles d’ordre intellectuel. La science
Compétence de l’ordre de la communication
contribue en outre à rendre concrets certains savoirs mathématiques, comme
L’appropriation de concepts et celle, indissociable, des langages propres à
la notion de variable, les relations de proportionnalité, les principes de la
la science concourent au développement de la compétence des élèves à
géométrie ou les concepts associés aux statistiques.
communiquer de façon appropriée. Ils doivent non seulement découvrir
graduellement les codes et les conventions de ces langages, mais également
Domaine des langues
apprendre à en exploiter les divers usages.
Les disciplines du domaine des langues fournissent aux élèves des outils
essentiels au développement de leurs compétences scientifiques. Qu’il
Relations avec les autres disciplines
s’agisse de lire ou d’écrire des textes variés ou encore de communiquer
oralement, les compétences acquises dans le cours de français sont
Dans une perspective de formation intégrée, il importe de ne pas dissocier
nécessaires pour interpréter des informations de manière pertinente, pour
les apprentissages réalisés en science de ceux qui sont réalisés dans d’autres
décrire ou expliquer un phénomène et pour justifier certains choix
domaines d’apprentissage. Toute discipline se définit, en partie du moins,
méthodologiques. Par sa diversité et sa spécificité, le vocabulaire scientifique
par le regard particulier qu’elle porte sur le monde. Elle peut dès lors
et technologique contribue de son côté à l’enrichissement du langage.
s’enrichir de l’apport complémentaire d’autres disciplines et contribuer à les
Soulignons enfin l’étroite association entre la capacité d’analyser ou de
enrichir à son tour.
produire des textes à l’oral ou à l’écrit et la compétence Communiquer à
l’aide du langage scientifique.
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
La langue anglaise est très répandue dans les communications scientifiques
La mathématique est étroitement liée aux programmes à caractère
et technologiques à l’échelle internationale. La connaître constitue un atout.
scientifique et technologique. Elle présente un ensemble de connaissances
L’atteinte d’un niveau minimal de compétence en anglais s’avère
Programme de formation de l’école québécoise
indispensable, notamment pour participer à une communauté virtuelle ou à
Domaine du développement de la personne
des activités pancanadiennes ou internationales, telle une expo-sciences. De
En raison des multiples questions d’ordre éthique qui y sont abordées, ce
plus, les élèves qui maîtrisent cette langue ont accès à des sources de
programme bénéficie également des réflexions menées dans le cours d’éthique
renseignements beaucoup plus nombreuses et diversifiées.
et culture religieuse. L’exploitation de certaines ressources énergétiques, les
conséquences de leur transformation ou encore les enjeux liés à la production
Domaine de l’univers social
de déchets créés par la surconsommation en sont des exemples.
L’étude des avancées scientifiques et des développements technologiques
Des liens intéressants peuvent aussi être tissés avec le programme
peut éclairer notre compréhension de l’évolution des sociétés, puisque les
d’éducation physique et à la santé. Ainsi, les notions de saine alimentation,
problématiques auxquelles ces contributions visaient à répondre à divers
de gestion de l’énergie, de besoin énergétique corporel, d’endurance
moments de l’histoire étaient inscrites dans des réalités sociales particulières,
cardiovasculaire ou de santé et sécurité renvoient à des préoccupations
souvent complexes et diversifiées. En retour, la perspective historique permet
communes aux deux programmes.
de remettre en contexte ces avancées et d’en mesurer l’ampleur. Se tourner
vers le passé peut également apporter des réponses à des questions portant
Le programme de science et environnement se prête donc fort bien à la
sur l’origine de certaines explications scientifiques.
mise en œuvre d’activités interdisciplinaires. C’est en effet du regard croisé
des différents domaines d’apprentissage qui composent le Programme de
Domaine des arts
formation de l’école québécoise que peut émerger la formation la plus
complète, la plus adéquate et la plus susceptible d’offrir aux jeunes des
La science tire profit de l’exercice de la créativité, à laquelle les disciplines
moyens de s’adapter aux réalités du XXIe siècle.
artistiques concourent largement. Certaines démarches particulières à ce
programme présentent en effet des liens avec la dynamique de création
commune aux quatre disciplines du domaine des arts, soit l’art dramatique,
les arts plastiques, la danse et la musique. C’est le cas notamment des
stratégies d’observation, qui exigent parfois que l’on fasse preuve
d’ingéniosité pour obtenir les données requises, de la formulation
d’hypothèses, qui demande souvent une certaine audace, ou encore de la
conception d’objets technologiques, qui fait largement appel au sens
esthétique. La créativité est en tout temps sollicitée.
La science apporte en retour une importante contribution à ces disciplines.
Par exemple, la prise de conscience des impacts possibles de certains produits
sur l’environnement pourra influencer les artistes dans leurs choix de
matériaux. De son côté, la capacité de transmettre et de produire des
messages à caractère scientifique peut être mise à profit dans la création
d’images médiatiques en arts plastiques.
› 7
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
› 8
Contexte pédagogique
Chapitre 6
Cette section présente le contexte pédagogique favorable à la construction
Cette section présente les qualités que doivent posséder les situations
des compétences et des connaissances scientifiques. Le rôle de l’enseignant
d’apprentissage et d’évaluation, le type de situations à privilégier pour
et celui de l’élève y sont successivement abordés.
chacune des compétences et les ressources qui peuvent être mises à profit
dans ces situations.
Rôle de l’enseignant
Des situations contextualisées, ouvertes et intégratives
Le rôle de l’enseignant est considéré ici sous quatre aspects : la construction ou
Pour conférer plus de sens aux apprentissages et favoriser l’intégration des
l’adaptation de situations d’apprentissage et d’évaluation; l’accompagnement
savoirs, des savoir-faire et des savoir-être, il convient d’avoir recours à des
des élèves dans le développement de leurs compétences; l’évaluation du niveau
situations d’apprentissage et d’évaluation contextualisées, ouvertes et
de développement des compétences; et l’utilisation de certains modes
intégratives.
d’intervention dans le contexte de l’éducation relative à l’environnement.
Une situation est contextualisée dans la mesure où elle donne du sens aux
Construire ou adapter des situations d’apprentissage et
concepts en les intégrant à un contexte dans lequel leur usage s’avère
d’évaluation signifiantes4
pertinent. À cette fin, elle traite de questions tirées de l’actualité, de
réalisations scientifiques et technologiques liées aux
Un des premiers rôles de l’enseignant consiste à
réalités concrètes de la vie des élèves, ou encore de
proposer
des
situations
d’apprentissage
et
Un des premiers rôles de l’enseignant
certains des grands enjeux de l’heure.
d’évaluation stimulantes et à planifier ses
consiste à proposer des situations
interventions dans une perspective de différenciation
d’apprentissage et d’évaluation stimulantes
Une situation est ouverte lorsqu’elle présente des
des apprentissages. Il s’inspirera aussi souvent que
et à planifier ses interventions dans une
données de départ susceptibles de mener à différentes
possible de questions d’actualité associées à un ou
perspective de différenciation des
pistes de solution. Elle doit permettre d’aborder le
plusieurs axes de développement d’un domaine
apprentissages.
problème de plusieurs façons et donner lieu à des
général de formation. Dans le cadre de ce
activités variées. Les données initiales peuvent être
programme, les situations proposées font référence
complètes, implicites ou superflues. Certaines peuvent
à des problématiques environnementales.
faire défaut et nécessiter une recherche qui débouchera sur de nouveaux
apprentissages.
Une situation intégrative renvoie à des savoirs théoriques et pratiques de
4. L’annexe C présente des exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation qui illustrent
diverse nature ainsi qu’à des concepts provenant de plus d’un des univers
la façon dont on peut exploiter en classe les problématiques proposées pour aider les élèves
à l’étude : l’univers vivant, l’univers matériel et l’univers de la Terre. Elle doit
à donner un sens à leurs apprentissages et à s’approprier des concepts dans un contexte
en outre permettre d’établir des liens avec les intentions éducatives d’un ou
où leur usage s’avère pertinent. Les situations d’apprentissage et d’évaluation permettent
d’établir plusieurs liens avec les intentions éducatives des domaines généraux de formation
de plusieurs domaines généraux de formation et, le plus souvent possible,
de même qu’avec les apprentissages visés par d’autres disciplines. Elles rendent également
avec d’autres disciplines.
possible l’exercice de compétences aussi bien disciplinaires que transversales.
Programme de formation de l’école québécoise
Des situations complexes qui permettent de développer des compétences
L’enseignant peut choisir de travailler les trois compétences en interrelation,
tout en mettant l’accent sur l’une ou l’autre d’entre elles. Il devra, par ailleurs,
L’exercice des compétences disciplinaires passe par la maîtrise des concepts
avoir recours à différentes stratégies pédagogiques (l’approche par problème,
prescrits par ce programme et les programmes de science et technologie
l’étude de cas, la controverse ou le projet, etc.) qui favorisent l’adoption par
antérieurs. Les situations d’apprentissage et d’évaluation doivent ainsi
les élèves d’une approche réflexive, dans la mesure où elles permettent de
favoriser l’acquisition de ces concepts tout en permettant de travailler les
les amener à se poser des questions et à prendre du recul par rapport à leur
différents aspects des compétences visées. Elles doivent aussi inciter les
démarche.
élèves à s’engager dans des démarches pratiques, comme l’expérimentation,
à construire leur opinion ou à s’exprimer sur les problématiques abordées.
Ressources pouvant être mises à profit
Pour favoriser le développement de la compétence Chercher des réponses
L’exercice des compétences scientifiques repose sur la mobilisation de
ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique, l’enseignant doit
ressources internes ou externes de plusieurs types : ressources personnelles,
proposer des situations qui suscitent l’engagement dans la résolution de
informationnelles, matérielles, institutionnelles et
problèmes
faisant
appel
à
une
démarche
humaines. Les ressources personnelles correspondent
expérimentale. Ces
situations
doivent
donc
L’enseignant peut s’appuyer, quand cela
aux connaissances, aux habiletés, aux stratégies, aux
comporter des manipulations. En raison des dangers
est pertinent, sur des applications conçues
attitudes ou aux techniques. On parle aussi
que présente l’utilisation de certains instruments et
ou analysées dans le cours d’applications
de « ressources conceptuelles » pour désigner
substances, il
importe
que
des
personnes
technologiques et scientifiques. Elles
spécifiquement les connaissances provenant de
compétentes, comme les techniciens en travaux
constituent en effet un point d’ancrage
disciplines variées. Les ressources informationnelles
pratiques, puissent intervenir en cas de besoin.
dans les connaissances antérieures qui
comprennent les manuels et documents divers ou
Certaines situations peuvent aussi nécessiter le
peut être exploité pour la construction
tout autre élément pertinent pour la recherche
recours à des démarches de modélisation et
de concepts scientifiques.
d’informations. La catégorie des ressources
d’observation ou à une démarche empirique.
matérielles comporte notamment les instruments, les
Pour amener les élèves à développer la compétence Mettre à profit ses
outils et les machines. Les objets usuels de toutes sortes en font également
connaissances scientifiques, l’enseignant leur proposera des situations qui
partie. Quant aux ressources institutionnelles, elles incluent les organismes
leur demandent de construire leur opinion sur des problématiques
publics ou parapublics tels que les musées, les centres de recherche, les
environnementales variées et complexes. L’étude de ces problématiques leur
firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entreprises locales
permettra de développer leur esprit critique et d’apprendre à nuancer leur
ou toute autre ressource communautaire. Ce sont des richesses à exploiter
argumentation.
pour amener les élèves à élargir leur culture scientifique.
Finalement, la compétence Communiquer à l’aide du langage scientifique
Les enseignants constituent les ressources humaines les plus immédiatement
s’exerce dans des situations qui demandent de choisir un mode de
accessibles. Tout comme les techniciens en travaux pratiques, ils sont
présentation approprié, d’utiliser un vocabulaire scientifique adéquat à l’oral
indispensables sur plusieurs plans, notamment celui de la sécurité au
comme à l’écrit, et d’établir des liens entre des concepts et leurs diverses
laboratoire. Leur apport peut être complété par celui d’enseignants d’autres
représentations graphiques ou symboliques. À tout moment, l’enseignant
disciplines ou de différents experts.
doit mettre l’accent sur la qualité de la langue, que ce soit lors d’une
Dans le cadre de ce programme, l’enseignant peut s’appuyer, quand cela est
présentation orale, de la rédaction d’un rapport de laboratoire ou encore
pertinent, sur des applications conçues ou analysées dans le cours
› 9
d’une réflexion sur les impacts de la science.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
d’applications technologiques et scientifiques. Elles constituent en effet un
L’enseignant demeure toujours une référence importante pour les élèves.
› 10
point d’ancrage dans les connaissances antérieures qui peut être exploité
C’est particulièrement vrai en ce qui a trait à la régulation des apprentissages
Chapitre 6
pour la construction de concepts scientifiques. Des exemples d’objets, de
et aux interventions collectives en classe. Ces dernières peuvent devenir des
systèmes, de produits ou de procédés qui se rapportent à chacune des
temps forts au cours desquels il recadre les apprentissages notionnels et fait
problématiques suggérées sont présentés à l’annexe B.
ressortir les liens entre leurs acquis récents et leurs connaissances
antérieures. Il est également convié à jouer un rôle actif au moment
Accompagner les élèves dans le développement
d’effectuer des retours réflexifs ou d’élaborer une synthèse avec l’ensemble
de leurs compétences
de la classe.
Un deuxième aspect de la tâche de l’enseignant est de soutenir ses élèves
Évaluer le niveau de développement des compétences5
dans le développement de leurs compétences. Pour cela, il doit baliser leur
cheminement en tenant compte des aspects de la démarche sur lesquels il
L’évaluation du niveau de développement des compétences constitue un
veut les amener à travailler plus particulièrement (par exemple, la
autre aspect important du rôle de l’enseignant. Conformément à la Politique
construction d’un modèle, la formulation d’une première explication, le
d’évaluation des apprentissages, l’évaluation revêt ici une double fonction :
concept de variable, la notion de mesure, la représentation des résultats).
l’aide à l’apprentissage et la reconnaissance des compétences.
Ouvertes quant aux moyens à prendre, les situations d’apprentissage et
d’évaluation n’en doivent pas moins constituer un cadre rigoureux qui
L’aide à l’apprentissage
prévoit une tâche à réaliser, un but à atteindre, certaines ressources à
Il importe que l’enseignant observe régulièrement ses élèves afin de les aider
mobiliser et l’aménagement de moments pour l’exercice du recul réflexif.
à réajuster leur démarche et à mobiliser plus efficacement leurs ressources.
Il importe que l’enseignant adapte la tâche au niveau de compétence des
Il lui faut à cette fin leur proposer des situations d’apprentissage nombreuses
élèves, donne des explications au besoin, réponde à leurs questions, propose
et variées, et préparer pour chaque situation des outils d’observation,
des pistes de solution, encadre de manière plus soutenue ceux qui sont moins
d’évaluation ou de consignation qu’il leur présentera. Lorsqu’il élabore ces
autonomes et s’assure du respect des règles de sécurité en laboratoire.
situations et ces outils, il doit s’appuyer sur les critères d’évaluation énoncés
Chacun doit apprendre à tirer profit de ses erreurs en comprenant qu’elles
pour la ou les compétences concernées afin de se donner des indicateurs
sont rarement dues au hasard.
auxquels il pourra rattacher des comportements observables qui lui
permettront d’en évaluer le niveau de développement. Il aura également
L’enseignant doit offrir un encadrement souple aux élèves, mais il doit aussi
intérêt à se référer aux attentes de fin de programme et aux échelles des
les inciter à la rigueur. Il lui faut s’assurer qu’ils ne sont pas submergés par
niveaux de compétence.
la quantité d’informations à traiter et les soutenir autant dans la sélection
de données pertinentes pour la tâche ou la résolution du problème que dans
Dans tous les cas, les interventions de l’enseignant doivent avoir pour
la recherche de nouvelles données.
objectif de permettre aux élèves de prendre conscience de leurs difficultés
et d’y remédier, ou encore de consolider des acquis. Ses observations peuvent
se faire pendant qu’ils travaillent : elles appellent alors des interventions
5. Se référer à la Politique d’évaluation des apprentissages : Formation générale des jeunes,
immédiates de sa part. Elles peuvent aussi être notées dans des outils de
formation générale des adultes, formation professionnelle et au Cadre de référence en
consignation qui lui permettront ensuite de faire le point sur les réussites
évaluation des apprentissages au secondaire. Le Cadre fournit des informations utiles sur
et les difficultés de chacun, de revenir avec eux sur les stratégies utilisées
les caractéristiques d’une situation d’apprentissage et d’évaluation, la différenciation
pédagogique, l’évaluation des compétences transversales, la notation, les échelles des
et les apprentissages réalisés, et d’ajuster son enseignement au besoin.
niveaux de compétence, la communication des résultats et la planification de l’évaluation.
Programme de formation de l’école québécoise
Soulignons enfin que, dans sa fonction d’aide à l’apprentissage, l’évaluation
connaissances relatives à l’environnement. Si l’environnement est plutôt
relève aussi de la responsabilité de chaque élève. L’enseignant pourra donc
perçu comme une ressource pédagogique (un contexte) pour l’enseignement
favoriser des pratiques d’autoévaluation, de coévaluation ou d’évaluation
de la science, on se situe dans une perspective d’éducation par
par les pairs, et proposer aux élèves des outils à cette fin.
l’environnement. L’éducation pour I'environnement est quant à elle axée
sur la résolution et la prévention des problèmes environnementaux. Enfin,
La reconnaissance des compétences
pour concrétiser les apprentissages, une éducation dans l'environnement
exploite le milieu extérieur à l'école (pédagogie de terrain) ou encore le
Pour attester du niveau de développement des compétences atteint par
contexte biophysique ou social dans lequel on vit.
chaque élève, l’enseignant doit disposer d’un nombre suffisant de traces
pertinentes à partir desquelles il pourra fonder son jugement. Pour s’assurer
L’environnement lui-même peut être considéré sous différents angles dont
de la validité de ce jugement, il se référera aux critères d’évaluation et aux
l’enseignant devra tenir compte pour intervenir de manière appropriée. On
attentes de fin de programme fixés pour chacune des trois compétences. Il
peut l’assimiler à la nature qui nous entoure et qu’il faut apprendre à
devra également utiliser les échelles des niveaux de compétence élaborées
apprécier, à respecter et à préserver, ou encore y voir un milieu de vie à
pour ce programme.
connaître ou à aménager, ce milieu pouvant s’étendre à la biosphère et
toucher alors le vivre-ensemble à long terme. On peut également l’envisager
Intervenir en contexte d’éducation relative à l’environnement6
comme un espace où abondent les problèmes à prévenir ou à résoudre, ou
encore comme un système à comprendre pour être en mesure de prendre
L’étude des réalités environnementales permet non seulement de
des décisions éclairées. Enfin, l’environnement peut être perçu comme une
contextualiser l’apprentissage des concepts scientifiques, mais aussi
ressource à gérer et à partager, et comme l’occasion de se donner un projet
d’aborder les aspects sociaux, politiques et éthiques de nombreuses
communautaire dans lequel s’engager. « C’est donc à travers un ensemble
découvertes et innovations que l’on doit à la science, et d’en saisir ainsi la
de dimensions interreliées et complémentaires que se déploie la relation à
signifiance et la portée.
l’environnement. Une éducation relative à l’environnement limitée à l’une
Au delà de la simple transmission de connaissances concernant
ou l’autre de ces dimensions reste donc incomplète et entretient une vision
l’environnement et les problématiques qui y sont associées, l’éducation
biaisée du rapport au monde7 ». Évidemment, il n’est pas possible d’aborder
relative à l’environnement privilégie la construction, dans une perspective
toutes ces dimensions dans une seule situation d’apprentissage et
critique, de savoirs susceptibles d’accroître le pouvoir d’action des individus.
d’évaluation. Il importe néanmoins d’en couvrir un éventail aussi large que
Elle fait appel à une éthique environnementale et vise l’adoption d’attitudes,
possible au cours de l’année en misant sur les multiples contextes offerts
de valeurs et de conduites imprégnées de cette éthique.
par la diversité des enjeux environnementaux.
L’éducation relative à l’environnement peut être abordée sous divers angles.
L’élaboration ou l’analyse d’un bilan écologique et l’analyse des valeurs
On parlera d'éducation au sujet de l'environnement lorsque l’enseignement
associées à des problématiques environnementales
est axé sur le contenu et a pour objectif de susciter l’acquisition de
Certaines stratégies pédagogiques élaborées dans le champ de l’éducation
relative à l’environnement sont particulièrement bien adaptées à
6. La conception de l’éducation relative à l’environnement présentée ici est inspirée de l’ouvrage
de la chercheure Lucie Sauvé : Pour une éducation relative à l’environnement : Éléments de
l’enseignement de la science. L’élaboration ou l’analyse d’un bilan écologique
design pédagogique, guide de développement professionnel à l’intention des éducateurs,
ainsi que l’analyse des valeurs associées à des problématiques
Montréal, Guérin, 1997, 361 p.
environnementales font partie de ces stratégies.
7. Lucie SAUVÉ, « Environnement et consommation : Stimuler l'engagement et construire
› 11
l'espoir », Spectre, vol. 36, no 3, octobre 2006, p. 11.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
L’élaboration et l’analyse d’un bilan écologique permettent d’évaluer les
pertinente lorsqu’on amène les élèves à explorer divers aspects et points de
› 12
impacts environnementaux de l’ensemble des opérations se rapportant à un
vue de manière à ce qu’ils développent eux-mêmes leur opinion.
Chapitre 6
objet technique, à un système, à un produit ou à un procédé. Ces stratégies
peuvent également s’appliquer à un individu, à un groupe d’individus, à un
écosystème, à un pays, etc. Le bilan écologique consiste en une quantification
Rôle de l’élève
des flux de matière et d’énergie entrants et sortants qui peuvent être
Les élèves doivent s’engager activement dans leurs
associés au sujet soumis à l’étude. Dans le cas d’un produit, cela fait
apprentissages, à l’aide de situations qui suscitent leur
Chaque élève est
référence aux ressources énergétiques requises pour l’extraction des matières
participation active, font appel à leur jugement critique et
responsable de ses
premières, à la transformation de ces matières en composants utilisables, à
exigent d’eux qu’ils fassent preuve d’initiative, de
apprentissages et doit
la fabrication des produits intermédiaires et des produits finis, au transport
créativité, d’autonomie et de rigueur intellectuelle. Pour
s’engager activement
des matériaux vers chaque phase de transformation, à la fabrication du
ce faire, ils doivent construire et utiliser de multiples
dans le développement
produit étudié, à sa distribution, à son utilisation finale et à son élimination
ressources internes (connaissances et techniques,
des compétences en
(recyclage, réutilisation, incinération ou mise aux rebuts).
habiletés, démarches, stratégies et attitudes). Si cela est
mobilisant de multiples
Le bilan écologique doit prendre en compte plusieurs paramètres. Il oblige à
nécessaire, ils cherchent des informations variées,
ressources.
raisonner, à émettre des hypothèses, à faire des déductions et à proposer des
sélectionnent les ressources matérielles utiles à leur
solutions. Il aide à caractériser l’empreinte écologique d’un groupe individus
démarche d’apprentissage ou recourent à des ressources
(ou d’un écosystème, d’un produit, d’un procédé, etc.), à en considérer les
humaines de leur environnement immédiat. Dans certains cas, il peut être
impacts sur l’environnement et à trouver une façon d’agir en conséquence.
intéressant pour eux de sortir du cadre familial ou scolaire. Leur milieu, les
industries, les experts, les musées leur permettent de s’ouvrir au monde
D’un autre côté, étant donné que les problématiques environnementales sont
extérieur et de considérer d’autres points de vue.
basées sur des conflits de valeurs entre différents protagonistes, il importe
de souligner que le recours à ces problématiques dans l’enseignement de
Il est important que les élèves soient en mesure de recourir aux techniques
la science implique nécessairement des discussions à caractère éthique.
appropriées lorsqu’ils exécutent leur plan d’action. S’ils utilisent des
L'analyse des valeurs permet de mieux comprendre la dimension affective
instruments de mesure ou de contrôle, ils doivent tenir compte des erreurs
et morale d’une problématique environnementale. Elle consiste à identifier
liées aux mesures, qu’elles soient attribuables à l’instrument, à l’opérateur
et à évaluer celles qui sous-tendent les positions des divers acteurs impliqués
ou à l’environnement. Ils doivent donc indiquer les mesures en utilisant un
dans une situation controversée. Elle est axée sur la compréhension de la
nombre adéquat de chiffres significatifs. De plus, il leur faut appliquer les
dimension affective des conflits, mais se situe à un niveau d'analyse qui se
normes de sécurité et faire preuve de prudence lors des manipulations en
veut le plus objectif possible. Parallèlement, l’élève pourra clarifier et situer
laboratoire. Dans le doute, ils doivent faire appel à leur enseignant ou au
ses propres valeurs par rapport à celles qui viennent d’être analysées. Cette
technicien en travaux pratiques afin de s’assurer que leurs interventions sont
comparaison sera très utile au moment de construire son opinion.
sécuritaires ou qu’ils utilisent correctement le matériel mis à leur disposition.
Il importe cependant de mettre l’enseignant en garde contre les dérives
En tout temps, il importe qu’ils se soucient de la qualité de la langue orale
possibles vers une forme d’endoctrinement des élèves. Il pourrait en effet, de
et écrite, que ce soit lors d’une présentation orale, de la rédaction d’un
manière plus ou moins consciente, ne favoriser que certains points de vue ou
rapport de laboratoire, d’un article scientifique ou encore d’une réflexion sur
certaines idées. Or, sur le plan pédagogique, l’étude d’une problématique est
les impacts de la science.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 1 Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
Sens de la compétence
La science se caractérise notamment par la rigueur de la démarche de
de modélisation et la démarche empirique. On vise alors pour toutes ces
résolution de problèmes. Dans tous les cas, les problèmes comportent des
démarches une intégration à plus ou moins long terme au sein d’une même
données initiales, un but à atteindre ainsi que des spécifications servant à
recherche de réponses ou de solutions à des problèmes d’ordre scientifique.
en préciser la nature, le sens et l’étendue. Le fait de chercher des réponses
Rarement simples, les problèmes de départ sont généralement abordés sous
à des problèmes d’ordre scientifique implique le recours à divers modes de
un angle scientifique. Ils soulèvent de nombreuses questions plus spécifiques
raisonnement ainsi qu’à différentes démarches associées aux disciplines
qui peuvent être regroupées en sous-problèmes, chacun renvoyant à des
scientifiques, telles les démarches de modélisation, d’observation,
principes scientifiques particuliers.
expérimentale et empirique. Ces démarches mobilisent des stratégies
d’exploration ou d’analyse et nécessitent créativité, méthode et
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
persévérance. Apprendre à y recourir et à les articuler
repose sur un processus dynamique et non linéaire. Cela demande de circuler
avec pertinence permet de mieux comprendre la
entre les différentes phases de la résolution d’un
nature de l’activité scientifique.
La première compétence est axée sur
problème et de mobiliser les démarches, stratégies,
l’appropriation de concepts et de stratégies
techniques, principes
et
concepts
appropriés.
Bien qu’elles reposent sur des procédés rigoureux,
au moyen de démarches où la
L’articulation de ces ressources suppose que l’on soit
ces démarches ne sont pas à l’abri des erreurs et
manipulation occupe une place centrale.
aussi en mesure de les adapter en tenant compte de la
peuvent faire appel au tâtonnement. Aussi
situation et de son contexte.
s’accompagnent-elles d’une réflexion sur les actions
de même que d’un questionnement visant à valider le travail en cours et à
La résolution d’un problème commence toujours par la construction de sa
effectuer les ajustements nécessaires en fonction des buts fixés ou des choix
représentation à partir d’indices significatifs et d’éléments jugés pertinents.
effectués. Le résultat atteint soulevant parfois de nouveaux problèmes, les
Cette première représentation, parfois peu élaborée, pourra exiger plusieurs
acquis sont toujours considérés comme provisoires et s’inscrivent dans un
ajustements ultérieurs. En effet, la réalisation de nouveaux apprentissages,
processus continu de recherche et d’élaboration de nouveaux savoirs.
le recours à des informations ou à des connaissances antérieures qui
n’avaient pas encore été prises en compte, les échanges d’idées avec les
Dans le cadre du programme de science et environnement, un élève
pairs ou l’enseignant, ou encore l’obtention de résultats expérimentaux
compétent dans la recherche de réponses ou de solutions à des problèmes
imprévus donnent souvent lieu à des reformulations plus précises et plus
d’ordre scientifique doit savoir mettre en œuvre plusieurs de ces démarches
proches du but à atteindre. La représentation initiale d’un problème peut
pour résoudre des problèmes qui, dans certains cas, sont relativement
donc être modifiée tout au long du processus. Il arrive aussi qu’une
complexes. Au premier cycle, les élèves apprennent à distinguer la démarche
représentation adéquate soit élaborée dès le départ grâce à un solide
expérimentale de la démarche technologique de conception : l’accent est
bagage de connaissances spécifiques.
mis sur leurs spécificités respectives, sur les objectifs distincts qu’elles
poursuivent, mais aussi sur leur complémentarité. Au deuxième cycle
› 13
s’ajoutent de manière plus explicite la démarche d’observation, la démarche
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Une exploration de diverses possibilités de résolution doit ensuite être
La plupart des démarches sur lesquelles repose cette compétence ne peuvent
› 14
effectuée à partir de la représentation du problème. Après avoir sélectionné
être mises en œuvre qu’au laboratoire. Les élèves doivent respecter les
Chapitre 6
l’une d’elles, l’élève doit élaborer un plan d’action qui tient compte, d’une
directives, travailler avec rigueur et avoir un souci d’efficacité et d’efficience.
part, des limites et des contraintes matérielles imposées par le milieu et,
La sécurité doit être une préoccupation constante.
d’autre part, des ressources dont on dispose pour résoudre le problème.
Cette compétence est indissociable des deux autres et ne saurait se
Lors de la mise en œuvre du plan, l’élève en exécute les étapes en prenant
développer isolément. Ainsi, la recherche de réponses à des problèmes
soin de consigner toutes les observations pouvant être utiles ultérieurement.
d’ordre scientifique ne peut se faire indépendamment de l’appropriation et
De plus, s’il prend une mesure, il importe qu’il tienne compte des erreurs
de la mise à profit de connaissances spécifiques. Les lois, les principes et les
qui peuvent y être associées. De nouvelles données peuvent exiger une
concepts propres à la discipline sont utilisés pour cerner un problème et
reformulation de la représentation du problème, l’adaptation du plan de
pour le formuler en des termes qui le rapprochent d’une réponse ou d’une
départ ou la recherche de pistes de solution plus appropriées.
solution. Cette compétence exige également la maîtrise de stratégies de
l’ordre de la communication. En effet, le processus de validation par les pairs
Vient ensuite l’analyse des résultats, qui a trait à l’organisation, à la
est incontournable en science, tout comme la compréhension et l’utilisation
classification, à la comparaison et à l’interprétation des résultats obtenus
d’un langage partagé par les membres de la communauté scientifique.
au cours du processus de résolution du problème. Elle consiste à repérer les
tendances et les relations significatives qui les caractérisent, les relations
qui s’établissent entre ces résultats ou encore entre ces résultats et les
données initiales. Cette mise en relation permet de formaliser le problème,
de valider ou d’invalider l’hypothèse, et de tirer une conclusion.
À tout moment du processus, des retours réflexifs doivent être effectués
pour favoriser un meilleur contrôle de l’articulation des démarches et des
stratégies. Il importe que ce travail métacognitif porte également sur les
ressources conceptuelles et techniques utilisées et sur leur adaptation aux
exigences des différents contextes.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 1 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Cerner un problème
À la fin de ce programme, l’élève est en mesure
Considérer le contexte de la situation • S’en donner une représentation
Élaborer un plan d’action
de mettre en œuvre un processus de résolution de
• Identifier les données initiales • Identifier les éléments qui semblent
problèmes. Il s’approprie le problème à partir des
Explorer quelques-unes des explications ou des
pertinents et les relations qui les unissent • Reformuler le problème en
solutions provisoires • Sélectionner une
données initiales et dégage le but à atteindre ainsi
faisant appel à des concepts scientifiques • Proposer des explications
explication ou une solution • Déterminer les
que les conditions à respecter. Il reformule le
ou des solutions possibles
ressources nécessaires • Planifier les étapes de
problème en faisant appel à des concepts
sa mise en œuvre
scientifiques.
Il
propose
des
hypothèses
vraisemblables ou des solutions possibles qu’il est
en mesure de justifier.
Chercher des réponses ou
Il élabore sa planification en sélectionnant les
des solutions à des problèmes
démarches qui lui permettront d’atteindre son but.
Il contrôle avec rigueur les variables importantes.
d’ordre scientifique
Dans l’élaboration de son plan d’action, il choisit
les outils conceptuels et matériels pertinents.
Il concrétise son plan d’action en travaillant de
Concrétiser le plan d’action
façon sécuritaire et l’ajuste au besoin. Il recueille
Mettre en œuvre les étapes planifiées • Faire appel aux
des données en utilisant correctement le matériel
techniques et aux autres ressources appropriées
Analyser les résultats
choisi. Il tient compte de la précision des outils ou
• Recueillir des données ou noter des observations
Rechercher les tendances ou les relations significatives
des équipements. En tout temps, il se préoccupe
pouvant être utiles • Apporter, si cela est nécessaire, des
• Juger de la pertinence de la réponse ou de la solution
apportée • Établir des liens entre les résultats et les
des erreurs liées aux mesures. Il analyse les
corrections liées à l’élaboration ou à la mise en œuvre
du plan d’action • Mener à terme le plan d’action
concepts scientifiques • Proposer des améliorations, si
données recueillies et en tire des conclusions ou
cela est nécessaire • Tirer des conclusions
des explications pertinentes. S’il y a lieu, il énonce
de nouvelles hypothèses ou propose des
Critères d’évaluation
améliorations à sa solution ou de nouvelles
solutions. Il a recours, si cela est nécessaire, aux
technologies
de
l’information
et
de
la
– Représentation adéquate de la situation
communication.
– Élaboration d’un plan d’action pertinent, adapté à la situation
Tout au long du processus, il fait preuve de rigueur
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
et il recourt aux explications qualitatives et au
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
formalisme mathématique requis pour appuyer son
raisonnement.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant
de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence en
› 15
science et technologie établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
› 16
COMPÉTENCE 2 Mettre à profit ses connaissances scientifiques
Chapitre 6
Sens de la compétence
La science a des répercussions sur notre vie. Certaines sont positives et
Pour mettre à profit leurs connaissances scientifiques, les élèves doivent
contribuent de façon notable à en améliorer la qualité. D’autres, par contre,
d’abord apprendre à situer les problématiques dans leur contexte. Cet
soulèvent des enjeux d’ordre éthique à l’égard desquels il faut se situer.
exercice suppose qu’ils s’en construisent une représentation systémique qui
Toutes les sphères de l’activité humaine, qu’elles soient d’ordre personnel,
prend en compte différents aspects (social, historique, économique, etc.) et
social ou professionnel, sont touchées à des degrés divers, de telle sorte que
les divers points de vue sur le sujet (environnementalistes, syndicats,
la science apparaît aujourd’hui comme un outil indispensable pour
politiciens, etc.). Cette représentation leur permettra d’en dégager les enjeux
comprendre le monde dans lequel nous vivons et nous y adapter. Afin de
éthiques, s’il y a lieu, et d’envisager des solutions dont ils pourront examiner
s’intégrer à la société et d’y exercer son rôle de citoyen de façon éclairée,
certaines retombées à court et à long terme.
l’individu doit donc disposer d’une solide culture scientifique impliquant la
L’analyse d’une problématique exige de dégager certains principes
capacité de mettre à profit ses connaissances dans le domaine, quel que
scientifiques qui s’y rapportent. L’exercice de cette compétence suppose donc
soit le contexte.
que les élèves se soient approprié les concepts
Au premier cycle du secondaire, les élèves ont appris
fondamentaux nécessaires à la compréhension de
Cette compétence implique que l’élève
à mettre à profit leurs connaissances scientifiques et
ces principes. Cette appropriation ne saurait toutefois
situe une problématique dans son contexte,
technologiques en tentant de dégager des retombées
se limiter à la simple maîtrise d’un formalisme
qu’il dégage des principes scientifiques qui
de la science et de la technologie et de comprendre
mathématique ou à l’application d’une recette.
y sont liés et qu’il construise son opinion.
des phénomènes naturels de même que le
Comprendre un principe ou un phénomène consiste
fonctionnement de quelques objets techniques. Au
à s’en donner une représentation qualitative, et dans
deuxième cycle, cette réflexion se poursuit, mais le niveau des exigences est
certains cas quantitative, qui permet de l’expliquer à l’aide de lois et de
plus élevé. Dans le programme de science et environnement, elle porte de
modèles, de le décrire, d’en saisir les relations, et parfois de prédire de
manière spécifique sur des questions scientifiques. Par exemple, si l’on
nouveaux phénomènes. Les démarches empiriques, d’observation et de
s’interroge sur une application technologique, on cherchera à dégager les
modélisation, entre autres, constituent donc des ressources dont les élèves
principes scientifiques sous-jacents à ses caractéristiques. D’une part, les
peuvent tirer profit pour comprendre des principes scientifiques.
élèves sont confrontés à diverses problématiques sur lesquelles ils sont
progressivement appelés à se construire une opinion, plusieurs questions
étant alors soulevées et examinées selon différentes perspectives (aspects,
points de vue, retombées, etc.). D’autre part, bien qu’ils soient amenés à
exploiter les ressources conceptuelles qu’ils ont accumulées jusqu’alors, ils
sont aussi forcés d’en acquérir de nouvelles pour en compenser les lacunes.
Programme de formation de l’école québécoise
Par ailleurs, la mobilisation des connaissances scientifiques ne serait pas
complète sans l’exercice de la pensée critique. L’analyse systématique d’une
problématique doit conduire les élèves à se forger graduellement une opinion
à son égard. En ayant consulté différentes ressources qui présentent divers
aspects et points de vue, ils pourront hiérarchiser les éléments d’information
et en privilégier certains de manière à construire leur opinion. Ils seront alors
capables de justifier ou de nuancer cette opinion en tenant compte
d’informations nouvelles qui pourraient leur être présentées.
Des retours réflexifs doivent être effectués à tout moment du processus de
résolution des problèmes associés à la problématique à l’étude pour favoriser
une meilleure articulation des démarches et des stratégies. Il importe que
ce travail métacognitif porte également sur les ressources conceptuelles et
les techniques liées à la problématique, sur leur utilisation et sur leur
adaptation aux exigences des différents contextes.
Cette compétence fait également appel à des éléments de communication
liés à la production, à l’interprétation et à la transmission de messages à
caractère scientifique ainsi qu’à l’utilisation du langage propre à la science.
› 17
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
› 18
Compétence 2 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Chapitre 6
Situer une problématique scientifique
À la fin de ce programme, l’élève est en mesure
d’analyser des situations ou de réagir à des
dans son contexte
questionnements liés à de grandes problématiques
Identifier des aspects du contexte (social, environnemental, historique,
Comprendre des principes scientifiques
tirées du quotidien, de l’actualité, etc. Il les aborde
etc.) • Établir des liens entre ces divers aspects • Dégager, s’il y a lieu,
liés à la problématique
des enjeux éthiques liés à la problématique • Anticiper des retombées
sous l’angle de la science. Il circonscrit la
Reconnaître des principes scientifiques • Décrire ces
à long terme
problématique en explorant divers aspects
principes de manière qualitative ou quantitative • Mettre
(sociaux,
environnementaux,
économiques,
en relation ces principes en s’appuyant sur des concepts,
politiques, technologiques, etc.) et en dégage, s’il
des lois ou des modèles
y a lieu, les principaux enjeux éthiques. Quand cela
est pertinent, il est à même d’évaluer les
retombées à long terme liées aux enjeux soulevés.
Mettre à profit ses
Lorsque l’élève analyse un problème sous l’angle
connaissances scientifiques
de la science, il tente de reconnaître les principes
en cause. Au regard de ces principes, il formule une
explication ou une solution provisoire qu’il valide
en s’appuyant sur les concepts, les lois, les théories
et les modèles pertinents. Il est en mesure de
Construire son opinion sur la problématique à l’étude
décrire de manière qualitative ces principes
Chercher diverses ressources et considérer différents points de vue • Déterminer les éléments
scientifiques et il doit recourir au formalisme
qui peuvent aider à construire son opinion • Justifier son opinion en s’appuyant sur les
mathématique pour justifier son explication,
éléments considérés • Nuancer son opinion en prenant en considération celle des autres
lorsque la situation l’exige.
Après avoir exploré divers aspects (sociaux,
environnementaux, économiques, politiques, etc.)
Critères d’évaluation
ou divers enjeux éthiques liés à une problématique,
l’élève effectue une recherche pour connaître
différents points de vue sur la question. Il donne
– Formulation d’un questionnement approprié
priorité aux informations qu’il juge importantes
– Utilisation pertinente des concepts, des lois, des modèles et des théories de la science
tout en s’assurant de la crédibilité des sources. Il
– Production d’explications ou de solutions pertinentes
se forge ainsi une opinion fondée en s’appuyant
entre autres sur des principes scientifiques. Il est
– Justification adéquate des explications, des solutions, des décisions ou des opinions
en mesure de justifier son opinion en s’appuyant
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant
sur une argumentation riche et de la reconsidérer
de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence en
science et technologie établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport.
en fonction de nouvelles informations.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 3 Communiquer à l’aide du langage scientifique
Sens de la compétence
La communication joue un rôle essentiel dans la construction des savoirs
d’une attitude d’ouverture et de réceptivité à l’égard de la diversité des
scientifiques. Dans la mesure où ils sont socialement élaborés et institués, ils
connaissances, des points de vue et des approches. Une attention particulière
ne se construisent que dans le partage de significations, l’échange d’idées et
doit être portée au fait que certains termes n’ont pas la même signification
la négociation de points de vue. Cela exige l’emploi d’un langage standardisé,
dans le langage courant et dans le langage propre à la science. Le sens des
c’est-à-dire d’un code qui délimite le sens des signes linguistiques et
concepts peut également différer selon le contexte disciplinaire dans lequel
graphiques en fonction de l’usage qu’en fait la communauté scientifique. La
ils sont utilisés. Il est donc indispensable que les élèves prennent en compte
diffusion des savoirs obéit aussi à des règles. Les résultats de recherche doivent
le contexte de la situation de communication pour déterminer les enjeux de
en effet être soumis à un processus de validation par les pairs avant d’être
l’échange et adapter leur comportement en conséquence.
largement diffusés dans la communauté et le grand public. La communication
L’interprétation,
qui
représente
une
autre
peut donc revêtir diverses formes selon qu’elle
composante importante de la compétence, intervient
s’adresse aux membres de cette communauté ou
Cette compétence se développe dans des
tout autant dans la lecture d’un article scientifique
qu’elle vise à informer un public non initié.
situations qui sollicitent la participation
ou l’écoute d’un exposé oral que dans la
En science et environnement, les élèves doivent être
des élèves à des échanges d’information, à
compréhension d’un rapport de laboratoire. Toutes
aptes à communiquer à l’aide du langage utilisé en
l’interprétation et à la production de
ces activités exigent des élèves qu’ils saisissent le
science et doivent savoir recourir aux normes et aux
messages à caractère scientifique.
sens précis des mots, des définitions ou des énoncés
conventions propres à cette discipline lorsqu’ils
et qu’ils donnent la signification exacte d’un
participent à des échanges sur des questions d’ordre scientifique ou qu’ils
graphique ou d’un schéma. Ils doivent aussi établir des liens explicites entre
interprètent ou produisent des informations de cette nature. Il importe
les concepts comme tels et leur représentation graphique ou symbolique.
également qu’ils apprennent à respecter la propriété intellectuelle des
Lorsqu’ils s’adonnent à une activité d’écoute ou qu’ils consultent des
personnes dont ils reprennent les idées ou les résultats. Une importance toute
documents, il leur faut en outre vérifier la crédibilité des sources et
particulière doit être accordée à l’interprétation, sans négliger pour autant la
sélectionner les informations qui leur semblent pertinentes.
participation à des échanges ou la production de messages.
Cette compétence se développe dans des situations qui sollicitent la
participation des élèves à des échanges d’information à caractère
scientifique, qu’il s’agisse de partager le fruit d’un travail avec des pairs, de
rechercher auprès d’experts des réponses à un questionnement ou encore
de contribuer à des activités telles que la présentation d’un projet ou la
rédaction d’un article scientifique. Particulièrement utiles pour aider les
élèves à préciser leurs représentations et à valider un point de vue en le
› 19
confrontant à celui des autres, ces situations doivent aussi viser l’adoption
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Science et environnement
La production de messages à caractère scientifique est également un aspect
Cette compétence ne saurait être mobilisée indépendamment des deux
› 20
important de cette compétence puisque les situations peuvent exiger des
autres, dont elle vient renforcer le développement. Tout en contribuant de
Chapitre 6
élèves qu’ils élaborent un protocole de recherche, rédigent un rapport de
manière significative à leur donner toute leur étendue, elle s’enrichit de la
laboratoire, résument un texte ou fassent un exposé sur une question d’ordre
compréhension accrue qui résulte des recherches et des réalisations qui les
scientifique. La prise en compte du destinataire ou des particularités du
caractérisent. La première compétence, axée sur la résolution de problèmes
public ciblé constitue un passage obligé pour la délimitation du contexte de
d’ordre scientifique, fait appel à des normes et à des conventions, et ce, tant
ces productions. Cela demande que les élèves déterminent un niveau
pour l’élaboration d’un protocole de recherche que pour l’explication de lois
d’élaboration accessible au public ciblé, structurent le message en
et de principes ou la présentation de résultats expérimentaux. Tableaux,
conséquence et choisissent des formes et des modes de représentation
symboles, graphiques, schémas, équations mathématiques et modèles sont
appropriés à la communication. Le souci de bien utiliser les concepts, les
autant de modes de présentation qui peuvent soutenir la communication,
formalismes, les symboles, les graphiques et les schémas contribue à donner
mais qui nécessitent de respecter les règles d’usage propres à la science et
de la clarté, de la cohérence et de la rigueur au message. Dans ce type de
à la mathématique.
communication, le recours aux technologies de l’information et de la
L’appropriation des concepts scientifiques de même que leur mise à profit,
communication peut s’avérer utile ou offrir un enrichissement substantiel.
qui font l’objet de la deuxième compétence, exigent un langage et un type
Au cours de leur participation à un échange, les élèves doivent effectuer des
de discours appropriés. Par exemple, les lois scientifiques, qui sont une façon
retours réflexifs pour favoriser une meilleure articulation des stratégies de
de modéliser les phénomènes, s’expriment généralement par des définitions
production et d’interprétation. Il importe que ce travail métacognitif porte
ou des formalismes mathématiques. Les comprendre, c’est pouvoir les relier
également sur les ressources conceptuelles et techniques associées à la
aux phénomènes qu’ils ont pour objectif de représenter.
communication, sur leur utilisation et sur leur adaptation aux exigences du
contexte de l’échange.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 3 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Participer à des échanges d’information
À la fin de ce programme, l’élève interprète et
produit, sous une forme orale, écrite ou visuelle,
à caractère scientifique
des messages à caractère scientifique.
Faire preuve d’ouverture • Valider son point de vue ou sa solution en
Interpréter des messages à
les confrontant avec ceux d’autres personnes • Intégrer à sa langue orale
Lorsqu’il interprète un message, il a recours au
caractère scientifique
et écrite un vocabulaire scientifique approprié
langage associé à la science. Selon la situation, il
Faire preuve de vigilance quant à la crédibilité des
sources • Repérer des informations pertinentes • Saisir
utilise avec rigueur tant le langage scientifique,
le sens précis des mots, des définitions ou des énoncés
technologique, mathématique ou symbolique que
• Établir des liens entre des concepts et leurs
le langage courant. Il tient compte de la crédibilité
diverses représentations graphiques ou symboliques
de la source d’information. Lorsque cela est
• Sélectionner les éléments significatifs
nécessaire, il définit les mots, les concepts et les
expressions en s’appuyant sur des sources
crédibles. Parmi toute l’information consultée, il
Communiquer à l’aide du
repère et utilise les éléments qu’il juge pertinents
et nécessaires à l’interprétation juste du message.
langage scientifique
Il produit des messages structurés et clairs et les
formule avec rigueur. Il respecte les conventions
tout en utilisant des modes de représentation
appropriés. Il choisit et utilise adéquatement des
Produire et transmettre des messages à caractère scientifique
outils, dont les technologies de l’information et de
Tenir compte du destinataire et du contexte • Structurer son message • Utiliser les formes
la communication, qui l’aident à bien livrer son
de langage appropriées dans le respect des normes et des conventions établies • Recourir
message. S’il y a lieu, il adapte son message à ses
aux formes de présentation appropriées • Démontrer de la rigueur et de la cohérence
interlocuteurs. Il est en mesure d’expliciter, en
langage courant, le sens du message qu’il produit
ou qu’il a interprété. Quand la situation l’exige, il
Critères d’évaluation
confronte ses idées avec celles de ses
interlocuteurs. Il défend alors ses idées, mais
s’ajuste quand les arguments d’autrui lui
- Interprétation juste de messages à caractère scientifique
permettent de mieux préciser sa pensée. En tout
temps, il respecte la propriété intellectuelle dans
- Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique
la production de son message.
- Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant
de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence en
› 21
science et technologie établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
› 22
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire
Chapitre 6
Le programme de science et environnement vise la consolidation et
Concepts prescrits
l’enrichissement de la culture scientifique des élèves. À cette intention
Les concepts prescrits sont regroupés dans trois univers : l’univers vivant;
s’ajoute celle de former des utilisateurs de la science conscients de
l’univers matériel; et l’univers de la Terre. Comme ces univers sont interreliés,
l’importance de considérer les impacts environnementaux à court, à moyen
ils ne doivent pas être abordés séparément ni de manière séquentielle. Il en
et à long terme. S’ajoute également l’intention de préparer un certain
est de même des concepts, qui ne doivent pas non plus être abordés selon
nombre d’élèves à s’orienter vers des carrières leur permettant d’assumer
une séquence prédéterminée, mais au moyen de situations d’apprentissage
un rôle de surveillance et d’évaluation de ces impacts dans la communauté.
et d’évaluation intégratives.
Les ressources du programme de science et
Chaque univers est présenté dans un tableau à deux
environnement constituent un complément aux savoirs
Les concepts prescrits de même que les
colonnes. Dans la première figurent les concepts
acquis dans le cadre du programme d’applications
démarches, les stratégies, les attitudes et
généraux ainsi que les orientations qui élaborent,
technologiques et scientifiques. Leur appropriation
les techniques ciblées dans ce programme
contextualisent et précisent les assises conceptuelles,
rend les élèves du parcours de formation générale
constituent des ressources pour le
tout en laissant une certaine latitude à l’enseignant.
appliquée aptes à accéder aux programmes optionnels
développement des compétences.
À l’occasion, des notes fournissent des précisions
offerts en cinquième secondaire.
supplémentaires sur la portée des concepts et sur les
Les ressources sont présentées en deux parties. La première est consacrée
limites à donner à leur étude. La deuxième colonne présente la liste, non
aux concepts prescrits et la seconde porte sur les démarches, les stratégies
limitative, des concepts prescrits. Il est en effet souhaitable que la richesse
et les attitudes à acquérir ainsi que sur les techniques prescrites. Les
des situations d’apprentissage et d’évaluation permette d’aller au delà des
démarches correspondent essentiellement aux façons de faire dans un
exigences minimales.
contexte de résolution de problèmes en science. Les stratégies sont mises
Un tableau de repères culturels figure à la fin de la présentation de chaque
en œuvre lors de l’exercice des compétences en vue de l’articulation des
univers. Destinés à enrichir les situations d’apprentissage et d’évaluation,
démarches. Les attitudes, qu’elles soient liées au savoir ou au savoir-agir,
ces repères contribuent à donner un caractère intégratif aux activités
engagent et responsabilisent les élèves. Enfin, les techniques renvoient à
pédagogiques en les ancrant dans la réalité sociale, culturelle ou quotidienne
des procédés méthodiques fréquemment utilisés en science. Leur rôle dans
des élèves. Ils permettent souvent d’établir des liens avec les domaines
le développement des compétences s’avère ainsi fondamental.
généraux de formation et avec d’autres domaines d’apprentissage.
Cette section se termine par un tableau synthèse qui offre une vue d’ensemble
de tous les concepts prescrits de ce programme.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
L’étude des problématiques environnementales proposées dans ce
dans le programme de base), permet de comprendre les niveaux
programme s’articule autour du concept général d’écologie. L’apprentissage
d’organisation des vivants et leur relation à leur environnement ainsi que
du concept d’écotoxicologie, en relation avec les concepts de population, de
les effets de l’activité humaine sur ces vivants.
dynamique des communautés et de dynamique des écosystèmes (à l’étude
Orientations
Concepts prescrits
Écologie
– Écotoxicologie
L’écotoxicologie concerne les effets à long terme de certaines pollutions récurrentes sur les écosystèmes. Alors
• Contaminant
que des contaminants peuvent être dégradés par des processus naturels, d’autres s’accumulent dans les
• Bioconcentration
écosystèmes ou dans les organismes vivants, dans les cours d’eau, les lacs et les étangs. C’est le cas des phosphates
• Bioaccumulation
et du mercure. Ainsi, l’exposition prolongée d’un réseau trophique aux substances toxiques explique que l’on
• Seuil de toxicité
retrouve parfois ces polluants dans les organismes aquatiques à une concentration supérieure à celle que l’on
mesure dans l’eau dans laquelle ils vivent.
La toxicité de chaque contaminant dépend notamment de sa concentration, des caractéristiques du milieu dans
lequel il est rejeté, de la nature des organismes avec lesquels il est en contact et de la durée de l’exposition. Afin
d’évaluer les effets d’un type de polluant sur les organismes, plusieurs données sont disponibles. Parmi celles-ci,
on retiendra le seuil de toxicité, soit la quantité minimale de contaminant (en mg par kg de masse de l’organisme)
qui produit un effet néfaste notable sur un organisme.
Note : Dans le cadre de ce programme, les élèves ne devront faire qu’une évaluation qualitative de la toxicité
du milieu à l’étude, basée sur des données qui leur seront fournies.
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
René Truhaut
Musées des sciences naturelles
Protection de l’environnement
Découverte de la structure de l’ADN
Aires protégées
Développement durable
Sommets de la Terre
Jardins zoologiques
Protocole de Kyoto
Réserves mondiales de l’UNESCO
Forum mondial de l’eau
Groupes environnementaux
Sociétés de conservation
Chaires, centres et instituts de recherche
en éducation relative à l’environnement
Biosphère d’Environnement Canada
Conseils régionaux de l’environnement
› 23
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Univers matériel
› 24
Chapitre 6
Les concepts prescrits en ce qui a trait à l’univers matériel sont regroupés
de la matière; et les transformations de l’énergie mécanique. Ils ont été
autour de cinq concepts généraux : les propriétés physiques des solutions;
retenus en raison de leur importance pour l’étude de diverses problématiques
les transformations physiques; les transformations chimiques; l’organisation
environnementales.
Orientations
Concepts prescrits
Propriétés physiques des solutions
– Solubilité
Dans l’environnement, la matière est généralement présente sous la forme de mélanges dont plusieurs sont des solutions
– Concentration (g/L, ppm, %, mole/L)
aqueuses. La propriété de l’eau de dissoudre de nombreuses substances est essentielle à la compréhension de nombreux
– Électrolytes
phénomènes vitaux et environnementaux. Une attention particulière sera portée aux propriétés des solutions aqueuses
– Échelle pH
d’acides, de bases et de sels. Ces solutions se définissent par leurs propriétés mesurables et observables.
– Ions
Les propriétés physiques des solutions aqueuses varient selon les constituants et leurs proportions. La solubilité
– Conductibilité électrique
d’un solide ou d’un gaz s’exprime en grammes de soluté pour un volume donné de solvant. Elle varie notamment
selon la température. La concentration s’exprime en parties par million, en pourcentage, en grammes ou en moles
de soluté par litre de solution. Au cours du cycle naturel de l’eau, la dissolution, la dilution et l’évaporation causent
des variations de concentration des substances dissoutes.
Certaines substances en solution dans l’eau permettent le passage du courant. Ce sont les électrolytes.
Transformations physiques
– Dissolution
La préparation de solutions par dissolution et la modification de la concentration à la suite d’une dilution sont
– Dilution
des opérations courantes dans la vie quotidienne. Il importe d’amener les élèves à les maîtriser et à les mettre
en pratique de façon rigoureuse.
Transformations chimiques
– Précipitation
Les propriétés chimiques d’une substance ou d’un groupe de substances sont en rapport avec leurs transformations
– Décomposition et synthèse
chimiques particulières au contact l’une de l’autre. Les produits de ces transformations étant différents des réactifs,
– Photosynthèse et respiration
ils seront caractérisés par d’autres propriétés. Le nombre d’atomes de chaque élément et leur masse se conservent
– Réaction de neutralisation acidobasique
toutefois. Sur cette base, des équations chimiques sont balancées. Des calculs sur les quantités (en moles et en
– Sels
grammes) de matière qui participent à une réaction chimique sont effectués. Ils permettent également de prévoir
– Balancement d’équations chimiques
la quantité d’énergie produite ou absorbée.
– Loi de la conservation de la masse
Diverses réactions chimiques, en rapport avec chacune des problématiques, sont examinées. Elles mettent en évidence
– Stœchiométrie
le fait que les atomes de différents éléments et les ions ont un pouvoir combinatoire déterminé en relation avec leur
– Nature de la liaison
structure. La tendance des atomes à acquérir la structure électronique périphérique du gaz inerte voisin, par gain, par
• Covalente
perte ou par mise en commun d’électrons, est déterminée par le nombre et la disposition des électrons dans les atomes.
• Ionique
Note : Les calculs stœchiométriques sont effectués en supposant que les réactions chimiques sont complètes.
– Réactions endothermique et exothermique
Lors de l’étude des liaisons, les éléments de transition ne sont pas considérés.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers matériel (Suite)
Orientations
Concepts prescrits
Organisation de la matière
– Notation de Lewis
Au cours de l’histoire, différents modèles d’organisation de la matière ont été proposés pour expliquer ses propriétés
– Particules élémentaires (proton, électron, neutron)
et ses transformations. Le modèle atomique de Rutherford-Bohr rend compte de l’existence de deux types de
– Modèle atomique simplifié
particules (protons et électrons) et de leur organisation : le noyau est constitué, entre autres, de protons, et les
– Masse atomique relative et isotopes
électrons, en nombre égal à celui des protons, circulent autour du noyau sur des couches électroniques qui
– Règles de nomenclature et d’écriture
correspondent à différents niveaux énergétiques. Quant au modèle atomique simplifié, il intègre une seconde
particule nucléaire (le neutron) dont l’existence a été confirmée et prend en compte trois types de particules. Le
– Ions polyatomiques
tableau périodique des éléments fournit les informations nécessaires à la configuration des atomes.
– Notion de mole
La matière s’organise également au niveau moléculaire et ionique. La nomenclature et l’écriture des formules de
divers composés usuels, y compris ceux formés à l’aide des ions polyatomiques les plus fréquents, s’appuient sur
les règles en usage.
Certains atomes d’un même élément diffèrent cependant les uns des autres par leur nombre de neutrons et donc
par leur masse atomique. Ce sont les isotopes. Ils occupent la même position dans le tableau de classification
périodique parce qu’ils ont le même numéro atomique et les mêmes propriétés chimiques. Les isotopes sont
naturellement présents, mais ils peuvent aussi être produits en laboratoire ou par l’industrie.
La notion de mole et le nombre d’Avogadro sont abordés pour permettre les calculs qui déterminent les relations
quantitatives entre les réactifs et les produits au cours des réactions chimiques.
Transformations de l’énergie
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
L’énergie est présente dans l’environnement sous diverses formes. Quelle que soit cette forme, elle correspond au
– Force efficace
travail qu’un système est susceptible de produire. Ce travail implique une force et un déplacement. La relation
– Relation entre le travail et l’énergie
entre le travail, la force et le déplacement sera examinée selon que le point d’application de la force se déplace
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse,
dans la même direction que la force ou dans une direction différente.
l’accélération et le déplacement
Avec des moyens appropriés, il est possible de convertir une forme d’énergie en une autre. Dans un système isolé,
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la
l’énergie totale est conservée au cours de ces transformations. Si le système n’est pas isolé, il perd une certaine
vitesse
quantité d’énergie qui est récupérée par le milieu et les systèmes extérieurs avoisinants. L’énergie transformée
– Relation entre l’énergie thermique, la capacité
correspond au travail fourni. Les transformations de l’énergie cinétique à l’énergie potentielle, et inversement,
thermique massique, la masse et la variation de
température
sont considérées.
Un corps chaud a une capacité d’action particulière : en se refroidissant, il provoque le réchauffement d’un corps
plus froid avec lequel il est en contact. Quoique chaleur et température soient souvent utilisées comme des
synonymes dans la vie courante, une distinction entre les deux est nécessaire, en particulier pour aborder la
problématique de l’énergie. La relation entre la quantité d’énergie thermique, la capacité thermique massique, la
masse et la variation de température sera examinée.
Note : Les aspects qualitatifs et quantitatifs des transformations d’énergie sont traités.
› 25
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Univers matériel (Suite)
› 26
Chapitre 6
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
Svante Arrhenius
Facultés des sciences et de génie
Systèmes d’épuration des eaux
Construction des complexes
Thomas Edison
Musées à caractère scientifique
Développement du réseau électrique
hydroélectriques
Isaac Newton
Groupes environnementaux
Construction de parcs d’éoliennes
James Watt
Agence de l’efficacité énergétique du
Ernest Rutherford
Québec
Niels Bohr
Ressources naturelles Canada
Gilbert Lewis
Wilhelm Homberg
James Chadwick
Joseph John Thomson
Julius von Mayer
Programme de formation de l’école québécoise
Univers de la Terre
En plus de fournir l’occasion d’étudier les interactions qui surviennent dans
connaissance des divers systèmes terrestres permet de mieux comprendre
la biosphère, les concepts retenus pour ce programme permettent
l’équilibre de la géosphère.
d’approfondir certains impacts de l’activité humaine sur les écosystèmes. La
Orientations
Concepts prescrits
Lithosphère
– Horizons du sol (profil)
Les couches que l’on peut observer dans une coupe du sol, appelées horizons, diffèrent sur le plan de la structure
– Capacité tampon du sol
et de la composition. L’étude du profil d’un sol permet de mieux comprendre la circulation des éléments chimiques
– Contamination
dans ce sol et de prévoir son évolution. En effet, l’humidité, le pH et la teneur en minéraux sont des facteurs qui
régissent l’activité biologique des sols, essentielle à la nutrition des êtres vivants.
La capacité tampon d’un sol exprime son potentiel à limiter les variations de pH et lui permet de différer dans le
temps les conséquences d'une contamination. Sa mesure fournit un indice de la fertilité du sol.
La contamination par les composés organiques persistants ou les métaux lourds est susceptible de modifier les
propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols et d’avoir des conséquences sur leur fertilité. La pollution
des sols tient également compte des dépôts atmosphériques engendrés par les activités industrielles et agricoles.
Par exemple, l’acidification graduelle des sols, subséquente aux précipitations acides, réduit progressivement leur
capacité tampon et entraîne la mise en circulation de nutriments ou de métaux lourds.
Hydrosphère
– Contamination
Les lacs, les cours d’eau et les milieux humides sont des systèmes dynamiques qui abritent diverses espèces vivantes
– Eutrophisation
dont la croissance dépend de facteurs tels que la température, l’oxygénation et la composition chimique de l’eau.
À l’intérieur de certaines limites, un écosystème est capable de transformer les matières organiques biodégradables
qu’il reçoit pour maintenir un état d’équilibre. Un milieu aquatique devient pollué lorsque son équilibre a été
modifié de façon durable soit par l’apport en quantités importantes de substances toxiques, soit par l’élévation
de la température des eaux. Lorsque les polluants s’accumulent, ils provoquent la raréfaction des espèces fragiles,
altèrent leurs capacités physiologiques ou encore détériorent la qualité de l’eau au point de la rendre impropre
à la consommation. D’autres agents polluants, comme les plastiques, les métaux et certains pesticides, ne sont
pas biodégradables ou le sont très peu; ces substances nuisent aux espèces vivantes qui les ingèrent. Les effets
des divers polluants sur les milieux aquatiques dépendent de la nature et de la concentration du polluant, ainsi
que des caractéristiques de l’écosystème aquatique. Par exemple, une concentration excessive de phosphates ou
de nitrates peut entraîner la prolifération des cyanobactéries. Dans certains cas, cela conduit à la libération de
neurotoxines nuisibles aux êtres vivants.
L’eutrophisation constitue une étape du processus naturel d’évolution d’un plan d’eau. Ce processus tend à
s’accentuer à la suite d’un apport excessif en nutriments, notamment des composés d'azote et de phosphore, qui
accélère la croissance d'algues et d’autres formes de vie végétale. Cet accroissement de la biomasse, combiné à
une température élevée des eaux, fait diminuer la quantité d’oxygène dissous et limite la capacité d’autoépuration
du plan d’eau. Cette forme de dégradation des plans d’eau est liée aux activités humaines, en particulier aux
activités agricoles, résidentielles et industrielles (effluents d'élevage, lessivage des terres agricoles, eaux usées, etc.).
› 27
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Univers de la Terre (Suite)
› 28
Chapitre 6
Orientations
Concepts prescrits
Atmosphère
– Effet de serre
La Terre réfléchit vers l’espace une partie de la chaleur issue du rayonnement solaire. Certains gaz présents dans
– Circulation atmosphérique
l’atmosphère absorbent cette chaleur et provoquent une élévation de la température : c’est l’effet de serre. Le
• Vents dominants
dioxyde de carbone est actuellement le gaz à effet de serre le plus abondant. Sa proportion a augmenté au cours
– Contamination
du dernier siècle en raison de l’exploitation des combustibles fossiles et de la fabrication du ciment. Le méthane
et d’autres gaz contribuent aussi à l’augmentation de l’effet de serre. De plus, les vents dominants favorisent la
mise en circulation des contaminants introduits dans l’atmosphère. La contamination d’un biome situé à une
grande distance du lieu d’émission des rejets peut donc survenir.
Les différentes substances qui se dégagent de la combustion des carburants fossiles produisent des effets néfastes
à l’échelle locale, régionale, voire mondiale. Les oxydes de soufre, de carbone et d’azote sont des gaz précurseurs
d’acides; ils contribuent à l’acidification des précipitations. L'air peut également être contaminé par des particules
solides et liquides en suspension (poussières, pollen, suie, fumée, gouttelettes, etc.) qui affectent les voies respiratoires.
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
Gro Harlem Brundtland
Commission géologique du Canada
Satellites d’observation
Sommets de la Terre
Agence de l’efficacité énergétique du
Systèmes de positionnement global
Protocole de Kyoto
Québec
Activités de dépollution
Phénomènes météorologiques
Ressources naturelles Canada
Protection de l’environnement
Catastrophes environnementales
Groupes environnementaux
Systèmes d’épuration des eaux
Recyc-Québec
Développement durable
Environnement Canada
Sociétés de conservation
Conseils régionaux de l’environnement
Programme de formation de l’école québécoise
TABLEAU SYNTHÈSE DES CONCEPTS PRESCRITS
Univers vivant
Univers matériel
Univers de la Terre
Écologie
Propriétés physiques des solutions
Lithosphère
– Écotoxicologie
– Solubilité
– Horizons du sol (profil)
• Contaminant
– Concentration (g/L, ppm, %, mole/L)
– Capacité tampon du sol
• Bioconcentration
– Électrolytes
– Contamination
• Bioaccumulation
– Échelle pH
• Seuil de toxicité
– Ions
Hydrosphère
– Conductibilité électrique
– Contamination
– Eutrophisation
Transformations physiques
– Dissolution
Atmosphère
– Dilution
– Effet de serre
– Circulation atmosphérique
Transformations chimiques
• Vents dominants
– Précipitation
– Contamination
– Décomposition et synthèse
– Photosynthèse et respiration
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Sels
– Balancement d’équations chimiques
– Loi de la conservation de la masse
– Stœchiométrie
– Nature de la liaison
• Covalente
• Ionique
– Réactions endothermique et exothermique
Organisation de la matière
– Notation de Lewis
– Particules élémentaires (proton, électron, neutron)
– Modèle atomique simplifié
– Masse atomique relative et isotopes
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Ions polyatomiques
– Notion de mole
Transformations de l’énergie
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Force efficace
– Relation entre le travail et l’énergie
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération et
le déplacement
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse
– Relation entre l’énergie thermique, la capacité thermique
massique, la masse et la variation de température
› 29
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
› 30
Chapitre 6
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les techniques
Démarche d’observation
ciblées par le programme. Bien qu’ils se distinguent des concepts, ces éléments
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter
contribuent tout autant au développement des compétences. Ils s’inscrivent en
des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui
continuité avec les éléments de la première année du deuxième cycle.
fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des
informations recueillies, les élèves doivent en arriver à une nouvelle
Démarches
compréhension des faits qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel
Quoique distinctes des concepts, les démarches contribuent tout autant au
s’effectue l’observation. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les
développement des compétences et méritent une attention particulière. Elles
informations, l’observateur fait une relecture du monde physique en tenant
ne doivent pas être mises en œuvre isolément, mais dans des situations
compte de ses présupposés et des schémas conceptuels qui font partie
d’apprentissage et d’évaluation qui font appel à plusieurs d’entre elles.
intégrante de la grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute
L’utilisation cohérente de ces démarches et leur articulation constituent une
observation repose déjà sur l’établissement d’un modèle théorique provenant
manifestation de compétence.
de celui qui observe.
Cinq démarches sont présentées : les démarches de modélisation,
Démarche expérimentale
d’observation, expérimentale, empirique et de construction d’opinion. Celles
qui sont propres à la technologie n’ont pas été retenues dans le contexte
La démarche expérimentale implique tout d’abord la formulation de
particulier de l’apprentissage de la science qui nous préoccupe ici.
premières explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et
de définir le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’expérimentateur
Démarche de modélisation
doit ensuite s’engager dans l’élaboration d’un protocole expérimental dans
lequel il reconnaîtra un certain nombre de variables en vue de les manipuler.
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation destinée
Le but du protocole sera de faire émerger des éléments observables ou
à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou carrément
quantifiables, de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses.
invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte, dessin, formule
Les interactions entre les diverses phases de la démarche expérimentale
mathématique, équation chimique, programme informatique ou maquette. Au
permettent de soulever de nouveaux questionnements, de formuler de
fur et à mesure que progresse la démarche, le modèle se raffine et se
nouvelles hypothèses, d’apporter des ajustements à sa mise en œuvre et de
complexifie. Il peut être valide pendant un certain temps et dans un contexte
prendre en compte les limites de l’expérimentation.
spécifique, mais, dans plusieurs cas, il est appelé à être modifié ou rejeté. Il
importe également de considérer le contexte dans lequel il a été construit. Il
doit posséder certaines caractéristiques, entre autres celles de faciliter la
compréhension de la réalité, d’expliquer certaines propriétés de ce qu’il vise à
représenter et de prédire de nouveaux phénomènes observables.
Programme de formation de l’école québécoise
Démarche empirique
Démarche de construction d’opinion
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de
Lorsqu’ils sont appelés à construire leur opinion et à bâtir une argumentation
variables. Cette absence de manipulation n’enlève rien à sa validité
relative à une problématique scientifique, les élèves doivent d’abord prendre
méthodologique; un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui
conscience de la façon dont leurs connaissances, leurs croyances et leurs
n’a rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de
valeurs peuvent influencer leur jugement. Il importe qu’ils réalisent aussi
cette démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations
comment l’acquisition et l’utilisation de connaissances (disciplinaires,
puisqu’elle permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un
épistémologiques et contextuelles) et d’habiletés générales peuvent
problème. Souvent, elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des
contribuer à la construction d’une opinion éclairée. Comme d’autres
hypothèses et de concevoir des théories provisoires. Elle permet également
démarches, celle-ci fait appel à l’interprétation des informations, à leur mise
de mettre au point des techniques et d’explorer des avenues possibles pour
en relation, à la reconnaissance des idées préconçues et des présupposés,
d’autres recherches.
à des modes de raisonnement analogique et à la prise en compte de faits
apparemment contradictoires. Elle favorise la construction d’une
argumentation solide et la justification d’une conclusion. Elle permet enfin
de découvrir que la recherche de plusieurs sources d’information est
déterminante, que la contradiction entre plusieurs sources d’information est
fréquente et mérite d’être interprétée, et que le choix d’une solution peut
dépendre de plusieurs facteurs.
› 31
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
STRATÉGIES
› 32
Chapitre 6
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans le contexte spécifique de la science, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
STRATÉGIES D’EXPLORATION
STRATÉGIES D’ANALYSE
– Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques et
– Déterminer les contraintes et les éléments importants pour la résolution
contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème ou prévoir
d’un problème
des tendances
– Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
– Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
– Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
– Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire,
comparer, classifier, sérier) pour traiter les informations
– Anticiper les résultats d’une démarche
– Élaborer divers scénarios possibles
– Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter ses
connaissances scientifiques
– Explorer diverses pistes de solution
– Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se positionner au regard
– Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques
d’une problématique scientifique
ATTITUDES
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement des élèves dans les démarches utilisées et leur responsabilisation par rapport à eux-mêmes et à la société. Les attitudes
constituent ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
ATTITUDES INTELLECTUELLES
ATTITUDES COMPORTEMENTALES
– Curiosité
– Discipline personnelle
– Sens de l’initiative
– Autonomie
– Goût du risque intellectuel
– Souci d’efficacité
– Intérêt pour la confrontation des idées
– Souci d’efficience
– Considération de solutions originales
– Persévérance
– Rigueur intellectuelle
– Sens du travail soigné
– Objectivité
– Sens des responsabilités
– Sens du travail méthodique
– Sens de l’effort
– Souci de précision dans la mesure
– Coopération efficace
– Souci d’une langue juste et précise
– Souci de la santé et de la sécurité
– Respect de la vie et de l’environnement
– Écoute
– Respect de soi et des autres
– Esprit d’équipe
– Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
› 33
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
TECHNIQUES
› 34
Chapitre 6
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Les techniques énumérées ci-dessous
revêtent un caractère prescrit, au même titre que les concepts prescrits.
TECHNIQUES LIÉES AUX MANIPULATIONS
TECHNIQUES DE MESURE
– Utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire
– Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments
de mesure (étalonnage, ajustage)
– Utilisation d’instruments d’observation
– Préparation de solutions
– Utilisation des instruments de mesure
– Collecte d’échantillons
– Interprétation des résultats de la mesure (chiffres significatifs, erreurs liées
aux mesures)
ANNEXE A – PROBLÉMATIQUES ENVIRONNEMENTALES ET RÉSEAUX CONCEPTUELS
La présente section décrit les problématiques environnementales proposées
dans ce programme. Elles constituent des enjeux sociaux dont les aspects
scientifiques se prêtent bien au développement des trois compétences
disciplinaires et à l’appropriation des concepts. Comme ces problématiques
ne sont pas prescrites, l’enseignant peut en choisir d’autres pour mobiliser les
mêmes concepts. La description de chacune d’elles est suivie d’une
représentation schématique des réseaux de concepts pouvant leur être associés.
Énergie
La problématique de l’énergie est abordée principalement sous l’angle des
transformations. L’énergie est présente dans l’environnement sous diverses
formes dont l’exploitation implique des transformations qui ne sont pas sans
conséquences sur les écosystèmes.
Alors que la transformation de certaines ressources énergétiques entraîne
la production de rejets difficiles à gérer, d’autres sources d’énergie moins
polluantes génèrent de faibles rendements énergétiques. L’étude de la
production, de la distribution et de l’utilisation de l’énergie permet donc
d’orienter les choix individuels ou collectifs au regard des formes d’énergie
à privilégier.
Au Québec, cette problématique est notamment alimentée par les enjeux
locaux et régionaux liés au développement de l’hydroélectricité, au
déploiement de parcs éoliens, à la poursuite ou non de la filière nucléaire
et au développement de sources d’énergie nouvelles telles que l’énergie de
la biomasse ou encore l’énergie solaire, géothermique, marémotrice, etc.
› 35
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
› 36
Univers vivant
Chapitre 6
Écologie
– Dynamique des écosystèmes
• Relations trophiques
• Productivité primaire
• Flux de matière et d’énergie
• Recyclage chimique
ÉNERGIE
Univers de la Terre
Univers matériel
Lithosphère
Transformations chimiques
Transformations de l’énergie
– Ressources énergétiques
– Photosynthèse et respiration
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Réactions endothermique et exothermique
– Force efficace
Hydrosphère
– Relation entre le travail et l’énergie
– Ressources énergétiques
Organisation de la matière
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse,
– Particules élémentaires (proton, électron, neutron)
l’accélération et le déplacement
Atmosphère
– Modèle atomique simplifié
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la
– Ressources énergétiques
– Règles de nomenclature et d’écriture
vitesse
– Ions polyatomiques
– Relation entre l’énergie thermique, la masse, la
– Notion de mole
capacité thermique massique et la température
Programme de formation de l’école québécoise
Matières résiduelles
Dans les différentes sociétés du monde, plusieurs choses ont une valeur
marchande qui s’estime ou se négocie. Les sociétés les mieux nanties
consomment beaucoup. Et plus elles consomment, plus elles produisent de rejets
dans l’environnement. La production de rejets par habitant est même
directement proportionnelle au niveau de développement économique des pays.
Trop souvent, de vastes quantités de rejets sont gérées de façon inadéquate,
dans des décharges dépourvues de mesures de sécurité à l’égard de
l’environnement. Ces pratiques compromettent la santé publique et
menacent l’équilibre des écosystèmes. Ainsi, les rejets dans l’environnement
sont à l’origine de diverses problématiques comme le smog, l’effet de serre,
les pluies acides, la contamination des sols, la bioaccumulation de
contaminants, la contamination des sources d’eau potable, etc.
Les matières résiduelles ne constituent pas nécessairement des déchets dont
il faut se débarrasser, mais plutôt des rejets à gérer de manière efficace. Les
considérer sous cet angle conduit à une prise de conscience de la nécessité
de transformer les pratiques et les habitudes actuelles dans ce domaine.
Plutôt que de jeter ou de polluer, diverses solutions de rechange s’offrent à
nous : réduire, réparer, recycler, réutiliser, récupérer, valoriser, éduquer
(concept des « RVE »). Ces solutions sont toutes orientées vers des
changements de comportements et l’utilisation de technologies appropriées.
Au Québec, plusieurs politiques ont été mises en place pour gérer les
matières résiduelles. Parmi elles, la Politique québécoise de gestion des
matières résiduelles a notamment pour objectif de valoriser plus de 65 %
des rejets produits collectivement. Pour ce faire, toutes les municipalités du
Québec ont dû se doter d’un plan de gestion des matières résiduelles de
manière à atteindre cet objectif.
› 37
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Univers vivant
› 38
Chapitre 6
Écologie
– Dynamique des communautés
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
• Biodiversité
– Écotoxicologie
• Perturbations
• Contaminant
– Dynamique des écosystèmes
• Bioconcentration
• Relations trophiques
• Bioaccumulation
• Productivité primaire
• Seuil de toxicité
• Flux de matière et d’énergie
• Recyclage chimique
MATIÈRES
RÉSIDUELLES
Univers de la Terre
Univers matériel
Lithosphère
Transformations chimiques
Transformations physiques
– Capacité tampon du milieu
– Précipitation
– Dissolution
– Épuisement des sols
– Décomposition et synthèse
– Dilution
– Contamination
– Photosynthèse et respiration
– Réaction de neutralisation acidobasique
Organisation de la matière
Hydrosphère
– Sels
– Particules élémentaires (proton, électron, neutron)
– Contamination
– Balancement d’équations chimiques
– Modèle atomique simplifié
– Eutrophisation
– Loi de la conservation de la masse
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Stœchiométrie
– Ions polyatomiques
Atmosphère
– Nature de la liaison
– Notion de mole
– Effet de serre
• Covalente
– Circulation atmosphérique
• Ionique
• Vents dominants
– Réactions endothermique et exothermique
– Contamination
Propriétés physiques des solutions
– Solubilité
– Concentration (ppm, mole/L)
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE B – EXEMPLES D’APPLICATIONS LIÉES AUX PROBLÉMATIQUES ENVIRONNEMENTALES
Tout comme pour les problématiques environnementales, les exemples
pas des éléments prescrits du programme. Lorsque la situation s’y prête, ils
d’objets, de systèmes, de produits et de procédés présentés ci-dessous ne sont
peuvent servir à contextualiser les situations d’apprentissage et d’évaluation.
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés à l’énergie
Production
Centrale thermique, centrale hydraulique
Procédé géothermique
Éolienne, hydrolienne
Pile à combustible
Panneau photovoltaïque
Batteries et accumulateurs
Usine marémotrice, système maréthermique
Génératrice, alternateur
Utilisation (applications)
Appareils de radiographie, d’imagerie par résonance magnétique,
Fours
d’électrothérapie, de radiothérapie, etc.
Procédés de protection des surfaces
Prothèses électriques
Appareils domestiques (aspirateur, fer à repasser, coussin chauffant, séchoir à cheveux,
Appareils de télécommunication (satellite, télévision, téléphone cellulaire, etc.)
four à micro-ondes, grille-pain, réfrigérateur, lave-vaisselle, laveuse, sécheuse, etc.)
Ordinateurs, systèmes informatiques
Appareils d’éclairage, appareils électroniques
Automates programmables
Systèmes de chauffage et de climatisation
Aéronef, navire, véhicule
Ascenseur
Machines-outils
Domotique (portes automatiques, système d’alarme et de signalisation, système de
sécurité incendie, etc.)
Moteurs, machines, etc.
Moteur électrique
Moteur à combustion interne, machine à vapeur, turbine
Système de cogénération
Pétrole : puits, plateforme, procédés de raffinage
› 39
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés aux matières résiduelles
› 40
Chapitre 6
Air
Analyseurs de certains polluants : tube à diffusion passive, microbalance
Humidificateur, déshumidificateur
à quartz, sonde à rayons bêta
Procédés d’obtention des biocarburants (oléagineux, éthyliques, gazeux, solides)
Procédé de mesure par photométrie UV, procédé de mesure par corrélation
Filtre à particules, système antipollution des gaz d’échappement d’un véhicule
infrarouge Chromatographe
motorisé
Gravimètre, baromètre, hygromètre, anémomètre
Véhicules électriques, véhicules hybrides
Appareils de ventilation (renouvellement de l’air intérieur)
Eau
Système d’évacuation des eaux usées
Pompe, canons d’arrosage, arroseurs automoteurs, robinet, adoucisseur d’eau,
Station de traitement des eaux usées, procédés d’épuration des eaux usées
compteur d’eau
(par lagunage ou filtration naturelle par des micro-organismes)
Moyens de lutte contre la pollution par les hydrocarbures : télédétection par radar
Usine de traitement de l’eau potable, procédés de purification des eaux potables
mobile (des nappes d’hydrocarbures flottant à la surface de l’eau), système de
(par filtration, par ébullition, par distillation, par photo-oxydation, etc.)
pompage, système de nettoyage à haute pression, barrages absorbants, récupérateur
à brosse circulaire, récupérateur à brosses oléophiles, rouleaux oléophiles mécaniques
Pluviomètre
(plage), cribleuse tractée (sable), ratisseuse (terrain)
Cartes du réseau de collecteurs de précipitations
Canal, écluse, barrage, digue, aqueduc
Moulin à eau, château d’eau
Sols
Dépollution physico-chimique (dissolution des polluants) : procédé d’extraction par
aspiration, procédé d’extraction par injection, procédé de traitement des polluants
par flottaison, etc.
Dépollution biologique : procédés utilisant des bactéries
Phytorestauration (procédé de bioremédiation par les plantes)
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE C – EXEMPLES DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION
Histoire de pêche
1. Intention pédagogique
Le tableau ci-dessous présente quelques caractéristiques du lac :
Cette activité vise le développement des compétences 1 et 3, Chercher des
Caractéristiques
Lac Long
réponses ou des solutions à des problèmes scientifiques et Communiquer à
l’aide du langage scientifique, par l’élaboration d’un plan de remédiation
Volume d’eau
1,24 x 108 m3
pour diminuer l’acidité d’un lac.
Aménagement des berges
Aucun (naturel)
2. Clientèle visée
pH de l’eau en 1988
6,5
Élèves inscrits au programme de science et environnement.
pH de l’eau en 2008
5,5
3. Domaine général de formation touché et axes de développement
Environnement et consommation
On vous demande :
– Connaissance de l’environnement (par l’étude d’impacts environ-
– de déterminer expérimentalement la quantité de réactif nécessaire pour
nementaux)
obtenir la neutralisation désirée;
– Construction d’un environnement sain dans une perspective de
– d’utiliser l’équation de la réaction chimique effectuée pour calculer la
développement durable (par la résolution d’un problème environnemental)
masse exacte de base à épandre dans le lac;
– d’évaluer les risques environnementaux engendrés par ce traitement.
4. Description de la tâche
Amorce
Proposition d’activités
Votre oncle possède une pourvoirie située en Abitibi, sur la rive du lac Long,
Dans un premier temps, les élèves déterminent expérimentalement la
à une vingtaine de kilomètres d’une usine de transformation minière. Il
quantité de base nécessaire pour faire varier le pH d’une solution acide de
remarque que, depuis 1998, les poissons s’y font de plus en plus rares.
5,5 à 6,5.
Après avoir consulté des spécialistes en matière d’environnement, il apprend
Dans un deuxième temps, ils s’appuient sur leurs résultats pour calculer la
que son lac s’est acidifié à la suite d’apports atmosphériques en SO
masse de réactif qui pourra neutraliser l’acidité du lac ciblé. Pour ce faire,
2. Parmi
les actions possibles qui lui sont suggérées pour améliorer la situation, il
ils transposent les résultats obtenus à l’échelle du lac, au moyen de calculs
choisit la neutralisation afin de remédier temporairement au problème.
stœchiométriques.
Votre oncle fait appel à vos connaissances scientifiques pour déterminer la
Ils évaluent ensuite sommairement la toxicité de la solution retenue.
quantité exacte de réactif qui sera nécessaire pour amener le pH du lac à
Quelques capsules d’enseignement peuvent être nécessaires pour aider les
la même valeur qu’en 1988.
› 41
élèves à mieux comprendre et intégrer les concepts mobilisés.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
5. Production attendue
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
› 42
Chapitre 6
Un plan de remédiation comprenant une évaluation sommaire des risques
Concepts prescrits
environnementaux potentiels.
Univers matériel
Univers de la terre
6. Compétences disciplinaires ciblées
– Concentration (mole/L)
Hydrosphère
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
– Électrolytes
– Contamination
d’ordre scientifique
– Échelle pH
– Ions
– Cerner un problème
– Réaction de neutralisation
acidobasique
• Utilisation ou mise en relation des concepts; formulation d’hypothèses
– Sels
– Élaborer un plan d’action
– Balancement d’équations chimiques
Univers vivant
– Loi de la conservation de la masse
• Sélection et contrôle des variables choisies; choix de la démarche, des
– Stœchiométrie
– Écotoxicologie
produits et des outils nécessaires
– Nature de la liaison
• Contaminant
– Concrétiser le plan d’action
• Ionique
– Règles de nomenclature et d’écriture
• Vérification et mesure de l’effet d’une base choisie sur une solution acide
– Ions polyatomiques
– Notion de mole
– Analyser les résultats
• Traitement des données; passage de l’échelle expérimentale à l’échelle
concrète; évaluation de la faisabilité de la solution proposée
Démarche
Compétence 3 – Communiquer à l’aide du langage scientifique
– Démarche expérimentale (sélection et contrôle des variables choisies)
– Participer à des échanges d’information à caractère scientifique
9. Durée approximative
• Échanges afin de proposer des plans d’action; mise en commun de
– Trois périodes de 75 minutes (excluant la rédaction du plan de
l’information en vue de la production du document exigé
remédiation)
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique
10. Pistes d’évaluation
• Production du plan de remédiation (y compris l’évaluation sommaire
des risques de toxicité)
– Évaluation du plan de remédiation (enseignant)
– Évaluation conjointe du travail des coéquipiers
7. Compétences transversales
Exercer son jugement critique; Communiquer de façon appropriée; Coopérer
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Programme de formation de l’école québécoise
Le poisson, une question de choix
1. Intention pédagogique
– associer, si tel est le cas, certains enjeux environnementaux pouvant être
liés de près ou de loin aux espèces ciblées (contamination, espèce
Cette activité, qui vise le développement de la compétence Mettre à profit
protégée, impact sur la biodiversité, etc.);
ses connaissances scientifiques, amène les élèves à choisir les espèces de
poissons les plus propices à leur alimentation.
– présenter, dans un court article, deux espèces de poissons à privilégier
pour la consommation, en apportant pour chacune trois justifications dont
2. Clientèle visée
deux seront de nature scientifique.
Élèves inscrits au programme de science et environnement.
Pour aider les élèves dans leur tâche, l’enseignant pourra avoir préparé des
documents de référence qui présentent divers enjeux environnementaux
3. Domaine général de formation touché et axes de développement
associés à certaines espèces de poissons : bioaccumulation des contaminants,
pathologies humaines liées à la consommation de poissons contaminés,
Santé et bien-être
diminution des populations de morues, utilisation de filets pour la pêche au
– Connaissance des conséquences de ses choix personnels sur sa santé et
thon dans lesquels se prennent les dauphins, etc.
son bien-être (par la sélection d’aliments sains et nutritifs)
Proposition d’activités
Environnement et consommation
En premier lieu, l’enseignant apporte des circulaires, des emballages de poisson
– Connaissance de l’environnement (par la conscience de l’interdépendance
préparés ou des extraits de films, de reportages ou d’émissions de télévision
de la qualité des cours d’eau et de certaines activités humaines)
afin de familiariser les élèves avec les espèces les plus consommées au Québec.
– Construction d’un environnement viable dans une perspective de
Les élèves recueillent des informations au sujet du régime alimentaire de
développement durable (par la connaissance des impacts des activités
chacune des espèces sélectionnées, de leur habitat ainsi que des sources de
humaines sur la santé et l’équilibre des populations de poissons)
contamination associées à ces deux facteurs. Ils déterminent également
d’autres enjeux environnementaux liés aux espèces sélectionnées.
4. Description de la tâche
Au cours de ce travail, ils prennent également connaissance des conseils les
Amorce
plus récents des différents ministères relativement à la consommation
Le Guide alimentaire canadien suggère à tous de manger au moins 150 g
sécuritaire de poisson9.
de poisson par semaine8. Toutefois, choisir les meilleures espèces à
En équipes de quatre, les élèves prennent connaissance des informations
consommer n’est pas si simple.
disponibles, déterminent les variables qui guideront le choix du poisson à
Afin de faire des choix de consommation éclairés, vous devez :
consommer et sélectionnent les espèces qu’ils conseillent d’acheter.
– identifier les espèces de poissons commercialisées au Québec et vous
5. Production attendue
informer sur leur provenance et leur habitat;
Un court article dans lequel l’élève suggère deux espèces de poissons à
privilégier pour la consommation et fournit trois justifications de ces choix
dont deux sont de nature scientifique.
› 43
Chapitre 6
8. Santé Canada, Bien manger avec le Guide alimentaire canadien (consulté en juin 2007).
9. Voir la section Ressources.
http://www.hc-sc.gc.ca/fn-an/food-guide-aliment/index_f.html
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
6. Compétences disciplinaires ciblées
Démarche
› 44
Chapitre 6
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances scientifiques
Démarche de construction d’opinion
– Situer une problématique scientifique dans son contexte
Sources d’information utiles
• Recherche et compréhension des enjeux et des points de vue liés à la
Agence canadienne d’inspection des aliments
problématique de la contamination des aliments (poissons destinés à
http://www.inspection.gc.ca/francais/fssa/fssaf.shtml
la consommation humaine)
Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec
– Comprendre des principes scientifiques liés à la problématique
http://www.mapaq.gouv.qc.ca/Fr/Consommation/Services/guideconsommation/
• Identification et compréhension des principes scientifiques liés à la
Ministère du Développement durable, de l’Environnement
bioaccumulation ainsi qu’aux conséquences de certains types de pêche
et des Parcs du Québec
sur les populations de poissons
http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/guide/index.htm
– Construire son opinion sur la problématique à l’étude
Santé Canada
• Prise en compte de plusieurs ressources et de différents points de vue
http://www.hc-sc.gc.ca/fn-an/index_f.html
afin de construire et de justifier son opinion sur les espèces à privilégier
pour la consommation de poisson
9. Durée approximative
– Deux périodes de 75 minutes (excluant la rédaction de l’article)
7. Compétences transversales
Exercer son jugement critique; Coopérer; Communiquer de façon appropriée
10. Pistes d’évaluation
– Évaluation de l’article (enseignant)
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
– Évaluation conjointe du travail des coéquipiers
Concepts prescrits
Univers matériel
Univers vivant
Propriétés physiques des solutions
Écologie
– Solubilité
– Contaminant
– Concentration (g/L, ppm, %, mole/L)
– Bioconcentration
– Ions
– Bioaccumulation
Transformations chimiques
– Seuil de toxicité
– Décomposition et synthèse
Transformations physiques
– Dissolution
– Dilution
Organisation de la matière
– Règles de nomenclature et d’écriture
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
Programme de formation de l’école québécoise
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
ANNEXE D – RÉPARTITION DES CONCEPTS PRESCRITS DU PREMIER ET DU DEUXIÈME CYCLE DU SECONDAIRE
Parcours de formation générale appliquée
UNIVERS MATÉRIEL
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Propriétés
Propriétés de la matière
Propriétés physiques des solutions
– Propriétés caractéristiques
– Propriétés caractéristiques physiques
– Solubilité
– Masse
• Point de fusion
– Concentration (g/L, ppm, %, mole/L)
– Volume
• Point d’ébullition
– Électrolytes
– Température
• Masse volumique
– Échelle pH
– États de la matière
• Solubilité
– Ions
– Acidité et basicité
– Propriétés caractéristiques chimiques
– Conductibilité électrique
• Réaction à des indicateurs
– Propriétés des solutions
Transformations
Transformations de la matière
Transformations chimiques
Transformations chimiques
– Changement physique
– Transformations physiques
– Combustion
– Précipitation
– Changement chimique
– Transformations chimiques
– Oxydation
– Décomposition et synthèse
– Conservation de la matière
– Formes d’énergie
– Photosynthèse et respiration
– Mélanges
– Modèle particulaire
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Solutions
– Sels
– Séparation des mélanges
– Balancement d’équations chimiques
– Loi de la conservation de la masse
– Stœchiométrie
– Nature de la liaison
• Covalente
• Ionique
– Réactions endothermique et exothermique
Transformations physiques
– Dissolution
› 45
– Dilution
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
UNIVERS MATÉRIEL (SUITE)
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
› 46
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Chapitre 6
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Organisation
Organisation de la matière
Organisation de la matière
– Atome
– Substance pure (composé, élément)
– Notation de Lewis
– Élément
– Mélanges homogènes et hétérogènes
– Particules élémentaires (proton électron, neutron)
– Tableau périodique
– Modèle atomique simplifié
– Molécule
– Masse atomique relative et isotopes
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Ions polyatomiques
– Notion de mole
Fluides
Électricité et électromagnétisme
– Fluide compressible et incompressible
Électricité
– Pression
– Charge électrique
– Relation entre pression et volume
– Électricité statique
– Loi d’Ohm
– Circuits électriques
– Relation entre la puissance et l’énergie électrique
Électromagnétisme
– Forces d’attraction et de répulsion
– Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant
électrique
– Champ magnétique d’un solénoïde
– Induction électromagnétique
Transformations de l’énergie
Transformations de l’énergie
– Loi de la conservation de l’énergie
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Rendement énergétique
– Force efficace
– Distinction entre la chaleur et la température
– Relation entre le travail et l’énergie
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse,
l’accélération et le déplacement
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la
vitesse
– Relation entre l'énergie thermique, la capacité
thermique massique, la masse et la température
Programme de formation de l’école québécoise
UNIVERS MATÉRIEL (SUITE )
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Ondes
Fluides
– Fréquence
– Principe d’Archimède
– Longueur d’onde
– Principe de Pascal
– Amplitude
– Principe de Bernouilli
– Échelle des décibels
– Spectre électromagnétique
Forces et mouvements
– Déviation des ondes lumineuses
– Force
– Foyer d’une lentille
– Types de forces
– Équilibre de deux forces
– Relation entre la vitesse constante, la distance
et le temps
– Distinction entre la masse et le poids
› 47
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
UNIVERS VIVANT
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
› 48
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Chapitre 6
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Diversité de la vie
Dynamique des écosystèmes
Écologie
– Habitat
– Perturbations
– Écotoxicologie
– Niche écologique
– Relations trophiques
• Contaminant
– Espèce
– Productivité primaire
• Bioconcentration
– Population
– Flux de matière et d’énergie
• Bioaccumulation
– Adaptations physiques et comportementales
– Recyclage chimique
• Seuil de toxicité
– Évolution
– Facteurs influençant la distribution des biomes
– Taxonomie
– Écosystèmes
– Gènes et chromosomes
SYSTÈMES
FONCTION DE NUTRITION
Maintien de la vie
Système digestif
– Caractéristiques du vivant
– Types d’aliments (eau, protides, glucides, lipides,
– Cellules végétales et animales
vitamines, minéraux)
– Photosynthèse et respiration
– Valeur énergétique des aliments
– Constituants cellulaires visibles au microscope
– Tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin
– Intrants et extrants (énergie, nutriments, déchets)
grêle, gros intestin, anus)
– Osmose et diffusion
– Transformations des aliments (mécaniques,
chimiques)
– Glandes digestives (glandes salivaires, glandes
gastriques, pancréas, foie, glandes intestinales)
Systèmes circulatoire et respiratoire
– Système respiratoire (fosses nasales, pharynx,
trachée, bronches et poumons)
– Fonctions des constituants du sang (plasma et
éléments figurés)
– Compatibilité des groupes sanguins
– Système circulatoire (voies de circulation et types de
vaisseaux)
– Système lymphatique (lymphe, anticorps)
Système excréteur
– Système urinaire (reins, uretère, vessie, urètre)
– Composants de l’urine (eau, sels minéraux, urée)
– Maintien de l’équilibre sanguin (reins, poumons et
glandes sudoripares)
Programme de formation de l’école québécoise
UNIVERS VIVANT (SUITE)
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
FONCTION DE RELATION
Système nerveux et musculosquelettique
– Système nerveux central (encéphale, moelle
épinière)
– Système nerveux périphérique (nerfs)
• Neurone (synapse, axone, dendrites)
• Influx nerveux (acte volontaire, arc réflexe)
– Récepteurs sensoriels (œil, oreille, peau, langue, nez)
– Système musculosquelettique (os, articulations,
muscles)
• Fonction des os, articulations et muscles
• Types de muscles
• Types de mouvements articulaires
Perpétuation des espèces
FONCTION DE REPRODUCTION
– Reproduction asexuée ou sexuée
Système reproducteur
– Modes de reproduction chez les végétaux
– Division cellulaire
– Modes de reproduction chez les animaux
• Mitose
– Organes reproducteurs
• Méiose
– Gamètes
• Diversité génétique
– Fécondation
– Puberté (fille et garçon)
– Grossesse
– Régulation hormonale chez l’homme
– Stades du développement humain
• Spermatogenèse
– Contraception
• Érection
– Moyens empêchant la fixation du zygote dans
• Éjaculation
l’utérus
– Régulation hormonale chez la femme
– Maladies transmises sexuellement
• Ovogenèse
• Cycle ovarien
• Cycle menstruel
› 49
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
TERRE ET ESPACE
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
› 50
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Chapitre 6
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Caractéristiques générales de la Terre
Lithosphère
Lithosphère
– Structure interne de la Terre
– Minéraux
– Horizons du sol (profil)
– Lithosphère
– Ressources énergétiques
– Capacité tampon du sol
– Hydrosphère
– Contamination
– Atmosphère
– Types de roches (minéraux de base)
– Couches de l’atmosphère
– Eau (répartition)
– Air (composition)
– Types de sols
– Relief
Phénomènes géologiques et géophysiques
Hydrosphère
Hydrosphère
– Plaque tectonique
– Bassin versant
– Contamination
– Volcan
– Ressources énergétiques
– Eutrophisation
– Tremblement de terre
– Orogenèse
– Érosion
– Manifestations naturelles de l’énergie
– Vents
– Cycle de l’eau
– Ressources énergétiques renouvelables et
non renouvelables
Atmosphère
Atmosphère
– Masse d’air
– Effet de serre
– Cyclone et anticyclone
– Circulation atmosphérique
– Ressources énergétiques
• Vents dominants
– Contamination
Phénomènes astronomiques
Sciences de l’espace
– Gravitation universelle (étude qualitative)
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Système solaire
– Système Terre-Lune (effet gravitationnel)
– Lumière (propriétés)
– Cycle du jour et de la nuit
– Phases de la Lune
– Éclipses
– Saisons
– Comètes
– Aurores boréales
– Impacts météoritiques
Programme de formation de l’école québécoise
UNIVERS TECHNOLOGIQUE
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Langage des lignes
Langage des lignes
– Tracés géométriques
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
– Formes de représentation (croquis, perspective et
d’ensemble)
projection oblique)
– Cotation fonctionnelle
– Lignes de base
– Développements (prisme, cylindre, pyramide, cône)
– Échelles
– Standards et représentations (schémas, symboles)
– Projections orthogonales (vues multiples et
isométrie)
– Projections axonométriques : vue éclatée (lecture)
– Coupes et sections
– Cotation et tolérances
– Standards et représentations (schémas et symboles)
Ingénierie
Ingénierie mécanique
Ingénierie mécanique
– Cahier des charges
– Liaisons types des pièces mécaniques
– Adhérence et frottement entre les pièces
– Schéma de principe
– Fonctions types
– Liaisons des pièces mécaniques (degré de liberté
– Schéma de construction
– Fonction,composantes et utilisation des systèmes de
d’une pièce)
– Gamme de fabrication
transmission du mouvement (roues de friction,poulies
– Fonction de guidage
et courroie,engrenage,roues dentées et chaîne,roues
– Matière première
– Construction et particularités du mouvement des
et vis sans fin)
systèmes de transmission du mouvement (roues de
– Matériau
– Changements de vitesse
friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées
– Matériel
– Fonction, composantes et utilisation des systèmes
et chaîne, roue et vis sans fin)
de transformation du mouvement (vis et écrou,
– Changements de vitesse,couple résistant,couple moteur
cames, bielles, manivelles, coulisses et systèmes
– Construction et particularités du mouvement des sys-
bielle et manivelle, pignon et crémaillère)
tèmes de transformation du mouvement (vis et écrou,
cames, excentriques bielles, manivelles, coulisses et
systèmes bielle et manivelle, pignon et crémaillère)
Systèmes technologiques
Ingénierie électrique
Ingénierie électrique
– Système (fonction globale,intrants,procédés,extrants,
– Fonction d’alimentation
– Fonction d’alimentation
contrôle)
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
– Composantes d’un système
(résistance et codification, circuit imprimé)
– Fonctions de commandes types (levier, poussoir,
– Fonctions mécaniques élémentaires (liaison,
bascule, commande magnétique)
– Fonctions de commandes types (unipolaire, bipo-
guidage)
laire, unidirectionnel, bidirectionnel)
– Transformations de l’énergie
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité
et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
› 51
– Autres fonctions (condensateur, diode, transistor,
relais semi-conducteur)
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
UNIVERS TECHNOLOGIQUE (SUITE)
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
› 52
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Chapitre 6
Science et technologie
Applications technologiques et scientifiques
Science et environnement
Forces et mouvements
Matériaux
Matériaux
– Types de mouvements
– Contraintes (traction, compression, torsion)
– Contraintes (flexion,cisaillement)
– Effets d’une force
– Propriétés mécaniques
– Caractérisation des propriétés mécaniques
– Machines simples
– Types et propriétés
– Traitements thermiques
– Mécanismes de transmission du mouvement
• Alliages à base de fer
– Types et propriétés
– Mécanismes de transformation du mouvement
• Métaux et alliages non ferreux
• Matières plastiques (thermoplastiques,thermo-
• Matières plastiques (thermoplastiques)
durcissables)
• Bois et bois modifiés
• Céramiques
– Cellule (composantes de la cellule, membrane
• Matériaux composites
cellulaire, noyau, chromosomes, gènes)
– Modification des propriétés (dégradation,protection
Fabrication
Fabrication
– Façonnage
– Fabrication
• Machines et outillage
• Caractéristiques du perçage, du taraudage et du
– Fabrication
filetage
• Ébauchage et finition
– Mesure et contrôle
• Caractéristiques du traçage
• Mesure directe (pied à coulisse)
– Mesures
• Contrôle, forme et position (plan, section, angle)
• Mesure directe (règle)
Biotechnologie
– Procédés
• Pasteurisation
• Fabrication du vaccin
• Insémination artificielle
• Culture cellulaire
Programme de formation de l’école québécoise
Bibliographie
Culture scientifique et technologique
BARMA, Sylvie et Louise GUILBERT. « Différentes visions de la culture
ASTOLFI, Jean-Pierre et autres. Pratiques de formation en didactique des
scientifique et technologique : Défis et contraintes pour les enseignants »,
sciences, Bruxelles, De Boeck, 1997, 498 p.
dans HASNI, Abdelkrim, Yves LENOIR et Joël LEBEAUME (dir.). La formation
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de
à l'enseignement des sciences et des technologies au secondaire dans le
résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement
contexte des réformes par compétences, Québec, Presses de l’Université du
du Canada, 1997, 261 p.
Québec, 2006, 278 p.
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et
et en science, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec,
gouvernement du Québec, 2002, 215 p.
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les
finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck Université,
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De
1994, 219 p.
quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la
développer?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec,
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris,
Université Laval, 2002, 25 p.
Belin, 1999, 239 p.
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique : Concepts
GUILBERT, Louise. « La pensée critique en science : Présentation d’un modèle
de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec,
iconique en vue d’une définition opérationnelle », The Journal of Educational
MultiMondes, 2001, 480 p.
Thought, vol. 24, no 3, décembre 1990, p. 195-218.
Didactique de la science
Éducation relative à l’environnement
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for
HADE, André. Nos lacs : Les connaître pour mieux les protéger, Montréal,
All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 272 p.
Fides, 2003, 360 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE.
SAUVÉ, Lucie. Pour une éducation relative à l'environnement : Éléments de
Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University
design pédagogique, guide de développement professionnel à l'intention
Press, 1993, 420 p.
des éducateurs, Montréal, Guérin, 1997, 361 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of
SAUVÉ, Lucie. Éducation et environnement à l'école secondaire : Modèles
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
d'intervention en éducation relative à l'environnement, Montréal, Logiques,
2001, 311 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs
for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993,
WARIDEL, Laure. Acheter, c’est voter, Montréal, Écosociété, 2005, 176 p.
300 p.
VILLENEUVE, Claude et François RICHARD. Vivre les changements climatiques :
Réagir pour l'avenir, Montréal, Multimondes, 2007, 400 p.
› 53
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et environnement
Table des matières
Science et technologie
Présentation de la discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Compétence 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés
La vision de la science et de la technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
en science et en technologie . . . . . . . . . . . . . . . . 20
La culture scientifique et technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Le programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Compétence 3 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Relations entre le programme de science et technologie
Attentes de fin de cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
et les autres éléments du Programme de formation . . . . . . . . . . . . 4
Développement de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Relations avec les domaines généraux de formation . . . . . . . . . . . . 4
Relations avec les compétences transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire . . 24
Relations avec les autres disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Démarches, stratégies, attitudes et techniques . . . . . . . . . . . . . . . 25
Concepts prescrits (première année du cycle) . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Contexte pédagogique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Concepts prescrits (deuxième année du cycle) . . . . . . . . . . . . . . . 48
Ressources pouvant être mises à profit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Rôle de l’enseignant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Rôle de l’élève . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Annexe – Exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation . . . . 72
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique
ou technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Compétence 1 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Attentes de fin de cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Développement de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances
scientifiques et technologiques . . . . . . . . . . . . . . 16
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Compétence 2 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Critères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Attentes de fin de cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Développement de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Apport du programme de science et technologie
au Programme de formation
Chercher des réponses ou des
solutions à des problèmes d’ordre
Science et technolo
Mettre à profit ses
gie
scientifique ou technologique
connaissances scientifiques
et technologiques
Mathématique, science et technologie
Mettre en œuvre
Exercer son
sa pensée créatrice
jugement critique
Se donner
des méthodes
COMPÉTENCES D’ORDRE INTELLECTUEL
COMPÉTENCESD’ORDREM
Résoudre des
de travail
ÉTH
problèmes
efficaces
OD
Santé et
Orientation et
O
Langues
Universs
L
o
O
Exploiter
bien-être
entrepreneuriat
G
c
IQ
i
l’information
Structuration
Exploiter les
U
a
E
de l’identité
technologies
l
de l’information
et de la
Développement
communication
ÉLÈVE Construction
d’une vision
du pouvoir
du monde
D
d’action
év
C
Vivre-ensemble
O
e
M
et citoyenneté
Environnement et
l
P
o
ÉT
consommation
E
p
N
Communiquer
Médias
Actualiser
L
C
p
E
de façon
D
son potentiel
e
E
appropriée
L
m
’ORD
e
RE
Coopérer
n
DE
t
Arts
LA C
p
OM
r
MU
o
NICA
f
TIO
e
N
s
COMPÉTENCES D’ORDRE PERSONNEL ET SOCIA
sionnel
Développement de la personne
Visées du Programme de formation
Domaines généraux de formation
Compétences transversales
Communiquer
Domaines d’apprentissage
à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie
Compétences disciplinaires en science et technologie
Programme de formation de l’école québécoise
Présentation de la discipline
La science et la technologie jouent un rôle sans cesse grandissant dans nos
elle se caractérise notamment par la recherche de modèles
La science offre
vies et elles contribuent d’une façon déterminante à la transformation des
intelligibles, les plus simples possible, pour rendre compte
une grille d’analyse
sociétés. Leur influence est manifeste dans une multitude de réalisations
de la complexité du monde. Ces modèles peuvent par la
du monde qui nous
omniprésentes dans notre environnement, et les méthodologies qui les carac-
suite être combinés à des modèles existants qui deviennent
entoure. Elle vise
térisent, aussi bien que les connaissances qu’elles ont permis de générer,
de plus en plus englobants. Les théories et les modèles
à décrire et à expliquer
s’appliquent à de nombreuses sphères de l’activité humaine.
sont ainsi constamment mis à l’épreuve, modifiés et réor-
certains aspects
ganisés au fur et à mesure que de nouvelles connaissances
de notre univers.
Les activités scientifiques et technologiques s’inscrivent dans un contexte
se construisent.
social et culturel et elles sont le fruit du travail d’une communauté qui cons-
truit de manière collective de nouveaux savoirs. En science et en techno-
Quant à la technologie, elle est plus particulièrement orientée vers l’action
logie tout comme dans les autres domaines d’activité, l’évolution des
et l’intervention. Elle vise à soutenir l’activité humaine exercée sur l’envi-
connaissances ne se fait pas de façon linéaire et additive. Fortement mar-
ronnement, dont l’être humain est lui-même partie intégrante. Ses champs
quées par les contextes sociétal et environnemental dans lesquels elles
d’application couvrent toutes les sphères d’activité. Le terme technologie
s’inscrivent, les connaissances scientifiques et technologiques avancent tan-
désigne de fait une grande diversité de réalisations, qui vont des plus simples
tôt à petits pas, par approximations successives, tantôt par bonds. Elles
aux plus sophistiquées. Parmi celles-ci, on compte aussi bien des techniques
connaissent parfois des périodes de stagnation auxquelles peuvent succé-
et des procédés que des outils, des machines et des matériaux. La techno-
der des progressions spectaculaires.
logie tend vers la plus grande rigueur possible dans ses réalisations et elle
s’alimente aux principes et aux concepts élaborés par la science ou à ceux
L’émergence rapide des savoirs scientifiques et technologiques, leur quantité,
d’autres disciplines, selon les besoins auxquels elle cherche à répondre.
leur complexité et la prolifération de leurs applications exigent des individus
Elle repose néanmoins sur des savoirs et des pratiques qui
qu’ils disposent non seulement d’un bagage de connaissances spécifiques de
lui sont propres. Les préoccupations pragmatiques qui la
ces domaines, mais aussi de stratégies qui leur permettent de s’adapter aux
La technologie, plus
caractérisent conduisent à la conception et à l’adoption
contraintes du changement. Une telle adaptation nécessite de prendre du recul
particulièrement orientée
de démarches spécifiques.
par rapport aux acquis, de comprendre la portée et les limites du savoir et d’en
vers l’action et l’inter-
saisir les retombées. Cela suppose en outre la capacité à prendre une position
La science et la technologie sont de plus en plus marquées
vention, vise à soutenir
critique à l’égard des questions d’ordre éthique soulevées par ces retombées.
par leur interdépendance, au point que, dans un grand
l’activité humaine exer-
nombre de situations, on distingue difficilement la fron-
cée sur l’environnement.
tière qui les sépare. Dans son effort pour comprendre le
Ses champs d’appli-
La vision de la science et de la technologie
monde qui nous entoure, la science s’appuie fréquemment
cation couvrent toutes
La science offre une grille d’analyse du monde qui nous entoure. Elle vise
sur les développements de la technologie et sur ses réali-
les sphères d’activité.
à décrire et à expliquer certains aspects de notre univers. Constituée d’un
sations concrètes. Réciproquement, lorsque la technologie
ensemble de théories, de connaissances, d’observations et de démarches,
› 1
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
s’efforce de répondre à un besoin par la réalisation
à prendre des décisions éclairées et de leur faire découvrir le plaisir que l’on
› 2
La science et la
d’objets techniques1, de systèmes2, de produits3 ou par
peut retirer de la science et de la technologie.
Chapitre 6
technologie sont de
l’élaboration de procédés4, elle tire profit des principes,
Les activités scientifiques et technologiques sollicitent la curiosité, l’imagina-
plus en plus marquées
des lois et des théories scientifiques, tout en leur offrant
tion, le désir d’explorer, le plaisir d’expérimenter et de découvrir tout autant
par leur interdépendance,
un champ d’application.
que les connaissances et le besoin de comprendre, d’expliquer, de créer et
au point que, dans
Il arrive aussi que les avancées technologiques précèdent
d’exécuter. À ce titre, la science et la technologie ne sont pas l’apanage de
un grand nombre de
les théories scientifiques qui en expliquent le fondement.
quelques initiés. La curiosité à l’égard des phénomènes qui nous entourent
situations, on distingue
On fabriquait depuis longtemps des boussoles quand
ainsi que la fascination pour les inventions et l’innovation en science et en
difficilement la frontière
parut la première étude moderne sur le magnétisme. Les
technologie nous interpellent tous à des degrés divers.
qui les sépare.
premiers moteurs à explosion ont fonctionné sans l’aide
L’histoire de la science et de la technologie est partie prenante de cette
de la thermodynamique tout comme les premiers avions
culture et doit être mise à contribution. Elle permet de mettre en perspective
ont volé sans l’aide de l’aérodynamique. La technologie devient même, dans
les découvertes scientifiques de même que les innovations technologiques
ce cas, un champ extrêmement fécond d’exploration et de questionnement
et d’enrichir la compréhension que l’on en a.
qui relance la théorisation. Cette complémentarité entre la science et la tech-
nologie existe également dans leurs manières respectives d’aborder le monde
Diverses ressources peuvent être mises à profit. Les musées, les centres de
physique, tant du point de vue conceptuel que du point de vue pratique.
recherche, les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entre-
prises locales ou plusieurs autres ressources communautaires constituent
autant de sources où puiser pour accroître et enrichir sa culture scientifique
Parties intégrantes
La culture scientifique et technologique
et technologique.
des sociétés qu’elles
Parties intégrantes des sociétés qu’elles ont contribué à
ont contribué à façonner,
façonner, la science et la technologie occupent une part
la science et la techno-
Le programme
importante de l’héritage culturel et constituent un facteur
logie occupent une part
déterminant de développement. Aussi importe-t-il d’ame-
Le programme préconise un enseignement où la science et la technologie
importante de l’héritage
ner les élèves à élargir graduellement leur culture scien-
sont abordées selon quatre perspectives. La perspective que l’on qualifie de
culturel et constituent
tifique et technologique, de leur faire prendre conscience
technocratique aborde l’enseignement sous l’angle de l’expertise scientifique.
un facteur déterminant
du rôle qu’une telle culture peut jouer dans leur capacité
La perspective démocratique se soucie plutôt de développer l’expertise
de développement.
citoyenne. La perspective humaniste vise le développement
du potentiel intellectuel tandis que la perspective utilitariste
s’oriente vers l’utilisation de la science et de la technolo-
Ce programme regroupe
1. Par « objet technique », on entend un objet fabriqué par opposition à un objet naturel. Il s’agit
gie au quotidien.
en une seule discipline
d’un objet de construction simple qui a un but utilitaire. Par exemple : un marteau ou une pince
plusieurs champs
à épiler.
Ce programme regroupe en une seule discipline plusieurs
2. Par « système », on entend un ensemble d’éléments, plus ou moins complexes, ordonnés et en
disciplinaires, à
interaction. Le système permet de répondre à un besoin déterminé. Par exemple : une bicyclette,
champs disciplinaires, à savoir l’astronomie, la biologie, la
savoir l’astronomie,
un lave-vaisselle ou un système de chauffage et de ventilation.
chimie, la géologie, la physique et la technologie. Ce
la biologie, la chimie,
3. Par « produit », on entend une substance qui résulte de transformations dues à des opérations
regroupement est notamment motivé par le besoin
humaines. Par exemple : un produit alimentaire ou un produit de beauté.
la géologie, la physique
fréquent de faire appel aux contenus et aux méthodes de
4. Par « procédé », on désigne les moyens et les méthodes utilisés pour faire quelque chose, pour
et la technologie.
obtenir un résultat. Par exemple : des procédés techniques, industriels ou de fabrication.
plusieurs de ces champs pour résoudre des problèmes ou
Programme de formation de l’école québécoise
pour construire son opinion au regard de grandes problématiques scienti-
L’élève est amené à s’approprier les concepts qui permettent de comprendre
fiques et technologiques.
diverses problématiques et d’analyser le fonctionnement d’objets et de sys-
tèmes technologiques. Ces concepts sont abordés en tant qu’éléments utiles
Dans le prolongement des programmes du primaire et du premier cycle du
pour comprendre le monde et porter des jugements éclairés. Ils ne sont pas
secondaire, il cible le développement des trois mêmes compétences :
étudiés de manière isolée, mais dans leurs interrelations, en fonction des
– Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scien-
problèmes à résoudre ou des objets et des systèmes à concevoir ou à analyser.
tifique ou technologique;
La troisième compétence fait appel aux divers langages propres à la disci-
– Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques;
pline et essentiels au partage d’information, de même qu’à l’interprétation
– Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie.
et à la production de messages à caractère scientifique ou technologique.
Étroitement liées, ces compétences se rattachent à des dimensions complé-
Elle postule non seulement la connaissance d’une terminologie et d’un sym-
mentaires de la science et de la technologie : les aspects pratiques et métho-
bolisme spécialisés, mais aussi leur utilisation judicieuse, notamment par
dologiques; les aspects théoriques, sociohistoriques et environnementaux;
l’adaptation du discours aux interlocuteurs ciblés.
et les aspects relatifs à la communication. Bien que les intentions globales
L’élève participe activement à des échanges en faisant appel aux langages
qui en émergent soient sensiblement les mêmes qu’au primaire et qu’au
propres à la science et à la technologie, conformément aux règles et aux
premier cycle du secondaire, les exigences relatives à leur développement
conventions établies. Afin d’en comprendre les enjeux, il construit son argu-
sont de plus en plus élevées.
mentation et exprime son point de vue.
La première compétence met l’accent sur la méthodologie utilisée en science
Les trois compétences se développent et s’évaluent en interaction et non de
et en technologie pour résoudre des problèmes. Elle est axée sur l’appropria-
manière isolée et séquentielle. L’appropriation des démarches utilisées en
tion de concepts et de stratégies au moyen de démarches où la manipula-
science et en technologie demande en effet que l’on connaisse et mobilise
tion occupe une place centrale.
les concepts et les langages qui y correspondent. Elle
L’élève est appelé à se poser des questions, à résoudre
s’effectue dans les divers contextes qui contribuent à
Les trois compétences se développent et
des problèmes et à trouver des solutions en obser-
leur donner sens et portée.
s’évaluent en interaction et non de manière
vant, en manipulant, en mesurant, en expérimentant
Ces compétences sont indissociables des objets
isolée et séquentielle.
et en construisant, que ce soit dans un laboratoire,
d’étude privilégiés par le programme. Provenant de
dans un atelier ou sur le terrain.
divers champs disciplinaires, ces éléments sont
La deuxième compétence met l’accent sur la conceptualisation et sur le réin-
regroupés en quatre univers : l’univers vivant; l’univers matériel; la Terre et
vestissement des apprentissages en science et en technologie, notamment
l’espace; et l’univers technologique. Chacun d’eux, présenté dans la section
dans des problématiques de la vie quotidienne. Elle implique aussi une réflexion
Contenu de formation, fournit des ressources essentielles au développement
sur la nature même des savoirs scientifiques et technologiques, leur évolution
des compétences.
et leurs multiples retombées, particulièrement sur le plan sociétal et
environnemental.
› 3
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Relations entre le programme de science et technologie
› 4
Chapitre 6
et les autres éléments du Programme de formation
Le programme de science et technologie présente de nombreuses relations
Environnement et consommation
avec les autres éléments du Programme de formation, à savoir les domaines
Les savoirs scientifiques et technologiques contribuent à sensibiliser les
généraux de formation, les compétences transversales, le programme de
jeunes à des questions liées à leur environnement, comme l’exploitation des
mathématique et les autres domaines d’apprentissage.
ressources naturelles, les impacts de certaines réalisations humaines, la ges-
tion des déchets, la richesse des différents milieux de vie, les enjeux éthiques
Relations avec les domaines généraux de formation
associés aux biotechnologies, la complexité des changements climatiques
et la biodiversité. Plusieurs avancées de la science et de la technologie ont
Les problématiques associées aux domaines généraux de formation trouvent
entraîné des habitudes de consommation qui ont des conséquences diverses
un écho important dans les enjeux et les défis liés aux découvertes et aux
sur l’environnement. Par exemple, si l’on opte pour l’analyse d’une centrale
réalisations d’ordre scientifique ou technologique, plus particulièrement dans
hydroélectrique ou la conception d’une éolienne, on en étudiera les impacts
leurs répercussions sur la santé, le bien-être, l’environnement et l’économie.
d’ordre social, éthique, économique ou environnemental. Il convient aussi
d’amener les élèves à prendre conscience de ces
Santé et bien-être
Les domaines généraux de formation
enjeux, à s’interroger sur leurs propres habitudes de
Les nombreuses interrogations liées à la santé, au
nomment les grands enjeux contemporains.
consommation et à adopter un comportement res-
bien-être et à la sexualité des adolescents bénéficient
Par leur manière spécifique d’aborder la
ponsable à cet égard.
largement des savoirs acquis dans cette discipline.
réalité, les disciplines scolaires apportent
Ceux-ci contribuent de façon significative à l’exploi-
un éclairage particulier sur ces enjeux,
Médias
tation de ce domaine général de formation, par
supportant ainsi le développement
Que ce soit pour s’informer, apprendre ou communi-
exemple en offrant aux élèves la possibilité de mieux
d’une vision du monde élargie.
quer, les élèves ont recours aux différents médias qui
connaître leur corps et en les incitant à adopter de
sont déjà très présents dans leur quotidien. Dans leur
saines habitudes de vie. Songeons notamment aux principes biochimiques
quête d’information, ils apprennent à devenir critiques à l’égard des rensei-
et énergétiques de la nutrition et des divers produits qui s’y rattachent, aux
gnements qu’ils obtiennent. Ils s’approprient le matériel et les codes de com-
principes toxicologiques liés à la consommation de cigarettes ou aux prin-
munication médiatiques; ils constatent graduellement l’influence des médias
cipes biomécaniques relatifs à l’adoption d’une bonne posture. Quant aux
dans leur vie quotidienne et dans la société. Ces ressources devraient être
développements technologiques dans le domaine de la santé, ils constituent
largement exploitées par l’enseignant. Les films, les journaux et la télévision
autant de sujets susceptibles d’alimenter des situations d’apprentissage et
traitent de sujets de nature scientifique ou technologique qui présentent de
d’évaluation.
multiples liens possibles avec le quotidien des élèves. Par ailleurs, l’intérêt,
Programme de formation de l’école québécoise
voire l’engouement, pour plusieurs appareils permettant la diffusion de
Compétences transversales d’ordre intellectuel
l’information, tels que la radio, la télévision, l’ordinateur, le téléphone cel-
Les compétences d’ordre intellectuel jouent un rôle de premier plan dans le
lulaire ou encore les satellites de communication, peut être exploité pour
développement et l’exercice des compétences en science et en technologie.
contextualiser les apprentissages et accroître la motivation des élèves.
Ainsi, la quête de réponses à des questions d’ordre scientifique ou la
recherche de solutions à des problèmes d’ordre technologique exigent des
Orientation et entrepreneuriat
élèves qu’ils exploitent l’information de façon judicieuse et se questionnent
Les diverses activités que les élèves sont appelés à réaliser dans le cadre
quant à la crédibilité des sources. Cela les amène aussi à développer des
de ce programme sont autant d’occasions de les amener à mieux comprendre
habiletés en matière de résolution de problèmes et à les adapter à la nature
le travail du scientifique ou du technologue et à s’y
particulière de contextes divers. Considérer plus d’une
intéresser pour leur orientation personnelle.
manière de concevoir et de réaliser un objet tech-
Les compétences transversales ne se cons-
nique ou un système, élaborer et mettre en œuvre
Plusieurs savoirs de nature scientifique ou technolo-
truisent pas dans l’abstrait; elles prennent
un plan d’action pour résoudre un problème, tenir
gique s’avéreront utiles dans de nombreux secteurs
racine dans des contextes d’apprentissage
compte de positions divergentes au regard d’une pro-
d’emploi. L’enseignant peut aider les élèves à en
spécifiques, le plus souvent disciplinaires.
blématique scientifique ou technologique repré-
prendre conscience et à mesurer leur intérêt pour ces
sentent autant de façons de mettre en œuvre leur
secteurs et leur aptitude à s’engager dans des pro-
pensée créatrice.
fessions qui s’y rattachent. De telles prises de conscience sont particulière-
ment importantes au deuxième cycle du secondaire, puisque les élèves sont
La société actuelle n’est pas à l’abri de la présence des pseudo-sciences. Les
appelés à préciser leur cheminement scolaire et professionnel.
élèves doivent donc apprendre à exercer leur jugement critique, entre autres
lorsqu’ils analysent, même sommairement, certaines publicités, certains dis-
Vivre-ensemble et citoyenneté
cours à prétention scientifique ou encore certaines retombées de la science
et de la technologie. Il leur faut conserver une distance critique à l’égard
La culture scientifique et technologique que les élèves acquièrent graduel-
des influences médiatiques, des pressions sociales de même que des idées
lement se traduit par de nouvelles représentations de certains enjeux socié-
reçues et faire la part des choses, notamment entre ce qui est validé par la
taux, ce qui peut améliorer la qualité de leur participation à la vie de la classe,
communauté scientifique et ce qui ne l’est pas.
de l’école ou de la société dans son ensemble. L’organisation d’une campagne
de sensibilisation à une saine nutrition ou l’aménagement écologique de
Compétences transversales d’ordre méthodologique
l’école offrent des canevas de situations qui aident les élèves à faire l’appren-
tissage d’une citoyenneté responsable.
Le souci de rigueur associé aux diverses démarches propres à ce programme
contraint les élèves à se donner des méthodes de travail efficaces. Ils
apprennent aussi à respecter les normes et les conventions que nécessitent
Relations avec les compétences transversales
certaines de ces démarches.
L’appropriation d’une culture scientifique et technologique, telle qu’elle est
L’essor des technologies de l’information et de la communication a largement
proposée dans ce programme, s’opère par le développement des compétences
contribué aux récentes avancées dans le monde de la science et de la tech-
disciplinaires qui font appel à l’ensemble des compétences transversales tout
nologie. Le fait que les élèves aient à recourir à divers outils technologiques
en permettant de les développer.
(sondes connectées à des interfaces d’acquisition de données, dessin assisté
› 5
par ordinateur, logiciels de simulation, etc.) dans l’expérimentation et la
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
résolution de problèmes scientifiques ou technologiques favorise le déve-
peut dès lors s’enrichir de l’apport complémentaire d’autres disciplines et
› 6
loppement de leur compétence à exploiter les technologies de l’information
elle contribue à les enrichir à son tour.
Chapitre 6
et de la communication. La participation à une communauté virtuelle, par
exemple se joindre à un forum de discussion ou à une visioconférence, pour
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
partager de l’information, échanger des données, recourir à des experts en
La mathématique est étroitement liée aux programmes à caractère scienti-
ligne, communiquer les résultats de leur démarche et les confronter à ceux
fique et technologique. D’une part, elle présente un ensemble de connais-
de leurs pairs est une autre façon de mettre cette compétence à profit et
sances dans lequel la science et la technologie puisent abondamment. Ainsi,
de la développer.
les élèves qui entreprennent une démarche scientifique ou technologique
sont souvent amenés à mesurer, à dénombrer, à calculer des moyennes, à
Compétences transversales d’ordre personnel et social
appliquer des notions de géométrie, à visualiser dans l’espace et à choisir
Lorsqu’ils considèrent des hypothèses ou des solutions, qu’ils passent de
divers modes de représentation. Dans la conception d’objets techniques ou
l’abstrait au concret ou de la décision à l’exécution, les élèves s’ouvrent à
de systèmes technologiques, la mathématique est souvent utile, notamment
l’étendue des possibilités qui accompagnent l’action humaine. Ils envisagent
pour aider les élèves à modéliser les relations qui existent entre certaines
une plus grande diversité d’options et acceptent de prendre des risques.
variables déterminantes. De plus, par le vocabulaire, le graphisme, la notation
Avec le temps, ils apprennent à se faire confiance, ils tirent profit de leurs
et les symboles auxquels elle recourt, la mathématique offre un langage
erreurs et ils découvrent des moyens d’actualiser leur potentiel.
rigoureux dont peuvent tirer profit la science et la technologie.
Le développement des savoirs technologiques et scientifiques appelle par
D’autre part, la mathématique sollicite le développement de compétences
ailleurs à la coopération, puisqu’il repose largement sur le partage d’idées
axées sur le raisonnement, la résolution de problèmes et la communication,
ou de points de vue, la validation par les pairs ou par des experts et la colla-
car elles présentent une parenté avec celles qui sont au cœur du programme
boration à diverses activités de recherche et d’expérimentation ou de concep-
de science et technologie. Leur exercice conjoint ne peut que favoriser le
tion et de fabrication.
transfert et s’avère particulièrement propice au développement des compé-
tences transversales, notamment celles d’ordre intellectuel. La science et la
Compétence transversale de l’ordre de la communication
technologie contribuent en outre à rendre concrets certains savoirs mathé-
matiques, comme la notion de variable, les relations de proportionnalité, les
L’appropriation de concepts et celle, indissociable, des langages propres à la
principes de la géométrie ou les concepts associés aux statistiques.
science et à la technologie concourent au développement de la compétence
des élèves à communiquer de façon appropriée. Les élèves doivent non seule-
Domaine des langues
ment découvrir graduellement les codes et les conventions de ces langages,
mais également apprendre à en exploiter les divers usages.
Le domaine des langues fournit aux élèves des outils essentiels au dévelop-
pement de leurs compétences scientifiques et technologiques. L’analyse et la
production de textes à l’oral ou à l’écrit ont en effet un rapport étroit avec
Relations avec les autres disciplines
la compétence Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et
Dans une perspective de formation intégrée, il importe de ne pas dissocier
en technologie.
les apprentissages réalisés en science et en technologie de ceux qui sont
Qu’il s’agisse de lire ou d’écrire des textes variés ou encore de communi-
réalisés dans d’autres domaines d’apprentissage. Toute discipline se définit,
quer oralement, les compétences développées dans le cours de français sont
en partie du moins, par le regard particulier qu’elle porte sur le monde. Elle
essentielles pour interpréter des informations de manière pertinente, pour
Programme de formation de l’école québécoise
décrire ou expliquer un phénomène et pour justifier certains choix métho-
La science et la technologie apportent en retour une importante contribution
dologiques. De son côté, le vocabulaire scientifique et technologique, très
à ces disciplines. Par exemple, une bonne compréhension du fonctionnement
varié et souvent inédit, contribue à l’enrichissement du langage.
du corps humain permet le développement de techniques particulières et
l’amélioration des performances en danse. De même,
La langue anglaise est très répandue dans les commu-
la compétence de production et de transmission de
nications scientifiques et technologiques à l’échelle
La réalité se laisse rarement cerner selon
messages à caractère scientifique et technologique
internationale. La connaître constitue un atout.
des logiques disciplinaires tranchées. C’est
touche particulièrement la compétence de créa-
L’atteinte d’un niveau minimal de compétence en
en reliant les divers champs de connaissance
tion d’images médiatiques du programme d’arts
anglais s’avère donc indispensable, tant pour
qu’on peut en saisir les multiples facettes.
plastiques.
comprendre les consignes d’assemblage de certains
objets techniques que pour participer à une communauté virtuelle ou à des
Domaine du développement de la personne
activités pancanadiennes ou internationales, telle une expo-sciences. De plus,
les élèves qui maîtrisent cette langue ont accès à des sources de renseigne-
En raison des multiples questions d’ordre éthique qui y sont abordées, ce
ments beaucoup plus nombreuses et diversifiées.
programme bénéficie également des réflexions menées en éthique et culture
religieuse. Par exemple, le phénomène de la fécondation in vitro par la pro-
Domaine de l’univers social
duction d’embryons surnuméraires soulève de nombreux enjeux éthiques
comme celui de leur utilisation ou celui de la santé des femmes.
L’étude des avancées scientifiques et des développements technologiques
peut éclairer notre compréhension de l’histoire des sociétés, puisque les
Des liens intéressants peuvent aussi être tissés avec le programme d’édu-
problématiques auxquelles ces contributions visaient à répondre à divers
cation physique et à la santé. Ainsi, l’étude de la biomécanique et des divers
moments dans le temps étaient inscrites dans des réalités sociales particu-
principes associés à l’activité physique permet de mieux saisir leur apport
lières, souvent complexes et diversifiées. En retour, la perspective historique
à l’amélioration de la performance sportive. De plus, les notions de saine
permet de remettre en contexte ces avancées et ces développements et d’en
alimentation, de gestion de l’énergie, de besoin énergétique corporel, d’endu-
mesurer l’ampleur. Se tourner vers le passé peut également apporter des
rance cardiovasculaire ou de santé/sécurité renvoient à des préoccupations
réponses à des questions portant sur l’origine de certaines explications scien-
communes aux deux programmes.
tifiques ou réalisations technologiques.
Le programme de science et technologie se prête donc fort bien à la mise en
œuvre d’activités interdisciplinaires. C’est en effet du regard croisé des dif-
Domaine des arts
férents domaines d’apprentissage qui composent le Programme de forma-
La science et la technologie tirent profit de l’exercice de la créativité à
tion de l’école québécoise que peut émerger la formation la plus complète,
laquelle les disciplines artistiques concourent largement. Certaines démarches
la plus adéquate et la plus susceptible d’offrir aux jeunes la meilleure prise
particulières à ce programme présentent en effet des liens avec la dyna-
sur les réalités du XXIe siècle.
mique de la création commune aux quatre programmes du domaine des
arts. C’est le cas, entre autres, de la résolution de problèmes, qui fait appel
à la créativité.
› 7
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 8
Contexte pédagogique
Chapitre 6
Le programme de science et technologie mise sur la participation active des
gnants d’autres disciplines ou de différents experts, qui pourront apporter
élèves, qui sont appelés à faire preuve d’initiative, de créativité et d’autono-
des idées ingénieuses ou collaborer à la construction des situations d’appren-
mie, mais aussi d’esprit critique et de rigueur. Les compé-
tissage et d’évaluation.
tences et les connaissances se construisent dans le cadre
Les compétences
de situations d’apprentissage et d’évaluation associées au
L’enseignant propose
et les connaissances
thème L’humain, un organisme vivant, en première année
Rôle de l’enseignant
des situations d’appren-
se construisent dans
du cycle, et aux quatre problématiques environnementales
Le rôle de l’enseignant est multiple. Une pédagogie orien-
tissage et d’évaluation
le cadre de situations
à l’étude en deuxième année.
tée vers le développement de compétences fait appel
qui favorisent le dévelop-
d’apprentissage et d’éva-
autant à l’expertise pédagogique et disciplinaire qu’à la
pement de compétences,
luation liées au thème
créativité et au jugement professionnel. Il lui revient de
ajuste ses interventions
L’humain, un organisme
Ressources pouvant être mises à profit
proposer des situations d’apprentissage et d’évaluation
dans une perspective
vivant en première année
Le développement de compétences fait appel à de mul-
qui favorisent le développement de compétences, d’ajuster
de différenciation et
du cycle et aux problé-
tiples ressources internes ou externes. Elles sont de plu-
ses interventions dans une perspective de différenciation des
choisit des stratégies
matiques environne-
sieurs types : personnelles, informationnelles, matérielles,
apprentissages et de choisir les stratégies pédagogiques
pédagogiques suscep-
mentales proposées
institutionnelles et humaines. Les ressources personnelles
les plus susceptibles de répondre aux besoins des élèves.
tibles de répondre
en deuxième année.
font référence aux connaissances, aux habiletés, aux stra-
aux besoins des élèves.
tégies, aux attitudes ou aux techniques. On parle de « res-
Assurer le développement des compétences
sources conceptuelles » pour désigner spécifiquement celles qui font appel
Les situations d’apprentissage et d’évaluation que propose l’enseignant
aux connaissances provenant de disciplines variées. Les ressources informa-
doivent lui permettre de porter un jugement sur le développement des
tionnelles comprennent les manuels et documents divers ou tout autre élé-
compétences à la fin de chacune des années du cycle. Pour y parvenir, il doit
ment pertinent pour la recherche d’information. La catégorie des ressources
en varier la complexité d’une année à l’autre en s’appuyant sur certains
matérielles comprend notamment les instruments, les outils ou les machines.
paramètres qui les caractérisent.
Les objets usuels de toutes sortes en font également partie. Quant aux res-
sources institutionnelles, elles sont constituées d’organismes publics ou para-
Ces paramètres sont présentés sous forme de tableaux à la fin de chacune
publics tels que les musées, les centres de recherche, les firmes d’ingénieurs,
des sections traitant des compétences disciplinaires, sous la rubrique
le milieu médical, les industries et entreprises locales ou toute autre res-
Développement de la compétence.
source communautaire. Ce sont des richesses à exploiter pour favoriser le
Telles qu’elles sont définies dans le Programme de formation de l’école
développement d’une culture scientifique et technologique.
québécoise5, les compétences peuvent se développer selon trois aspects – la
Les enseignants constituent les ressources humaines les plus immédiate-
mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources et le retour réflexif –
ment accessibles. Tout comme les techniciens en travaux pratiques, ils sont
qui permettent du même coup de cibler les paramètres des situations
indispensables sur plusieurs plans, notamment sur celui de la sécurité au
laboratoire et à l’atelier. Leur apport peut être complété par celui d’ensei-
5. Se référer au chapitre 1, p. 12.
Programme de formation de l’école québécoise
proposées aux élèves. Le contexte d’action apporte des précisions au regard
serre sur la biodiversité) et de l’univers matériel (ex. production et transfor-
de certains paramètres liés aux tâches qui composent la situation d’appren-
mation d’énergie). Une situation d’apprentissage et d’évaluation n’est tota-
tissage. La section sur les ressources propose quelques pistes concernant la
lement intégrative que lorsqu’elle fait appel à des savoirs, théoriques et
mobilisation des ressources personnelles, informationnelles, matérielles, insti-
pratiques, de diverse nature.
tutionnelles ou humaines. Enfin, la section sur le retour réflexif présente des
consignes destinées à soutenir le développement d’habiletés métacognitives
Des situations complexes, adaptées aux exigences du programme
chez les élèves.
Les situations d’apprentissage et d’évaluation doivent permettre de dévelop-
Ces paramètres, jugés propices au développement des compétences, doivent
per tous les aspects de la compétence visée. Dans le cadre de ce programme,
être pris en considération pour élaborer des situations d’apprentissage et d’éva-
elles font référence à des problématiques liées aux thèmes à l’étude. Les
luation stimulantes, qui présenteront des défis réalistes, sans trop d’embûches,
élèves doivent être incités à prendre des décisions, à construire leur opinion au
tout en conservant une exigence de rigueur.
regard des problématiques scientifiques ou technologiques ou à s’engager
dans des démarches plus pratiques comme l’expérimentation ou la conception.
Construire des situations d’apprentissage et d’évaluation
Pour concevoir ces situations, l’enseignant s’efforcera,
signifiantes et adaptées aux exigences du programme
aussi souvent que possible, de tenir compte des particu-
Les situations d’appren-
Des situations contextualisées, ouvertes et intégratives
larités de l’école ou de mettre en cause des questions
tissage et d’évaluation
d’actualité s’inscrivant dans un axe de développement
doivent permettre de
Pour conférer plus de sens aux apprentissages et favoriser l’intégration des
d’un domaine général de formation. Il veillera aussi à
développer tous les
savoirs, des savoir-faire et des savoir-être, il convient d’avoir recours à des situa-
accorder une place importante à la manipulation concrète
aspects d’une compé-
tions d’apprentissage et d’évaluation contextualisées, ouvertes et intégratives.
et au respect des règles de sécurité.
tence visée. Dans le
Une situation d’apprentissage et d’évaluation est contextualisée dans la
cadre de ce programme,
Pour favoriser le développement de la compétence
mesure où elle s’inspire des questions de l’actualité, des réalisations scienti-
elles font référence à
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
fiques et technologiques liées au quotidien des élèves ou des grands enjeux
des problématiques liées
d’ordre scientifique ou technologique, l’enseignant doit
de l’heure, comme les changements climatiques.
aux thèmes à l’étude.
proposer aux élèves des situations d’apprentissage et
Une situation d’apprentissage et d’évaluation est ouverte lorsqu’elle pré-
d’évaluation qui suscitent leur engagement dans la réso-
sente des données de départ susceptibles de mener à différentes pistes de
lution de problèmes faisant appel à une démarche expérimentale ou de
solution. Ces données initiales peuvent être complètes, implicites ou super-
conception. Ces situations comportent donc des manipulations. Elles peuvent
flues. Certaines peuvent faire défaut et nécessiter une recherche qui débou-
aussi nécessiter des démarches de modélisation et d’observation ainsi qu’une
chera sur de nouveaux apprentissages.
démarche empirique.
Une situation intégrative fait appel à des concepts provenant d’univers dif-
Les problèmes soumis aux élèves doivent les amener à développer la
férents. Par exemple, une situation traitant de la problématique associée à
compétence Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques.
la construction d’une centrale thermique se prête à l’intégration de savoirs et
En choisissant une problématique complexe, l’enseignant peut proposer des
de savoir-faire dans la mesure où l’enseignant incite les élèves à mobiliser
tâches variées qui rejoignent divers styles d’apprentissage. Différentes stra-
des savoirs issus de l’univers technologique (ex. analyse d’un système de
tégies pédagogiques utilisées dans le cadre d’une résolution de problèmes,
production d’énergie), de l’univers vivant (ex. conséquences de l’effet de
comme l’approche par problèmes, l’étude de cas, la controverse ou le projet,
› 9
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
peuvent se prêter au développement d’une approche réflexive, dans la
gnant ne doit pas hésiter à adapter la tâche au niveau de compétence de
› 10
mesure où on y contraint les élèves à se poser des questions et à prendre
ses élèves. Il donne des explications au besoin, répond à des questions, pro-
Chapitre 6
du recul à l’endroit de leur démarche. L’analyse de données ou d’informa-
pose des pistes de solution, encadre de manière plus soutenue les élèves
tions permet aux élèves de poursuivre le développement de leurs habiletés
les moins autonomes et s’assure du respect des règles de sécurité en labo-
cognitives dans des situations de plus en plus complexes.
ratoire ou en atelier. Par ailleurs, il est important que chacun tire profit de
ses erreurs en comprenant qu’elles sont rarement dues au hasard.
Afin de soutenir le développement de la compétence Communiquer à l’aide
des langages utilisés en science et en technologie, l’enseignant doit propo-
L’enseignant doit offrir un encadrement souple aux élèves, mais il doit aussi
ser des situations d’apprentissage et d’évaluation qui demandent de choisir
les inciter à la rigueur. À tout moment, il s’assure qu’ils ne sont pas sub-
un mode de présentation approprié, d’utiliser un vocabulaire scientifique et
mergés par la quantité d’informations à traiter et soutient autant la sélec-
technologique adéquat à l’oral comme à l’écrit et d’établir des liens entre
tion des données pertinentes pour la tâche ou la résolution du problème
des concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques.
que la recherche de nouvelles données.
À tout moment, l’enseignant doit mettre l’accent sur la qualité de la langue,
L’enseignant demeure toujours une référence importante pour les élèves. C’est
que ce soit lors d’une présentation orale, de la schématisation d’un objet
particulièrement vrai en ce qui a trait à la régulation des apprentissages et
technique ou d’un système, de la rédaction d’un rapport technique ou de labora-
aux interventions collectives en classe. Ces dernières peuvent devenir des
toire ou encore d’une réflexion sur les impacts de la science et de la technologie.
temps forts au cours desquels il recadre les apprentissages notionnels et fait
En travaillant les trois compétences en interrelation, l’enseignant peut choisir
ressortir les liens entre les acquis récents des élèves et leurs connaissances
de mettre l’accent sur l’une ou l’autre d’entre elles et d’y accorder, par le
antérieures. Il est également convié à jouer un rôle actif au moment d’effec-
fait même, une plus grande attention.
tuer des retours réflexifs ou d’élaborer une synthèse avec tous les élèves.
Les exemples présentés en annexe illustrent des situations d’apprentissage
Accompagner les élèves dans le développement
et d’évaluation associées aux thèmes proposés. Ces situations devraient per-
de leurs compétences
mettre aux élèves de donner un sens à leurs apprentissages et de s’appro-
L’enseignant suscite le questionnement et balise le cheminement des élèves
prier des concepts de la discipline dans un contexte où leur usage s’avère
en tenant compte des aspects de la démarche sur lesquels il veut les amener
pertinent. Elles établissent plusieurs liens avec les intentions éducatives des
à travailler plus particulièrement (par exemple, la construction d’un modèle,
domaines généraux de formation de même qu’avec les apprentissages visés
la conception d’un prototype6, la formulation d’une première explication, le
par d’autres disciplines. Enfin, elles rendent possible l’exercice de compé-
concept de variable, la notion de mesure, la représentation des résultats).
tences aussi bien transversales que disciplinaires. Les intentions pédago-
Si les situations sont ouvertes quant aux moyens à prendre, elles n’en cons-
giques qui y sont poursuivies déterminent le nombre et la nature des liens
tituent pas moins un cadre rigoureux comportant une tâche à réaliser, un but
qui seront exploités.
à atteindre et certaines ressources à mobiliser. Dans le cadre de la conception
d’un prototype, il est prévu que le cahier des charges soit fourni par l’ensei-
6. Par « prototype », on entend ici tout objet ou appareil construit pouvant constituer le premier
gnant. Il est également possible d’utiliser des gabarits préparés à l’avance
exemplaire d’une éventuelle production en série. Il peut s’agir d’un prototype de conception,
pour faciliter certaines opérations d’usinage exécutées par les élèves. L’ensei-
de fabrication, de production, d’expérimentation ou d’essai.
Programme de formation de l’école québécoise
Rôle de l’élève
Les élèves doivent s’engager activement dans le développement de leurs
compétences. Pour ce faire, ils utilisent de multiples ressources internes
(connaissances antérieures, habiletés, stratégies, attitudes
et techniques). Si cela est nécessaire, ils cherchent des
Chaque élève est
informations variées, sélectionnent les ressources maté-
responsable de son
rielles utiles à leur démarche d’apprentissage ou font
apprentissage et doit
appel à des ressources humaines de leur environnement
s’engager activement
immédiat. Dans certains cas, il peut être intéressant pour
dans le développement
les élèves de sortir du cadre familial ou scolaire. Les
des compétences
industries, les experts, les musées leur permettent de
en mobilisant de
s’ouvrir au monde extérieur et de considérer d’autres
multiples ressources.
points de vue.
Lorsqu’ils utilisent des instruments, des outils ou des machines, les élèves
doivent être conscients des normes de sécurité et faire preuve de prudence
lors des manipulations en laboratoire et en atelier. Dans le doute, ils doivent
faire appel à leur enseignant ou au technicien en travaux pratiques afin de
s’assurer que leurs interventions sont sécuritaires ou qu’ils utilisent adéqua-
tement le matériel mis à leur disposition. Il est également important qu’ils
soient en mesure de recourir aux techniques appropriées lorsqu’ils exécutent
leur plan d’action.
Enfin, qu’ils aient à réaliser un plan, à rédiger un rapport de recherche, à
formuler des questions ou à proposer des explications ou des solutions, ils
doivent réfléchir à la façon dont ils communiqueront le fruit de leur travail
ou partageront leur opinion et doivent s’exprimer dans un langage scienti-
fique et technologique approprié. Ils devraient être en mesure d’expliquer
et de justifier les étapes de leur démarche à la lumière de leur analyse de
la situation.
› 11
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 12
COMPÉTENCE 1 Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
Chapitre 6
d’ordre scientifique ou technologique
Sens de la compétence
La science et la technologie se caractérisent notamment par la rigueur de
leur complémentarité. Au deuxième cycle s’ajoutent de manière plus expli-
leurs démarches de résolution de problèmes. Dans tous les cas, ces pro-
cite la démarche d’observation, la démarche de modélisation et la démar-
blèmes comportent des données initiales, un but à atteindre ainsi que des
che empirique. On vise alors leur intégration à plus ou moins long terme au
spécifications servant à en préciser la nature, le sens et l’étendue. Le fait de
sein d’une même recherche de réponses et de solutions à des problèmes
chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
d’ordre scientifique ou technologique.
ou technologique implique le recours à divers modes de raisonnement ainsi
Rarement simples, les problèmes de départ sont généralement abordés sous
qu’aux démarches associées à ce programme. Celles-ci mobilisent des stra-
un angle scientifique. Ils soulèvent de nombreuses questions plus spécifiques
tégies d’exploration ou d’analyse et nécessitent créativité, méthode et per-
qui peuvent être regroupées en sous-problèmes, chacun renvoyant à des
sévérance. Apprendre à recourir à ces démarches et à les articuler avec
principes scientifiques ou à des procédés technologiques particuliers.
pertinence permet de mieux comprendre la nature de l’activité scientifique
et technologique.
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’un ordre ou de
l’autre repose sur un processus dynamique et non linéaire. Cela exige de
Bien qu’elles reposent sur des procédés rigoureux, ces
l’élève qu’il circule entre les différentes phases de la
démarches ne sont pas à l’abri des erreurs et peuvent
résolution d’un problème et qu’il mobilise démarches,
faire appel au tâtonnement. Aussi s’accompagnent-
La première compétence est axée
stratégies, techniques, principes et concepts appro-
elles d’une prise de conscience et d’une réflexion sur
sur l’appropriation de concepts et
priés. L’articulation de ces ressources suppose que
les actions, de même que d’un questionnement visant
de stratégies au moyen de démarches où
l’on soit aussi en mesure de les adapter en tenant
à valider le travail en cours et à effectuer les ajuste-
la manipulation occupe une place centrale.
compte de la situation et de son contexte.
ments nécessaires en fonction des buts fixés ou des
choix effectués. Le résultat atteint soulevant parfois de
La résolution d’un problème commence toujours par
nouveaux problèmes, les acquis sont toujours considérés comme provisoires
la construction de sa représentation à partir d’indices significatifs et d’élé-
et s’inscrivent dans un processus continu de recherche et d’élaboration de
ments jugés pertinents. Cette première représentation, parfois peu dévelop-
nouveaux savoirs.
pée, pourra exiger plusieurs ajustements ultérieurs. En effet, la réalisation
de nouveaux apprentissages, le recours à des informations ou à des connais-
Au deuxième cycle du secondaire comme au premier, un élève compétent dans
sances antérieures qui n’avaient pas encore été prises en compte, des échan-
la recherche de réponses ou de solutions à des problèmes d’ordre scientifique
ges d’idées avec les pairs ou l’enseignant, l’obtention de résultats
ou technologique doit savoir mettre en œuvre plusieurs de ces démarches pour
expérimentaux imprévus donnent souvent lieu à des reformulations plus pré-
résoudre des problèmes qui, dans certains cas, sont relativement complexes.
cises et plus proches du but à atteindre. La représentation initiale d’un pro-
Au premier cycle, on apprend à distinguer la démarche expérimentale de la
blème peut donc être modifiée tout au long du processus. Il arrive aussi que
démarche technologique de conception : l’accent est mis sur leurs spécificités
cette représentation soit élaborée dès le départ grâce à un solide bagage
respectives, sur les objectifs distincts qu’elles poursuivent, mais aussi sur
de connaissances spécifiques.
Programme de formation de l’école québécoise
Sur la base de la représentation du problème, une exploration de diverses
Cette compétence est indissociable des deux autres et ne saurait se dévelop-
possibilités de résolution doit ensuite être effectuée. L’élève doit, après avoir
per isolément. Ainsi, la recherche de solutions à des problèmes d’ordre scien-
sélectionné l’une d’elles, élaborer un plan d’action qui tient compte, d’une
tifique ou technologique ne peut se faire indépendamment de l’appropriation
part, des limites et des contraintes matérielles imposées par le milieu et,
et de la mise à profit de connaissances spécifiques. Les lois, les principes et
d’autre part, des ressources dont il dispose pour résoudre le problème.
les concepts propres à la discipline sont utilisés pour cerner un problème et
pour le formuler en des termes qui le rapprochent d’une réponse ou d’une
Lors de la mise en œuvre du plan, l’élève en exécute les étapes en prenant
solution. Cette compétence ne peut se développer sans la maîtrise de straté-
soin de consigner toutes les observations pouvant être utiles ultérieurement.
gies de l’ordre de la communication. En effet, le processus de validation par
De nouvelles données peuvent exiger une reformulation de la représentation
les pairs est incontournable en science et en technologie, tout comme la
du problème, l’adaptation du plan de départ ou la recherche de pistes de
compréhension et l’utilisation d’un langage partagé par les membres de la
solution plus appropriées.
communauté scientifique ou technologique.
Vient ensuite l’analyse des résultats qui a trait à l’organisation, à la classi-
fication, à la comparaison et à l’interprétation des résultats obtenus au cours
du processus de résolution du problème. Elle consiste à repérer les tendances
et les relations significatives qui les caractérisent, les relations qui s’éta-
blissent entre ces résultats ou encore entre ces résultats et les données
initiales. Cette mise en relation permet de formaliser le problème, de vali-
der ou d’invalider l’hypothèse et de tirer une conclusion.
À tout moment du processus de résolution de problèmes, l’élève doit effectuer
des retours réflexifs pour favoriser ultérieurement un meilleur contrôle de
l’articulation des démarches et des stratégies. Il importe que ce travail méta-
cognitif porte également sur les ressources conceptuelles et techniques uti-
lisées et sur leur adaptation aux exigences des différents contextes.
La plupart des démarches mobilisées et articulées au cours du développe-
ment de cette compétence ne peuvent être mises en œuvre qu’en labora-
toire ou en atelier. En raison des dangers que présente la manipulation de
certains instruments, outils, substances ou matériaux, il importe que des per-
sonnes compétentes puissent intervenir en cas de besoin et que la prépa-
ration du matériel soit soignée. Les élèves doivent respecter les directives
et travailler avec rigueur. La sécurité doit être une préoccupation constante.
› 13
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 14
Compétence 1 et ses composantes
Attentes de fin de cycle
Chapitre 6
Chapitr
À la fin du deuxième cycle du secondaire, l’élève
Cerner un problème
Élaborer un plan d’action
est en mesure de mettre en œuvre un processus
de résolution de problèmes. Il s’approprie le pro-
Considérer le contexte de la situa-
Explorer quelques-unes des explications ou des solutions
tion • S’en donner une représen-
provisoires • Sélectionner une explication ou une solu-
blème en dégageant le but à atteindre ou le besoin
tation • Identifier les données
tion • Déterminer les ressources nécessaires • Planifier
à cerner ainsi que les conditions à respecter. Il for-
initiales • Identifier les éléments
les étapes de sa mise en œuvre
mule ou reformule des questions qui s’appuient sur
qui semblent pertinents et les
des données issues du problème. Il propose des
relations qui les unissent • Refor-
hypothèses vraisemblables ou des solutions pos-
muler le problème en faisant
appel à des concepts scientifiques
sibles, qu’il est en mesure de justifier.
et technologiques • Proposer
Chercher des réponses ou des
Il élabore sa planification en sélectionnant les
des explications ou des solutions
démarches qui lui permettront d’atteindre son but.
possibles
solutions à des problèmes d’ordre
Il contrôle les variables importantes qui peuvent
scientifique ou technologique
influencer les résultats. Dans l’élaboration de son
plan d’action, il choisit les outils conceptuels et le
matériel pertinents parmi ceux qui sont mis à sa
disposition.
Concrétiser le plan d’action
Analyser les résultats
Il concrétise son plan d’action en travaillant de
Mettre en œuvre les étapes planifiées • Faire appel aux
Rechercher les tendances ou les relations signi-
façon sécuritaire et l’ajuste au besoin. Il recueille
techniques et aux autres ressources appropriées • Procéder
ficatives • Juger de la pertinence de la réponse
à des essais, s’il y a lieu • Recueillir des données ou noter
ou de la solution apportée • Établir des liens
des données valables en utilisant correctement le
des observations pouvant être utiles • Apporter, si cela est
entre les résultats et les concepts scientifiques
matériel choisi. Il tient compte de la précision des
nécessaire, des corrections liées à l’élaboration ou à la mise
et technologiques • Proposer des améliorations,
outils ou des équipements. En science, il analyse
en œuvre du plan d’action • Mener à terme le plan d’action
si cela est nécessaire • Tirer des conclusions
les données recueillies et en tire des conclusions
ou des explications pertinentes. En technologie, il
procède à la mise à l’essai de sa solution en s’assu-
Critères d’évaluation
rant que cette dernière répond au besoin ciblé ou
aux exigences du cahier des charges. S’il y a lieu,
il énonce de nouvelles hypothèses ou propose des
– Représentation adéquate de la situation
améliorations à sa solution ou de nouvelles solu-
– Élaboration d’un plan d’action pertinent, adapté à la situation
tions. Il a recours, si cela est nécessaire, aux tech-
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
nologies de l’information et de la communication.
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
Programme de formation de l’école québécoise
Programme de f
Développement de la compétence Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique
Tel qu’il a été indiqué dans la section Contexte pédagogique, les compétences disciplinaires se développent selon trois aspects : la mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources
et le retour réflexif. Le tableau ci-dessous présente des paramètres qui caractérisent, pour chacun de ces aspects, les situations d’apprentissage et d’évaluation proposées aux élèves selon
l’année du cycle. Ces paramètres permettent de varier le niveau de complexité et de difficulté des situations tout au long du cycle pour aider chaque élève à développer ses compétences.
PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE
DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE
– Le problème est bien circonscrit : la plupart des sous-tâches
– Le problème est moins circonscrit : les sous-tâches ne sont pas toutes
sont communiquées à l’élève.
Mobilisation
communiquées à l’élève.
en contexte
– La situation propose des hypothèses vérifiables à partir des
– La situation requiert que l’élève propose des hypothèses vérifiables à
données initiales du problème.
partir des données initiales du problème.
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des éléments
éléments de contenu de la première année du cycle.
de contenu de la deuxième année du cycle.
– La situation vise une compréhension qualitative des concepts
– La situation vise une compréhension qualitative et quantitative
abordés, faisant parfois appel à un certain formalisme mathé-
des concepts abordés, faisant souvent appel à un formalisme mathé-
matique.
Disponibilité
matique.
des ressources
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de l’élève
l’élève est limité, l’amenant à faire certains choix.
est étendu, l’amenant à faire des choix.
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches,
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches, straté-
stratégies ou techniques, la situation indique explicitement
gies ou techniques, la situation n’indique pas celles auxquelles
celles auxquelles l’élève doit faire appel.
l’élève doit faire appel, mais exige qu’il en justifie le choix.
– La situation prévoit des moments de retour réflexif et
– La situation prévoit des moments où l’élève effectue, individuellement
métacognitif où l’enseignant intervient individuellement et
ou en équipe, des retours réflexifs et métacognitifs.
Retour réflexif
collectivement.
– La situation exige que des retours réflexifs et métacognitifs soient
– La situation précise clairement la nature des retours réflexifs
effectués, sans en préciser clairement la nature et la forme. Des traces
et métacognitifs et la forme qu’ils doivent prendre.
orales ou écrites sont prévues.
› 15
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 16
COMPÉTENCE 2 Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Chapitre 6
Sens de la compétence
La science et la technologie ont des répercussions sur notre vie. Certaines
(sociaux, historiques, économiques, etc.) et divers points de vue sur le sujet
sont positives et contribuent de façon notable à en améliorer la qualité.
(des environnementalistes, des syndicats, des politiciens, etc.). Elle permet
D’autres, par contre, soulèvent des enjeux d’ordre éthique à l’égard desquels
aussi d’examiner certaines retombées à long terme, de les comparer aux
il faut se situer. Toutes les sphères de l’activité
retombées à court terme et, s’il y a lieu, d’en déga-
humaine, qu’elles soient personnelles, sociales ou
ger les enjeux éthiques.
Cette compétence exige que l’élève situe
professionnelles, sont touchées à des degrés divers,
une problématique dans son contexte,
L’analyse d’une problématique exige de dégager
de telle sorte que la science et la technologie appa-
qu’il dégage des principes scientifiques
certains principes scientifiques qui y sont liés. L’exer-
raissent aujourd’hui comme des outils indispensables
et technologiques qui lui sont liés et qu’il
cice de cette compétence suppose donc que l’élève
pour comprendre le monde dans lequel nous vivons
construise son opinion.
se soit approprié les concepts fondamentaux néces-
et pour nous y adapter. Afin de s’intégrer à la société
saires à la compréhension de ces principes. Cette
et y exercer son rôle de citoyen de façon éclairée,
appropriation ne saurait toutefois se limiter à la simple
l’individu doit donc disposer d’une solide culture scientifique et technolo-
maîtrise d’un formalisme mathématique ou à l’application d’une recette.
gique impliquant la capacité de mettre à profit ses connaissances dans le
Comprendre un principe ou un phénomène consiste à s’en donner une repré-
domaine, quel que soit le contexte.
sentation qualitative, et dans certains cas quantitative, qui permet de l’expli-
Au premier cycle du secondaire, l’élève a appris à mettre à profit ses connais-
quer à l’aide de lois et de modèles, de le décrire, d’en saisir les relations et
sances scientifiques et technologiques en tentant de dégager des retombées
parfois de prédire de nouveaux phénomènes. Les démarches empiriques,
de la science et de la technologie et de comprendre des phénomènes natu-
d’observation et de modélisation constituent donc autant de ressources dont
rels de même que le fonctionnement de quelques objets technologiques. Au
l’élève peut tirer profit pour comprendre des principes scientifiques.
deuxième cycle, cette réflexion se poursuit, mais le niveau des exigences est
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques en cernant
plus élevé. D’une part, l’élève est confronté à diverses problématiques sur
une problématique exige fréquemment de l’élève qu’il analyse certains objets,
lesquelles il est progressivement appelé à se construire une opinion, plusieurs
systèmes, produits ou procédés qui lui sont rattachés. Cette analyse consiste
questions étant alors soulevées et examinées selon différentes perspectives
à en déterminer la fonction globale; à en comprendre le fonctionnement en
(aspects, points de vue, retombées, etc.). D’autre part, bien qu’il soit amené
reconnaissant leurs diverses composantes et leurs fonctions respectives; à
à exploiter, pour leur étude, les ressources conceptuelles qu’il a accumulées
prendre en considération les caractéristiques techniques et les principes
jusqu’alors, il est aussi forcé d’en acquérir de nouvelles pour en compenser
scientifiques sous-jacents; et enfin à se pencher sur les solutions adoptées
les lacunes.
pour les construire.
Au cours du deuxième cycle, la mobilisation de ses connaissances scienti-
Par ailleurs, la mobilisation des connaissances scientifiques et technologiques
fiques ou technologiques implique que l’élève situe les problématiques dans
ne serait pas complète sans l’exercice de la pensée critique. L’analyse systé-
leur contexte. Cet exercice suppose la construction d’une représentation sys-
matique d’une problématique doit conduire l’élève à se forger graduelle-
témique de ces problématiques, qui prend en compte leurs différents aspects
ment une opinion à son égard. En ayant consulté différentes ressources qui
Programme de formation de l’école québécoise
présentent divers aspects et points de vue, l’élève pourra hiérarchiser les
éléments d’information et en privilégier certains de manière à construire son
opinion. Il sera alors capable de justifier ou de nuancer cette opinion en
fonction d’informations nouvelles qui pourraient lui être présentées.
À tout moment du processus de résolution des problèmes associés à la pro-
blématique à l’étude, l’élève doit effectuer des retours réflexifs pour favori-
ser ultérieurement un meilleur contrôle de l’articulation des démarches et
des stratégies. Il importe que ce travail métacognitif porte également sur
les ressources conceptuelles et techniques liées à la problématique, sur leur
utilisation et sur leur adaptation aux exigences des différents contextes.
Il importe enfin de souligner que, pour développer cette compétence, l’élève
doit faire appel à des éléments de communication liés à la production, à
l’interprétation et à la transmission de messages à caractère scientifique ou
technologique et doit recourir aux langages propres à la science et à la
technologie.
› 17
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 18
Compétence 2 et ses composantes
Attentes de fin de cycle
Chapitre 6
À la fin du deuxième cycle du secondaire, l’élève est en mesure
Situer une problématique
Comprendre des principes
d’analyser des situations ou de réagir à des questionnements liés à
de grandes problématiques tirées du quotidien, de l’actualité, etc.
scientifique ou technologique
scientifiques liés à la problématique
Il les aborde sous l’angle de la science et de la technologie. Il cir-
Reconnaître des principes scientifiques • Décrire ces prin-
dans son contexte
conscrit la problématique en explorant divers aspects (sociaux, envi-
cipes de manière qualitative ou quantitative • Mettre
Identifier des aspects du contexte (social,
ronnementaux, économiques, politiques, etc.) et en dégage, s’il y a lieu,
en relation ces principes en s’appuyant sur des concepts,
environnemental, historique, etc.) • Établir
des lois ou des modèles
les principaux enjeux éthiques. Quand cela est pertinent, il est à
des liens entre ces divers aspects • Déga-
même d’évaluer les retombées à long terme liées aux enjeux soulevés.
ger, s’il y a lieu, des enjeux éthiques liés
à la problématique • Anticiper des retom-
Lorsque l’élève analyse un problème sous l’angle de la science, il
bées à long terme
Mettre à profit ses
tente de reconnaître les principes en cause. Au regard de ces prin-
cipes, il formule une explication ou une solution provisoire qu’il
connaissances scientifiques
valide en s’appuyant sur les concepts, les lois, les théories et les
et technologiques
modèles pertinents. Il est en mesure de décrire de manière qualita-
tive ces principes scientifiques et, lorsque la situation l’exige, il peut
Comprendre des principes
recourir au formalisme mathématique pour justifier son explication.
technologiques liés à la problématique
Lorsque l’élève analyse un problème sous l’angle de la technologie,
Cerner la fonction globale d’un objet, d’un système, d’un
Construire son opinion
il en détermine la fonction globale. Il examine l’objet, le système
produit ou d’un procédé • En identifier les diverses
technologique ou le produit afin d’en observer les principaux élé-
sur la problématique à l’étude
composantes et déterminer leurs fonctions respectives
ments constitutifs. Il manipule l’objet ou le système et le démonte
• En décrire des principes de fonctionnement et de
Chercher diverses ressources et considérer différents
au besoin afin d’en comprendre les principaux sous-systèmes et méca-
construction • Mettre en relation ces principes en
points de vue • Déterminer les éléments qui peuvent
nismes. Il en décrit les principes de fonctionnement en s’appuyant
s’appuyant sur des concepts, des lois ou des modèles
aider à construire son opinion • Justifier son opinion
• Représenter schématiquement des principes de fonc-
en s’appuyant sur les éléments considérés • Nuancer
sur les concepts, les lois et les modèles pertinents. Il explique les
tionnement et de construction
son opinion en prenant en considération celle des autres
solutions retenues lors de la conception ou de la construction de
l’objet technique ou du système technologique.
Après avoir exploré divers aspects (sociaux, environnementaux, éco-
Critères d’évaluation
nomiques, politiques, etc.) ou divers enjeux éthiques liés à une pro-
blématique, l’élève cherche des ressources qui expriment des points
de vue différents. Il donne priorité aux informations qu’il juge impor-
– Formulation d’un questionnement approprié
tantes tout en s’assurant de la crédibilité des sources. Il se forge ainsi
– Utilisation pertinente des concepts, des lois, des modèles et des théories de la science et de la technologie
une opinion en s’appuyant entre autres sur des principes scientifi-
– Production d’explications ou de solutions pertinentes
ques et technologiques. Il est en mesure de justifier son opinion et
– Justification adéquate des explications, des solutions, des décisions ou des opinions
de la reconsidérer en fonction de nouvelles informations.
Programme de formation de l’école québécoise
Développement de la compétence Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Tel qu’il a été indiqué dans la section Contexte pédagogique, les compétences disciplinaires se développent selon trois aspects : la mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources et
le retour réflexif. Le tableau ci-dessous présente des paramètres qui caractérisent, pour chacun de ces aspects, les situations d’apprentissage et d’évaluation proposées aux élèves selon
l’année du cycle. Ces paramètres permettent de varier le niveau de complexité et de difficulté des situations tout au long du cycle pour aider chaque élève à développer ses compétences.
PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE
DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE
– Le problème est bien circonscrit : la plupart des tâches sont
– Le problème est moins circonscrit : les tâches ne sont pas toutes com-
communiquées à l’élève.
muniquées à l’élève.
Mobilisation
– La problématique est étudiée à partir d’un nombre limité de
– La problématique est étudiée à partir d’un nombre plus grand de
en contexte
points de vue (ex. des gouvernements, des syndicats, des
points de vue (ex. des gouvernements, des syndicats, des groupes
groupes sociaux, des industries, etc.) et d’aspects (social, his-
sociaux, des industries, etc.) et d’aspects (social, historique, éthique,
torique, éthique, etc.).
etc.).
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des éléments
éléments de contenu de la première année du cycle.
de contenu de la deuxième année du cycle.
– La situation vise une compréhension qualitative des concepts
– La situation vise une compréhension qualitative et quantitative
abordés, faisant parfois appel à un certain formalisme mathé-
des concepts abordés, faisant souvent appel à un formalisme mathé-
matique.
matique.
Disponibilité
– Les documents fournis couvrent tous les éléments nécessaires
– Les documents fournis ne couvrent pas tous les éléments nécessaires
des ressources
à la résolution du problème : l’élève doit reconnaître ceux qui
à la résolution du problème : l’élève doit déterminer les éléments
sont pertinents.
absents et chercher lui-même la documentation complémentaire
dont il a besoin.
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches,
stratégies ou techniques, la situation indique explicitement
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches, straté-
celles auxquelles l’élève doit faire appel.
gies ou techniques, la situation n’indique pas celles auxquelles
l’élève doit faire appel, mais exige qu’il en justifie le choix.
– La situation prévoit des moments de retour réflexif et
– La situation prévoit des moments où l’élève effectue, individuellement
métacognitif où l’enseignant intervient individuellement et
ou en équipe, des retours réflexifs et métacognitifs.
Retour réflexif
collectivement.
– La situation exige que des retours réflexifs et métacognitifs soient
– La situation précise clairement la nature des retours réflexifs
effectués, sans en préciser clairement la nature et la forme. Des traces
› 19
Chapitre 6
et métacognitifs et la forme qu’ils doivent prendre.
orales ou écrites sont prévues.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 20
COMPÉTENCE 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Chapitre 6
Sens de la compétence
d’un événement. Particulièrement utiles pour aider l’élève à préciser ses
La communication joue un rôle essentiel dans la construction de savoirs
représentations et à valider un point de vue en le confrontant à celui des
scientifiques et technologiques. Dans la mesure où ils sont socialement
autres, ces situations doivent aussi viser l’adoption d’une attitude d’ouver-
élaborés et institués, ils ne se construisent que dans le partage de signifi-
ture et de réceptivité à l’égard de la diversité des connaissances, des points
cations, l’échange d’idées et la négociation de points de vue. Cela exige
de vue et des approches. Une attention particulière doit être portée au fait
l’emploi d’un langage standardisé, c’est-à-dire d’un code qui délimite le sens
que certains termes n’ont pas la même signification dans le langage cou-
des signes linguistiques et graphiques en fonction de l’usage qu’en fait
rant et le langage spécifique de la science ou de la technologie. Le sens des
la communauté technoscientifique. La diffusion des savoirs obéit aussi à des
concepts peut également différer selon le contexte disciplinaire dans lequel
règles. Les résultats de recherche doivent en effet être
ils sont utilisés. La prise en compte du contexte de
soumis à un processus de validation par les pairs avant
la situation de communication s’avère donc indis-
d’être largement diffusés dans la communauté et le
Cette compétence se développe dans
pensable pour déterminer les enjeux de l’échange et
grand public. La communication peut donc revêtir
des situations qui sollicitent la participation
adapter son comportement en conséquence.
diverses formes selon qu’elle s’adresse aux membres
de l’élève à des échanges d’information,
L’interprétation, qui représente une autre compo-
de cette communauté ou qu’elle vise à informer un
à l’interprétation et à la production
sante importante de la compétence, intervient autant
public non initié.
de messages à caractère scientifique
dans la lecture d’un article scientifique ou technique
ou technologique.
Au deuxième cycle du secondaire comme au premier,
que dans l’écoute d’un exposé oral, la compréhen-
l’élève doit être apte à communiquer à l’aide des lan-
sion d’un rapport de laboratoire ou l’utilisation d’un
gages utilisés en science et en technologie et doit savoir recourir aux normes
cahier des charges, d’un dossier technique ou d’un plan. Toutes ces activi-
et aux conventions propres à ces disciplines lorsqu’il participe à des échanges
tés exigent de l’élève qu’il saisisse le sens précis des mots, des définitions
sur des questions d’ordre scientifique ou technologique ou qu’il interprète
ou des énoncés et qu’il donne la signification exacte d’un graphique, d’un
ou produit des informations de cette nature. Il importe également qu’il
schéma ou d’un dessin de détail. Il doit aussi établir des liens explicites
apprenne à respecter la propriété intellectuelle des personnes dont il reprend
entre les concepts comme tels et leur représentation graphique ou symbo-
les idées ou les résultats. Au deuxième cycle, une importance toute particu-
lique. Lorsqu’il s’adonne à une activité d’écoute ou qu’il consulte des docu-
lière doit être accordée à l’interprétation, sans négliger pour autant la par-
ments, il doit encore vérifier la crédibilité des sources et sélectionner les
ticipation à des échanges ou la production de messages.
informations qui lui semblent pertinentes.
Cette compétence se développe dans des situations qui sollicitent la parti-
La production de messages à caractère scientifique ou technologique est
cipation de l’élève à des échanges d’information à caractère scientifique ou
également un aspect important de cette compétence puisque les situations
technologique, qu’il s’agisse de partager le fruit d’un travail avec des pairs,
peuvent exiger de l’élève qu’il élabore un protocole de recherche, rédige un
de rechercher auprès d’experts des réponses à un questionnement ou encore
rapport de laboratoire, prépare un dossier technique, conçoive un prototype,
de contribuer à des activités telles que l’analyse ou la conception d’objets,
résume un texte, représente les détails d’une pièce ou fasse un exposé sur
de systèmes ou de produits, la présentation d’un projet ou la réalisation
une question d’ordre scientifique ou technologique. La prise en compte du
Programme de formation de l’école québécoise
destinataire ou des particularités du public ciblé constitue un passage obligé
pour la délimitation du contexte de ces productions. Cela demande que
l’élève détermine un niveau d’élaboration accessible au public ciblé, structure
le message en conséquence et choisisse des formes et des modes de pré-
sentation appropriés à la communication. Le souci de bien utiliser les concepts,
les formalismes, les symboles, les graphiques, les schémas et les dessins doit
l’habiter, car il contribue à donner de la clarté, de la cohérence et de la rigueur
au message. Dans ce type de communication, le recours aux technologies
de l’information et de la communication peut s’avérer utile ou offrir un enri-
chissement substantiel.
Au cours de la participation à un échange, des retours réflexifs doivent être
effectués pour favoriser ultérieurement un meilleur contrôle de l’articulation
des stratégies de production et d’interprétation. Il importe que ce travail méta-
cognitif porte également sur les ressources conceptuelles et techniques asso-
ciées à la communication, sur leur utilisation et sur leur adaptation aux
exigences du contexte de l’échange.
Cette compétence ne saurait être mobilisée indépendamment des deux autres,
dont elle vient renforcer le développement. Tout en contribuant de manière
significative à leur donner toute leur étendue, elle s’enrichit de la compréhen-
sion accrue qui résulte des recherches et des réalisations qui les caracté-
risent. La première compétence, axée sur la résolution de problèmes d’ordre
scientifique ou technologique, fait appel à des normes et à des conventions,
et ce, tant pour l’élaboration d’un protocole de recherche ou d’un scénario
de réalisation que pour l’explication de lois et de principes ou la présen-
tation de résultats expérimentaux. Tableaux, symboles, graphiques, schémas,
dessins de détail ou d’ensemble, maquettes, équations mathématiques et
modèles sont autant de modes de présentation qui peuvent soutenir la com-
munication, mais qui nécessitent de respecter les règles d’usage propres à
la science, à la technologie et à la mathématique.
L’appropriation des concepts scientifiques et technologiques de même que
leur mise à profit, qui font l’objet de la deuxième compétence, exigent un
langage et un type de discours appropriés. Par exemple, les lois scientifiques,
qui sont une façon de modéliser les phénomènes, s’expriment généralement
par des définitions ou des formalismes mathématiques. Les comprendre, c’est
pouvoir les relier aux phénomènes qu’ils ont pour objectif de représenter.
› 21
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 22
Compétence 3 et ses composantes
Attentes de fin de cycle
Chapitre 6
À la fin du deuxième cycle du secondaire, l’élève
Participer à des
interprète et produit, sous une forme orale, écrite
Interpréter des messages à
ou visuelle, des messages à caractère scientifique
échanges d’information
caractère scientifique et technologique
ou technologique.
à caractère scientifique
Faire preuve de vigilance quant à la crédibilité des sources • Repérer des infor-
mations pertinentes • Saisir le sens précis des mots, des définitions ou des
Lorsqu’il interprète un message, il a recours aux
et technologique
énoncés • Établir des liens entre des concepts et leurs diverses représenta-
langages associés à la science et à la technologie.
Faire preuve d’ouverture • Valider
tions graphiques ou symboliques • Sélectionner les éléments significatifs
Selon la situation, il utilise avec rigueur tant le lan-
son point de vue ou sa solution en
gage scientifique, technologique, mathématique ou
les confrontant avec ceux d’autres
personnes • Intégrer à sa langue
symbolique que le langage courant. Il tient compte
orale et écrite un vocabulaire scien-
de la crédibilité de la source d’information. Lorsque
tifique et technologique approprié
cela est nécessaire, il définit les mots, les concepts
Communiquer à l’aide des
et les expressions en s’appuyant sur des sources
langages utilisés en science
crédibles. Parmi toute l’information consultée, il
repère et utilise les éléments qu’il juge pertinents
et en technologie
et nécessaires à l’interprétation juste du message.
Il produit des messages structurés et clairs et les
formule avec rigueur. Il respecte les conventions
tout en utilisant des modes de présentation appro-
Produire et transmettre des messages
priés. Il choisit et utilise adéquatement des outils,
dont les technologies de l’information et de la
à caractère scientifique et technologique
communication, qui l’aident à bien livrer son mes-
Tenir compte du destinataire et du contexte • Structurer son
message • Utiliser les formes de langage appropriées dans
sage. S’il y a lieu, il adapte son message à ses inter-
le respect des normes et des conventions établies • Recourir
locuteurs. Il est en mesure d’expliciter, en langage
aux formes de présentation appropriées • Démontrer de la
courant, le sens du message qu’il produit ou qu’il
rigueur et de la cohérence
a interprété. Quand la situation l’exige, il confronte
ses idées avec celles de ses interlocuteurs. Il défend
Critères d’évaluation
alors ses idées, mais s’ajuste quand les arguments
d’autrui lui permettent de mieux préciser sa pen-
sée. En tout temps, il respecte la propriété intellec-
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
tuelle dans la production de son message.
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie
Programme de formation de l’école québécoise
Développement de la compétence Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Tel qu’il a été indiqué dans la section Contexte pédagogique, les compétences disciplinaires se développent selon trois aspects : la mobilisation en contexte, la disponibilité de ressources et
le retour réflexif. Le tableau ci-dessous présente des paramètres qui caractérisent, pour chacun de ces aspects, les situations d’apprentissage et d’évaluation proposées aux élèves selon
l’année du cycle. Ces paramètres permettent de varier le niveau de complexité et de difficulté des situations tout au long du cycle pour aider chaque élève à développer ses compétences.
PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE
DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE
– Le problème est bien circonscrit : la plupart des tâches sont
– Le problème est moins circonscrit : les tâches ne sont pas toutes com-
communiquées.
muniquées.
– La situation indique clairement les caractéristiques du mes-
– La situation donne peu de balises pour la construction ou la trans-
sage à construire ou à transmettre.
mission du message.
Mobilisation
– La situation indique clairement les éléments d’analyse du
en contexte
– La situation donne peu de balises sur les éléments d’analyse du message.
message.
– La situation donne peu de balises quant aux modes de présentation
– La situation indique clairement les modes de présentation
auxquels l’élève peut recourir (recherche, affiche, page Web, rapport
auxquels l’élève peut recourir (recherche, affiche, page Web,
de laboratoire ou d’atelier, présentation orale, etc.).
rapport de laboratoire ou d’atelier, présentation orale, etc.).
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des
– Sur le plan conceptuel, la situation exige la mobilisation des éléments
éléments de contenu de la première année du cycle.
de contenu de la deuxième année du cycle.
– La situation vise une compréhension qualitative des concepts
– La situation vise une compréhension qualitative et quantitative
abordés, faisant parfois appel à un certain formalisme mathé-
des concepts abordés, faisant souvent appel à un formalisme mathé-
Disponibilité
matique.
matique.
des ressources
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de
– Le répertoire de ressources matérielles mis à la disposition de l’élève
l’élève est limité, l’amenant à faire certains choix.
est étendu, l’amenant à faire des choix.
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches,
– Lorsque le problème suppose le recours à diverses démarches, straté-
stratégies ou techniques, la situation indique explicitement
gies ou techniques, la situation n’indique pas celles auxquelles
celles auxquelles l’élève doit faire appel.
l’élève doit faire appel, mais exige qu’il en justifie le choix.
– La situation prévoit des moments de retour réflexif et
– La situation prévoit des moments où l’élève effectue, individuellement
métacognitif où l’enseignant intervient individuellement et
ou en équipe, des retours réflexifs et métacognitifs.
Retour réflexif
collectivement.
– La situation exige que des retours réflexifs et métacognitifs soient
› 23
– La situation précise clairement la nature des retours réflexifs
effectués, sans en préciser clairement la nature et la forme. Des traces
Chapitre 6
et métacognitifs et la forme qu’ils doivent prendre.
orales ou écrites sont prévues.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 24
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire
Chapitre 6
Le programme de science et technologie du deuxième cycle du secondaire,
changements climatiques; le défi énergétique de l’humanité; l’eau potable;
tout comme le programme d’applications technologiques et scientifiques, vise
et la déforestation. Ces problématiques constituent des enjeux sociaux
la consolidation et l’enrichissement par l’élève d’une
actuels dont les facettes scientifiques et technolo-
culture scientifique et technologique qui s’appuie sur
Les concepts prescrits de même que
giques se prêtent bien au développement des trois
le développement des compétences et repose sur la
les démarches, les stratégies, les attitudes
compétences ciblées par le programme.
construction et la mobilisation de ressources de
et les techniques ciblées dans ce programme
Pour chacune des deux années, les thèmes sont décrits
divers ordres présentées ici en deux parties :
constituent des ressources pour
et caractérisés au début de la section Concepts pres-
le développement des compétences.
– les démarches, les stratégies, les attitudes
crits. Pour la deuxième année, une présentation sché-
et les techniques;
matique des réseaux conceptuels permet de repérer
rapidement les concepts généralement associés à chacune des problématiques.
– les concepts prescrits.
Bien qu’elles ne soient pas prescrites, ces quatre problématiques constituent
La première partie présente les stratégies, les attitudes et les techniques.
des lieux d’intégration privilégiés pour le développement des compétences
Elles s’inscrivent en continuité avec celles du premier cycle. Une section
disciplinaires et l’appropriation des contenus prescrits. Un enseignant pourrait
consacrée aux démarches a été ajoutée. Il est important de rendre compte
cependant choisir d’autres problématiques environnementales pour mobiliser
du fait que des démarches autres qu’expérimentales et de conception sont
les mêmes concepts.
utilisées par les scientifiques et les technologues. Ces démarches ne sont
Chaque univers est présenté dans un tableau en deux colonnes. Dans la pre-
pas déterminées à l’avance et leur choix découle plutôt du contexte et des
mière figurent les concepts généraux ainsi que les orientations, qui élaborent,
problématiques à l’étude.
contextualisent et précisent les assises conceptuelles pour chacune des
La deuxième partie présente les concepts prescrits dans le programme et
années du cycle, tout en laissant une certaine latitude à l’enseignant. À
regroupés, comme ceux du premier cycle, dans quatre univers : l’univers
l’occasion, certaines notes fournissent des précisions supplémentaires sur la
vivant; l’univers matériel; la Terre et l’espace; et l’univers technologique. Ce
portée des concepts à l’étude. La deuxième colonne présente la liste, non
regroupement a pour objectif de faciliter le repérage des concepts-clés que
limitative, des concepts prescrits. Il est en effet souhaitable que la richesse
l’élève doit s’approprier. Comme ces univers sont interreliés, ils ne doivent
des situations d’apprentissage et d’évaluation permette d’aller au delà des
pas être abordés séparément ni de manière séquentielle. Il en est de même
exigences minimales.
des concepts, qui ne doivent pas être abordés selon une séquence chrono-
Un tableau de repères culturels est présenté à la fin de chaque univers.
logique prédéterminée, mais au moyen de situations d’apprentissage et
Destinés à enrichir les situations d’apprentissage et d’évaluation, ces repères
d’évaluation intégratives.
contribuent à donner un caractère intégratif aux activités pédagogiques
En première année, les concepts des quatre univers sont intégrés autour du
en les ancrant dans la réalité sociale, culturelle ou quotidienne de l’élève.
thème L’humain, un organisme vivant. Le choix de ce thème est justifié par
Ils permettent souvent d’établir des liens avec les domaines généraux de
l’importance que l’on accorde à la responsabilisation de l’élève à l’égard de
formation et avec d’autres domaines d’apprentissage.
son corps et de sa santé. En deuxième année, les concepts sont organisés
Finalement, un tableau synthèse offre une vue d’ensemble de tous les
autour du thème L’environnement, déployé en quatre problématiques : les
concepts prescrits pour chaque année du cycle.
Programme de formation de l’école québécoise
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les tech-
Démarche d’observation
niques ciblées par le programme. Bien que distincts des concepts, ces
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter
éléments contribuent tout autant au développement des compétences et
des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui
méritent une attention particulière.
fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des informa-
tions recueillies, l’élève doit en arriver à une nouvelle compréhension des faits
Démarches
qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel s’effectue l’observa-
tion. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les informations, l’obser-
Diverses démarches sont présentées : les démarches de modélisation,
vateur fait une relecture du monde physique en tenant compte de ses
d’observation, expérimentale, empirique, de construction d’opinion, de même
présupposés et des schémas conceptuels qui font partie intégrante de la
que les démarches technologiques de conception et d’analyse. Elles corres-
grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute observation repose déjà
pondent essentiellement aux façons de faire dans un contexte de résolution
sur l’établissement d’un modèle théorique provenant de celui qui observe.
de problèmes en science et en technologie. Ces démarches ne doivent pas
être mises en œuvre isolément, mais dans des situations d’apprentissage
Démarche expérimentale
et d’évaluation qui font appel à plusieurs d’entre elles. Elles ne sont pas
linéaires et supposent un va-et-vient entre les diverses étapes du processus
La démarche expérimentale implique tout d’abord la formulation de pre-
d’investigation. Leur utilisation cohérente et leur articulation constituent une
mières explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et de
manifestation de compétence.
définir le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’élève doit ensuite
s’engager dans l’élaboration d’un protocole expérimental dans lequel il
Démarche de modélisation
reconnaîtra un certain nombre de variables en vue de les manipuler. Le but
du protocole sera de faire émerger des éléments observables ou quanti-
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation des-
fiables, de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses. Les
tinée à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou carré-
interactions entre les diverses phases de la démarche expérimentale per-
ment invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte,
mettent de soulever de nouveaux questionnements, de formuler de nou-
dessin, formule mathématique, équation chimique, programme informatique
velles hypothèses, d’apporter des ajustements à sa mise en œuvre et de
ou maquette. Au fur et à mesure que progresse la démarche de modélisa-
prendre en compte les limites de l’expérimentation.
tion, le modèle se raffine et se complexifie. Il peut être valide pendant un
certain temps et dans un contexte spécifique, mais, dans plusieurs cas, il est
Démarche empirique
appelé à être modifié ou rejeté. Il importe également de considérer le
contexte dans lequel il a été construit. Il doit posséder certaines caractéris-
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de
tiques, entre autres celles de faciliter la compréhension de la réalité, d’expli-
variables. Cette absence de manipulation n’enlève rien à sa validité métho-
quer certaines propriétés de ce qu’il vise à représenter et de prédire de
dologique; un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui n’a
nouveaux phénomènes observables.
rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de cette
› 25
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations puis-
La fabrication du prototype, les essais et la validation complètent l’exercice.
› 26
qu’elle permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un problème.
C’est par un examen approfondi du prototype qu’il a conçu et sa mise à
Chapitre 6
Souvent, elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des hypothèses et
l’essai que l’élève peut évaluer la solution qu’il préconise et vérifier si elle est
de concevoir des théories provisoires. Elle permet également de mettre au
conforme aux exigences du cahier des charges. La démarche de conception,
point des techniques et d’explorer des avenues possibles pour d’autres
qui fait appel à la logique, à la rigueur, à l’abstraction et à l’exécution, per-
recherches.
met à l’élève de passer du raisonnement à la pratique. Des retours réflexifs,
en cours et en fin de processus, seront l’occasion d’analyser son chemine-
Démarche de construction d’opinion
ment, de valider ses choix et de proposer, le cas échéant, des améliorations
à la solution retenue.
Lorsqu’il est appelé à construire son opinion et à construire une argumenta-
tion relative à une problématique scientifique ou technologique, l’élève doit
Démarche technologique d’analyse
prendre conscience de son engagement personnel, de ses croyances et de
ses valeurs. Il importe donc qu’il réalise comment l’acquisition et l’utilisation
L’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique implique la
de connaissances (disciplinaires, épistémologiques et contextuelles) et d’habi-
reconnaissance de sa fonction globale, de façon à cerner le besoin auquel
letés générales peuvent contribuer à la construction d’une opinion éclairée.
il répond. L’examen des diverses composantes d’un objet ou d’un système
Comme d’autres démarches, celle-ci fait appel à l’interprétation des informa-
s’avère également nécessaire pour déterminer leurs fonctions respectives. L’un
tions, à leur mise en relation, à la reconnaissance des idées préconçues et
ou l’autre pourra éventuellement être démonté afin de mieux comprendre
des présupposés, à des modes de raisonnement analogique et à la prise en
les principes mis en cause dans son fonctionnement et sa construction. Cette
compte de faits apparemment contradictoires. Elle favorise la construction
forme d’analyse permet de réaliser comment l’objet ou le système constitue
d’une argumentation solide et la justification d’une conclusion. En y faisant
l’assemblage concret et tangible des diverses solutions retenues pour
appel, l’élève devrait prendre conscience du fait que ses croyances et ses
répondre à un besoin.
valeurs peuvent influencer son jugement, que la recherche de plusieurs
sources d’information est déterminante, que la contradiction entre plusieurs
sources d’information est fréquente et mérite d’être interprétée, et que le
choix d’une solution peut dépendre de plusieurs facteurs.
Démarche technologique de conception
La démarche de conception suppose d’abord la détermination d’un besoin.
L’étude du problème technologique qui s’ensuit doit tenir compte des diverses
conditions et contraintes à respecter (cahier des charges). S’amorce alors le
travail véritable de conception : recherche de solutions au regard du fonction-
nement et de la construction; précision des formes et des matériaux; et des-
sin des pièces.
Programme de formation de l’école québécoise
Stratégies
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans le contexte de la science et de la technologie, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
STRATÉGIES D’EXPLORATION
STRATÉGIES D’ANALYSE
– Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques,
– Déterminer les contraintes et les éléments importants pour la résolution
technologiques et contextuelles éventuellement utiles pour cerner un
d’un problème
problème ou prévoir des tendances
– Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
– Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
– Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire,
– Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
comparer, classifier, sérier) pour traiter les informations
– Anticiper les résultats d’une démarche
– Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter
des connaissances scientifiques et technologiques
– Élaborer divers scénarios possibles
– Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard
– Explorer diverses pistes de solution
d’une problématique scientifique ou technologique
– Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques
ou technologiques
› 27
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Attitudes
› 28
Chapitre 6
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement de l’élève dans les démarches utilisées et sa responsabilisation par rapport à lui-même et à la société. Les attitudes constituent
ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
ATTITUDES INTELLECTUELLES
ATTITUDES COMPORTEMENTALES
– Curiosité
– Discipline personnelle
– Sens de l’initiative
– Autonomie
– Goût du risque intellectuel
– Persévérance
– Intérêt pour la confrontation des idées
– Sens du travail soigné
– Considération de solutions originales
– Sens des responsabilités
– Rigueur intellectuelle
– Sens de l’effort
– Objectivité
– Coopération efficace
– Sens du travail méthodique
– Souci de la santé et de la sécurité
– Souci d’une langue juste et précise
– Respect de la vie et de l’environnement
– Écoute
– Respect de soi et des autres
– Esprit d’équipe
– Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
Programme de formation de l’école québécoise
Techniques
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Elles sont réparties en deux grandes
catégories, selon qu’elles sont propres à la technologie ou à la science.
TECHNOLOGIE
SCIENCE
Langage graphique
Fabrication
Techniques :
Techniques :
Techniques :
– utilisation d’échelles
– utilisation sécuritaire des machines et des outils
– utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire
(scie à ruban, perceuse, ponceuse, marteau,
– représentation graphique à l’aide d’instruments
tournevis, pinces, etc.)
– utilisation d’instruments de mesure
(projection orthogonale à vues multiples, isométrie,
perspective)
– mesurage et traçage
– utilisation d’instruments d’observation
– schématisation
– usinage (sciage, perçage, limage, dénudage et
– préparation de solutions
épissures, soudure à l’étain ou au plomb, etc.)
– collecte d’échantillons
– finition
– vérification et contrôle
– montage et démontage
– fabrication d’une pièce
› 29
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Concepts prescrits (première année du cycle)
› 30
Chapitre 6
Au cours de la première année du cycle, les concepts des quatre univers
Devant la nécessité de satisfaire ses besoins et en réponse
sont articulés autour du thème L’humain, un organisme vivant. Dans le
à son désir de comprendre et de repousser à cette fin les
La connaissance du corps
contexte des changements physiques et psychologiques
limites de la connaissance, l’être humain a fait montre
humain vise à responsa-
liés à l’adolescence, une meilleure compréhension du corps
d’un grand génie créateur, dont la vigueur est notamment
biliser l’élève à l’égard
Les concepts prescrits
humain et de l’interdépendance de ses divers systèmes
attestée par la multiplicité des concepts liés à l’univers
de sa santé pour
pour la première année
s’avère importante. Dès lors, l’étude des facteurs fonda-
technologique. La conception ou l’analyse d’objets, de
l’amener à effectuer
sont organisés autour
mentaux qui affectent le fonctionnement et l’efficacité des
systèmes ou de produits contribuant à notre survie ou à
des choix de vie éclairés.
du thème L’humain,
systèmes respiratoire, circulatoire, excréteur, digestif, ner-
l’amélioration de nos conditions de vie constituent de bons
un organisme vivant.
veux et reproducteur constitue une occasion privilégiée
moyens de mesurer la puissance de cette faculté adapta-
pour l’élève d’approfondir les connaissances qu’il a de son
tive de l’homme.
propre organisme. La connaissance de ces systèmes contribuera à le respon-
sabiliser face à l’hygiène qu’ils nécessitent de manière à effectuer des choix
de vie cohérents pour le maintien d’une bonne santé.
De plus, l’exploration de l’humain comme organisme vivant offre l’occasion
d’intégrer des concepts provenant des trois autres univers sélectionnés pré-
cisément en raison de leur pertinence dans l’analyse de problématiques liées
à ce thème. Par exemple, l’étude de l’influence de facteurs physiques externes
comme le son ou la lumière contribue à la compréhension des organes sen-
soriels et favorise l’intégration des apprentissages.
Le thème choisi en cette première année du cycle est également l’occasion
pour l’élève de s’interroger sur l’histoire du vivant sur Terre. Qu’il porte un
regard sur sa propre réalité ou sur la façon dont la planète a évolué, l’élève
peut ainsi situer la récente apparition de l’être humain sur l’échelle des temps
géologiques et comprendre à quel point les conditions nécessaires au main-
tien de la vie sont à la fois complexes et fragiles.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant (première année du cycle)
Au deuxième cycle du secondaire, les concepts associés à l’univers vivant
L’étude des concepts liés au corps humain ne vise pas l’approfondissement
s’articulent autour de la façon dont les principaux systèmes du corps humain
de chacun de ses systèmes en particulier, mais elle doit être envisagée sous
assurent diverses fonctions nécessaires au maintien de la vie. Sept concepts
l’angle d’une meilleure compréhension de leurs interrelations. Le thème retenu
généraux sont présentés dans cette section. Ils sont tous liés à la façon dont
pour cette première année du cycle, L’humain, un organisme vivant, doit être
l’organisme humain s’est adapté pour maintenir les fonctions essentielles
considéré comme un élément intégrateur servant d’ancrage à l’appropriation
à la vie. Il s’agit de la division cellulaire et de l’organisation des cellules
de concepts propres à d’autres univers. Ainsi, l’étude de la vision permet d’inté-
en tissus, en organes et en systèmes. Ces derniers sont présentés selon les
grer diverses notions et connaissances telles que le trajet de la lumière à l’inté-
fonctions qu’ils assument : la nutrition (systèmes digestif, respiratoire et cir-
rieur de l’œil, la formation des images sur la rétine et la fonction des lunettes.
culatoire), les relations (systèmes nerveux et musculosquelettique) et la repro-
duction (système reproducteur). Pour qu’un organisme survive, les systèmes
doivent fonctionner en interrelation et être en équilibre.
Orientations
Concepts prescrits
Organisation hiérarchique du vivant
Division cellulaire
– ADN
Au premier cycle du secondaire, l’élève a appris l’existence de deux modes de reproduction (asexué et sexué) des êtres
– Mitose
vivants. Il a pu en apprécier l’éventail important, tant chez les plantes que chez les animaux.
– Fonctions de la division
cellulaire (reproduction,
La perpétuation de la vie repose sur la division cellulaire. Du point de vue plus spécifique de l’humain, l’étude des fonctions
croissance, régénération)
de la division cellulaire par mitose (reproduction, croissance, régénération) et par méiose permettra de comprendre le rôle
particulier de la cellule dans le maintien et la perpétuation de la vie.
– Méiose et cycle de
développement sexué
Par ailleurs, le cycle de développement sexué donne des descendants qui sont différents génétiquement de leurs parents.
(méiose, fécondation)
Il est constitué de deux étapes : la méiose et la fécondation. La méiose produit les gamètes sexuels (spermatozoïdes et
– Diversité génétique
ovules) nécessaires à la reproduction sexuée. Ces cellules reproductrices sont haploïdes (23 chromosomes) contrairement
aux cellules somatiques qui sont diploïdes (46 chromosomes). La fusion des cellules sexuelles mâles et femelles assure
la diversité génétique, car il y a alors combinaison de gènes provenant de la mère et du père. Ces gènes (ADN) sont
porteurs du bagage héréditaire d’un organisme humain. L’information génétique dont une cellule hérite s’appelle génome.
La transmission des caractères héréditaires, qui assure la continuité de la vie, repose sur la réplication de la macromolécule
d’ADN, qui a la forme caractéristique d’une double hélice.
Note : Seules les caractéristiques générales de la mitose et de la méiose constituent des éléments prescrits du programme. L’objectif premier est
d’amener l’élève à différencier ces deux formes de division cellulaire (et non leurs phases respectives) et à comprendre sur quoi repose la diver-
sité génétique des individus. Pour cette raison, les phases du développement embryonnaire ne sont pas des éléments prescrits du programme.
› 31
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 32
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Organisation hiérarchique du vivant (Suite)
Tissus, organes et systèmes
– Tissus
L’examen microscopique des tissus, des organes et des systèmes révèle qu’ils sont composés de cellules anatomiquement et
– Organes
physiologiquement spécialisées. Au cours du développement embryonnaire, les cellules se différencient et se spécialisent
– Systèmes
tout en se multipliant et elles se regroupent en tissus. Chez l’humain, comme chez nombre d’organismes vivants, les
différents tissus sont organisés de façon précise et constituent des centres fonctionnels spécialisés appelés organes.
Ceux-ci font à leur tour l’objet d’une organisation dont résultent les systèmes de l’organisme qui servent à l’exécution
de fonctions corporelles comme la nutrition, la circulation et les échanges gazeux, l’excrétion et la reproduction. Pour
qu’un organisme survive, les différents systèmes qui le composent doivent fonctionner en interrelation.
Systèmes – Fonction de nutrition
Système digestif
– Types d’aliments (eau,
protides, glucides, lipides,
L’être humain est tributaire d’un apport régulier d’aliments provenant d’autres organismes. Cet apport est indispensable,
vitamines, minéraux)
car il assure la construction et la réparation des tissus de même que la production de chaleur et d’énergie sous différentes
formes (mécanique, calorifique, etc.).
– Valeur énergétique
des aliments
Les transformations mécaniques et chimiques de la nourriture sont effectuées dans le système digestif selon quatre étapes
– Tube digestif (bouche,
de traitement : ingestion, digestion, absorption et élimination.
œsophage, estomac, intestin
Les glandes digestives assurent la décomposition chimique des aliments. Les glandes salivaires produisent presque toute
grêle, gros intestin, anus)
la salive qui a des fonctions multiples (humidification, digestion partielle des glucides, pouvoir antibactérien, etc.). Les
– Transformation des aliments
sécrétions gastriques (acide chlorhydrique, mucus, pepsine, etc.) interviennent dans la digestion des protéines. L’intestin
(mécanique, chimique)
grêle et ses structures annexes (pancréas, foie) sécrètent divers sucs afin d’amorcer la digestion des lipides. Les sels
– Glandes digestives (glandes
biliaires jouent un rôle important dans la digestion des graisses. L’intestin grêle joue aussi un rôle majeur dans la digestion
salivaires, glandes gastriques,
des glucides, des protides, des lipides et dans l’absorption des nutriments. L’absorption d’eau et d’électrolytes constitue
pancréas, foie, glandes
une des fonctions essentielles du gros intestin. Le dernier segment du gros intestin (rectum) entrepose les matières fécales
intestinales)
jusqu’à leur élimination.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Systèmes – Fonction de nutrition (Suite)
Systèmes circulatoire et respiratoire
– Système respiratoire (fosses
nasales, pharynx, trachée,
Pour accomplir leurs activités métaboliques, les cellules de l’organisme humain ont besoin d’un apport constant en
bronches, poumons)
oxygène et d’une élimination adéquate du dioxyde de carbone. Les systèmes de transport (respiratoire, circulatoire et
lymphatique), qui permettent les échanges entre les organes et les cellules, sont essentiels au maintien de la vie.
– Fonctions des constituants
du sang (plasma, éléments
Le système respiratoire assure l’apport en oxygène et l’élimination du dioxyde de carbone, tandis que l’échange
figurés)
d’oxygène et de dioxyde de carbone assure la respiration cellulaire. La circulation sanguine permet ces échanges en
– Compatibilité des groupes
empruntant diverses voies et divers types de vaisseaux alors que les constituants du sang jouent un rôle important dans
sanguins
le transfert de diverses substances à l’organisme.
– Système circulatoire
Le système immunitaire rend possible la défense de l’organisme humain contre des virus, des bactéries et d’autres menaces
(voies de circulation,
extracellulaires. L’immunité active peut être acquise naturellement (production d’anticorps) ou artificiellement (vaccination).
types de vaisseaux)
Les troubles du système immunitaire peuvent causer des maladies comme les allergies et l’immunodéficience.
– Système lymphatique
(lymphe, anticorps)
Système excréteur
– Système urinaire (reins,
uretères, vessie, urètre)
Le système urinaire joue un rôle essentiel dans la régulation du milieu interne chez les organismes. Ses fonctions-clés
sont la filtration du sang et l’élimination des déchets.
– Composants de l’urine
(eau, sels minéraux, urée)
Les reins retiennent ou excrètent l’eau et les électrolytes, ce qui concourt à les maintenir en équilibre dans le milieu
– Maintien de l’équilibre
intérieur. L’action des glandes sudoripares contribue également au maintien de l’équilibre hydrique et à l’élimination de
sanguin (reins, poumons,
déchets. Le transport des gaz par le sang et le rejet de dioxyde de carbone par les poumons aident à stabiliser le pH
glandes sudoripares)
du sang.
La régulation des liquides corporels et l’élimination des déchets métaboliques assurent le maintien de l’équilibre
hémodynamique et ionique.
› 33
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 34
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Systèmes – Fonction de relation
Systèmes nerveux et musculosquelettique
– Système nerveux central
(encéphale, moelle épinière)
Le système nerveux et le système musculosquelettique régulent les fonctions corporelles internes, mais aussi les
comportements des individus, leur permettant d’entrer en relation avec le milieu extérieur et de s’y adapter.
– Système nerveux
périphérique (nerfs)
Les réseaux complexes de cellules spécialisées, appelées neurones, constituent le système nerveux. Le système nerveux
• Neurone (synapse, axone,
central rend possibles des comportements complexes et coordonne des commandes motrices grâce au système nerveux
dendrite)
périphérique. Les divisions, sensitive et motrice, du système nerveux périphérique assurent l’homéostasie.
• Influx nerveux (acte
D’une grande complexité structurale, le système nerveux recueille une multiplicité d’informations grâce à divers récepteurs
volontaire, arc réflexe)
sensoriels distribués dans les organes des sens, qui assurent la vision, l’ouïe et l’équilibre, le goût et l’odorat, le mouvement
– Récepteurs sensoriels (œil,
et la locomotion. Ces données sont ensuite intégrées dans les aires sensorielles situées dans le système nerveux central.
oreille, peau, langue, nez)
Le système nerveux joue également un rôle important dans la coordination des mouvements et dans la façon dont nous
– Système musculosquelettique
nous déplaçons. La saturation sensorielle peut aussi découler d’un usage immodéré des nouvelles applications issues
(os, articulations, muscles)
des technologies de l’information et de la communication.
• Fonctions des os, des
Le squelette assure le soutien et la protection du corps. Il joue un rôle essentiel dans le mouvement grâce à l’action des
articulations et des muscles
muscles qui agissent sur lui en se contractant. Certains os sont fusionnés, tandis que d’autres sont reliés par des arti-
• Types de muscles
culations permettant une certaine liberté de mouvement.
• Types de mouvements
articulaires
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Systèmes – Fonction de reproduction
Système reproducteur
– Puberté (fille et garçon)
Au premier cycle du secondaire, l’étude des organes reproducteurs de l’humain a permis à l’élève de se familiariser avec
– Régulation hormonale chez
certains aspects liés à son système reproducteur, tels que la fécondation, la grossesse et les principaux stades du
l’homme
développement humain. Toutefois, l’étude de l’apparition des caractères sexuels chez les adolescents n’a pas été abordée
• Spermatogenèse
et le fait que la puberté est la période où la reproduction devient possible n’a pas été expliqué.
• Érection
• Éjaculation
L’étude des gonadotrophines produites par l’hypophyse (FSH, LH) permet de comprendre, entre autres, la spermatogenèse
– Régulation hormonale chez
chez l’homme, la maturation du follicule ovarien et le déclenchement de l’ovulation chez la femme. Celle des hormones
la femme
produites par les gonades sexuelles fait voir comment la testostérone, l’œstrogène et la progestérone régulent la
• Ovogenèse
croissance, le développement, les cycles reproducteurs et le comportement sexuel de l’humain.
• Cycle ovarien
Ces nouvelles connaissances permettent aux adolescents de comprendre de façon plus approfondie les changements
• Cycle menstruel
qui s’opèrent en eux et sont susceptibles de les éclairer au moment de faire des choix en matière de régulation des
naissances ou de traitement de la fertilité.
Note : Cette partie du programme constitue un complément aux concepts étudiés au premier cycle. Elle doit être envisagée sous l’angle d’une
meilleure compréhension de la puberté chez les adolescents.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Jonas Salk
Organisation mondiale de la Santé
Greffes et transplantation d’organes
Création de la Croix-Rouge
Ian Pavlov
Guide alimentaire canadien
Transfusions sanguines
internationale
Rachel Carson
Directions régionales
Stérilisation
Thomas Malthus
de la santé publique
Culture de tissus
Sir Alexander Fleming
Biosynthèse de l’insuline humaine
Sir Frederick Banting
Vaccination
Karl Landsteiner
Contraception
› 35
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Univers matériel (première année du cycle)
› 36
Chapitre 6
Pour la première année du deuxième cycle du secondaire, les éléments de
Le quatrième concept concerne les fluides. On y aborde des notions qui per-
contenu prescrits associés à l’univers matériel sont regroupés autour de cinq
mettent d’expliquer plus précisément la question du transport des entrées
concepts généraux : propriétés, transformations, organisation de la matière,
et des déchets dans le corps et celle des échanges de matière au niveau
fluides et ondes. Les trois premiers (propriétés, transformations, organisation
des cellules. L’osmose et la diffusion, deux notions étudiées au premier cycle,
de la matière) ont déjà été abordés au premier cycle. Cependant, en raison
sont également mises à profit pour expliquer ces échanges. Le cinquième
du thème retenu et des visées pédagogiques dont celui-ci est porteur, ces
concept général, qui porte sur les ondes, regroupe quelques notions de base
concepts généraux font l’objet d’une étude plus approfondie. Par ailleurs, la
sur les phénomènes ondulatoires. Bien qu’elles permettent d’aborder les pro-
découverte de certaines propriétés et transformations de la matière doit être
priétés de n’importe quel mouvement ondulatoire, les ondes sont utilisées
l’occasion d’établir des liens avec les éléments de contenu du premier cycle
ici comme ressources dans le contexte spécifique de l’étude de certains
et de formuler de nouvelles hypothèses relativement à l’organisation de la
récepteurs sensoriels du corps.
matière. De même, l’introduction du modèle particulaire constitue un outil
de premier plan pour l’explication de divers phénomènes.
Orientations
Concepts prescrits
Propriétés de la matière
– Propriétés physiques
caractéristiques
L’organisme humain est constitué d’une grande diversité de substances matérielles. Qu’elles soient présentes dans les
• Point de fusion
cellules ou dans les liquides du corps, qu’elles soient naturelles ou artificielles, elles se distinguent les unes des autres
• Point d’ébullition
par leurs propriétés. Certaines substances (l’eau, l’oxygène, le dioxyde de carbone, certains nutriments, les sels minéraux ainsi
• Masse volumique
que divers déchets) constituent des déterminants de premier plan de la santé d’un individu en raison de l’importance
• Solubilité
de leur rôle et de leur concentration dans le corps.
– Propriétés chimiques
Les propriétés caractéristiques d’une substance pure ou d’un groupe de substances sont déterminées à certaines conditions
caractéristiques
de température et de pression. L’utilisation de tableaux répertoriant les propriétés physiques et chimiques caractéristiques
• Réaction à des indicateurs
de la matière permet d’identifier des substances, mais aussi de comprendre leurs rôles, l’usage qui en est fait et les
dangers qu’elles représentent parfois pour le corps.
– Propriétés des solutions
• Concentration
Dans le corps, les substances sont généralement présentes sous la forme de mélanges dont plusieurs sont des solutions.
• Soluté
Les propriétés physiques de ces dernières varient selon la nature et la proportion de leurs constituants. Quantité de
• Solvant
phénomènes vitaux dépendent de la propriété de l’eau et des lipides de dissoudre de nombreuses substances. La
concentration s’exprime en grammes de soluté par litre de solution, ou en pourcentage. La solubilité d’un solide ou d’un
gaz s’exprime en grammes de soluté pour un volume donné de solvant, ou en pourcentage. Elle varie notamment selon
la température.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Transformations de la matière
– Transformations physiques
• Dissolution
L’être humain échange avec son milieu et transforme constamment de la matière et de l’énergie. Il survit parce que ces
• Dilution
transformations lui procurent de l’énergie sous une forme accessible et de la matière pour réparer et construire les tissus
• Changement de phase
propres à son organisme, d’une part, et pour entretenir ses réserves en minéraux, d’autre part.
– Transformations chimiques
Les transformations physiques et chimiques sont également objet d’apprentissage. Elles impliquent un transfert et une
• Décomposition et synthèse
transformation d’énergie. Au cours des transformations physiques, le nombre d’atomes de chaque élément ainsi que leur
• Oxydation
masse demeurent inchangés. Les molécules impliquées ne subissent pas de transformation. La matière conserve donc
• Précipitation
ses propriétés caractéristiques.
– Formes d’énergie
Selon l’énergie d’agitation moyenne des molécules qui la composent, une même substance se présente sous la forme
(chimique, thermique,
d’un liquide, d’un solide ou d’un gaz. Une variation de cette énergie entraîne des transformations réversibles.
mécanique, rayonnante)
L’observation du comportement de la matière au cours de ces transformations constitue le point de départ de la
– Modèle particulaire
construction d’un modèle particulaire de la matière, qui rassemble toutes les qualités d’un bon modèle : il met en relation
différentes observations, il explique les comportements observés, il permet d’en prédire de nouveaux et il est perfectible.
La préparation de solutions par dissolution et la modification de la concentration à la suite d’une dilution sont des
opérations courantes dans la vie quotidienne. Il importe d’amener l’élève à les maîtriser et à les mettre en pratique
rigoureusement.
Au cours des transformations chimiques, les molécules impliquées sont modifiées. Les produits de la transformation diffèrent
des réactifs; ils seront caractérisés par d’autres propriétés. Le nombre d’atomes de chaque élément et leur masse sont
conservés. Sur cette base, des équations chimiques simples sont balancées (réactions d’oxydation, de synthèse et de
décomposition). Certains indices sont utilisés pour faciliter la reconnaissance de la formation d’une nouvelle substance.
Organisation de la matière
– Substance pure
(composé, élément)
La matière circule, de l’inerte au vivant et inversement. En effet, qu’elle soit inerte ou vivante, la matière est constituée
d’atomes qui se combinent selon leurs affinités et qui forment des molécules d’éléments ou de composés plus ou moins
– Mélanges homogènes
complexes. Lorsqu’une seule sorte de molécule est présente dans un échantillon de substance, elle est dite pure et elle est
et hétérogènes
identifiable par ses propriétés caractéristiques. Cependant, le plus souvent, la matière est présente dans l’environnement
et dans l’organisme humain sous la forme de mélanges de plusieurs sortes de molécules d’éléments et de composés. Les
propriétés d’un mélange sont différentes de celles de ses constituants qui conservent chacun leurs propriétés caractéristiques.
› 37
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
› 38
Chapitre 6
Fluides
– Fluides compressible
et incompressible
Un système de transport interne assure la circulation de substances sélectionnées par l’organisme (l’eau, l’oxygène, le
dioxyde de carbone, certains nutriments, les sels minéraux ainsi que divers déchets) vers des régions spécialisées pour
– Pression
les transformations, le stockage ou l’élimination. Le système circulatoire fournit la pression et les variations de pression
– Relation entre pression
nécessaires à la circulation du sang. La respiration fournit les variations de volume nécessaires aux variations de pression
et volume
qui permettront la diffusion de l’oxygène et du dioxyde de carbone au niveau des alvéoles des poumons.
En général, lorsqu’une pression s’exerce sur un solide ou un fluide (compressible ou non), elle est directement
proportionnelle à la force qui est distribuée sur une surface et inversement proportionnelle à la surface sur laquelle la
force s’applique. Une compréhension qualitative et quantitative de cette relation est souhaitable.
Dans le cas des fluides (compressibles ou non), la pression résulte aussi du choc des molécules entre elles et sur les
parois d’une surface contraignante (vaisseaux et alvéoles). Des variations de pression induisent des déplacements de
matière qui s’effectuent toujours d’une zone où la pression est élevée vers une zone où la pression est basse. Dans le cas
des fluides compressibles, à une même température, le volume est inversement proportionnel à la pression qui s’exerce.
Ondes
– Fréquence
L’organisme humain est équipé de diverses structures qui lui permettent de recevoir des informations de son environnement.
– Longueur d’onde
Deux stimulus externes captés par des organes des sens doivent être examinés, soit les ondes sonores et les ondes
– Amplitude
lumineuses du spectre visible. Ces dernières font partie du spectre électromagnétique dont les rayonnements diffèrent
– Échelle des décibels
essentiellement par leur longueur d’onde.
– Spectre électromagnétique
L’exploration concrète des ondes mécaniques transversales (dans un ressort ou dans l’eau) constitue un moyen pour aider
– Déviation des ondes
l’élève à comprendre les mouvements ondulatoires. La fréquence, la longueur d’onde et l’amplitude permettent d’identi-
lumineuses
fier des propriétés qualitatives et quantitatives qui sont communes à toutes les ondes tout en mettant en évidence cer-
– Foyer d’une lentille
taines de leurs différences. En tant que déformation qui se propage à une vitesse déterminée dans un milieu élastique,
une onde mécanique transporte de l’énergie d’un point à un autre. Cependant, la matière occupe la même position
après le passage de l’onde qu’à l’origine de sa propagation.
Les ondes sonores sont des ondes mécaniques longitudinales. Elles sont produites par un corps élastique en vibration
et leur propagation exige un support matériel périodiquement comprimé et raréfié. L’onde se déplace, transportant ainsi
l’énergie fournie par le corps vibrant sans que la matière soit déplacée.
Quoique de nature très différente, les ondes lumineuses ont certains comportements semblables à ceux des ondes sonores
et des ondes mécaniques en général. Ainsi, comme les autres ondes, la lumière est caractérisée par sa fréquence, sa
longueur d’onde, son amplitude et sa vitesse de propagation. Cependant, dans son comportement ondulatoire, la lumière
se propage dans le vide et dans les milieux transparents.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits
Ondes (Suite)
Lorsqu’une onde lumineuse arrive au contact d’un autre milieu transparent, une partie de la lumière est réfléchie. L’autre
partie pénètre dans le milieu et elle est généralement déviée par rapport à sa direction originale.
On trouve dans notre environnement naturel et artificiel des objets qui mettent en évidence cette propriété de la lumière.
Deux groupes d’objets, appelés lentilles, sont à l’étude : les lentilles convergentes et divergentes. La compréhension visée
du phénomène est qualitative.
Note : Lors de l’étude de la réflexion, le travail est limité aux miroirs plans et les aspects quantitatifs sont abordés; lors de l’étude de la réfraction,
les aspects quantitatifs ne sont pas abordés.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Dimitri Mendeleïev
Musées de la science et de la technologie
Classification périodique des éléments
Prix Nobel
Louis et Antoine Lumière
Clubs de loisir scientifique
Interventions médicales à l’aide de la fibre optique
Expo-sciences
Heinrich Hertz
Facultés des sciences et de génie
Systèmes de télécommunication
René Descartes
Wilhem Conrad Röentgen
› 39
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Terre et espace (première année du cycle)
› 40
Chapitre 6
Les connaissances relatives à la Terre et à l’espace abordées au premier cycle
porelle lui fournissent l’occasion d’établir des relations entre les processus
ont permis à l’élève d’interpréter différents phénomènes terrestres et astro-
associés au développement des êtres vivants et les caractéristiques physiques
nomiques et de prendre conscience de l’aspect dynamique de la Terre. Au
de notre planète. Il importera donc de traiter de l’échelle des temps géolo-
cours de la première année du deuxième cycle, elles visent à le rendre apte
giques, des grandes étapes du développement de la vie sur Terre ainsi que
à comprendre l’origine de la vie et l’apparition de l’espèce humaine à travers
de la situation de l’humain à l’échelle de l’univers.
l’histoire de la Terre. L’introduction à l’étude des dimensions spatiale et tem-
Orientations
Concepts prescrits
Terre
L’échelle des temps géologiques permet de mettre en relation les conditions environnementales qui existaient lors des
– Échelle des temps
grandes étapes du développement de la vie sur Terre. Elle débute avec la formation de la Terre, il y a plus de 4,55 milliards
géologiques
d’années. Après la formation de la croûte terrestre et des océans, au début du précambrien, les premières formes de vie
– Grands épisodes de l’histoire
(bactéries, procaryotes) apparaissent. Au cours du paléozoïque (ère primaire), les espèces vivantes prolifèrent et se diver-
du vivant
sifient. Cette ère est caractérisée par l’extinction massive de presque toutes les formes de vie marine et de près de 70 %
– Extinction d’espèces
des espèces terrestres à la fin du permien. Le mésozoïque (ère secondaire) voit régner les grands reptiles et les dino-
saures. Le cénozoïque (ères tertiaire et quaternaire) débute avec la disparition des dinosaures, lors d’une autre extinction
– Fossiles
majeure (fin du crétacé). Les mammifères peuvent alors se diversifier et conquérir la Terre et les lignées des primates et
– Couches stratigraphiques
des hominidés peuvent se développer. L’ère quaternaire est ponctuée de plusieurs grandes glaciations; de nombreux
mammifères, tels les mammouths, s’éteignent. L’homme moderne évolue depuis quelques centaines de milliers d’années,
mais ne se sédentarise qu’au cours des dix derniers millénaires.
De nombreuses traces de ces changements demeurent inscrites dans les formations rocheuses ainsi que dans les fonds
océaniques. Les fossiles constituent des traces d’organismes ayant vécu à différentes périodes. Dans une coupe de sol,
les fossiles plus âgés sont habituellement ensevelis sous les fossiles plus jeunes. Leur disposition sert ainsi de repère
pour la datation des couches stratigraphiques.
Note : Étant donné la complexité de la taxonomie des espèces vivantes et de la nomenclature des temps géologiques, un apprentissage des
principales divisions de ces systèmes de classification doit être visé. Par contre, l’étude de l’évolution biochimique des molécules prébiotiques
menant aux cellules primitives n’est pas ciblée.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Espace
Désireux de connaître l’univers dans lequel il évolue et d’en mesurer l’étendue, l’homme scrute la voûte céleste depuis
– Échelle de l’univers
la nuit des temps. L’unité astronomique constitue une première échelle utile pour comparer les orbites planétaires.
– Unité astronomique
Le système solaire fait partie d’un plus vaste ensemble d’étoiles, de gaz et de poussières, notre Galaxie, la Voie lactée. À
– Année-lumière
cette échelle astronomique, les distances s’expriment en années-lumière. Si la lumière émise par le Soleil met huit secondes
– Situation de la Terre
à atteindre la Terre, celle qui provient de l’étoile la plus proche met environ quatre ans à y parvenir. Au delà de la Voie
dans l’univers
lactée, les observations indiquent que des milliards de galaxies peuplent l’univers et qu’elles sont situées à des millions
– Conditions favorables
d’années-lumière de nous.
au développement de la vie
Les théories actuellement admises suggèrent que la vie est apparue sur Terre au gré des transformations chimiques, sous
des conditions propices telles que la présence d’eau, de sources d’énergie et d’une atmosphère gazeuse. Celle-ci a per-
mis l’établissement du cycle de l’eau et nous protège des rayonnements nocifs. L’absence d’atmosphère autour d’une
planète ou d’un satellite, comme la Lune, en fait un monde stérile qui ne peut supporter la vie. L’étude des conditions
favorables au maintien de la vie permettra peut-être à l’espèce humaine de déceler un jour l’existence de formes de vie
ailleurs dans l’univers.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Galileo Galilei
Parc national de Miguasha
Programmes d’exploration spatiale
Éclipse solaire
Arthur Holmes
Observatoire du mont Mégantic
Programme SETI
Éclipse lunaire
Nicolas Copernic
Agence spatiale canadienne
Télescope spatial Hubble
Impacts météoritiques
Hubert Reeves
Planétarium de Montréal
Glaciations
Johannes Kepler
Cosmodôme de Laval
Formation du Bouclier canadien
Edmond Halley
Commission géologique du Canada
Edwin Hubble
› 41
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Univers technologique (première année du cycle)
› 42
Chapitre 6
En première année du cycle, l’univers technologique est caractérisé par des
Les objets, les systèmes, les produits et les procédés utilisés au quotidien et
concepts généraux liés au langage des lignes, à l’ingénierie, aux matériaux et
ceux qui ont un usage particulier tirent leur existence de la mise en pra-
à la biotechnologie. Les trois premiers concepts s’inscrivent dans une logique
tique d’une diversité de savoirs. Ils sont de véritables fils conducteurs qui
de connaissances essentielles et de pratiques déterminantes auxquelles on
facilitent la compréhension, l’intégration et l’expérimentation de multiples
a recours quand vient le temps de concevoir des objets techniques et des
concepts. L’univers technologique en propose déjà plusieurs à l’intérieur du
systèmes technologiques ou de procéder à leur étude. Pour cette raison, on
seul thème L’humain, un organisme vivant. Les concepts prescrits qui se rat-
fera souvent appel tout au long du cycle aux mêmes informations et aux
tachent à l’ensemble des concepts généraux visent une meilleure compré-
mêmes ressources pour résoudre un problème de conception ou d’analyse.
hension du milieu de vie et une plus grande capacité d’agir sur lui.
Les aspects relatifs à la fabrication sont traités dans la section portant sur
les techniques. Le quatrième concept général aborde une dimension qui nous
interpelle de manière particulière : celle des technologies appliquées aux
êtres et aux systèmes vivants.
Orientations
Concepts prescrits
Langage des lignes
– Tracés géométriques
Fondé sur des modes de représentation géométrique conventionnels et relativement indissociable de l’invention et de
– Formes de représentation
l’innovation, le dessin technique est un langage qui permet de préciser, de fixer et de matérialiser sa pensée.
(croquis, perspective,
projection oblique)
La justification et la signification de toutes les lignes et les informations d’un dessin technique sont généralement associées
– Lignes de base
à la géométrie et à divers principes relatifs aux échelles ou à différentes formes de représentation. La théorie de la
projection orthogonale facilite, entre autres, le dessin de détail et la représentation isométrique. Le recours aux coupes est
– Échelles
parfois nécessaire pour montrer les particularités d’une pièce. La cotation complète les informations sur les caractéristiques
– Projections orthogonales
de chacune des composantes de l’objet ou du système. Enfin, conformément aux règles relatives à leur inscription,
(vues multiples, isométrie)
certains dessins renferment aussi des informations en rapport avec les standards de l’industrie.
– Coupes
– Cotation
– Standards et représentations
(schémas, symboles)
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Ingénierie
Mécanique
La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique reposent sur l’appropriation de concepts
– Liaisons types des pièces
fondamentaux liés à la mécanique et sur des pratiques de conception et d’analyse propres à l’ingénierie.
mécaniques
En mécanique, ces concepts font référence aux liaisons des pièces et aux fonctions mécaniques les plus communes, de
– Fonctions types
même qu’à la transmission et à la transformation du mouvement (modèles familiers de liaisons, de guidages et de méca-
– Fonction, composantes
nismes permettant un mouvement de rotation ou de translation). Dans la conception et l’analyse d’un objet ou d’un
et utilisation des systèmes
système, un tel bagage technique permet de justifier l’utilisation de formes et de matériaux, d’appliquer ou d’expliquer
de transmission du mouve-
des principes de fonctionnement et d’exploiter ou de faire ressortir des solutions de construction.
ment (roues de friction, pou-
lies et courroie, engrenage,
Plusieurs objets et systèmes qui répondent par leur fonction à des besoins de l’organisme humain comportent certains
roues dentées et chaîne,
des éléments caractéristiques mentionnés ci-dessus. C’est le cas du stéthoscope, de l’inhalateur, du thermos, etc.
roue et vis sans fin)
– Fonction, composantes
et utilisation des systèmes
de transformation du mouve-
ment (vis et écrou, cames,
bielles, manivelles, coulisses
et systèmes bielle et mani-
velle, pignon et crémaillère)
Matériaux
– Contraintes (traction,
compression, torsion)
Le fait qu’il soit possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour en faire l’exploration
et l’exploitation. L’utilisation appropriée d’un matériau suppose une bonne connaissance des éléments liés à ses
– Propriétés mécaniques
caractéristiques fonctionnelles et à sa structure, ce qui permet d’avoir une idée juste de son comportement quand il est
– Types et propriétés
utilisé. Les concepts qui se rattachent aux métaux et au bois sous-tendent l’étude de leur composition, de leurs pro-
• Alliages à base de fer
priétés et de leurs caractéristiques d’utilisation.
• Métaux et alliages
non ferreux
Sur le plan technologique, les métaux et alliages ferreux occupent une très grande place. Ils se trouvent sous une forme ou
• Bois et bois modifiés
sous une autre dans plusieurs secteurs de l’activité humaine. L’évolution technique des civilisations est d’ailleurs étroitement
liée au développement de ces métaux. Grâce à leurs propriétés et à la facilité relative de les obtenir et de les travailler,
les métaux et alliages non ferreux entrent dans la fabrication de nombreux biens de consommation.
Le bois demeure également un matériau très répandu. Bien que ses propriétés diffèrent d’une espèce à l’autre (résineux,
feuillus), ses emplois sont multiples.
› 43
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 44
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Biotechnologie
– Procédés
• Pasteurisation
L’espoir mais aussi les craintes que suscitent les avancées spectaculaires de la biotechnologie commandent qu’on s’en
• Fabrication du vaccin
préoccupe. L’étude des éléments de contenu en cause doit donc englober à la fois les aspects conceptuels, éthiques et
• Procréation médicalement
pratiques, notamment les procédés auxquels il faudra accorder une grande place. Certains seront examinés plus atten-
assistée
tivement : la pasteurisation, la fabrication du vaccin, la procréation médicalement assistée, la culture cellulaire et la
• Culture cellulaire
transformation génétique.
• Transformation
La pasteurisation permet d’éviter l’altération des produits alimentaires et de conserver leurs propriétés nutritives. Le
génétique (OGM)
procédé est exploité depuis longtemps, notamment pour le traitement du lait et des jus de fruits.
Le but principal du vaccin est de permettre la fabrication, par le corps, d’agents biologiques naturels ciblés qui renforcent
les défenses de l’organisme devant des éléments pathogènes identifiés.
La fécondation in vitro (FIV) et l’insémination artificielle ont donné lieu à une véritable révolution dans le traitement de la
stérilité tout en permettant de mieux comprendre les mécanismes de la procréation humaine. Ces procédés soulèvent
des questions d’ordre éthique qu’il est important d’aborder.
L’étude de la cellule doit inclure le cas des cellules cultivées et toucher la façon de les obtenir, leur croissance, leur
comportement et leur conservation. D’autres aspects, tels que la stérilisation du matériel utilisé, les caractéristiques des
milieux de cultures, les paramètres physicochimiques et les normes éthiques, doivent aussi être pris en considération.
La transformation génétique peut être effectuée sur de nombreuses espèces végétales et animales. Le génie génétique
joue aujourd’hui un rôle important. En médecine, la thérapie génique a déjà été expérimentée, entre autres dans le
traitement de divers cancers. En agriculture, des plantes génétiquement modifiées, telles que la betterave et le colza,
possèdent des propriétés de résistance à des insectes nuisibles et de tolérance à certains herbicides. En alimentation,
les percées sont de plus en plus nombreuses (enrichissement du riz en vitamine A, modification en acides gras des huiles,
etc.). Il importe d’examiner également la réglementation et les contrôles qui encadrent ce secteur d’activité.
Lors de l’étude des concepts liés aux OGM, il est important de garder à l’esprit que bien des avenues restent encore
inexplorées, ce qui devrait justifier une approche prudente à leur sujet. Il suffit de penser à l’ensemble du génome qui
n’est pas encore codifié et dont on ne comprend pas encore toutes les dimensions. L’intervention sur les gènes peut
également amener de nouvelles résistances à divers virus et bactéries. Dans le domaine de l’agroalimentaire, la présence
de nouvelles espèces transgéniques modifie la dynamique des réseaux alimentaires, ce qui a directement ou indirectement
de nombreux impacts à divers niveaux de la pyramide alimentaire. Tous les effets potentiels sur la santé, particulièrement
en ce qui concerne le système immunitaire et les nouvelles protéines métabolisées, sont loin d’avoir été mis au jour, ce
qui constitue un défi pour le monde de la recherche scientifique et technologique.
Programme de formation de l’école québécoise
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Alexandre Graham Bell
Invention Québec
Conservation des aliments
Imprimerie
Henri Bessemer
Écoles et facultés de génie
Matières plastiques
Expositions universelles
John Dunlop
Centre de recherche industrielle du Québec
Manipulations génétiques
Projet du génome humain
Guglielmo Marconi
Institut Armand-Frappier
Gustave Eiffel
Gregor Mendel
Louis Pasteur
Exemples d’objets, de systèmes et de produits liés au thème
– Équipements et procédés de transformation, de production et de conserva-
– Objets du quotidien : sèche-cheveux, rasoir, brosse à dents, ciseaux, balance,
tion de divers aliments : sucre, farine de blé, pain, pâtes, laits traités, beurre
horloge, etc.
pasteurisé, fromages, yogourts, margarines, huiles alimentaires, cacao, cho-
– Robinet, filtre, condenseur, dessiccateur
colat, café, jus de fruits, boissons énergisantes, conserves, etc.
– Appareils sanitaires (salle de bains), sauna, bain à remous
– Appareils culinaires (préparation, cuisson, etc.)
– Appareils d’exercices et de renforcement musculaire
– Enzymes
– Thermomètre, thermos, réfrigérateur, climatiseur
– Nutraceutiques (produits préventifs et curatifs), vitamines, médicaments,
– Système de chauffage (à circulation d’eau ou d’air) d’une maison, manomètre
vaccins
– Stéthoscope, sphygmomanomètre
– Inhalateur, masque à gaz, poumon artificiel, cœur artificiel, simulateur
cardiaque, incubateur
– Lentille, lunettes, jumelles, microscope
– Prothèses (membres ou organes) : cristallin, implant, disque lombaire, etc.
– Four à micro-ondes
– Équipement adapté : chaise roulante, marchette, etc.
– Appareils d’imagerie par résonance magnétique, rayon X, laser, ultrasons
(échographie), tomodensitomètre
– Produits d’hygiène et de beauté : savon, shampoing, crèmes, huiles,
parfums, etc.
– Télévision, caméra, ordinateur, etc.
› 45
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
TABLEAU SYNTHÈSE DES CONCEPTS PRESCRITS (PREMIÈRE ANNÉE DU CYCLE)
› 46
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
Univers technologique
Chapitre 6
DIVISION CELLULAIRE
PROPRIÉTÉS DE LA MATIÈRE
TERRE
LANGAGE DES LIGNES
– ADN
– Propriétés physiques caractéristiques
– Échelle des temps géologiques
– Tracés géométriques
– Mitose
• Point de fusion
– Grands épisodes de l’histoire du vivant
– Formes de représentation (croquis, pers-
– Fonctions de la division cellulaire (reproduction, croissance,
• Point d’ébullition
– Extinction d’espèces
pective, projection oblique)
régénération)
• Masse volumique
– Fossiles
– Lignes de base
– Méiose et cycle de développement sexué (méiose, fécondation)
• Solubilité
– Couches stratigraphiques
– Échelles
– Diversité génétique
– Propriétés chimiques caractéristiques
– Projections orthogonales (vues multiples,
E
• Réaction à des indicateurs
SPACE
isométrie)
TISSUS, ORGANES ET SYSTÈMES
– Échelle de l’univers
– Propriétés des solutions
– Coupes
– Tissus
– Unité astronomique
• Concentration
– Cotation
– Organes
– Année-lumière
• Soluté
– Standards et représentations (schémas,
– Systèmes
– Situation de la Terre dans l’univers
• Solvant
symboles)
– Conditions favorables au développement
SYSTÈMES
TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE
de la vie
INGÉNIERIE MÉCANIQUE
FONCTION DE NUTRITION
– Transformations physiques
– Liaisons types des pièces mécaniques
SYSTÈME DIGESTIF
• Dissolution
– Fonctions types
– Types d’aliments (eau, protides, glucides, lipides, vitamines,
• Dilution
– Fonction, composantes et utilisation des
minéraux)
• Changement de phase
systèmes de transmission du mouvement
– Valeur énergétique des aliments
– Transformations chimiques
(roues de friction, poulies et courroie,
– Tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros
• Décomposition et synthèse
engrenage, roues dentées et chaîne, roue
intestin, anus)
• Oxydation
et vis sans fin)
– Transformation des aliments (mécanique, chimique)
• Précipitation
– Fonction, composantes et utilisation des
– Glandes digestives (glandes salivaires, glandes gastriques, pan-
– Formes d’énergie (chimique, thermique,
systèmes de transformation du mouve-
créas, foie, glandes intestinales)
mécanique, rayonnante)
ment (vis et écrou, cames, bielles, mani-
S
– Modèle particulaire
velles, coulisses et systèmes bielle et
YSTÈMES CIRCULATOIRE ET RESPIRATOIRE
manivelle, pignon et crémaillère)
– Système respiratoire (fosses nasales, pharynx, trachée, bronches,
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
poumons)
– Substance pure (composé, élément)
– Fonctions des constituants du sang (plasma, éléments figurés)
– Mélanges homogènes et hétérogènes
– Compatibilité des groupes sanguins
– Système circulatoire (voies de circulation, types de vaisseaux)
FLUIDES
– Système lymphatique (lymphe, anticorps)
– Fluides compressible et incompressible
– Pression
– Relation entre pression et volume
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
Univers technologique
SYSTÈME EXCRÉTEUR
ONDES
MATÉRIAUX
– Système urinaire (reins, uretères, vessie, urètre)
– Fréquence
– Contraintes (traction, compression,
– Composants de l’urine (eau, sels minéraux, urée)
– Longueur d’onde
torsion)
– Maintien de l’équilibre sanguin (reins, poumons, glandes
– Amplitude
– Propriétés mécaniques
sudoripares)
– Échelle des décibels
– Types et propriétés
– Spectre électromagnétique
• Alliages à base de fer
FONCTION DE RELATION
– Déviation des ondes lumineuses
• Métaux et alliages non ferreux
SYSTÈMES NERVEUX ET MUSCULOSQUELETTIQUE
– Foyer d’une lentille
• Bois et bois modifiés
– Système nerveux central (encéphale, moelle épinière)
– Système nerveux périphérique (nerfs)
BIOTECHNOLOGIE
• Neurone (synapse, axone, dendrite)
– Procédés :
• Influx nerveux (acte volontaire, arc réflexe)
• Pasteurisation
– Récepteurs sensoriels (œil, oreille, peau, langue, nez)
• Fabrication du vaccin
– Système musculosquelettique (os, articulations, muscles)
• Procréation médicalement assistée
• Fonctions des os, des articulations et des muscles
• Culture cellulaire
• Types de muscles
• Transformation génétique (OGM)
• Types de mouvements articulaires
FONCTION DE REPRODUCTION
SYSTÈME REPRODUCTEUR
– Puberté (fille et garçon)
– Régulation hormonale chez l’homme
• Spermatogenèse
• Érection
• Éjaculation
– Régulation hormonale chez la femme
• Ovogenèse
• Cycle ovarien
• Cycle menstruel
› 47
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 48
Concepts prescrits (deuxième année du cycle)
Chapitre 6
Le contenu du programme de science et technologie de
déforestation qui réduit les processus naturels de transformation du CO2,
deuxième année s’organise autour de quatre problématiques
on accentue l’effet de serre naturel et on observe une
Les concepts prescrits
environnementales. On trouvera donc, avant la présen-
hausse de la température moyenne de la surface du globe.
L’étude de diverses
pour la deuxième année
tation des tableaux regroupant les concepts et les orien-
Ce réchauffement planétaire, vraisemblablement lié à une
problématiques envi-
s’organisent autour de
tations propres à chaque univers, une description très
augmentation de l’effet de serre, cause des changements
ronnementales vise
quatre problématiques
générale de ces problématiques, accompagnée d’un
dans l’ensemble des paramètres du climat puisqu’il
à responsabiliser l’élève
environnementales : les
tableau répartissant les éléments de contenu par univers.
déclenche des modifications de la circulation atmosphé-
à l’égard de l’environ-
changements climatiques;
rique et océanique. Les conséquences anticipées ou déjà
nement dans lequel
le défi énergétique de
il évolue et intervient.
l’humanité; l’eau potable;
Les changements climatiques
observables des changements climatiques sont multiples.
Mentionnons, à titre d’exemples, la modification du régime
et la déforestation.
La problématique environnementale des changements cli-
des précipitations, l’augmentation de la prévalence de certains phénomènes
matiques constitue un des défis majeurs pour l’avenir de
météorologiques extrêmes et le dégel du pergélisol. On anticipe également
l’humanité. Les changements climatiques se manifestent notamment par une
une accélération de la fonte des glaciers et des banquises qui provoquerait
élévation de la température moyenne de la Terre. Plusieurs théories tentent
l’augmentation du niveau des océans. Cette hausse de niveau entraînerait
d’en expliquer les causes, mais l’amplification de l’effet de serre est pour
des inondations et favoriserait l’érosion des côtes, ce qui impliquerait le
l’instant la plus acceptée dans la communauté scientifique.
déplacement de certaines populations ou un aménagement différent du ter-
L’effet de serre est d’abord un phénomène naturel. La lumière du Soleil passe
ritoire. Ces changements environnementaux ont inévitablement une grande
à travers l’atmosphère terrestre, réchauffe la surface du globe qui émet en retour
influence sur les activités socioéconomiques de toutes les sociétés. La fores-
de la chaleur vers l’espace. Ce rayonnement infrarouge est en partie absorbé
terie, les pêches, la gestion de l’eau, le tourisme, la production et la consom-
par certains gaz et la vapeur d’eau présents dans l’atmosphère, ce qui le retient
mation d’énergie sont particulièrement touchés.
au voisinage de la Terre. En l’absence de gaz à effet de serre (dioxyde de
Au Québec, les changements climatiques pourraient se manifester, entre autres,
carbone, méthane et oxyde nitreux), la plus grande partie de la chaleur péné-
par une diminution de la qualité de l’eau, ce qui est susceptible d’influer sur
trant dans l’atmosphère terrestre serait rapidement retournée dans l’espace,
la santé humaine et sur l’équilibre des écosystèmes, ainsi que par des fluctua-
et la température moyenne de la Terre serait de -18 8C au lieu de 15 8C.
tions du niveau des Grands Lacs et du débit du fleuve Saint-Laurent. Ces fluc-
La concentration des gaz à effet de serre a varié au cours de l’histoire de
tuations auraient des conséquences diverses dans l’industrie du transport sur
la Terre. Toutefois, il semble que la quantité de dioxyde de carbone et de
la Voie maritime du Saint-Laurent. Elles provoqueraient aussi des perturbations
méthane n’aurait jamais été aussi élevée depuis 420 000 ans et celle d’oxyde
dans divers écosystèmes, comme la perte d’habitats ou la détérioration des
nitreux, depuis au moins un millénaire. Les concentrations de ces gaz ont
conditions de vie de certaines espèces de poissons. La variation des quantités
augmenté rapidement depuis le début de l’industrialisation caractérisée par
de précipitations influencerait certainement la productivité agricole et la bio-
une hausse de la demande en énergie, par une certaine croissance démo-
diversité au Québec. De plus, l’érosion des côtes et l’alternance accrue des
graphique et par des changements dans l’utilisation du territoire. En brûlant
périodes de gel et de dégel auraient des impacts sur le réseau de transport rou-
d’énormes quantités de combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz
tier. Enfin, la fonte du pergélisol pourrait rendre instables les sols du Grand Nord,
naturel) qui génèrent une importante quantité de CO
entraînant des conséquences pour les populations vivant sur ces territoires.
2 et en poursuivant la
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique*
É
EXEMPLES D’OBJETS, DE SYSTÈMES, DE PRODUITS ET DE PROCÉDÉS
COLOGIE
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Ressources (cartes et photographies aériennes)
– Dynamique des communautés
– Pluviomètre, thermomètre, baromètre, anémomètre, hygromètre
• Biodiversité
– Sondes
• Perturbations
– Radar, sonar
– Dynamique des écosystèmes
– Satellites de communication
• Relations trophiques
– Sismographe
• Productivité primaire
– Compteur Geiger
• Flux de matière et d’énergie
– Équipement de collecte et de traitement des déchets (verre, plastique,
• Recyclage chimique
pneus, etc.)
– Système antipollution des gaz d’échappement d’un véhicule motorisé
LES
CHANGEMENTS
CLIMATIQUES
Terre et espace
Univers matériel
CYCLE BIOGÉOCHIMIQUE
ATMOSPHÈRE
TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
– Cycle du carbone
– Effet de serre
– Combustion
– Cycle de l’azote
– Circulation atmosphérique
– Photosynthèse et respiration
– Masse d’air
– Balancement d’équations chimiques
RÉGIONS CLIMATIQUES
– Cyclone et anticyclone
– Facteurs influençant
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
la distribution des biomes
ESPACE
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Biomes aquatiques
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Notation de Lewis
– Biomes terrestres
– Familles et périodes du tableau périodique
LITHOSPHÈRE
TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE
– Pergélisol
– Distinction entre chaleur et température
HYDROSPHÈRE
– Bassin versant
– Circulation océanique
– Salinité
– Glacier et banquise
› 49
Chapitre 6
* Quelle que soit la problématique environnementale en cause, les concepts propres à l’univers technologique peuvent être mobilisés.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Le défi énergétique de l’humanité
› 50
Chapitre 6
La maîtrise de l’énergie a été un facteur important dans le développement
de l’humanité. Elle a permis à l’homme d’étendre son emprise sur la Terre
entière et de partir à la découverte de l’espace. L’histoire des siècles passés se
caractérise notamment par la façon dont il a relevé divers défis énergétiques.
Les temps modernes se distinguent maintenant par un recours à des res-
sources énergétiques de moins en moins renouvelables et très souvent pol-
luantes. L’utilisation de ces ressources a des impacts écologiques, notamment
climatiques, aux vastes conséquences, ce qui amène à s’interroger sur les
limites adaptatives de l’environnement terrestre. De plus, l’accroissement démo-
graphique soulève la question de la suffisance des ressources énergétiques
par rapport à la demande liée aux différentes activités humaines (besoins
quotidiens des particuliers, production industrielle, transport, etc.). De manière
simplifiée, le défi consiste, d’une part, à assurer les besoins de l’humanité en
énergie tout en réduisant les impacts environnementaux et, d’autre part, à
veiller à une gestion prudente et responsable des ressources non renouvelables.
Face à ces défis, plusieurs réponses doivent être simultanément envisagées
telles que la réduction de la demande, l’augmentation de l’efficacité énergé-
tique des outils, appareils et véhicules, la diversification des sources d’énergie,
l’accentuation de la recherche et du développement technologique en
matière d’énergies alternatives, le recours au nucléaire8, etc.
Au Québec, cette problématique est notamment alimentée par les enjeux
locaux et régionaux liés au développement de l’hydroélectricité, au déploie-
ment de parcs éoliens, à la poursuite ou non de la filière nucléaire et au
développement d’énergies alternatives telles que l’énergie de la biomasse,
l’énergie solaire, géothermique, marémotrice, etc.
8. L’énergie nucléaire est à l’étude dans le programme optionnel de science et technologie offert
en 4e secondaire. Aussi peut-on en faire mention ici, mais il serait préférable de ne pas en faire
spécifiquement l’étude.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique*
É
EXEMPLES D’OBJETS, DE SYSTÈMES, DE PRODUITS ET DE PROCÉDÉS
COLOGIE
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Électricité : centrale thermique, centrale hydraulique, centrale solaire
– Dynamique des communautés
– Éolienne
• Biodiversité
– Pétrole : puits, plateforme, raffinerie
• Perturbations
– Moteur à combustion interne
– Dynamique des écosystèmes
– Moteur électrique
• Relations trophiques
– Turbine
• Productivité primaire
– Accumulateurs
• Flux de matière et d’énergie
• Recyclage chimique
LE DÉFI
ÉNERGÉTIQUE
DE L’HUMANITÉ
Terre et espace
Univers matériel
CYCLE BIOGÉOCHIMIQUE
ATMOSPHÈRE
TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
ÉLECTRICITÉ ET ÉLECTROMAGNÉTISME
– Cycle du carbone
– Effet de serre
– Combustion
– Charge électrique
– Cycle de l’azote
– Circulation atmosphérique
– Photosynthèse et respiration
– Électricité statique
– Masse d’air
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Loi d’Ohm
RÉGIONS CLIMATIQUES
– Cyclone et anticyclone
– Balancement d’équations chimiques
– Circuits électriques
– Facteurs influençant
– Ressources énergétiques
– Loi de conservation de la masse
– Relation entre puissance
la distribution des biomes
et énergie électrique
– Biomes aquatiques
ESPACE
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
– Forces d’attraction et de répulsion
– Biomes terrestres
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Champ magnétique d’un fil parcouru
– Système Terre-Lune
– Notation de Lewis
par un courant
LITHOSPHÈRE
(effet gravitationnel)
– Familles et périodes du tableau périodique
– Minéraux
TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE
– Ressources énergétiques
– Distinction entre chaleur et température
– Loi de la conservation de l’énergie
HYDROSPHÈRE
– Rendement énergétique
– Bassin versant
– Circulation océanique
– Ressources énergétiques
› 51
Chapitre 6
* Quelle que soit la problématique environnementale en cause, les concepts propres à l’univers technologique peuvent être mobilisés.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
L’eau potable
› 52
Chapitre 6
L’eau est une substance de base et une ressource naturelle très précieuse,
Combiné à la contamination, le gaspillage de l’eau douce constitue un autre
dont les usages domestiques, agricoles, industriels, urbains et dans le
enjeu important dans la problématique de l’eau potable. En effet, un Nord-
domaine des loisirs sont considérables. En raison de son importance vitale,
Américain consomme en moyenne quelques centaines de milliers de litres
les Nations Unies ont décrété que l’accès à l’eau potable est un droit humain
d’eau par an, dont plus de la moitié est gaspillée, alors qu’un être humain n’a
fondamental.
vraiment besoin que d’une dizaine de milliers de litres d’eau par an pour vivre.
Même si notre planète est parfois surnommée la planète bleue parce que
Le Québec comporte un réseau hydrographique important qui est considéré
l’eau y est très répandue, une très faible proportion de cette eau est facile-
comme une réserve mondiale en eau potable. Une politique gouvernemen-
ment accessible aux humains. L’eau salée est impropre à la consommation,
tale vise à protéger et à mettre en valeur ce patrimoine hydrique.
voire toxique, si elle est consommée avec excès. Ne reste alors que l’eau
naturellement douce, en beaucoup plus faible quantité, inégalement distri-
buée à la surface de la Terre et souvent difficile d’accès, qu’elle soit empri-
sonnée dans les glaciers continentaux ou dans les nappes phréatiques.
L’eau douce est une ressource rare et sa rareté est d’autant plus préoccu-
pante qu’elle est combinée aux problématiques de pollution et de gaspillage.
Un léger déséquilibre dans ses caractéristiques suffit à la rendre impropre
à la consommation. La présence d’une carcasse d’animal en décomposition,
la faible variation de son pH ou la contamination par quelques parties par
million de métaux lourds peuvent la rendre nocive. De nos jours, malgré les
lois et règlements en vigueur, plusieurs sources d’eau douce sont mondia-
lement polluées par différents rejets chimiques toxiques qui souvent pro-
voquent une prolifération de micro-organismes néfastes pour la santé.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique*
É
EXEMPLES D’OBJETS, DE SYSTÈMES, DE PRODUITS ET DE PROCÉDÉS
COLOGIE
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Usine de traitement de l’eau potable
– Pompe, vanne
– Dynamique des communautés
– Usine de traitement de l’eau salée
– Arrosoir
• Biodiversité
– Station de traitement des eaux usées
– Compteur (consommation d’eau)
• Perturbations
– Alimentation en eau (réseau
– Équipements et procédés d’embouteillage
– Dynamique des écosystèmes
de circulation et de distribution)
– Contenants (bonbonne, bouteille,
• Relations trophiques
– Puits artésien, moulin hydraulique
canette, etc.)
• Productivité primaire
– Château d’eau, bassin
– Systèmes d’irrigation des sols
• Flux de matière et d’énergie
– Camion-citerne
– Aqueduc
• Recyclage chimique
– Appareils hydrauliques
– Écluse, digue
L’EAU POTABLE
Terre et espace
Univers matériel
RÉGIONS CLIMATIQUES
PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES SOLUTIONS
– Biomes aquatiques
– Concentration (ppm)
– Biomes terrestres
– Électrolytes
– Échelle pH
HYDROSPHÈRE
– Dissociation électrolytique
– Bassin versant
– Ions
– Circulation océanique
– Conductibilité électrique
– Salinité
– Glacier et banquise
TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
– Réaction de neutralisation acidobasique
ATMOSPHÈRE
– Balancement d’équations chimiques
– Circulation atmosphérique
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Notation de Lewis
– Familles et périodes du tableau périodique
› 53
Chapitre 6
* Quelle que soit la problématique environnementale en cause, les concepts propres à l’univers technologique peuvent être mobilisés.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
La déforestation
› 54
Chapitre 6
Les forêts sont des trésors naturels de la Terre. Elles font partie du paysage
La déforestation touche directement des centaines de millions de personnes
planétaire depuis des milliers d’années et contribuent aux processus
dans le monde qui vivent en forêt ou à l’orée de celles-ci. Les forêts
écologiques et climatiques dont la biodiversité et la vie humaine dépendent.
permettent à ces populations de satisfaire leurs besoins primaires en leur
fournissant de la nourriture et du bois pour la construction et le chauffage.
Sur tous les continents, de grandes superficies forestières ont été déboisées
au fil des siècles pour répondre aux besoins alimentaires des communautés
Au Québec, la forêt est une ressource importante. Divers moyens sont mis
et pour leur expansion urbaine comme les développements de quartiers
en place pour la protéger. Son aménagement forestier durable et la création
résidentiels et industriels. La réduction des surfaces couvertes de forêt et le
d’aires protégées permettent de tenir compte des autres ressources de la
remplacement permanent de celle-ci pour un autre usage est ce qu’on
forêt comme la faune, l’eau et les paysages.
appelle « déforestation ».
D’autre part, de grandes superficies forestières conservent leur vocation
originelle malgré des transformations temporaires qu’apportent la récolte
forestière ou les perturbations naturelles.
Au fil des ans, le couvert forestier mondial subit diverses perturbations
naturelles, comme les feux, les insectes défoliateurs et le verglas. De tels
événements font partie intégrante de la dynamique de régénération des
forêts et contribue, avec la récolte forestière, à rajeunir la forêt et à assurer
sa viabilité.
La déforestation observée dans certains pays d’Amérique du Sud, d’Asie ou
d’Afrique a des conséquences considérables sur l’environnement et sur les
sociétés. Elle a d’abord des effets négatifs sur la biodiversité, puisque les
forêts abritent la majorité des plantes et des animaux de la planète. Elle a
également un impact majeur sur les changements climatiques, car les arbres
en pleine croissance fixent le carbone en eux et libèrent l’oxygène. Les arbres
transformés en matériaux conservent en eux ce carbone (puits de carbone)
et les arbres qui meurent et se décomposent ou brûlent vont plutôt le libérer
(carbone neutre).
Par ailleurs, les forêts règlent le débit des cours d’eau en absorbant l’excès
des eaux de pluie, qui est graduellement libéré par la suite. Enfin, elles
réduisent la force des vents qui dessèchent et érodent les sols, ce qui a pour
conséquence, outre une perte de fertilité, l’aggravation des dégâts causés
par les catastrophes naturelles. Dans certains milieux, la déforestation
constitue, pour cette raison, un premier pas vers la désertification.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique*
É
EXEMPLES D’OBJETS, DE SYSTÈMES, DE PRODUITS ET DE PROCÉDÉS
COLOGIE
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Barrage
– Dynamique des communautés
– Route, autoroute
• Biodiversité
– Pont, tunnel
• Perturbations
– Signalisation routière
– Dynamique des écosystèmes
– Éclairage public
• Relations trophiques
• Productivité primaire
• Flux de matière et d’énergie
• Recyclage chimique
LA DÉFORESTATION
Terre et espace
Univers matériel
CYCLE BIOGÉOCHIMIQUE
ATMOSPHÈRE
TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
– Cycle du carbone
– Effet de serre
– Combustion
– Cycle de l’azote
– Circulation atmosphérique
– Photosynthèse et respiration
– Balancement d’équations chimiques
RÉGIONS CLIMATIQUES
ESPACE
– Facteurs influençant
– Flux d’énergie émis par le Soleil
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
la distribution des biomes
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Biomes aquatiques
– Notation de Lewis
– Biomes terrestres
– Familles et périodes du tableau périodique
LITHOSPHÈRE
TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE
– Minéraux
– Distinction entre chaleur et température
– Ressources énergétiques
– Loi de la conservation de l’énergie
HYDROSPHÈRE
– Bassin versant
– Circulation océanique
› 55
Chapitre 6
* Quelle que soit la problématique environnementale en cause, les concepts propres à l’univers technologique peuvent être mobilisés.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Univers vivant (deuxième année du cycle)
› 56
Chapitre 6
Au deuxième cycle du secondaire, les concepts liés à l’écologie sont indispen-
paux que sont les populations, la dynamique des communautés et celle des
sables pour en arriver à une compréhension approfondie des problématiques
écosystèmes.
environnementales. Cette étude s’articule autour de trois concepts princi-
Orientations
Concepts prescrits
Écologie
– Étude des populations
(densité, cycles biologiques)
Plusieurs individus de la même espèce qui occupent le même territoire forment une population. Chaque population est
caractérisée par la façon dont elle est distribuée sur un territoire ainsi que par sa densité. L’influence des facteurs abiotiques
– Dynamique des
et biotiques est déterminante dans l’étude de la dynamique des populations. Plusieurs de ces facteurs tels que la natalité,
communautés
la mortalité, l’immigration et l’émigration jouent un rôle important dans les cycles biologiques de ces populations. Par
• Biodiversité
ailleurs, la reproduction et la survie des individus sont étroitement liées à l’accessibilité aux ressources du milieu.
• Perturbations
– Dynamique des écosystèmes
Une population n’est jamais seule à occuper un territoire. Plusieurs types d’interactions biotiques se produisent entre
• Relations trophiques
ces populations qui constituent alors une communauté. Chaque communauté se caractérise par une structure trophique
• Productivité primaire
et une abondance relative des espèces qui la composent (biodiversité). La structure trophique, définie par les relations entre
• Flux de matière
les organismes qui forment des réseaux alimentaires, est déterminante pour expliquer la dynamique des communautés.
et d’énergie
Ces réseaux alimentaires sont influencés à la fois par les nutriments disponibles à la base de la chaîne alimentaire et
• Recyclage chimique
par les grands prédateurs au sommet de la pyramide alimentaire. Des modifications dans la structure et la composition
des communautés surviennent lorsque des perturbations provoquent un déséquilibre. Dès lors, une série de changements
s’opèrent progressivement afin de rétablir l’équilibre dans la communauté : on parle alors de successions écologiques.
L’action des humains et les catastrophes naturelles sont les principaux agents de perturbation au sein des communautés.
Un autre facteur peut jouer un rôle important dans la perturbation des relations au sein des communautés. Il s’agit de
la présence de micro-organismes pathogènes dans l’environnement (bactéries, virus, champignons, parasites). Certains
de ces agents peuvent avoir un effet allergisant, toxique ou même mortel dans certains cas.
Quant aux écosystèmes, ils se caractérisent tous par les relations qu’entretiennent les organismes d’une communauté
avec les facteurs abiotiques du milieu. Grâce à l’action des organismes autotrophes, l’énergie entre dans l’écosystème
et est transformée en matière organique. Cette productivité primaire (biomasse) a une influence sur la quantité d’énergie
totale de l’écosystème. L’énergie solaire qui est convertie en énergie chimique est transmise d’un niveau trophique à un
autre par l’intermédiaire de la nourriture et dissipée sous forme de chaleur. À tous les niveaux trophiques, des processus
biologiques et géologiques rendent possible la remise en circulation des divers nutriments : on parle alors de recyclage
chimique. L’action des micro-organismes et des décomposeurs est cruciale dans le processus de décomposition organique
qui permet la remise en circulation des divers éléments inorganiques.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits
Écologie (Suite)
L’étude des changements climatiques et celle du défi énergétique de l’humanité sont particulièrement pertinentes pour
comprendre la circulation de l’énergie et le recyclage de la matière au sein des écosystèmes.
Note : L’étude des micro-organismes et des décomposeurs doit se limiter à leur rôle dans l’étude des cycles de décomposition organique
et de la remise en circulation des nutriments. Il ne s’agit pas d’en étudier la taxonomie.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Charles Darwin
Musées des sciences naturelles
Activités de dépollution
Découverte de la structure de l’ADN
Alfred Wallace
Biodôme de Montréal
Protection de l’environnement
Grandes expéditions scientifiques
Hermann Müller
Aires protégées
Alfred Hershey
Jardins zoologiques
Martha Chase
Réserves mondiales de l’UNESCO
Groupes environnementaux
› 57
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Univers matériel (deuxième année du cycle)
› 58
Chapitre 6
Pour la deuxième année du deuxième cycle du secondaire, les concepts pres-
de la matière, qui constitue le troisième concept général. Ces transformations
crits en ce qui a trait à l’univers matériel sont regroupés autour de cinq
sont examinées sous trois aspects, soit celui de l’élaboration de la théorie de
concepts généraux. Ils ont été sélectionnés sur la base de leur fonction pour
la dissociation ionique, celui de la mise en évidence du pouvoir combinatoire
l’étude des quatre problématiques environnementales retenues.
des atomes et celui de la formulation de nouvelles hypothèses à propos de
l’organisation de la matière.
Le premier concept général concerne les Propriétés physiques des solutions,
abordées au premier cycle, qu’il s’agit d’étudier plus en profondeur en ciblant
Le quatrième concept général, Électricité et électromagnétisme, fait référence
plus spécifiquement les solutions aqueuses d’acides, de bases et de sels. Le
aux phénomènes électriques simples. Ceux-ci sont l’occasion d’expliquer la
thème relatif à l’eau potable sera à cet égard particulièrement porteur. En
conductibilité de l’eau tout en se prêtant à une introduction même brève
effet, l’eau brute, une ressource finie et recyclable, est présente sur Terre sous
de l’électromagnétisme et à des activités liées à l’univers technologique.
la forme de solutions. Elle n’est jamais pure et sa qualité varie selon les
Le cinquième concept général concerne les Transformations de l’énergie et
espaces qu’elle traverse. De plus en plus, les eaux brutes sont contaminées
le principe de sa conservation. Les thèmes portant sur le changement clima-
par des polluants résultant de l’activité humaine. Des traitements (biolo-
tique et sur le défi énergétique seront particulièrement appropriés pour explo-
giques, physiques et chimiques) appropriés peuvent les rendre à nouveau
rer ce concept. En effet, le premier traite de l’urgence d’agir pour réduire la
potables. À long terme, cependant, la restauration des sites qu’elles tra-
consommation d’énergie fossile et la déforestation, et le second aborde le
versent est souvent moins coûteuse que leur assainissement.
fait qu’une solution de rechange viable consisterait à mettre au point une
Le second concept général, Transformations chimiques, renvoie à un concept
variété de modes de transformation de diverses énergies renouvelables.
prescrit du premier cycle. Qu’il s’agisse de traiter les eaux brutes, de
Les concepts généraux sont donc abordés comme des ressources à mobiliser
comprendre les impacts de la déforestation et des changements climatiques,
dans le développement des thèmes du programme. L’univers matériel prend
ou encore de réfléchir au défi énergétique de l’humanité, diverses transfor-
une place de plus en plus importante, non seulement parce que la compréhen-
mations chimiques seront au cœur des apprentissages.
sion des concepts abordés au cours des années antérieures doit être poussée
L’exploration des transformations chimiques qui se produisent dans l’environ-
plus loin pour les besoins des thématiques, mais aussi parce que certaines
nement permet d’élaborer de nouvelles hypothèses relatives à l’Organisation
notions sont fréquemment sollicitées lors de l’étude de l’univers technologique.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations
Concepts prescrits
Propriétés physiques des solutions
– Concentration (ppm)
Dans l’environnement, la matière est généralement présente sous la forme de mélanges dont plusieurs sont des solutions
– Électrolytes
aqueuses. La propriété de l’eau de dissoudre de nombreuses substances est essentielle à la compréhension de nombreux
– Échelle pH
phénomènes vitaux et environnementaux. Une attention particulière sera portée aux propriétés des solutions aqueuses
– Dissociation électrolytique
d’acides, de bases et de sels. Ces solutions se définissent par leurs propriétés mesurables et observables.
– Ions
Les propriétés physiques des solutions aqueuses varient selon les constituants et selon leurs proportions. La solubilité
– Conductibilité électrique
d’un solide ou d’un gaz s’exprime en grammes de soluté pour un volume donné de solvant. Elle varie notamment selon
la température. La concentration s’exprime en grammes de soluté par litre de solution, en parties par million (ppm) ou
en pourcentage. Au cours du cycle naturel de l’eau, la dissolution, la dilution et l’évaporation causent des variations de
concentration des substances dissoutes.
Certaines substances en solution dans l’eau permettent le passage du courant. Ce sont les électrolytes. Ils sont dits forts ou
faibles selon leur conductibilité électrique lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. La transformation physique qui s’opère lors
de la mise en solution dans l’eau et la conductibilité électrique des solutions d’électrolytes s’expliquent par la dissocia-
tion des molécules d’électrolytes en ions.
Transformations chimiques
– Combustion
Les propriétés chimiques d’une substance ou d’un groupe de substances sont en rapport avec leurs transformations
– Photosynthèse
chimiques particulières au contact l’une de l’autre. Les produits de ces transformations étant différents des réactifs, ils
et respiration
seront caractérisés par d’autres propriétés. Le nombre d’atomes de chaque élément et leur masse se conservent toutefois.
– Réaction de neutralisation
Sur cette base, des équations chimiques sont balancées.
acidobasique
Diverses réactions chimiques, en rapport avec chacun des thèmes, sont examinées. Elles mettent en évidence le fait que
– Balancement d’équations
les atomes de différents éléments et les ions ont un pouvoir combinatoire déterminé en relation avec leur structure.
chimiques
– Loi de conservation
de la masse
Organisation de la matière
– Modèle atomique
de Rutherford-Bohr
Au cours de l’histoire, différents modèles d’organisation de la matière ont été proposés pour expliquer ses propriétés et
ses transformations. Le modèle atomique de Rutherford-Bohr est abordé en tenant compte de l’existence de deux types
– Notation de Lewis
de particules (protons et électrons) et de leur organisation. Le noyau est constitué, entre autres, de protons. Les électrons,
– Familles et périodes
en nombre égal à celui des protons, circulent autour du noyau.
du tableau périodique
Le tableau de classification des éléments recèle une foule d’informations. Certaines sont utilisées pour expliquer des
› 59
propriétés des métaux, des non-métaux et des métalloïdes, et pour prévoir des comportements en mettant en relation
Chapitre 6
la structure atomique et les propriétés des éléments.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 60
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Électricité et électromagnétisme
Électricité
La connaissance de la matière présente dans l’environnement passe aussi par l’exploration de ses propriétés électriques.
– Charge électrique
En effet, des charges électriques peuvent apparaître sur certaines matières neutres à la suite de leur frottement avec un
– Électricité statique
objet constitué d’une autre matière. Ces charges subissent une force d’attraction lorsqu’elles sont de signes contraires
– Loi d’Ohm
et une force de répulsion lorsqu’elles sont de même signe. L’apparition de charges électriques s’explique par la mobilité
des charges négatives (les électrons) et par leur accumulation à la surface de certaines substances. L’affinité de différents
– Circuits électriques
matériaux pour les électrons permet d’expliquer plusieurs phénomènes électriques observés dans la vie quotidienne.
– Relation entre puissance
et énergie électrique
Certains éléments et matériaux sont de bons conducteurs d’électricité. Ils sont utilisés pour transmettre le mouvement
des électrons dans des circuits électriques. Les circuits électriques examinés peuvent être constitués de divers éléments
Électromagnétisme
reliés en série ou en parallèle. La loi d’Ohm établit la relation entre la tension, la résistance et l’intensité du courant
– Forces d’attraction
dans un circuit. À ces grandeurs sont associées des unités de mesure.
et de répulsion
Certains éléments des circuits transforment également une partie de l’énergie électrique en une autre forme d’énergie.
– Champ magnétique d’un fil
Des relations sont établies entre l’énergie électrique consommée et la tension du circuit, l’intensité du courant et le
parcouru par un courant
temps. Quant à la puissance électrique d’un appareil, elle est déterminée par sa consommation d’énergie par unité de
temps. À ces grandeurs sont associées des unités de mesure. L’apprentissage ne doit pas se limiter à un formalisme
mathématique, mais doit inclure la compréhension qualitative des relations.
La connaissance de la matière passe également par l’exploration de ses propriétés magnétiques. Certaines matières
ont la propriété de créer un champ magnétique. Des pôles de mêmes noms se repoussent, alors que des pôles de noms
différents s’attirent.
Un courant électrique engendre aussi un champ magnétique. Par convention, les lignes du champ magnétique engendrées
par un aimant, qu’il soit naturel ou artificiel, sont déterminées par l’orientation (direction et sens) du pôle Nord de l’aiguille
d’une boussole placée dans le même champ. L’identification rapide du sens des lignes de champs magnétiques peut être
effectuée en appliquant les règles de la main droite ou de la main gauche, selon que l’on choisit de considérer le sens
conventionnel du courant ou le sens réel du mouvement des électrons.
Note : En électricité, le travail sur des circuits mixtes n’est pas exigé; en électromagnétisme, seuls les aspects qualitatifs sont abordés.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Transformation de l’énergie
– Loi de la conservation
de l’énergie
L’énergie est présente dans l’environnement sous diverses formes. Quelle que soit cette forme, elle correspond au travail
qu’un système est susceptible de produire. Ce travail implique une force et un déplacement.
– Rendement énergétique
– Distinction entre chaleur
Avec des moyens appropriés, il est possible de convertir une forme d’énergie en une autre. Dans un système isolé,
et température
l’énergie totale est conservée au cours de ces transformations. Si le système n’est pas isolé, il perd une certaine quantité
d’énergie qui est récupérée par le milieu et les systèmes extérieurs avoisinants.
Un corps chaud a une capacité d’action particulière : en se refroidissant, il provoque le réchauffement d’un corps plus
froid avec lequel il est en contact. Quoique chaleur et température soient souvent utilisées comme des synonymes dans
la vie courante, une distinction entre les deux est nécessaire, en particulier pour aborder les problématiques relatives
aux changements climatiques.
Note : Seuls les aspects qualitatifs des transformations d’énergie sont traités.
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Svante Arrhenius
Facultés des sciences et de génie
Moyens de transport
Archimède
Musées à caractère scientifique
Systèmes d’épuration des eaux
Thomas Edison
et technologique
Développement du réseau électrique
Blaise Pascal
Institut de recherche en électricité du Québec
Isaac Newton
Hans Oersted
Joseph Henry
Michael Faraday
James Watt
Ernest Rutherford
Niels Bohr
› 61
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Terre et espace (deuxième année du cycle)
› 62
Chapitre 6
En deuxième année du cycle, l’élève a l’occasion d’étudier les interactions
Certains modèles de développement socioéconomique et les moyens mis en
entre les vivants et les éléments abiotiques qui surviennent au sein de la
œuvre pour les appliquer affectent plus que jamais certains biomes. Dans
biosphère. À l’intérieur de certaines limites et en dehors des interventions
le cadre des problématiques proposées, la connaissance des divers systèmes
humaines et des phénomènes climatiques exceptionnels, divers cycles bio-
terrestres permet de mieux comprendre l’équilibre de la géosphère. Les concepts
géochimiques, comme ceux du carbone et de l’azote, confèrent à la bio-
retenus relativement à l’espace sont abordés dans le cadre de la probléma-
sphère un pouvoir de régulation qui assure la pérennité des écosystèmes.
tique de l’avenir énergétique.
Orientations
Concepts prescrits
Terre
Cycles biogéochimiques
– Cycles biogéochimiques
• Cycle du carbone
Un cycle biogéochimique décrit le processus naturel au cours duquel un élément chimique circule à l’état organique ou miné-
• Cycle de l’azote
ral, au sein de la biosphère. Le cycle du carbone est régulé par l’interaction entre les plaques continentales, l’atmosphère, les
océans et les organismes vivants. Par la photosynthèse, les végétaux fixent le carbone sous des formes non volatiles, mais
ce sont les roches carbonatées, précipitées ou construites par les êtres vivants qui constituent le plus grand réservoir de
CO2. Bien que ce gaz soit libéré au cours d’éruptions volcaniques, les émissions anthropogéniques en modifient l’équilibre
naturel. Certaines biotechnologies appliquées à l’environnement permettent d’accentuer le recyclage chimique du carbone.
Bien qu’abondant, l’azote atmosphérique peut être assimilé par les végétaux uniquement par l’action de certaines
bactéries. Le métabolisme des organismes vivants, ou leurs cadavres, produisent des déchets qui ramènent l’azote à
l’état minéral, et le cycle recommence. Des variations importantes du taux d’humidité, de la température ou du pH des
sols affectent la régulation de ce cycle. Les végétaux constituent la seule source d’azote assimilable par les animaux, ce
qui constitue une bonne raison de conserver la flore mondiale.
Régions climatiques
– Facteurs influençant
la distribution des biomes
La répartition des biomes est fonction de la latitude géographique et d’autres facteurs tels que l’altitude, la température
et le type de sol. Leur composition varie d’un biome à l’autre, car les conditions d’habitat influent sur la distribution des
– Biomes aquatiques
espèces végétales ou animales.
– Biomes terrestres
Les biomes aquatiques sont à la base d’une imposante pyramide alimentaire; leur état de santé revêt donc une grande
importance pour les humains. Dans un biome terrestre, les végétaux adaptés conditionnent les espèces animales qui y vivent.
Tout déséquilibre causé par la destruction ou la contamination d’un habitat a des répercussions sur les écosystèmes et
finalement sur un grand nombre d’activités humaines.
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Terre (Suite)
Lithosphère
– Minéraux
Qu’il s’agisse de métaux, de minéraux industriels ou de matériaux de construction, la lithosphère renferme une grande
– Horizons du sol (profil)
variété de ressources minérales essentielles au développement des sociétés. L’exploitation et la transformation des
– Pergélisol
minéraux ne sont cependant pas sans conséquence sur l’environnement. De plus, ces ressources sont présentes en quanti-
– Ressources énergétiques
tés limitées, d’où l’intérêt croissant pour la revalorisation des matières résiduelles et du recyclage en général.
Les couches que l’on peut observer dans une coupe du sol, appelées horizons, diffèrent sur le plan de la structure et de
la composition. L’étude du profil d’un sol permet de mieux comprendre la circulation des éléments chimiques dans le sol
et de prévoir son évolution. En effet, l’humidité, le pH et la teneur en minéraux sont des facteurs qui régissent l’activité
biologique des sols, essentielle à la nutrition des êtres vivants.
Les pergélisols sont sensibles aux changements climatiques en raison de l’instabilité des masses de glace souterraines
qu’ils contiennent. Leur réchauffement peut engendrer des glissements de terrain et causer des dommages aux infra-
structures, en plus d’altérer le paysage et les écosystèmes.
Les combustibles fossiles constituent des sources d’énergie épuisables, tout comme les minerais radioactifs exploités
dans les centrales nucléaires. La recherche de nouvelles sources d’énergie et l’utilisation de ressources renouvelables
constituent deux des préoccupations actuelles des sociétés.
Hydrosphère
– Bassin versant
Un bassin versant est un territoire délimité par les lignes de crête (géomorphologie) entourant un réseau de cours d’eau,
– Circulation océanique
dans lequel s’écoulent les eaux souterraines et de ruissellement. L’ensemble des activités humaines menées sur un bassin
– Salinité
donné peut perturber les écosystèmes, par exemple la création d’un réservoir en amont du barrage d’une centrale
– Glacier et banquise
hydroélectrique.
– Ressources énergétiques
Par leur capacité à absorber la chaleur, les océans jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat en uniformisant
la température globale de la planète. Deux types de courants marins sont interconnectés. Les courants de surface, générés
par les vents, amènent une circulation horizontale à grande échelle. Les courants profonds, mis en mouvement par des
différences de température ou de salinité, sont la cause d’une circulation verticale et en profondeur entre les différentes
couches de l’océan. Ces courants verticaux sont très sensibles à des petites variations locales de température. L’élévation
du niveau marin, due à la fonte accélérée des glaciers et des banquises, est par ailleurs préoccupante pour les populations
côtières.
Qu’il s’agisse des courants marins ou des marées, le déplacement des masses d’eau implique de grandes quantités
› 63
d’énergie. Les centrales marémotrices, notamment, tirent profit de la force des marées afin de produire de l’énergie électrique.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 64
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Chapitre 6
Terre (Suite)
Atmosphère
– Effet de serre
La Terre réfléchit vers l’espace une partie de la chaleur issue du rayonnement solaire. Certains gaz, présents dans l’atmosphère,
– Circulation
absorbent cette chaleur et provoquent une élévation de la température : c’est l’effet de serre. Le dioxyde de carbone est
atmosphérique
actuellement le gaz à effet de serre le plus abondant. Sa proportion a augmenté au cours du dernier siècle en raison de
– Masse d’air
l’exploitation des combustibles fossiles et de la fabrication du ciment. Le méthane et d’autres gaz contribuent aussi à
– Cyclone et anticyclone
l’augmentation de l’effet de serre.
– Ressources
Les différents types de masses d’air se distinguent notamment par leur température et leur taux d’humidité. Ces masses
énergétiques
d’air se déplacent autour du globe au gré des vents, des mouvements de convection et de l’effet de la rotation de la Terre.
Des systèmes de nuages naissent de la rencontre de masses d’air de caractéristiques différentes.
Un cyclone est une large zone de nuages en rotation, de vents et d’orages au centre de laquelle règne une basse pression.
Les cyclones se forment au-dessus des mers tropicales chaudes et déversent d’abondantes précipitations, accompagnées de
forts vents aux effets généralement dévastateurs. Les variations de pression que génèrent les cyclones et les anticyclones
sont à l’origine de la circulation atmosphérique.
La force du vent offre aussi des avantages. Que ce soit pour se déplacer, effectuer un travail mécanique ou produire de
l’énergie électrique, l’homme exploite l’énergie liée au vent au moyen de voiles et de pales dont les formes, les matériaux
et les dimensions varient selon les besoins. L’énergie éolienne constitue une source d’énergie douce abondante.
Espace
Espace
– Flux d’énergie émis
par le Soleil
Le Soleil émet une quantité phénoménale d’énergie dans tous les domaines du spectre électromagnétique. Depuis
longtemps, l’homme utilise la chaleur associée au rayonnement solaire pour répondre à ses besoins. Les capteurs
– Système Terre-Lune
photovoltaïques des panneaux solaires transforment l’énergie rayonnante en énergie électrique.
(effet gravitationnel)
L’influence gravitationnelle de la Lune sur les masses d’eau présentes à la surface de la Terre est en grande partie à
l’origine du phénomène des marées. La force engendrée par les mouvements de l’eau est exploitée dans les centrales
marémotrices. Ces dernières s’ajoutent à la liste des moyens dont l’homme dispose pour répondre à ses besoins
énergétiques.
Programme de formation de l’école québécoise
Repères culturels possibles
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Nicolas Sténon
Commission géologique du Canada
Satellites d’observation
Sommets de la Terre
James Hutton
Agence de l’efficacité énergétique
Systèmes de positionnement global
Protocole de Kyoto
Henry Cavendish
Ressources naturelles Canada
Phénomènes
Charles Lyell
Consortium Ouranos
météorologiques
Alfred Wegener
Organisation Greenpeace
› 65
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Univers technologique (deuxième année du cycle)
Regroupant différents savoirs liés à l’utilisation, à la compréhension et à
En deuxième année, l’univers technologique est aussi abordé par l’inter-
› 66
Chapitre 6
la réalisation des objets et des systèmes techniques, les concepts généraux
médiaire des objets, des systèmes, des produits et des procédés. Ils sont tous
associés à l’univers technologique, au cours de la deuxième année du cycle,
rattachés aux diverses thématiques environnementales. Ils présentent tous
se rapportent toujours à l’ingénierie et aux matériaux. Les aspects relatifs
des liens avec des savoirs et des pratiques spécifiques et sont le reflet des
à la fabrication se trouvent dans les techniques qui sont l’objet d’une étude.
possibilités et des contraintes scientifiques, techniques, sociales, environne-
Les concepts doivent cependant être traités de manière plus exhaustive en
mentales, éthiques, etc. L’approfondissement de la connaissance des concepts
raison de la diversité croissante des problèmes à résoudre et de leur niveau
technologiques de même que les réalisations retenues devraient conduire à
de difficulté plus élevé. Aussi, afin de favoriser l’émergence d’une plus grande
une démythification des objets, des machines et des systèmes en général et
variété de solutions à un problème de conception ou d’analyse, de nouvelles
plus particulièrement de ceux qui se rattachent à l’environnement. En effet,
dimensions ont été introduites. Il s’agit des liaisons mécaniques, des fonc-
l’étude de l’environnement se prête bien à l’intégration des apprentissages
tions électriques et de l’étude de nouveaux matériaux comme les plastiques,
et à une sensibilisation à l’état de la Terre.
les céramiques et les matériaux composites.
Orientations
Concepts prescrits
Ingénierie
Mécanique
La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système repose sur l’acquisition de
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
concepts fondamentaux liés à la mécanique et à l’électricité ainsi que sur des pratiques de concep-
– Fonction de guidage
tion et d’analyse propres à l’ingénierie.
– Construction et particularités du mouvement des
En mécanique, ces concepts font référence aux liaisons des pièces et aux fonctions mécaniques
systèmes de transmission du mouvement (roues
les plus typiques, de même qu’à la transmission et à la transformation du mouvement traitées de
de friction, poulies et courroie, engrenage, roues
manière détaillée. Une étude formelle permet d’envisager des solutions à partir de modèles spé-
dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
cifiques de liaisons, de guidages et de mécanismes permettant un mouvement de rotation ou de
– Changements de vitesse
translation.
– Construction et particularités du mouvement des
En électricité, les concepts prescrits sont liés aux diverses composantes et à leurs fonctions (ali-
systèmes de transformation du mouvement (vis
mentation, conduction, isolation, protection, commande, transformation). La maîtrise de ces
et écrou, cames, bielles, manivelles, coulisses et
concepts habilite à choisir les bonnes composantes et à les agencer de manière appropriée.
systèmes bielle et manivelle, pignon et crémaillère)
Dans la conception et l’analyse d’un objet ou d’un système, un tel bagage technique permet de
Électricité
déterminer ou de justifier l’utilisation de formes et de matériaux, de trouver ou d’expliquer des
– Fonction d’alimentation
principes de fonctionnement et d’adopter ou de faire ressortir des solutions de construction.
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
Nombreux sont les objets, les systèmes et les équipements liés à l’environnement qui comportent
– Fonction de commande
certains des éléments caractéristiques mentionnés ci-dessus. C’est le cas du pluviomètre, de la tur-
bine, de la pompe, etc.
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité
et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
Programme de formation de l’école québécoise
Orientations (Suite)
Concepts prescrits (Suite)
Matériaux
– Contraintes (flexion, cisaillement)
Le fait qu’il est possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour
– Caractérisation des
en faire l’exploration et l’exploitation. Le choix rationnel d’un matériau se fait en fonction de ses
propriétés mécaniques
propriétés, de ses avantages et de ses limites. Cela implique d’en connaître les caractéristiques
– Types et propriétés
fonctionnelles et la structure afin de bien en comprendre le comportement quand il est utilisé.
• Matières plastiques
(thermoplastiques, thermodurcissables)
Les concepts qui se rattachent aux matières plastiques, aux céramiques et aux matériaux compo-
• Céramiques
sites renseignent sur leur composition et leurs propriétés de même que sur leur utilisation et leur
• Matériaux composites
classification.
– Modifications des propriétés
L’apparition des matières plastiques a été une véritable révolution. D’excellentes propriétés phy-
(dégradation, protection)
siques et de nombreuses qualités, comme leur résistance, leur durabilité ou encore la possibilité
de les usiner avec une très grande précision, expliquent leur emploi sans cesse croissant.
Les céramiques englobent une gamme très vaste de matériaux. Leur utilisation touche des secteurs
traditionnels comme la construction et les biens de consommation, mais aussi d’autres secteurs
comme l’électrotechnique, la construction mécanique, etc.
Chaque type de matériau composite possède ses propres propriétés et caractéristiques. Les propriétés
mécaniques élevées de ces matériaux et leur faible masse volumique les rendent particulièrement
attrayants. On les trouve dans plusieurs applications de la technologie moderne.
Tous les matériaux se dégradent à une vitesse plus ou moins grande. Les réactions qui se produisent
entre un matériau et son milieu sont de trois types : réactions chimiques (plastiques, céramiques),
corrosion et oxydation (métaux). Parmi les moyens utilisés pour lutter contre cette dégradation, il
faut citer la protection électrochimique et la protection par revêtement et traitement des surfaces.
› 67
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 68
Repères culturels possibles
Chapitre 6
Histoire
Ressources du milieu
Intervention humaine
Événement
Alessandro Volta
Office de la propriété intellectuelle du Canada
Chaîne de production
Révolution industrielle
Léonard de Vinci
Base de données sur les brevets canadiens
Interchangeabilité des pièces
Établissement de normes du travail
Joseph Brown et Lucian Sharp
Ordre des ingénieurs du Québec
Ordinateur
Mondialisation
Le Corbusier
Domotique
Alfred Nobel
Robotique
Rudolph Diesel
Télédétection
Henry Ford
Éclairage public
Frederick Winslow Taylor
Vêtements
Réfrigération
Programme de formation de l’école québécoise
TABLEAU SYNTHÈSE DES CONCEPTS PRESCRITS (DEUXIÈME ANNÉE DU CYCLE)
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
Univers technologique
ÉCOLOGIE
PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES SOLUTIONS
CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES
INGÉNIERIE MÉCANIQUE
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Concentration (ppm)
– Cycle du carbone
– Caractéristiques des liaisons des
– Électrolytes
– Cycle de l’azote
pièces mécaniques
– Dynamique des communautés
– Échelle pH
– Fonction de guidage
• Biodiversité
– Dissociation électrolytique
RÉGIONS CLIMATIQUES
– Construction et particularités du mou-
• Perturbations
– Ions
– Facteurs influençant la distribution des
vement des systèmes de transmission
– Conductibilité électrique
biomes
du mouvement (roues de friction,
– Dynamique des écosystèmes
– Biomes aquatiques
poulies et courroie, engrenage, roues
• Relations trophiques
TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
– Biomes terrestres
dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
• Productivité primaire
– Combustion
– Changements de vitesse
• Flux de matière et d’énergie
– Photosynthèse et respiration
LITHOSPHÈRE
– Construction et particularités du mouve-
• Recyclage chimique
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Minéraux
ment des systèmes de transformation du
– Balancement d’équations chimiques
– Horizons du sol (profil)
mouvement (vis et écrou, cames, bielles,
– Loi de conservation de la masse
– Pergélisol
manivelles, coulisses et systèmes bielle
– Ressources énergétiques
et manivelle, pignon et crémaillère)
ORGANISATION DE LA MATIÈRE
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
HYDROSPHÈRE
INGÉNIERIE ÉLECTRIQUE
– Notation de Lewis
– Bassin versant
– Fonction d’alimentation
– Familles et périodes du tableau
– Circulation océanique
– Fonction de conduction, d’isolation
périodique
– Glacier et banquise
et de protection
– Salinité
– Fonction de commande
ÉLECTRICITÉ ET ÉLECTROMAGNÉTISME
– Ressources énergétiques
– Fonction de transformation
ÉLECTRICITÉ
de l’énergie (électricité et lumière,
– Charge électrique
ATMOSPHÈRE
chaleur, vibration, magnétisme)
– Électricité statique
– Effet de serre
– Loi d’Ohm
– Circulation atmosphérique
MATÉRIAUX
– Circuits électriques
– Masse d’air
– Contraintes (flexion, cisaillement)
– Relation puissance et énergie électrique
– Cyclone et anticyclone
– Caractérisation des propriétés mécaniques
– Ressources énergétiques
– Types et propriétés
ÉLECTROMAGNÉTISME
• Matières plastiques (thermoplas-
– Forces d’attraction et de répulsion
ESPACE
tiques, thermodurcissables)
– Champ magnétique d’un fil parcouru
– Flux d’énergie émis par le Soleil
• Céramiques
par un courant
– Système Terre-Lune (effet gravitationnel)
• Matériaux composites
– Modifications des propriétés
TRANSFORMATION DE L’ÉNERGIE
(dégradation, protection)
– Loi de la conservation de l’énergie
› 69
– Rendement énergétique
Chapitre 6
– Distinction entre chaleur et température
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Bibliographie
› 70
Chapitre 6
Culture scientifique et technologique
CALIFORNIA STATE BOARD OF EDUCATION. Science Content Standards for
California Public Schools: Kindergarten through Grade Twelve, Sacramento,
BARMA, Sylvie et Louise GUILBERT. « Différentes visions de la culture scien-
CDE Press, 1998, 52 p.
tifique et technologique : Défis et contraintes pour les enseignants », dans
HASNI, Abdelkrim, Yves LENOIR et Joël LEBEAUME (dir.). La formation à
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de
l’enseignement des sciences et des technologies au secondaire dans le
résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement
contexte des réformes par compétences, Québec, Presses de l’Université du
du Canada, 1997, 261 p.
Québec, 2006, 278 p.
CHASTENAY, Pierre. Je deviens astronome, Waterloo, Éditions Michel Quintin,
2002, 47 p.
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et
technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec, gouverne-
COLOMBIE-BRITANNIQUE, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Sciences de la 8e à
ment du Québec, 2002, 215 p.
la 10e année : Ensemble des ressources intégrées, gouvernement de la
Colombie-Britannique, 1996, 47 p.
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De
quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la déve-
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques
lopper?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec,
et en science, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
Université Laval, 2002, 25 p.
DICKINSON, Terence. Ciel de nuit, Éditions de l’homme, 2001, 176 p.
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique : Concepts
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les
de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec, Multi-
finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck, 1994, 219 p.
Mondes, 2001, 480 p.
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris,
Belin, 1999, 239 p.
Didactique de la science
GUILBERT, Louise. « La pensée critique en science : Présentation d’un modèle
iconique en vue d’une définition opérationnelle », The Journal of Educational
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for
Thought, vol. 24, no 3, décembre 1990, p. 195-218.
All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press,1993, 272 p.
MANITOBA, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Programme d’études : Cadre
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE.
manitobain des résultats d’apprentissage, science de la nature, secondaire 2,
Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University
gouvernement du Manitoba, 2001, 55 p.
Press, 1993, 420 p.
SAUVÉ, Lucie. Pour une éducation relative à l’environnement – Éléments de
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of
design pédagogique, guide de développement professionnel à l’intention
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
des éducateurs, Montréal, Guérin, 1997, 361 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs for
SAUVÉ, Lucie. Éducation et environnement à l’école secondaire : Modèles
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 300 p.
d’intervention en éducation relative à l’environnement, Montréal, Logiques,
2001, 311 p.
ASTOLFI, Jean-Pierre et autres. Pratiques de formation en didactique des
sciences, Bruxelles, De Boeck, 1997, 498 p.
SÉGUIN, Marc et Benoît VILLENEUVE. Astronomie et astrophysique, Saint-
Laurent, ERPI, 2e édition, 2002, 618 p.
Programme de formation de l’école québécoise
Didactique de la technologie
INTERNATIONAL TECHNOLOGY EDUCATION ASSOCIATION. Standards for
Technological Literacy: Content for the Study of Technology, Reston ITEA,
2000, 248 p.
LEBEAUME, Joël. L’éducation technologique : Histoires et méthodes, Paris,
ESF, 2000, 121 p.
NORMAN, Eddie et autres. Advanced Design and Technology, London,
Longman Group Limited, 3e édition, 2000, 872 p.
› 71
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
› 72
ANNEXE – EXEMPLES DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION
Chapitre 6
L’activité physique et la capacité d’échange pulmonaire
Un rapport écrit présente l’ensemble des résultats de leur recherche et comprend
un schéma de principe du prototype utilisé pour les mesures. Sont également
1. Intention pédagogique
présentées une discussion relative à l’amélioration du prototype et une conclu-
Cette activité vise le développement des compétences disciplinaires 1 et 3
sion à l’égard de la cohérence entre le prototype et le cahier des charges.
par la conception d’un prototype expérimental qui mesure la capacité d’échange
pulmonaire et par la présentation d’un rapport écrit.
5. Productions attendues
– Prototype expérimental qui permet de mesurer la capacité pulmonaire
2. Élèves visés
– Rapport écrit (incluant un schéma de principe illustrant le prototype, les
Élèves de première année du deuxième cycle du secondaire (Science et
résultats, une discussion et une conclusion)
technologie)
6. Compétences disciplinaires ciblées
3. Domaine général de formation touché et axes de développement
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
Santé et bien-être
d’ordre scientifique ou technologique
– Conscience de soi (par l’étude des concepts liés à la capacité d’échange
– Cerner un problème
pulmonaire)
Élaboration des concepts scientifiques (respiration, pression, fluide compres-
– Mode de vie actif et comportement sécuritaire (par l’étude des effets de
sible) et technologiques liés à la mesure du gaz expiré
l’activité physique)
– Élaborer un scénario de résolution
Choix des modes de conception du dispositif et mise au point du sondage
4. Description de la tâche
– Concrétiser sa démarche
Amorce
Conception du dispositif de mesure, collecte des données par voie de sondage
Vous avez récemment constaté que plusieurs élèves de votre école font de
– Analyser ses résultats
l’activité physique afin de se maintenir « en forme ». Ces derniers affirment
Interprétation des résultats et formulation d’une conclusion adéquate
en effet que la pratique régulière d’activités physiques leur procure un mieux-
être qui les aide à accomplir leurs tâches quotidiennes avec plus d’entrain.
Compétence 3 – Communiquer à l’aide des langages utilisés en science
et en technologie
Vous aimeriez savoir comment l’activité physique peut agir sur le corps humain.
Vous avancez l’hypothèse que la pratique régulière d’activités physiques
– Participer à des échanges d’information à caractère scientifique et
modifie la capacité d’échange pulmonaire.
technologique
Mise en commun des différents modes de conception du dispositif
Activité proposée
– Interpréter des messages à caractère scientifique et technologique
En équipe de deux, les élèves ont le mandat de construire un appareil qui per-
Compréhension du fonctionnement et des principes que présente le dis-
met de mesurer la capacité d’échange pulmonaire d’un individu. L’enseignant
positif de mesure
fournit certaines ressources (cahier des charges, ressources matérielles, res-
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique et
sources documentaires, etc.) relatives à l’élaboration du prototype.
technologique
Présentation des résultats de recherche
Programme de formation de l’école québécoise
7. Compétences transversales
Résoudre des problèmes, Mettre en œuvre sa pensée créatrice
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
Concepts prescrits
Univers matériel
Univers vivant
– Modèle particulaire
– Système respiratoire
– Fluides compressible
– Système musculosquelettique
et incompressible
Univers technologique
– Pression
– Standards et représentations
(schémas)
Démarche
– Démarche technologique de conception (conception d’un prototype de
mesure fonctionnel)
9. Durée approximative
4 périodes de 75 minutes
10. Pistes d’évaluation possibles
– Évaluation conjointe du prototype (élèves, enseignant)
– Évaluation du rapport écrit (enseignant)
– Grille d’autoévaluation des apprentissages (une par élève)
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en considé-
ration : stratégies, attitudes, techniques, etc.
› 73
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Une centrale pour l’île Beaumont
Activité proposée
› 74
Chapitre 6
Sous la forme d’un jeu de rôle, les élèves sont invités à faire connaître les
1. Intention pédagogique
principes de fonctionnement et les impacts associés à ces différents projets
Cette activité vise le développement des compétences disciplinaires 2 et 3
dans le cadre d’un appel d’offres public. Au préalable, les firmes d’ingénieurs
par l’analyse technologique des principes de fonctionnement de trois
doivent produire un document d’information, sous la forme d’un dépliant
centrales électriques distinctes et par la présentation d’une étude d’impacts
ou d’un rapport écrit, qui explique de façon simplifiée le principe de fonc-
environnementaux relatifs à ces modes de production d’énergie.
tionnement de ces types de centrales. Lors de la présentation, trois équipes
exposent le point de vue de chacune des trois firmes d’ingénieurs. Une autre
2. Élèves visés
équipe représente le conseil municipal dont le rôle est de questionner les
Élèves de deuxième année du deuxième cycle du secondaire (Science et
firmes d’ingénieurs dans le but de choisir une centrale adaptée au contexte
technologie)
de l’île.
Pour bien jouer leur rôle, les élèves doivent comparer des impacts environ-
3. Domaine général de formation touché et axes de développement
nementaux associés à chacun des modes de production. L’enseignant peut
Environnement et consommation
fournir certaines ressources (médiatiques, informatiques, etc.) relatives aux
– Connaissance de l’environnement
différentes centrales.
(par l’étude d’impacts environnementaux)
5. Productions attendues
– Consommation et utilisation responsable de biens et de services
(par l’analyse technologique des centrales électriques)
– Document d’information (ex. dépliant, affiche ou rapport écrit)
– Conscience des aspects sociaux, économiques et éthiques du monde de
– Présentation orale sous forme de jeu de rôle
la consommation (par l’étude des besoins énergétiques de la population)
6. Compétences disciplinaires ciblées
– Construction d’un environnement viable dans une perspective de déve-
loppement durable (par l’étude d’impacts environnementaux)
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances scientifiques
et technologiques
4. Description de la tâche
– Situer une problématique scientifique ou technologique
Amorce
dans son contexte
Le conseil municipal de l’île Beaumont doit remplacer sa centrale électrique
Considération des divers aspects de problématiques lors des études d’impacts
(centrale thermique au charbon) devenue désuète et jugée trop polluante.
– Comprendre des principes scientifiques liés à la problématique
La population s’est déjà prononcée contre l’implantation de centrales qui
Élaboration des concepts de conservation de l’énergie, d’efficacité énergé-
utiliseraient l’énergie nucléaire, en raison des risques potentiels pour la santé
tique et de réaction chimique
et l’environnement. L’île Beaumont, accessible seulement par bateau, est
– Comprendre des principes technologiques liés à la problématique
reconnue pour sa production maraîchère et fruitière.
Élaboration des concepts de fonctionnement des systèmes, de contraintes
et d’innovations
Trois firmes d’ingénieurs sont invitées à présenter des projets de centrales.
– Construire son opinion sur la problématique à l’étude
L’une de ces firmes propose la construction d’un parc d’éoliennes, une autre
Considération des différents aspects et des arguments présentés
préconise une centrale exploitant l’énergie de la biomasse et la troisième
suggère d’adapter la centrale existante en vue d’exploiter le gaz naturel.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 3 – Communiquer à l’aide des langages utilisés
Démarches
en science et en technologie
– Démarche technologique d’analyse (principe de fonctionnement des
– Participer à des échanges d’information à caractère scientifique
centrales)
et technologique
– Démarche de construction d’opinion (considération de points de vue dif-
Mise en commun de l’information en vue de la production du document
férents, choix des critères, structuration de l’interprétation des ressources
d’information
documentaires)
– Interpréter des messages à caractère scientifique et technologique
Lecture et analyse de la documentation
9. Durée approximative
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique
8 périodes de 75 minutes (excluant la recherche documentaire)
et technologique
Production du document d’information et présentation orale
10. Pistes d’évaluation possibles
– Évaluation du document d’information (enseignant)
7. Compétences transversales
– Évaluation conjointe de la présentation orale (élèves, enseignant)
Exploiter l’information, Coopérer, Communiquer de façon appropriée,
– Grille d’autoévaluation des apprentissages (une par élève)
Exercer son jugement critique
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
Concepts prescrits
Univers matériel
Terre et espace
– Combustion
– Cycle du carbone
– Formes d’énergie
– Ressources énergétiques
– Rendement énergétique
– Biomes aquatiques
– Loi de la conservation
– Biomes terrestres
de l’énergie
– Effet de serre
– Circulation atmosphérique
Univers vivant
Univers technologique
– Étude des populations
– Fonction de transformation de l’énergie
(électricité et magnétisme)
– Dynamique des
communautés
– Systèmes de transmission du mouvement
– Dynamique des
– Projections orthogonales
écosystèmes
– Standards et représentations (schémas)
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en considération :
› 75
stratégies, attitudes, techniques, etc.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie
Note au lecteur
Ce document présente le programme de base de science et technologie et le programme optionnel de science et technologie de l’environnement, offerts dans le cadre du
parcours de formation générale pour la deuxième année du deuxième cycle du secondaire. Le programme optionnel de science et technologie de l’environnement donne accès
aux programmes optionnels offerts en science et technologie à la dernière année du secondaire. Ce document est destiné à ceux et celles qui enseignent un de ces programmes
ou les deux. Le texte non souligné désigne les éléments communs aux deux programmes alors le texte souligné présente les éléments propres au programme optionnel.
PREMIER CYCLE
DEUXIÈME CYCLE
3e secondaire
4e secondaire
5e secondaire
PARCOURS DE FORMATION GÉNÉRALE
6
4
4
CHIMIE
PHYSIQUE
UNITÉS
UNITÉS
UNITÉS
8
4
4
UNITÉS
UNITÉS
UNITÉS
Programmes présentés
dans ce document
SCIENCE et
SCIENCE et TECHNOLOGIE
TECHNOLOGIE
DE L’ENVIRONNEMENT
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Table des matières
Science et technologie de l’environnement
Présentation de la discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire . . .23
La vision de la science et de la technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Concepts prescrits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
La notion d’environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Démarches, stratégies, attitudes et techniques . . . . . . . . . . . . . . . . .43
La culture scientifique et technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
• Démarches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
Les programmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
• Stratégies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
• Attitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Relations entre les programmes de science et technologie et les
• Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
autres éléments du Programme de formation . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Relations avec les domaines généraux de formation . . . . . . . . . . . . . .5
Annexes
Relations avec les compétences transversales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Annexe A – Problématiques environnementales et réseaux
Relations avec les autres disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
conceptuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Annexe B – Exemples d’applications liées aux problématiques
Contexte pédagogique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
environnementales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
Rôle de l’enseignant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Annexe C – Exemples de situations d’apprentissage
Rôle de l’élève . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
et d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Annexe D – Répartition des concepts prescrits du premier et du
Compétence 1 Chercher des réponses ou des solutions à des
deuxième cycle du secondaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
problèmes d’ordre scientifique
ou technologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Compétence 1 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Crtitères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Compétence 2 Mettre à profit ses connaissances
scientifiques et technologiques . . . . . . . . . . . . . . .17
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Compétence 2 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Crtitères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Compétence 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Sens de la compétence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Compétence 3 et ses composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Crtitères d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Attentes de fin de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Apport du programme de science et technologie de l’environnement
au Programme de formation
Mettre à profit ses connaissances
scientifiques et technologiques
Science e
Chercher des réponses
t
M
tech
ou des solutions à des
athém
nolo
problèmes d’ordre scientifique
Langues
atique, s
g
c
ie d
ou technologique
ien
e l
Mettre en œuvre
ce
’en
Exercer son
sa pensée créatrice
et
vir
jugement critique
te
o
c
n
h
n
social
e
Résoudre des
Orientation et
m
Communiquer
n
problèmes
e
entrepreneuriat
o
COMPÉTENCES D’ORDRE INTELLECTUEL
COMPÉTENCESD’ORDREDELACOM
de façon
M
n
Santé et
U
l
t
appropriée
o
N
Exploiter
I
bien-être
C
g
nivers
AT
l’information
i
I
Structuration de l’identité
O
e
U
Médias
N
ÉLÈVE
Vision dumonde
Pouvoir d’action
Dé
Environnement et
Vivre-ensemble et
v
consommation
e
Se donner des
citoyenneté
méthodes de
rts
lo
C
travail efficaces
A
p
O
p
M
Actualiser son potentiel
e
PÉT
m
ENCE
Exploiter les technologies
e
S D
Coopérer
n
’OR
de l’information et de la
t
DRE
communication
p
MÉT
r
HO
o
DOLO
f
GI
e
QUE
COMPÉTENCES D’ORDRE PERSONNEL ET SOCIAL
ssionnel
Développement de la personne
Visées du programme de formation
Domaines généraux de formation
Communiquer à
Compétences transversales
l’aide des langages
utilisés en science
Domaines d’apprentisssage
et en technologie
Compétences disciplinaires en science et technologie de l’environnement
Présentation de la discipline
La science et la technologie jouent un rôle sans cesse grandissant dans nos
La vision de la science et de la technologie
vies et elles contribuent d’une façon déterminante à la transformation des
La science offre une grille d’analyse du monde qui nous
sociétés. Leur influence est manifeste dans une multitude de réalisations
entoure. Elle vise à décrire et à expliquer certains aspects
La science offre une
omniprésentes dans notre environnement, et les méthodologies qui les
de notre univers. Constituée d’un ensemble de théories,
grille d’analyse du
caractérisent, aussi bien que les connaissances qu’elles ont permis de
de connaissances, d’observations et de démarches, elle se
monde qui nous
générer, s’appliquent à de nombreuses sphères de l’activité humaine.
caractérise notamment par la recherche de modèles
entoure. Elle vise à
Les activités scientifiques et technologiques s’inscrivent dans un contexte
intelligibles, les plus simples possible, pour rendre compte
décrire et à expliquer
social et culturel et elles sont le fruit du travail d’une communauté qui
de la complexité du monde. Ces modèles peuvent par la
certains aspects de
construit de manière collective de nouveaux savoirs. En science et en
suite être combinés à des modèles existants qui
notre univers.
technologie tout comme dans les autres domaines d’activité, l’évolution des
deviennent de plus en plus englobants. Les théories et les
connaissances ne se fait pas de façon linéaire et additive. Fortement
modèles sont ainsi constamment mis à l'épreuve, modifiés et réorganisés
marquées par les contextes sociétal et environnemental dans lesquels elles
au fur et à mesure que de nouvelles connaissances se construisent.
s’inscrivent, les connaissances scientifiques et technologiques avancent
Quant à la technologie, elle est plus particulièrement orientée vers l’action
tantôt à petits pas, par approximations successives, tantôt par bonds. Elles
et l’intervention. Elle vise à soutenir l’activité humaine exercée sur
connaissent parfois des périodes de stagnation auxquelles peuvent succéder
l’environnement, dont l’être humain est lui-même partie intégrante. Ses
des progressions spectaculaires.
champs d’application couvrent toutes les sphères d’activité. Le terme
L’émergence rapide des savoirs scientifiques et technologiques, leur quantité,
technologie désigne de fait une grande diversité de réalisations, qui vont
leur complexité et la prolifération de leurs applications exigent des individus
des plus simples aux plus sophistiquées. Parmi celles-ci, on compte aussi
qu’ils disposent non seulement d’un bagage de connaissances spécifiques
bien des techniques et des procédés que des outils, des
de ces domaines, mais aussi de stratégies qui leur permettent de s’adapter
machines et des matériaux1.
La technologie, plus
aux contraintes du changement. Une telle adaptation nécessite de prendre
particulièrement
La technologie tend vers la plus grande rigueur possible dans
du recul par rapport aux acquis, de comprendre la portée et les limites du
orientée vers l’action
ses réalisations et elle s’alimente des principes et des
savoir et d’en saisir les retombées. Cela suppose en outre la capacité à
et l’intervention, vise
concepts élaborés par la science ou de ceux d’autres
prendre une position critique à l’égard des questions d’ordre éthique
à soutenir l’activité
disciplines, selon les besoins auxquels elle cherche à répondre.
soulevées par ces retombées.
humaine exercée sur
Elle repose néanmoins sur des savoirs et des pratiques qui
l’environnement, dont
lui sont propres. Les préoccupations pragmatiques qui la
l’être humain est lui-
caractérisent conduisent à la conception et à l’adoption de
même partie intégrante.
démarches spécifiques.
1. Des exemples d’objets, de systèmes, de produits ou de procédés liés aux problématiques
› 1
environnementales sont présentés à l’annexe B.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
La science et la technologie sont de plus en plus marquées
La notion d’environnement
› 2
La science et la
par leur interdépendance, au point que, dans un grand
La notion
Chapitre 6
technologie sont de plus
Dans les présents programmes, la notion d’environnement
nombre de situations, on distingue difficilement la
d’environnement fait
en plus marquées par
fait référence à « l’ensemble dynamique des composantes
frontière qui les sépare. Dans son effort pour comprendre
référence à l’ensemble
leur interdépendance,
d’un milieu qui interagissent avec les êtres vivants de ce
le monde qui nous entoure, la science s’appuie
dynamique des
au point que, dans un
dernier6 ». On peut donc dire qu’il n’existe pas un mais
fréquemment sur les développements de la technologie
composantes d’un milieu
grand nombre de
plusieurs environnements, selon les composantes du
et sur ses réalisations concrètes. Réciproquement, lorsque
qui interagissent avec
situations, on distingue
milieu, ses limites spatiales et temporelles, la spécificité
la technologie s’efforce de répondre à un besoin par la
les êtres vivants de
difficilement la frontière
des organismes vivants qui s’y trouvent, les types
réalisation d’objets techniques2, de systèmes3 et de
ce dernier.
qui les sépare.
d’interrelations en présence, etc. L’environnement est « en
produits4 ou encore par l’élaboration de procédés5, elle
étroite interrelation avec toutes les autres dimensions de
tire profit des principes, des lois et des théories
l'environnement humain global : environnement politique, économique,
scientifiques, tout en leur offrant un champ d’application.
culturel, technologique, etc.7 ». Ce programme vise donc ce qui concerne
Il arrive aussi que les avancées technologiques précèdent les théories
particulièrement l’être humain, qui occupe une place centrale dans les
scientifiques qui en expliquent le fondement. On fabriquait depuis longtemps
problématiques à l’étude.
des boussoles quand parut la première étude moderne sur le magnétisme.
Produits et formes de l’activité humaine, la science et la technologie sont
Les premiers moteurs à explosion ont fonctionné sans l’aide de la
en constante relation avec les différents environnements, qu’elles contribuent
thermodynamique tout comme les premiers avions ont volé sans l’aide de
parfois à modifier et dont elles peuvent aussi constituer un objet d’étude.
l’aérodynamique. La technologie devient même, dans ce cas, un champ
La science, notamment, s’intéresse notamment à diverses composantes de
extrêmement fécond d’exploration et de questionnement qui relance la
l’environnement. C’est le cas des sciences de l’environnement, qui regroupent
théorisation. Cette complémentarité entre la science et la technologie existe
plusieurs champs disciplinaires et considèrent à la fois les aspects
également dans leurs manières respectives d’aborder le monde physique,
biophysiques, interactionnels ou humains de l’environnement. De son côté,
tant du point de vue conceptuel que du point de vue pratique.
la technologie, qui est surtout axée sur l’action et l’intervention, peut avoir
l’environnement comme contexte de réalisation; elle permet aussi
d’intervenir sur les milieux, les vivants et leurs interactions.
Par ailleurs, l’activité scientifique et les applications qui
2. Par « objet technique », on entend un objet fabriqué par opposition à un objet naturel. Il
en découlent peuvent avoir sur l’environnement
s’agit d’un objet de construction simple qui a un but utilitaire. Par exemple : un marteau
Parties intégrantes des
ou une pince à épiler.
d’importantes répercussions, tant positives que négatives,
sociétés qu’elles ont
3. Par « système », on entend, au sens technique, un ensemble d’éléments plus ou moins
dont il faut apprendre à tenir compte.
contribué à façonner, la
complexes, ordonnés et en interaction. Le système permet de répondre à un besoin déterminé.
science et la technologie
Par exemple : une bicyclette, un lave-vaisselle ou un système de chauffage et de ventilation.
4. Par « produit », on entend une substance qui résulte de transformations dues à des
occupent une part
La culture scientifique et technologique
opérations humaines. Par exemple : un produit alimentaire ou un produit de beauté.
importante de l’héritage
5 Par « procédé », on entend les moyens et les méthodes utilisés pour faire quelque chose,
Parties intégrantes des sociétés qu’elles ont contribué à
culturel et constituent
pour obtenir un résultat. Par exemple : des procédés techniques, industriels ou de fabrication.
6. Lucie SAUVÉ, Pour une éducation relative à l’environnement : Éléments de design
façonner, la science et la technologie occupent une part
un facteur déterminant
pédagogique, guide de développement professionnel à l’intention des éducateurs, Montréal,
importante de l’héritage culturel et constituent un facteur
de développement des
Guérin, 1997, p. 45.
déterminant de développement des sociétés. Aussi
sociétés.
7. Ibid., p. 46.
Programme de formation de l’école québécoise
importe-t-il d’amener les élèves à élargir graduellement leur culture
perspective technocratique, qui met l’accent sur l’expertise scientifique; la
scientifique et technologique, de leur faire prendre conscience du rôle qu’une
perspective démocratique, davantage tournée vers l’expertise citoyenne; la
telle culture peut jouer dans leur capacité à prendre des décisions éclairées
perspective humaniste, orientée vers le développement du potentiel
et de leur faire découvrir le plaisir que l’on peut retirer de la science et de
intellectuel; et la perspective utilitariste, qui s’intéresse à l’utilisation de la
la technologie.
science et de la technologie au quotidien8. Alors que le programme de
science et technologie s’inscrit dans ces quatre perspectives sans
Les activités scientifiques et technologiques sollicitent la curiosité,
nécessairement en privilégier une, le programme de science et technologie
l’imagination, le désir d’explorer, le plaisir d’expérimenter et de découvrir
de l’environnement met davantage l’accent sur les expertises citoyenne et
tout autant que les connaissances et le besoin de
scientifique. Tout comme le programme de base, il
comprendre, d’expliquer et de créer. À ce titre, la
accorde une importance particulière au développe-
science et la technologie ne sont pas l’apanage de
Ces programmes regroupent en une seule
ment de l’esprit critique des élèves. Il vise à
quelques initiés. La curiosité à l’égard des
discipline plusieurs champs disciplinaires, à
consolider leur formation scientifique et techno-
phénomènes qui nous entourent ainsi que la
savoir l’astronomie, la biologie, la chimie,
logique et constitue un préalable pour accéder aux
fascination pour les inventions et l’innovation en
la géologie, la physique et la technologie.
programmes optionnels de science et technologie
science et en technologie nous interpellent tous à des
offerts en cinquième secondaire.
degrés divers.
Ces programmes regroupent en une seule discipline plusieurs champs
L’histoire de la science et de la technologie est partie prenante de cette
disciplinaires, à savoir l’astronomie, la biologie, la chimie, la géologie, la
culture et doit être mise à contribution. Elle permet de mettre en perspective
physique et la technologie. Ce regroupement est notamment motivé par la
les découvertes scientifiques de même que les innovations technologiques
nécessité de faire fréquemment appel au contenu et aux méthodes propres
et d’enrichir la compréhension que l’on en a.
à plusieurs de ces champs pour résoudre divers problèmes ou pour construire
Diverses ressources peuvent être mises à profit. Les musées, les centres de
son opinion au regard de grandes problématiques scientifiques et
recherche, les firmes d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et
technologiques.
entreprises locales ainsi que plusieurs autres ressources communautaires
Les programmes s’inscrivent dans le prolongement des programmes
constituent autant de sources où puiser pour accroître et enrichir sa culture
précédents et ciblent le développement des trois mêmes compétences :
scientifique et technologique.
− Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre
scientifique ou technologique;
Les programmes
− Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques;
Au deuxième cycle du secondaire, les programmes Science et technologie
et Science et technologie de l’environnement préconisent un enseignement
− Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie.
où la science et la technologie sont abordées selon quatre perspectives : la
Étroitement liées, ces compétences se rattachent à des dimensions
complémentaires de la science et de la technologie : les aspects pratiques
et méthodologiques; les aspects théoriques, sociohistoriques et
8. Sylvie BARMA et Louise GUILBERT. « Différentes visions de la culture scientifique et
technologique : Défis et contraintes pour les enseignants », dans HASNI, Abdelkrim, Yves
environnementaux; et les aspects relatifs à la communication. Bien que les
LENOIR et Joël LEBEAUME (dir.). La formation à l'enseignement des sciences et des
intentions éducatives poursuivies soient sensiblement les mêmes qu’au
technologies au secondaire dans le contexte des réformes par compétences, Québec, Presses
› 3
primaire et au premier cycle du secondaire, les exigences relatives à leur
de l’Université du Québec, 2006, p. 11-39.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
développement sont de plus en plus élevées, en raison
Les élèves sont invités à participer activement à des échanges en ayant
› 4
Les trois compétences
notamment de la complexité des concepts prescrits.
recours aux langages propres à la science et à la technologie, conformément
Chapitre 6
se développent en
aux règles et aux conventions établies.
La première compétence met l’accent sur la méthodologie
interaction et non de
utilisée en science et en technologie pour résoudre des
Les trois compétences se développent en interaction et non de manière isolée
manière isolée et
problèmes. Elle est axée sur l’appropriation de concepts et de
et séquentielle. L’appropriation des démarches utilisées en science et en
séquentielle. Cependant,
stratégies au moyen de démarches où la manipulation occupe
technologie demande en effet que l’on connaisse et mobilise les concepts
l’évaluation peut
une place centrale.
et les langages qui y correspondent. Elle s’effectue dans divers contextes
porter sur une seule
qui contribuent à leur donner sens et portée. L’évaluation peut cependant
compétence.
Les élèves sont appelés à se poser des questions, à résoudre
porter sur une seule compétence.
des problèmes et à trouver des solutions en observant, en
manipulant, en mesurant, en expérimentant et en construisant, que ce soit
Ces compétences sont indissociables des objets d’étude privilégiés par ces
dans un laboratoire, dans un atelier ou sur le terrain.
programmes. Pour en assurer le développement, des ressources sont
présentées dans la section Contenu de formation. C’est le cas, entre autres,
La deuxième compétence met l’accent sur la conceptualisation et sur le
des concepts prescrits de ces programmes. Ils proviennent de divers champs
transfert des apprentissages, notamment dans la vie quotidienne. Les élèves
disciplinaires et sont regroupés en quatre univers : l’univers vivant; l’univers
sont ainsi amenés à s’approprier les concepts qui permettent de comprendre
matériel; la Terre et l’espace; et l’univers technologique.
des principes scientifiques liés à diverses problématiques et d’analyser le
fonctionnement d’objets et de systèmes technologiques. Ces concepts sont
abordés en tant qu’éléments utiles pour tenter de comprendre le monde et
construire son opinion.
La troisième compétence fait appel aux divers langages propres à la
discipline et essentiels au partage d’information, de même qu’à
l’interprétation et à la production de messages à caractère scientifique ou
technologique. Elle postule non seulement la connaissance d’une
terminologie et d’un symbolisme spécialisés, mais aussi leur utilisation
judicieuse, notamment par l’adaptation du discours aux interlocuteurs ciblés.
Programme de formation de l’école québécoise
Relations entre les programmes de science et technologie et
les autres éléments du Programme de formation
De nombreuses relations peuvent être établies entre les programmes de
Environnement et consommation
science et technologie de la deuxième année du deuxième cycle du
Les savoirs scientifiques et technologiques contribuent à sensibiliser les
secondaire et les autres éléments du Programme de formation, à savoir les
jeunes à des questions liées à leur environnement, comme l’exploitation des
domaines généraux de formation, les compétences transversales, le
ressources naturelles, les impacts de certaines réalisations humaines, la
programme de mathématique et les autres domaines d’apprentissage.
gestion des déchets, la richesse des différents milieux de vie, la
mondialisation du secteur de l’alimentation ou les enjeux éthiques associés
Relations avec les domaines généraux de formation
aux biotechnologies. Plusieurs avancées de la science et de la technologie
ont entraîné des habitudes de consommation qui
Les problématiques associées aux domaines généraux
ont des conséquences diverses sur l’environnement.
de formation trouvent un écho important dans les
Les domaines généraux de formation
L’élaboration ou l’analyse d’un bilan écologique
enjeux et les défis liés aux découvertes et aux
nomment les grands enjeux contemporains.
permet d’en faire ressortir les retombées d’ordre
réalisations d’ordre scientifique ou technologique, plus
Par leur manière spécifique d’aborder la
social, éthique, économique ou environnemental. Le
particulièrement dans leurs répercussions sur la santé,
réalité, les disciplines scolaires apportent
bilan écologique permet aussi d’amener les élèves
le bien-être, l’environnement et l’économie.
un éclairage particulier sur ces enjeux,
à s’interroger sur leurs propres habitudes de
supportant ainsi le développement d’une
consommation et à adopter un comportement
Santé et bien-être
vision du monde élargie.
responsable à cet égard.
Les savoirs acquis en science et technologie aident à
répondre à de nombreuses interrogations liées à la santé et contribuent de
Médias
façon significative à l’exploitation de ce domaine général de formation.
Que ce soit pour s’informer, apprendre ou communiquer, les élèves ont
Certains savoirs d’ordre scientifique permettent aux élèves, par exemple, de
recours aux différents médias qui sont déjà très présents dans leur quotidien.
mieux comprendre les interactions entre leur corps et le milieu ambiant, ce
Dans leur quête d’information, il importe qu’ils apprennent à devenir
qui peut les inciter à adopter de saines habitudes de vie. Songeons
critiques à l’égard des renseignements qu’ils obtiennent. Ils doivent
notamment aux rejets de contaminants qui risquent de s’accumuler dans la
s’approprier le matériel et les codes de communication médiatiques, et
chaîne alimentaire. Les applications technologiques dans le domaine de la
constater l’influence grandissante des médias dans leur vie quotidienne et
santé et de l’environnement sont par ailleurs nombreuses et diversifiées;
dans la société. Ces ressources devraient être largement exploitées par
elles constituent autant de sujets susceptibles d’alimenter des situations
l’enseignant. Les films, les journaux et la télévision traitent de sujets de
d’apprentissage et d’évaluation.
nature scientifique ou technologique qui présentent de multiples liens
possibles avec le quotidien des jeunes. Par ailleurs, l’intérêt, voire
l’engouement, pour plusieurs appareils permettant la diffusion de
l’information, tels que la radio, la télévision, l’ordinateur, le téléphone
› 5
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
cellulaire ou encore les satellites de communication, peut être exploité pour
Compétences d’ordre intellectuel
› 6
contextualiser les apprentissages et accroître la motivation des élèves.
Chapitre 6
Les compétences d’ordre intellectuel jouent un rôle de premier plan en
science et en technologie. Ainsi, la quête de réponses à des questions
Orientation et entrepreneuriat
d’ordre scientifique ou la recherche de solutions à des problèmes d’ordre
Les diverses activités que les élèves sont appelés à réaliser dans le cadre de
technologique exigent des élèves qu’ils exploitent l’information de façon
ces programmes sont autant d’occasions de les amener à mieux comprendre
judicieuse et qu’ils se questionnent quant à la crédibilité des sources. Cela
le travail du scientifique ou du technologue et à s’y intéresser pour leur
les amène aussi à acquérir de nouvelles habiletés en matière de résolution
orientation personnelle.
de problèmes et à les adapter à la nature particulière de contextes divers.
Considérer plus d’une manière de concevoir et de réaliser un objet technique
Plusieurs savoirs de nature scientifique ou technologique s’avéreront utiles
ou un système, élaborer et mettre en œuvre un plan d’action pour résoudre
dans de nombreux secteurs d’emploi. L’enseignant peut aider les élèves à
un problème, tenir compte de positions divergentes au regard d’une
en prendre conscience et à mesurer leur intérêt pour ces secteurs et leur
problématique scientifique ou technologique représentent autant de façons
aptitude à s’engager dans des professions qui s’y rattachent. De telles prises
de mettre en œuvre leur pensée créatrice.
de conscience sont particulièrement importantes au deuxième cycle du
secondaire, puisque les élèves y sont appelés à
La société actuelle n’est pas à l’abri de la présence
préciser leur cheminement scolaire et professionnel.
Les compétences transversales ne se
des pseudo-sciences. Les élèves doivent donc
construisent pas dans l’abstrait; elles
apprendre à exercer leur jugement critique, entre
Vivre-ensemble et citoyenneté
prennent racine dans des contextes
autres lorsqu’ils analysent certaines publicités,
d’apprentissage spécifiques, le plus
certains discours à prétention scientifique ou
La culture scientifique et technologique que les élèves
souvent disciplinaires.
certaines retombées de la science et de la
acquièrent graduellement se traduit par de nouvelles
technologie. Il leur faut conserver une distance
représentations de certains enjeux sociétaux, ce qui
critique à l’égard des influences médiatiques, des pressions sociales de même
peut améliorer la qualité de leur participation à la vie de la classe, de l’école
que des idées reçues, et faire la part des choses, notamment entre ce qui est
ou de la société dans son ensemble. Diverses activités se rapportant à
validé par la communauté scientifique et technologique et ce qui ne l’est pas.
l’environnement, telle l’organisation d’une campagne axée sur la gestion des
matières résiduelles de l’école, peuvent offrir des canevas de situations
Compétences d’ordre méthodologique
susceptibles de les aider à faire l’apprentissage d’une citoyenneté responsable.
Le souci de rigueur associé aux démarches propres à ces programmes
contraint les élèves à se donner des méthodes de travail efficaces. Ils
Relations avec les compétences transversales
apprennent aussi à respecter les normes et les conventions que nécessitent
L’appropriation et l’approfondissement d’une culture scientifique et
certaines de ces démarches.
technologique, telle qu’elle est proposée dans ces programmes, s’opèrent
L’essor des technologies de l’information et de la communication a largement
par le développement des compétences disciplinaires, qui offrent un ancrage
contribué aux récentes avancées dans le monde de la science et de la
privilégié pour le développement des compétences transversales. Celles-ci
technologie. Le fait que les élèves aient à recourir à divers outils
contribuent en retour à élargir considérablement le rayon d’action des
technologiques (sondes connectées à des interfaces d’acquisition de
compétences disciplinaires.
données, dessin assisté par ordinateur, logiciels de simulation, etc.) dans
l’expérimentation et la résolution de problèmes scientifiques ou
Programme de formation de l’école québécoise
technologiques favorise le développement de leur compétence à exploiter
en partie du moins, par le regard particulier qu’elle porte sur le monde. Elle
les technologies de l'information et de la communication. La participation
peut dès lors s’enrichir de l’apport complémentaire d’autres disciplines et
à une communauté virtuelle, en se joignant par exemple à un forum de
contribuer à les enrichir à son tour.
discussion ou à une visioconférence, pour partager de l’information, échanger
des données, recourir à des experts en ligne, communiquer les résultats de
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
leur démarche et les confronter à ceux de leurs pairs, constitue une autre
La mathématique est étroitement liée aux programmes à caractère
façon de mettre cette compétence à profit et de la développer.
scientifique et technologique. Elle présente un ensemble de connaissances
dans lequel la science et la technologie puisent abondamment. Ainsi, les
Compétences d’ordre personnel et social
élèves qui entreprennent une démarche scientifique ou technologique sont
Lorsqu’ils considèrent des hypothèses ou des solutions, qu’ils passent de
souvent amenés à mesurer, à dénombrer, à calculer des moyennes, à
l’abstrait au concret ou de la décision à l’exécution, les élèves s’ouvrent à
appliquer des notions de géométrie, à visualiser dans l’espace et à choisir
l’étendue des possibilités qui accompagnent l’action humaine. Ils envisagent
divers modes de représentation. La mathématique leur est également utile
une plus grande diversité d’options et acceptent de prendre des risques.
lorsqu’ils sont appelés à élaborer et à analyser un bilan écologique, lequel
Avec le temps, ils apprennent à se faire confiance, ils tirent profit de leurs
nécessite des calculs et des conversions d’unités de mesure. On y fait
erreurs et ils explorent de nouveaux moyens d’actualiser leur potentiel.
fréquemment appel dans la conception d’objets techniques ou de systèmes
technologiques, notamment pour aider à modéliser
Le développement des savoirs scientifiques et
les relations qui existent entre certaines variables
technologiques appelle par ailleurs à la coopération,
La réalité se laisse rarement cerner selon
déterminantes. De plus, le vocabulaire, le graphisme,
puisqu’il repose largement sur le partage d’idées ou
des logiques disciplinaires tranchées.
la notation et les symboles auxquels la
de points de vue, sur la validation par les pairs ou par
C’est en reliant les divers champs de
mathématique recourt forment un langage
des experts et sur la collaboration à diverses activités
connaissance qu’on peut en saisir les
rigoureux dont peuvent tirer profit la science et la
de recherche et d’expérimentation ou encore de
multiples facettes.
technologie.
conception et de fabrication.
D’autre part, la mathématique fait appel à des compétences axées sur le
Compétence de l’ordre de la communication
raisonnement, la résolution de problèmes et la communication, qui présentent
une parenté avec celles qui sont au cœur des programmes de science et
L’appropriation de concepts et celle, indissociable, des langages propres à
technologie. Leur exercice conjoint ne peut que favoriser leur transfert et
la science et à la technologie concourent à la capacité des élèves à
s’avère particulièrement propice au développement des compétences
communiquer de façon appropriée. Ils doivent non seulement découvrir
transversales, notamment celles d’ordre intellectuel. La science et la
graduellement les codes et les conventions de ces langages, mais également
technologie contribuent en outre à rendre concrets certains savoirs
apprendre à en exploiter les divers usages.
mathématiques, comme la notion de variable, les relations de proportionnalité,
les principes de la géométrie ou les concepts associés aux statistiques.
Relations avec les autres disciplines
Domaine des langues
Dans une perspective de formation intégrée, il importe de ne pas dissocier
les apprentissages réalisés en science et en technologie de ceux qui sont
Les disciplines du domaine des langues fournissent aux élèves des outils
réalisés dans d’autres domaines d’apprentissage. Toute discipline se définit,
essentiels au développement de leurs compétences scientifiques et
› 7
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
technologiques. Qu’il s’agisse de lire ou d’écrire des textes variés ou encore
fasse preuve d’ingéniosité pour obtenir les données requises, de la
› 8
de communiquer oralement, les compétences acquises dans le cours de
formulation d’hypothèses, qui demande souvent une certaine audace, ou
Chapitre 6
français sont nécessaires pour interpréter des informations de manière
encore de la conception d’objets technologiques, qui fait largement appel
pertinente, pour décrire ou expliquer un phénomène et pour justifier certains
au sens esthétique. La créativité est en tout temps sollicitée.
choix méthodologiques. Par sa diversité et sa spécificité, le vocabulaire
La science et la technologie apportent en retour une contribution à ces
scientifique et technologique contribue de son côté à l’enrichissement du
disciplines. Par exemple, la prise de conscience des impacts possibles de
langage. Soulignons enfin l’étroite association entre la capacité d’analyser
certains produits sur l’environnement pourra influencer les artistes lors de
ou de produire des textes à l’oral ou à l’écrit et la compétence Communiquer
leurs choix de matériaux. De son côté, la capacité de transmettre et de
à l’aide des langages utilisés en science et en technologie.
produire des messages à caractère scientifique et technologique peut être
La langue anglaise est très répandue dans les communications scientifiques
mise à profit dans la création d’images médiatiques en arts plastiques.
et technologiques à l’échelle internationale. La connaître constitue un atout.
L’atteinte d’un niveau minimal de compétence en anglais s’avère donc
Domaine du développement de la personne
indispensable, tant pour comprendre les consignes d’assemblage de certains
En raison des multiples questions d’ordre éthique qui y sont abordées, ces
objets techniques que pour participer à une communauté virtuelle ou à des
programmes bénéficient des réflexions menées dans le cours d’éthique et
activités pancanadiennes ou internationales, telle une expo-sciences. De plus,
culture religieuse. L’exploitation de certaines ressources énergétiques, les
les élèves qui maîtrisent cette langue ont accès à des sources de
conséquences de leur transformation ou encore les enjeux liés à la
renseignements beaucoup plus nombreuses et diversifiées.
production de déchets créés par la surconsommation en sont des exemples.
Domaine de l’univers social
Des liens intéressants peuvent aussi être tissés avec le programme
d’éducation physique et à la santé. Ainsi, les notions de saine alimentation,
L’étude des avancées scientifiques et des développements technologiques peut
de gestion de l’énergie, de besoin énergétique corporel, ou de santé et
éclairer notre compréhension de l’évolution des sociétés, puisque les
sécurité renvoient à des préoccupations communes à ces programmes.
problématiques auxquelles ces contributions visaient à répondre à divers
moments de l’histoire étaient inscrites dans des réalités sociales particulières,
Les programmes de science et technologie se prêtent donc fort bien à la
souvent complexes et diversifiées. En retour, la perspective historique permet de
mise en œuvre d’activités interdisciplinaires. C’est en effet du regard croisé
remettre en contexte ces avancées et d’en mesurer l’ampleur. Se tourner vers le
des différents domaines d’apprentissage qui composent le Programme de
passé peut également apporter des réponses à des questions portant sur l’origine
formation de l’école québécoise que peut émerger la formation la plus
de certaines explications scientifiques ou réalisations technologiques.
complète, la plus adéquate et la plus susceptible d’offrir aux jeunes des
moyens de s’adapter aux réalités du XXIe siècle.
Domaine des arts
La science et la technologie tirent profit de l’exercice de la créativité, à
laquelle les disciplines artistiques concourent largement. Certaines
démarches particulières à ces programmes présentent en effet des liens avec
la dynamique de création commune aux quatre disciplines du domaine des
arts, soit l’art dramatique, les arts plastiques, la danse et la musique. C’est
le cas notamment des stratégies d’observation, qui exigent parfois que l’on
Programme de formation de l’école québécoise
Contexte pédagogique
Cette section présente le contexte pédagogique favorable à la construction
Cette section présente les qualités que doivent posséder les situations
des compétences et des connaissances scientifiques et technologiques. Le
d’apprentissage et d’évaluation, le type de situations à privilégier pour
rôle de l’enseignant et celui de l’élève y sont successivement abordés.
chacune des compétences et les ressources qui peuvent être mises à profit
dans ces situations.
Rôle de l’enseignant
Des situations contextualisées, ouvertes et intégratives
Le rôle de l’enseignant est considéré ici sous quatre aspects : la construction
Pour conférer plus de sens aux apprentissages et favoriser l’intégration des
ou l’adaptation de situations d’apprentissage et d’évaluation;
savoirs, des savoir-faire et des savoir-être, il convient d’avoir recours à des
l’accompagnement des élèves dans le développement de leurs compétences;
situations d’apprentissage et d’évaluation contextualisées, ouvertes et
l’évaluation du niveau de développement des compétences; et l’utilisation
intégratives.
de certains modes d’intervention dans le contexte de l’éducation relative à
l’environnement.
Une situation est contextualisée dans la mesure où elle donne du sens aux
concepts en les intégrant à un contexte dans lequel leur usage s’avère
Construire ou adapter des situations d’apprentissage et
pertinent. À cette fin, elle traite de questions tirées de l’actualité, de
d’évaluation signifiantes9
réalisations scientifiques et technologiques liées aux
réalités concrètes de la vie des élèves, ou encore de
Un des premiers rôles de l’enseignant consiste à
Un des premiers rôles de l’enseignant
certains des grands enjeux de l’heure.
proposer
des
situations
d’apprentissage
et
consiste à proposer des situations
d’évaluation stimulantes et à planifier ses interventions
Une situation est ouverte lorsqu’elle présente des
d’apprentissage et d’évaluation stimulantes
dans une perspective de différenciation des
données de départ susceptibles de mener à
et à planifier ses interventions dans une
apprentissages. Il s’inspirera aussi souvent que possible
différentes pistes de solution. Elle doit permettre
perspective de différenciation des
de questions d’actualité associées à un ou plusieurs
d’aborder le problème de plusieurs façons et donner
apprentissages.
axes de développement d’un domaine général de
lieu à des activités variées. Les données initiales
formation. Dans le cadre de ces programmes, les
peuvent être complètes, implicites ou superflues.
situations proposées font référence à des problématiques environnementales.
Certaines peuvent faire défaut et nécessiter une recherche qui débouchera
sur de nouveaux apprentissages.
Une situation intégrative renvoie à des savoirs théoriques et pratiques de diverse
9. L’annexe C présente des exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation qui illustrent
nature ainsi qu’à des concepts provenant de plus d’un des univers à l’étude :
la façon dont on peut exploiter en classe les problématiques proposées pour aider les élèves
l’univers vivant, l’univers matériel, la Terre et l’espace, et l’univers technologique.
à donner un sens à leurs apprentissages et à s’approprier des concepts dans un contexte
Elle doit en outre permettre d’établir des liens avec les intentions éducatives d’un
où leur usage s’avère pertinent. Les situations d’apprentissage et d’évaluation permettent
d’établir plusieurs liens avec les intentions éducatives des domaines généraux de formation
ou de plusieurs domaines généraux de formation et, le plus souvent possible,
de même qu’avec les apprentissages visés par d’autres disciplines. Elles rendent également
avec d’autres disciplines.
› 9
possible l’exercice de compétences aussi bien disciplinaires que transversales.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Des situations complexes qui permettent de développer des compétences
L’enseignant peut choisir de travailler les trois compétences en interrelation tout
› 10
en mettant l’accent sur l’une ou l’autre d’entre elles. Il devra, par ailleurs, avoir
Chapitre 6
L’exercice des compétences disciplinaires passe par la maîtrise des concepts
recours à différentes stratégies pédagogiques (l’approche par problème, l’étude
prescrits par ces programmes et les programmes de science et technologie
de cas, la controverse ou le projet, etc.) qui favorisent l’adoption par les élèves
antérieurs. Les situations d’apprentissage et d’évaluation doivent ainsi
d’une approche réflexive, dans la mesure où elles permettent de les amener à
favoriser l’acquisition de ces concepts tout en permettant de travailler les
se poser des questions et à prendre du recul par rapport à leur démarche.
différents aspects des compétences visées. Elles doivent aussi inciter les
élèves à s’engager dans des démarches pratiques comme l’expérimentation
Ressources pouvant être mises à profit
et la conception, à construire leur opinion ou à s’exprimer sur les
problématiques abordées.
L’exercice des compétences en science et technologie repose sur la
mobilisation de ressources internes ou externes de plusieurs types :
Pour favoriser le développement de la compétence Chercher des réponses
ressources personnelles, informationnelles, matérielles, institutionnelles et
ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique,
humaines. Les ressources personnelles correspondent aux connaissances, aux
l’enseignant doit proposer des situations qui suscitent l’engagement dans
habiletés, aux stratégies, aux attitudes ou aux techniques. On parle aussi de
la résolution de problèmes faisant appel à une démarche expérimentale ou
« ressources conceptuelles » pour désigner spécifiquement les connaissances
de conception. Ces situations doivent donc comporter des manipulations. En
provenant de disciplines variées. Les ressources informationnelles
raison des dangers que présente l’utilisation de certains instruments et
comprennent les manuels et documents divers ou tout autre élément
substances, il importe que des personnes compétentes, comme les
pertinent pour la recherche d’informations. La catégorie des ressources
techniciens en travaux pratiques, puissent intervenir en cas de besoin.
matérielles comporte notamment les instruments, les outils et les machines.
Certaines situations peuvent aussi nécessiter le recours à des démarches de
Les objets usuels de toutes sortes en font également partie. Quant aux
modélisation et d’observation ou à une démarche empirique.
ressources institutionnelles, elles incluent les organismes publics ou
Pour amener les élèves à développer la compétence Mettre à profit ses
parapublics tels que les musées, les centres de recherche, les firmes
connaissances scientifiques et technologiques, l’enseignant leur proposera
d’ingénieurs, le milieu médical, les industries et entreprises locales ou toute
des situations qui leur demandent de construire leur opinion sur des
autre ressource communautaire. Ce sont des richesses à exploiter pour
problématiques environnementales variées et complexes. L’étude de ces
amener les élèves à élargir leur culture scientifique et technologique.
problématiques leur permettra de développer leur esprit critique et
Les enseignants constituent les ressources humaines les plus immédiatement
d’apprendre à nuancer leur argumentation.
accessibles. Tout comme les techniciens en travaux pratiques, ils sont
Finalement, la compétence Communiquer à l’aide des langages utilisés en
indispensables sur plusieurs plans, notamment celui de la sécurité au
science et en technologie s’exerce dans des situations qui demandent de choisir
laboratoire et à l’atelier. Leur apport peut être complété par celui
un mode de présentation approprié, d’utiliser un vocabulaire scientifique et
d’enseignants d’autres disciplines ou de différents experts.
technologique adéquat à l’oral comme à l’écrit, et d’établir des liens entre des
concepts et leurs diverses représentations graphiques ou symboliques. À tout
Accompagner les élèves dans le développement de leurs compétences
moment, l’enseignant doit mettre l’accent sur la qualité de la langue, que ce
Un deuxième aspect de la tâche de l’enseignant est de soutenir ses élèves
soit lors d’une présentation orale, de la schématisation d’un objet technique
dans le développement de leurs compétences. Pour cela, il doit baliser leur
ou d'un système, de la rédaction d’un rapport technique ou de laboratoire ou
cheminement en tenant compte des aspects de la démarche sur lesquels il
encore d’une réflexion sur les impacts de la science et de la technologie.
veut les amener à travailler plus particulièrement (par exemple, la
Programme de formation de l’école québécoise
construction d’un modèle, la conception d’un prototype10, la formulation
Évaluer le niveau de développement des compétences11
d’une première explication, le concept de variable, la notion de mesure, la
L’évaluation du niveau de développement des compétences constitue un autre
représentation des résultats). Ouvertes quant aux moyens à prendre, les
aspect important du rôle de l’enseignant. Conformément à la Politique
situations d’apprentissage et d’évaluation n’en doivent pas moins constituer
d’évaluation des apprentissages, l’évaluation en science et technologie revêt une
un cadre rigoureux qui prévoit une tâche à réaliser, un but à atteindre,
double fonction : l’aide à l’apprentissage et la reconnaissance des compétences.
certaines ressources à mobiliser et l’aménagement de moments pour
l’exercice du recul réflexif. Pour la conception d’un prototype, l’enseignant
L’aide à l’apprentissage
fournit toujours le cahier des charges; il peut également, pour gagner du
temps, fournir certaines gammes de fabrication. Des gabarits préparés à
Il importe que l’enseignant observe régulièrement ses élèves afin de les aider
l’avance pourraient aussi faciliter certaines opérations d’usinage.
à réajuster leur démarche et à mobiliser plus efficacement leurs ressources. Il
lui faut à cette fin leur proposer des situations d’apprentissage nombreuses et
Il importe que l’enseignant adapte la tâche au niveau de compétence des
variées, et préparer pour chaque situation des outils d’observation, d’évaluation
élèves, donne des explications au besoin, réponde à leurs questions, propose
ou de consignation qu’il leur présentera. Lorsqu’il élabore ces situations et ces
des pistes de solution, encadre de manière plus soutenue ceux qui sont moins
outils, il doit s’appuyer sur les critères d’évaluation énoncés pour la ou les
autonomes et s’assure du respect des règles de sécurité en laboratoire ou
compétences concernées. Cela lui permet de se donner des indicateurs auxquels
en atelier. Chacun doit apprendre à tirer profit de ses erreurs en comprenant
il pourra rattacher des comportements observables qui lui permettront d’en
qu’elles sont rarement dues au hasard.
évaluer le niveau de développement. Il aura également intérêt à se référer aux
L’enseignant doit offrir un encadrement souple aux élèves, mais il doit aussi
attentes de fin de programme et aux échelles des niveaux de compétence.
les inciter à la rigueur. Il lui faut s’assurer qu’ils ne sont pas submergés par
Dans tous les cas, les interventions de l’enseignant doivent avoir pour
la quantité d’informations à traiter et les soutenir autant dans la sélection
objectif de permettre aux élèves de prendre conscience de leurs difficultés
de données pertinentes pour la tâche ou la résolution du problème que dans
et d’y remédier, ou encore de consolider des acquis. Ses observations peuvent
la recherche de nouvelles données.
se faire pendant qu’ils travaillent : elles appellent alors des interventions
L’enseignant demeure toujours une référence importante pour les élèves. C’est
immédiates de sa part. Elles peuvent aussi être notées dans des outils de
particulièrement vrai en ce qui a trait à la régulation des apprentissages et
consignation qui lui permettront ensuite de faire le point sur les réussites
aux interventions collectives en classe. Ces dernières peuvent devenir des
et les difficultés de chacun, de revenir avec eux sur les stratégies utilisées
temps forts au cours desquels il recadre les apprentissages notionnels et fait
et les apprentissages réalisés, et d’ajuster son enseignement au besoin.
ressortir les liens entre leurs acquis récents et leurs connaissances antérieures.
Soulignons enfin que, dans sa fonction d’aide à l’apprentissage, l’évaluation
Il est également convié à jouer un rôle actif au moment d’effectuer des retours
relève aussi de la responsabilité de chaque élève. L’enseignant pourra donc
réflexifs ou d’élaborer une synthèse avec l’ensemble de la classe.
favoriser des pratiques d’autoévaluation, de coévaluation ou d’évaluation
10. Par « prototype », on entend ici tout objet ou appareil construit pouvant constituer le
par les pairs, et proposer aux élèves des outils à cette fin.
premier exemplaire d’une éventuelle production en série. Il peut s’agir d’un prototype de
conception, de fabrication, de production, d’expérimentation ou d’essai.
La reconnaissance des compétences
11. Se référer à la Politique d’évaluation des apprentissages : Formation générale des jeunes,
formation générale des adultes, formation professionnelle et au Cadre de référence en
Pour attester du niveau de développement des compétences atteint par
évaluation des apprentissages au secondaire. Le Cadre fournit des informations utiles sur
chaque élève, l’enseignant doit disposer d’un nombre suffisant de traces
les caractéristiques d’une situation d’apprentissage et d’évaluation, la différenciation
pédagogique, l’évaluation des compétences transversales, la notation, les échelles des
pertinentes à partir desquelles il pourra fonder son jugement. Pour s’assurer
› 11
niveaux de compétence, la communication des résultats et la planification de l’évaluation.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
de la validité de ce jugement, il se référera aux critères d’évaluation et aux
L’environnement lui-même peut être considéré sous différents angles, dont
› 12
attentes de fin de programme fixés pour chacune des trois compétences. Il
l’enseignant devra tenir compte pour intervenir de manière appropriée. On
Chapitre 6
devra également utiliser les échelles des niveaux de compétence élaborées
peut l’assimiler à la nature qui nous entoure et qu’il faut apprendre à
pour ce programme.
apprécier, à respecter et à préserver, ou encore y voir un milieu de vie à
connaître ou à aménager, ce milieu pouvant s’étendre à la biosphère et
Intervenir dans le contexte de l’éducation relative à l’environnement12
toucher alors le vivre-ensemble à long terme. On peut également l’envisager
comme un espace où abondent les problèmes à prévenir ou à résoudre, ou
L’étude de réalités environnementales permet non seulement de
encore comme un système à comprendre pour être en mesure de prendre
contextualiser l’apprentissage des concepts scientifiques et technologiques,
des décisions éclairées. Enfin, l’environnement peut être perçu comme une
mais aussi d’aborder les aspects sociaux, politiques et éthiques de
ressource à gérer et à partager et comme l’occasion de se donner un projet
nombreuses découvertes et innovations issues de la science et de la
communautaire dans lequel s’engager. « C’est donc à travers un ensemble
technologie, et d’en saisir ainsi la signifiance et la portée.
de dimensions interreliées et complémentaires que se déploie la relation à
Au delà de la simple transmission de connaissances concernant
l’environnement. Une éducation relative à l’environnement limitée à l’une
l’environnement et les problématiques qui y sont associées, l’éducation
ou l’autre de ces dimensions reste donc incomplète et entretient une vision
relative à l’environnement privilégie la construction, dans une perspective
biaisée du rapport au monde13 ». Évidemment, il n’est pas possible d’aborder
critique, de savoirs susceptibles d’accroître le pouvoir d’action des individus.
toutes ces dimensions dans une seule situation d’apprentissage et
Elle fait appel à une éthique environnementale et vise l’adoption d’attitudes,
d’évaluation. Il importe néanmoins d’en couvrir un éventail aussi large que
de valeurs et de conduites imprégnées de cette éthique.
possible au cours de l’année en misant sur les multiples contextes offerts
par la diversité des enjeux environnementaux.
L’éducation relative à l’environnement peut être abordée sous divers angles.
On parlera d'éducation au sujet de l'environnement lorsque l’enseignement
L’élaboration ou l’analyse d’un bilan écologique et l’analyse des valeurs
est axé sur le contenu et a pour objectif de susciter l’acquisition de
associées à des problématiques environnementales
connaissances relatives à l’environnement. Si l’environnement est plutôt
perçu comme une ressource pédagogique (un contexte) pour l’enseignement
Certaines stratégies pédagogiques élaborées dans le champ de l’éducation
de la science et de la technologie, on se situe dans une perspective
relative à l’environnement sont particulièrement bien adaptées à
d’éducation par l’environnement. L’éducation pour I'environnement est
l’enseignement de la science et de la technologie. L’élaboration ou l’analyse
quant à elle axée sur la résolution et la prévention des problèmes
d’un bilan écologique ainsi que l’analyse des valeurs associées à des
environnementaux. Enfin, pour concrétiser les apprentissages, une éducation
problématiques environnementales font partie de ces stratégies.
dans l'environnement exploite le milieu extérieur à l'école (pédagogie de
L’élaboration et l’analyse d’un bilan écologique permettent d’évaluer les
terrain) ou encore le contexte biophysique ou social dans lequel on vit.
impacts environnementaux de l’ensemble des opérations se rapportant à un
objet technique, à un système, à un produit ou à un procédé. Ces stratégies
peuvent également s’appliquer à un individu, à un groupe d’individus, à un
écosystème, à un pays, etc. Le bilan écologique consiste en une quantification
12. La conception de l’éducation relative à l’environnement présentée ici est inspirée de
l’ouvrage de la chercheure Lucie Sauvé : Pour une éducation relative à l’environnement :
des flux de matière et d’énergie entrants et sortants qui peuvent être
Éléments de design pédagogique, guide de développement professionnel à l’intention des
associés au sujet soumis à l’étude. Dans le cas d’un produit, cela fait
éducateurs, Montréal, Guérin, 1997, 361 p.
référence aux ressources énergétiques requises pour l’extraction des matières
13. Lucie SAUVÉ, « Environnement et consommation : Stimuler l'engagement et construire
premières, à la transformation de ces matières en composants utilisables, à
l'espoir », Spectre, vol. 36, no 3, octobre 2006, p. 11.
Programme de formation de l’école québécoise
la fabrication des produits intermédiaires et des produits finis, au transport
Rôle de l’élève
des matériaux vers chaque phase de transformation, à la fabrication du
Les élèves doivent s’engager activement dans leurs apprentissages, à l’aide
produit étudié, à sa distribution, à son utilisation finale et à son élimination
de situations qui suscitent leur participation active, font appel à leur
(recyclage, réutilisation, incinération ou mise aux rebuts).
jugement critique et exigent d’eux qu’ils fassent preuve d’initiative, de
Le bilan écologique doit prendre en compte plusieurs paramètres. Il oblige
créativité, d’autonomie et de rigueur intellectuelle. Pour ce faire, ils doivent
à raisonner, à émettre des hypothèses, à faire des déductions et à proposer
construire et utiliser de multiples ressources internes
des solutions. Il aide à caractériser l’empreinte écologique d’un groupe
(connaissances et techniques, habiletés, démarches,
individus (ou d’un écosystème, d’un produit, d’un procédé, etc.), à en considérer
stratégies et attitudes). Si cela est nécessaire, ils cherchent
Chaque élève est
les impacts sur l’environnement et à trouver une façon d’agir en conséquence.
des informations variées, sélectionnent les ressources
responsable de ses
apprentissages et doit
D’un autre côté, étant donné que les problématiques environnementales sont
matérielles utiles à leur démarche d’apprentissage ou
s’engager activement
basées sur des conflits de valeurs entre différents protagonistes, il importe de
recourent
à
des
ressources
humaines
de
leur
dans le développement
souligner que le recours à ces problématiques dans l’enseignement de la
environnement immédiat. Dans certains cas, il peut être
des compétences en
science et de la technologie implique nécessairement des discussions à caractère
intéressant pour eux de sortir du cadre familial ou scolaire.
mobilisant de multiples
éthique. L'analyse des valeurs permet de mieux comprendre la dimension
Leur milieu, les industries, les experts, les musées leur
ressources.
affective et morale d’une problématique environnementale. Elle consiste à
permettent de s’ouvrir au monde extérieur et de considérer
identifier et à évaluer celles qui sous-tendent les positions des divers acteurs
d’autres points de vue.
impliqués dans une situation controversée. Elle est axée sur la compréhension
Il est important que les élèves soient en mesure de recourir aux techniques
de la dimension affective des conflits, mais se situe à un niveau d'analyse qui
appropriées lorsqu’ils exécutent leur plan d’action. S’ils utilisent des
se veut le plus objectif possible. Parallèlement, l’élève pourra clarifier et situer
instruments de vérification ou de contrôle, ils doivent tenir compte des
ses propres valeurs par rapport à celles qui viennent d’être analysées. Cette
erreurs liées aux mesures, qu’elles soient attribuables à l’instrument, à
comparaison sera très utile au moment de construire son opinion.
l’opérateur ou à l’environnement. Ils doivent donc indiquer les mesures en
Il importe cependant de mettre l’enseignant en garde contre les dérives
utilisant un nombre adéquat de chiffres significatifs. De plus, il leur faut
possibles vers une forme d’endoctrinement des élèves. Il pourrait en effet, de
appliquer les normes de sécurité et faire preuve de prudence lors des
manière plus ou moins consciente, ne favoriser que certains points de vue
manipulations en laboratoire et en atelier. Dans le doute, ils doivent faire
ou certaines idées. Or, sur le plan pédagogique, l’étude d’une problématique
appel à leur enseignant ou au technicien en travaux pratiques afin de
est pertinente lorsqu’on amène les élèves à explorer divers aspects et points
s’assurer que leurs interventions sont sécuritaires ou qu’ils utilisent
de vue de manière à ce qu’ils développent eux-mêmes leur opinion.
correctement le matériel mis à leur disposition.
En tout temps, il importe qu’ils se soucient de la qualité de la langue orale
et écrite, que ce soit lors d’une présentation orale, de la rédaction d’un
rapport de laboratoire, d’un article scientifique, d’une fiche technique ou
encore d’une réflexion sur les impacts de la science et de la technologie.
› 13
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 14
COMPÉTENCE 1 Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
Chapitre 6
d’ordre scientifique ou technologique
Sens de la compétence
La science et la technologie se caractérisent notamment par la rigueur de
s’ajoutent de manière plus explicite la démarche d’observation, la démarche
leurs démarches de résolution de problèmes. Dans tous les cas, les problèmes
de modélisation et la démarche empirique. On vise alors, pour toutes ces
comportent des données initiales, un but à atteindre ainsi que des
démarches, une intégration à plus ou moins long terme au sein d’une même
spécifications servant à en préciser la nature, le sens et l’étendue. Le fait de
recherche de réponses ou de solutions à des problèmes d’ordre scientifique
chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique
ou technologique.
ou technologique implique le recours à divers modes de raisonnement ainsi
Rarement simples, les problèmes de départ sont généralement abordés sous
qu’à différentes démarches associées à ces disciplines, telles les démarches
l’angle scientifique. Ils soulèvent de nombreuses questions plus spécifiques
de modélisation, d’observation, expérimentale, empirique ou les démarches
qui peuvent être regroupées en sous-problèmes, chacun renvoyant à des
technologiques de conception et d’analyse. Ces démarches mobilisent des
principes scientifiques ou à des procédés technologiques particuliers.
stratégies d’exploration ou d’analyse et nécessitent
créativité, méthode et persévérance. Apprendre à y
Chercher des réponses ou des solutions à des
La première compétence est axée sur
recourir et à les articuler avec pertinence permet de
problèmes d’un ordre ou de l’autre repose sur un
l’appropriation de concepts et de stratégies
mieux comprendre la nature de l’activité scientifique
processus dynamique et non linéaire. Cela
au moyen de démarches où la
et technologique.
demande de circuler entre les différentes phases de
manipulation occupe une place centrale.
la résolution d’un problème et de mobiliser les
Bien qu’elles reposent sur des procédés rigoureux, ces
démarches, stratégies, techniques, principes et
démarches ne sont pas à l’abri des erreurs et peuvent
concepts appropriés. L’articulation de ces ressources suppose que l’on soit aussi
faire
appel
au
tâtonnement. Aussi
s’accompagnent-elles
d’un
en mesure de les adapter en tenant compte de la situation et de son contexte.
questionnement visant à valider le travail en cours et à effectuer les
ajustements nécessaires en fonction des buts fixés ou des choix effectués.
La résolution d’un problème commence toujours par la construction de sa
Le résultat atteint soulevant parfois de nouveaux problèmes, les acquis sont
représentation à partir d’indices significatifs et d’éléments jugés pertinents.
toujours considérés comme provisoires et s’inscrivent dans un processus
Cette première représentation, parfois peu élaborée, pourra exiger plusieurs
continu de recherche et d’élaboration de nouveaux savoirs.
ajustements ultérieurs. En effet, la réalisation de nouveaux apprentissages,
le recours à des informations ou à des connaissances antérieures qui
Au deuxième cycle du secondaire comme au premier, un élève compétent
n’avaient pas encore été prises en compte, les échanges d’idées avec les
dans la recherche de réponses ou de solutions à des problèmes d’ordre
pairs ou l’enseignant, ou encore l’obtention de résultats expérimentaux
scientifique ou technologique doit savoir mettre en œuvre plusieurs de ces
imprévus donnent souvent lieu à des reformulations plus précises et plus
démarches pour résoudre des problèmes qui, dans certains cas, sont
proches du but à atteindre. La représentation initiale d’un problème peut
relativement complexes. Au premier cycle, les élèves apprennent à distinguer
donc être modifiée tout au long du processus. Il arrive aussi qu’une
la démarche expérimentale de la démarche technologique de conception :
représentation adéquate soit élaborée dès le départ grâce à un solide
l’accent est mis sur leurs spécificités respectives, sur les objectifs distincts
bagage de connaissances spécifiques.
qu’elles poursuivent, mais aussi sur leur complémentarité. Au deuxième cycle
Programme de formation de l’école québécoise
Une exploration de diverses possibilités de résolution doit ensuite être
La plupart des démarches sur lesquelles repose cette compétence ne peuvent
effectuée à partir de la représentation du problème. Après avoir sélectionné
être mises en œuvre qu’au laboratoire ou en atelier. Les élèves doivent
l’une d’elles, l’élève doit élaborer un plan d’action qui tient compte, d’une
respecter les directives, travailler avec rigueur et avoir un souci d’efficacité
part, des limites et des contraintes matérielles imposées par le milieu et,
et d’efficience. La sécurité doit être une préoccupation constante.
d’autre part, des ressources dont il dispose pour résoudre le problème.
Cette compétence est indissociable des deux autres et ne saurait se
Lors de la mise en œuvre du plan, l’élève en exécute les étapes en prenant
développer isolément. Ainsi, la recherche de solutions à des problèmes
soin de consigner toutes les observations pouvant être utiles ultérieurement.
d’ordre scientifique ou technologique ne peut se faire indépendamment de
De plus, s’il prend une mesure, il importe qu’il tienne compte des erreurs
l’appropriation et de la mise à profit de connaissances spécifiques. Les lois,
qui peuvent y être associées. De nouvelles données peuvent exiger une
les principes et les concepts propres à la discipline sont utilisés pour cerner
reformulation de la représentation du problème, l’adaptation du plan de
un problème et pour le formuler en des termes qui le rapprochent d’une
départ ou la recherche de pistes de solution plus appropriées.
réponse ou d’une solution. Cette compétence exige également la maîtrise
de stratégies de l’ordre de la communication. En effet, le processus de
Vient ensuite l’analyse des résultats, qui a trait à l’organisation, à la
validation par les pairs est incontournable en science et en technologie, tout
classification, à la comparaison et à l’interprétation des résultats obtenus
comme la compréhension et l’utilisation d’un langage partagé par les
au cours du processus de résolution du problème. Elle consiste à repérer les
membres de la communauté scientifique ou technologique.
tendances et les relations significatives qui les caractérisent, les relations
qui s’établissent entre les résultats ou encore entre les résultats et les
données initiales. Cette mise en relation permet de formaliser le problème,
de valider ou d’invalider l’hypothèse, et de tirer une conclusion.
À tout moment du processus, des retours réflexifs doivent être effectués
pour favoriser un meilleur contrôle de l’articulation des démarches et des
stratégies. Il importe que ce travail métacognitif porte également sur les
ressources conceptuelles et techniques utilisées et sur leur adaptation aux
exigences des différents contextes.
› 15
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 16
Compétence 1 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Chapitre 6
Cerner un problème
À la fin de ces programmes, l’élève est en mesure de
Considérer le contexte de la situation • S’en donner une représentation
Élaborer un plan d’action
mettre en œuvre un processus de résolution de
• Identifier les données initiales • Identifier les éléments qui semblent
problèmes. Il s’approprie le problème à partir des données
Explorer quelques-unes des explications ou des
pertinents et les relations qui les unissent • Reformuler le problème en
solutions provisoires • Sélectionner une explication
initiales et dégage le but à atteindre ou le besoin à cerner
faisant appel à des concepts scientifiques et technologiques • Proposer
ou une solution • Déterminer les ressources
ainsi que les conditions à respecter. Il reformule le
des explications ou des solutions possibles
nécessaires • Planifier les étapes de sa mise en œuvre
problème en faisant appel à des concepts scientifiques
et technologiques. Il propose des hypothèses vraisemblables
ou des solutions possibles qu’il est en mesure de justifier.
Il élabore sa planification en sélectionnant les démarches
Chercher des réponses ou des
qui lui permettront d’atteindre son but. Il contrôle avec
rigueur les variables importantes. Dans l’élaboration de
solutions à des problèmes d’ordre
son plan d’action, il choisit les outils conceptuels et
scientifique ou technologique
matériels pertinents.
Concrétiser le plan d’action
Il concrétise son plan d’action en travaillant de façon
sécuritaire et l’ajuste au besoin. Il recueille des données en
Mettre en œuvre les étapes planifiées • Faire
appel aux techniques et aux autres
utilisant correctement le matériel choisi. Il tient compte de
Analyser les résultats
ressources appropriées • Procéder à des
la précision des outils ou des équipements. En tout temps,
essais, s’il y a lieu • Recueillir des données
Rechercher les tendances ou les relations significatives • Juger de
il se préoccupe des erreurs liées aux mesures. En science, il
ou noter des observations pouvant être
la pertinence de la réponse ou de la solution apportée • Établir des
analyse les données recueillies et en tire des conclusions
utiles • Apporter, si cela est nécessaire, des
liens entre les résultats et les concepts scientifiques et
technologiques • Proposer des améliorations, si cela est nécessaire
ou des explications pertinentes. S’il y a lieu, il énonce de
corrections liées à l’élaboration ou à la mise
en œuvre du plan d’action • Mener à terme
• Tirer des conclusions
nouvelles hypothèses ou propose des améliorations à sa
le plan d’action
solution ou de nouvelles solutions. En technologie, il procède
à la mise à l’essai de sa solution en s’assurant qu’elle
Critères d’évaluation
répond au besoin ciblé ou aux exigences du cahier des
charges. Il a recours, si cela est nécessaire, aux technologies
de l’information et de la communication.
– Représentation adéquate de la situation
Tout au long du processus, l’élève inscrit au programme
– Élaboration d’un plan d’action pertinent, adapté à la situation
optionnel fait preuve de rigueur et recourt aux
– Mise en œuvre adéquate du plan d’action
explications qualitatives et au formalisme mathématique
– Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
requis pour appuyer son raisonnement.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un nombre
suffisant de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de
compétence en science et technologie établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport.
Programme de formation de l’école québécoise
COMPÉTENCE 2 Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques
Sens de la compétence
La science et la technologie ont des répercussions sur notre vie. Certaines
points de vue sur le sujet (environnementalistes, syndicats, politiciens, etc.).
sont positives et contribuent de façon notable à en améliorer la qualité.
Cette représentation leur permettra d’en dégager les enjeux éthiques, s’il y
D’autres, par contre, soulèvent des enjeux d’ordre éthique à l’égard desquels
a lieu, et d’envisager des solutions dont ils pourront examiner certaines
il faut se situer. Toutes les sphères de l’activité humaine, qu’elles soient
retombées à court et à long terme.
d’ordre personnel, social ou professionnel, sont touchées à des degrés divers,
L’analyse d’une problématique exige de dégager certains principes
de telle sorte que la science et la technologie apparaissent aujourd’hui
scientifiques qui s’y rapportent. L’exercice de cette compétence suppose donc
comme des outils indispensables pour comprendre le monde dans lequel
que les élèves se soient approprié les concepts fondamentaux nécessaires
nous vivons et pour nous y adapter. Afin de s’intégrer à la société et d’y
à la compréhension de ces principes. Cette appropriation ne saurait toutefois
exercer son rôle de citoyen de façon éclairée, l’individu doit donc disposer
se limiter à la simple maîtrise d’un formalisme mathématique ou à
d’une solide culture scientifique et technologique impliquant la capacité de
l’application d’une recette. Comprendre un principe
mettre à profit ses connaissances dans le domaine,
ou un phénomène consiste à s’en donner une
quel que soit le contexte.
Cette compétence implique que l’élève
représentation qualitative, et dans certains cas
Au premier cycle du secondaire, les élèves ont appris
situe une problématique dans son contexte,
quantitative, qui permet de l’expliquer à l’aide de
à mettre à profit leurs connaissances scientifiques et
qu’il dégage des principes scientifiques et
lois et de modèles, de le décrire, d’en saisir les
technologiques en tentant de dégager des retombées
technologiques qui y sont liés et qu’il
relations, et parfois de prédire de nouveaux
de la science et de la technologie et de comprendre
construise son opinion.
phénomènes.
Les
démarches
empiriques,
des phénomènes naturels de même que le
d’observation et de modélisation, entre autres,
fonctionnement de quelques objets techniques. Au deuxième cycle, cette
constituent donc des ressources dont les élèves peuvent tirer profit pour
réflexion se poursuit, mais le niveau des exigences est plus élevé. D’une
comprendre des principes scientifiques.
part, les élèves sont confrontés à diverses problématiques sur lesquelles ils
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques en cernant
sont progressivement appelés à se construire une opinion, plusieurs
une problématique exige fréquemment d’analyser certains objets, systèmes,
questions étant alors soulevées et examinées selon différentes perspectives
produits ou procédés qui y sont rattachés. Cette analyse consiste à en
(aspects, points de vue, retombées, etc.). D’autre part, bien qu’ils soient
déterminer la fonction globale, à en comprendre le fonctionnement en
amenés à exploiter les ressources conceptuelles qu’ils ont accumulées
reconnaissant ses diverses composantes et leurs fonctions respectives, à
jusqu’alors, ils sont aussi forcés d’en acquérir de nouvelles pour en
prendre en considération les caractéristiques techniques et les principes
compenser les lacunes.
scientifiques sous-jacents, et enfin à se pencher sur les solutions adoptées
Au cours du deuxième cycle, les élèves sont ainsi appelés à situer les
pour les construire.
problématiques dans leur contexte. Cet exercice suppose qu’ils s’en
construisent une représentation systémique qui prend en compte différents
› 17
aspects (sociaux, historiques, économiques, technologiques, etc.) et les divers
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Par ailleurs, la mobilisation des connaissances scientifiques et technologiques
› 18
ne serait pas complète sans l’exercice de la pensée critique. L’analyse
Chapitre 6
systématique d’une problématique doit conduire les élèves à se forger
graduellement une opinion à son égard. En ayant consulté différentes
ressources qui présentent divers aspects et points de vue, ils pourront
hiérarchiser les éléments d’information et en privilégier certains de manière
à construire leur opinion. Ils seront alors capables de justifier ou de nuancer
cette opinion en tenant compte d’informations nouvelles qui pourraient leur
être présentées.
Des retours réflexifs doivent être effectués à tout moment du processus de
résolution des problèmes associés à la problématique à l’étude pour favoriser
une meilleure articulation des démarches et des stratégies. Il importe que
ce travail métacognitif porte également sur les ressources conceptuelles et
les techniques liées à la problématique, sur leur utilisation et sur leur
adaptation aux exigences des différents contextes.
Cette compétence fait également appel à des éléments de communication
liés à la production, à l’interprétation et à la transmission de messages à
caractère scientifique ou technologique ainsi qu’à l’utilisation des langages
propres à la science et à la technologie.
Programme de formation de l’école québécoise
Compétence 2 et ses composantes
Attentes de fin de programme
À la fin de ces programmes, l’élève est en mesure d’analyser des
Situer une problématique scientifique ou
situations ou de réagir à des questionnements liés à de grandes
technologique dans son contexte
problématiques tirées du quotidien, de l’actualité, etc. Il les aborde sous
Comprendre des principes scientifiques
Identifier des aspects du contexte (social, environne-
l’angle de la science et de la technologie. Il circonscrit la problématique
mental, historique, etc.) • Établir des liens entre ces divers
liés à la problématique
en explorant divers aspects (sociaux, environnementaux, économiques,
aspects • Dégager, s’il y a lieu, des enjeux éthiques liés à
Reconnaître des principes scientifiques • Décrire ces
politiques, technologiques, etc.) et en dégage, s’il y a lieu, les principaux
la problématique • Anticiper des retombées à long terme
principes de manière qualitative ou quantitative • Mettre
enjeux éthiques. Quand cela est pertinent, il est à même d’évaluer les
en relation ces principes en s’appuyant sur des concepts,
retombées à long terme liées aux enjeux soulevés.
des lois ou des modèles
Lorsque l’élève analyse un problème sous l’angle de la science, il tente
de reconnaître les principes en cause. Au regard de ces principes, il
formule une explication ou une solution provisoire qu’il valide en
Mettre à profit ses connaissances
Construire son opinion s’appuyant sur les concepts, les lois, les théories et les modèles
scientifiques et technologiques
sur la problématique
pertinents. Il est en mesure de décrire de manière qualitative ces
principes scientifiques et il peut recourir au formalisme mathématique
à l’étude
pour justifier son explication. L’élève inscrit au programme optionnel
Chercher diverses ressources et
doit recourir au formalisme mathématique, lorsque la situation l’exige.
Comprendre des principes
considérer différents points de
vue • Déterminer les éléments
Lorsque l’élève analyse un problème sous l’angle de la technologie, il en
technologiques liés à la problématique
qui peuvent aider à construire
détermine la fonction globale. Il examine l’objet, le système technologique
Cerner la fonction globale d’un objet, d’un système, d’un produit ou d’un
son opinion • Justifier son
ou le produit afin d’en observer les principaux éléments constitutifs. Il
procédé • En identifier les diverses composantes et déterminer leurs
opinion en s’appuyant sur les
manipule l’objet ou le système et le démonte au besoin afin d’en
fonctions respectives • En décrire des principes de fonctionnement et de
éléments considérés • Nuancer
comprendre les principaux sous-systèmes et mécanismes. L’élève inscrit au
construction • Mettre en relation ces principes en s’appuyant sur des
son opinion en prenant en
programme optionnel est en mesure de décrire de manière qualitative les
concepts, des lois ou des modèles • Représenter schématiquement des
considération celle des autres
principes de fonctionnement et de construction
principes de fonctionnement en s’appuyant sur les concepts, les lois et les
modèles pertinents. Il justifie les solutions retenues lors de la conception
ou de la construction de l’objet technique ou du système technologique en
Critères d’évaluation
recourant, lorsque la situation le permet, au formalisme mathématique.
Après avoir exploré divers aspects (sociaux, environnementaux, économiques,
politiques, technologiques, etc.) ou divers enjeux éthiques liés à une
– Formulation d’un questionnement approprié
problématique, l’élève effectue une recherche pour connaître différents points
– Utilisation pertinente des concepts, des lois, des modèles et des théories de la science et de la technologie
de vue sur la question. Il donne priorité aux informations qu’il juge importantes
– Production d’explications ou de solutions pertinentes
tout en s’assurant de la crédibilité des sources. Il se forge ainsi une opinion
– Justification adéquate des explications, des solutions, des décisions ou des opinions
fondée en s’appuyant entre autres sur des principes scientifiques et
technologiques. Il est en mesure de justifier son opinion et de la reconsidérer
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un
› 19
nombre suffisant de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des
en fonction de nouvelles informations. L’élève inscrit au programme optionnel Chapitre 6
niveaux de compétence en science et technologie établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport.
justifie son opinion à l’aide d’une argumentation riche et variée.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 20
COMPÉTENCE 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Chapitre 6
Sens de la compétence
La communication joue un rôle essentiel dans la construction des savoirs
Cette compétence se développe dans des situations qui sollicitent la
scientifiques et technologiques. Dans la mesure où ils sont socialement
participation des élèves à des échanges d’information à caractère scientifique
élaborés et institués, ils ne se construisent que dans le partage de
ou technologique, qu’il s’agisse de partager le fruit d’un travail avec des
significations, l’échange d’idées et la négociation de points de vue. Cela exige
pairs, de rechercher auprès d’experts des réponses à un questionnement ou
l’emploi d’un langage standardisé, c’est-à-dire d’un code qui délimite le sens
encore de contribuer à des activités telles que l’analyse ou la conception
des signes linguistiques et graphiques en fonction de l’usage qu’en fait la
d’objets, de systèmes ou de produits, la présentation d’un projet ou la
communauté technoscientifique. La diffusion des savoirs obéit aussi à des
rédaction d’une fiche technique. Particulièrement utiles pour aider les élèves
règles. Les résultats de recherche doivent en effet être
à préciser leurs représentations et à valider un point
soumis à un processus de validation par les pairs
de vue en le confrontant à celui des autres, ces
avant d’être largement diffusés dans la communauté
Cette compétence se développe dans des
situations doivent aussi viser l’adoption d’une
et le grand public. La communication peut donc revêtir
situations qui sollicitent la participation de
attitude d’ouverture et de réceptivité à l’égard de
diverses formes selon qu’elle s’adresse aux membres
l’élève à des échanges d’information, à
la diversité des connaissances, des points de vue et
de cette communauté ou qu’elle vise à informer un
l’interprétation et à la production de
des approches. Une attention particulière doit être
public non initié.
messages à caractère scientifique ou
portée au fait que certains termes n’ont pas la
technologique.
même signification dans le langage courant et dans
Au deuxième cycle du secondaire comme au premier,
le langage spécifique de la science ou de la technologie.
les élèves doivent être aptes à communiquer à l’aide
Le sens des concepts peut également différer selon le contexte disciplinaire dans
des langages utilisés en science et en technologie et doivent savoir recourir
lequel ils sont utilisés. Il est donc indispensable que les élèves prennent en compte
aux normes et aux conventions propres à ces disciplines lorsqu’ils participent
le contexte de la situation de communication pour déterminer les enjeux de
à des échanges sur des questions d’ordre scientifique ou technologique ou
l’échange et adapter leur comportement en conséquence.
qu’ils interprètent ou produisent des informations de cette nature. Il importe
également qu’ils apprennent à respecter la propriété intellectuelle des
personnes dont ils reprennent les idées ou les résultats. Une importance
toute particulière doit être accordée à l’interprétation, sans négliger pour
autant la participation à des échanges ou la production de messages.
Programme de formation de l’école québécoise
L’interprétation, qui représente une autre composante importante de la
Au cours de leur participation à un échange, les élèves doivent effectuer des
compétence, intervient tout autant dans la lecture d’un article scientifique
retours réflexifs pour favoriser une meilleure articulation des stratégies de
ou technique que dans l’écoute d’un exposé oral, dans la compréhension
production et d’interprétation. Il importe que ce travail métacognitif porte
d’un rapport de laboratoire ou dans l’utilisation d’un cahier des charges,
également sur les ressources conceptuelles et techniques associées à la
d’un dossier technique ou d’un plan. Toutes ces activités exigent des élèves
communication, sur leur utilisation et sur leur adaptation aux exigences du
qu’ils saisissent le sens précis des mots, des définitions ou des énoncés et
contexte de l’échange.
qu’ils donnent la signification exacte d’un graphique, d’un schéma ou d’un
Cette compétence ne saurait être mobilisée indépendamment des deux
dessin de détail. Ils doivent aussi établir des liens explicites entre les concepts
autres, dont elle vient renforcer le développement. Tout en contribuant de
comme tels et leur représentation graphique ou symbolique. Lorsqu’ils
manière significative à leur donner toute leur étendue, elle s’enrichit de la
s’adonnent à une activité d’écoute ou qu’ils consultent des documents, il
compréhension accrue qui résulte des recherches et des réalisations qui les
leur faut en outre vérifier la crédibilité des sources et sélectionner les
caractérisent. La première compétence, axée sur la résolution de problèmes
informations qui leur semblent pertinentes.
d’ordre scientifique ou technologique, fait appel à des normes et à des
La production de messages à caractère scientifique ou technologique est
conventions, et ce, tant pour l’élaboration d’un protocole de recherche ou
également un aspect important de cette compétence puisque les situations
d’un scénario de réalisation que pour l’explication de lois et de principes ou
peuvent exiger des élèves qu’ils élaborent un protocole de recherche, rédigent
la présentation de résultats expérimentaux. Tableaux, symboles, graphiques,
un rapport de laboratoire, préparent un dossier technique, conçoivent un
schémas, dessins de détail ou d’ensemble, maquettes, équations
prototype, résument un texte, représentent les détails d’une pièce ou fassent
mathématiques et modèles sont autant de modes de présentation qui
un exposé sur une question d’ordre scientifique ou technologique. La prise en
peuvent soutenir la communication, mais qui nécessitent de respecter les
compte du destinataire ou des particularités du public ciblé constitue un
règles d’usage propres à la science, à la technologie et à la mathématique.
passage obligé pour la délimitation du contexte de ces productions. Cela
L’appropriation des concepts scientifiques et technologiques de même que
demande que les élèves déterminent un niveau d’élaboration accessible au
leur mise à profit, qui font l’objet de la deuxième compétence, exigent un
public ciblé, structurent le message en conséquence et choisissent des formes
langage et un type de discours appropriés. Par exemple, les lois scientifiques,
et des modes de représentation appropriés à la communication. Le souci de
qui sont une façon de modéliser les phénomènes, s’expriment généralement
bien utiliser les concepts, les formalismes, les symboles, les graphiques, les
par des définitions ou des formalismes mathématiques. Les comprendre, c’est
schémas et les dessins contribue à donner de la clarté, de la cohérence et de
pouvoir les relier aux phénomènes qu’ils ont pour objectif de représenter.
la rigueur au message. Dans ce type de communication, le recours aux
technologies de l’information et de la communication peut s’avérer utile ou
offrir un enrichissement substantiel.
› 21
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 22
Compétence 3 et ses composantes
Attentes de fin de programme
Chapitre 6
Participer à des échanges d’information à caractère
À la fin de ces programmes, l’élève interprète et
produit, sous une forme orale, écrite ou visuelle,
scientifique et technologique
Interpréter des messages à caractère
des messages à caractère scientifique ou
Faire preuve d’ouverture • Valider son point de vue ou sa solution en les
technologique.
confrontant avec ceux d’autres personnes • Intégrer à sa langue orale et
scientifique et technologique
écrite un vocabulaire scientifique et technologique approprié
Faire preuve de vigilance quant à la crédibilité des sources
Lorsqu’il interprète un message, il a recours aux
• Repérer des informations pertinentes • Saisir le sens
langages associés à la science et à la technologie.
précis des mots, des définitions ou des énoncés • Établir
Selon la situation, il utilise avec rigueur tant le
des liens entre des concepts et leurs diverses représentations
langage scientifique, technologique, mathématique
graphiques ou symboliques • Sélectionner les éléments
ou symbolique que le langage courant. Il tient compte
significatifs
de la crédibilité de la source d’information. Lorsque
cela est nécessaire, il définit les mots, les concepts et
Communiquer à l’aide des langages
les expressions en s’appuyant sur des sources
crédibles. Parmi toute l’information consultée, il repère
utilisés en science et en technologie
et utilise les éléments qu’il juge pertinents et
nécessaires à l’interprétation juste du message.
Il produit des messages structurés et clairs et les
formule avec rigueur. Il respecte les conventions
tout en utilisant des modes de représentation
Produire et transmettre des messages à caractère
appropriés. Il choisit et utilise adéquatement des
scientifique et technologique
outils, dont les technologies de l’information et de
Tenir compte du destinataire et du contexte • Structurer son message • Utiliser les formes
la communication, qui l’aident à bien livrer son
de langage appropriées dans le respect des normes et des conventions établies • Recourir
message. S’il y a lieu, il adapte son message à ses
aux formes de présentation appropriées • Démontrer de la rigueur et de la cohérence
interlocuteurs. Il est en mesure d’expliciter, en
langage courant, le sens du message qu’il produit
Critères d’évaluation
ou qu’il a interprété. Quand la situation l’exige, il
confronte ses idées avec celles de ses
interlocuteurs. Il défend alors ses idées, mais
– Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
s’ajuste quand les arguments d’autrui lui
permettent de mieux préciser sa pensée. En tout
– Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique
temps, il respecte la propriété intellectuelle dans
– Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie
la production de son message.
Afin d’évaluer le niveau de développement de cette compétence atteint par l’élève, l’enseignant consigne un nombre suffisant
de traces pertinentes à partir desquelles il fonde son jugement en s’appuyant sur l’échelle des niveaux de compétence en science
et technologie établie par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport.
Programme de formation de l’école québécoise
Contenu de formation : ressources à mobiliser et à construire
Les programmes de science et technologie visent la consolidation et
démarches. Les attitudes, qu’elles soient liées au savoir ou au savoir-agir,
l’enrichissement par les élèves de leur culture scientifique et technologique.
engagent et responsabilisent les élèves. Enfin, les techniques renvoient à des
À cette intention s’ajoute celle de former des utilisateurs de la science et
procédés méthodiques fréquemment utilisés en science et en technologie. Leur
de la technologie conscients de l’importance de considérer les impacts
rôle dans le développement des compétences s’avère fondamental.
environnementaux à court, à moyen et à long terme. S’ajoute également
l’intention de préparer un certain nombre d’élèves à s’orienter vers des
Concepts prescrits
carrières leur permettant d’assumer un rôle de surveillance et d’évaluation
de ces impacts dans la communauté.
Les concepts prescrits sont regroupés dans quatre univers : l’univers vivant;
l’univers matériel; la Terre et l’espace; et l’univers technologique. Comme
Le programme optionnel de science et technologie de l’environnement privilégie
ces univers sont interreliés, ils ne doivent pas être abordés séparément ni
les mêmes ressources que celles du programme obligatoire de science et
de manière séquentielle. Il en est de même des concepts, qui ne doivent pas
technologie. Plusieurs concepts et d’autres ressources ont cependant été ajoutés.
non plus être abordés selon une séquence chronologique prédéterminée,
Leur appropriation rend les élèves du parcours de formation générale aptes à
mais au moyen de situations d’apprentissage et d’évaluation intégratives.
accéder aux programmes optionnels offerts en cinquième secondaire.
Chaque univers est présenté dans un tableau à deux colonnes. Dans la
Les ressources à construire dans le cadre du programme optionnel s’ajoutent
première figurent les concepts généraux ainsi que les orientations qui
à celles du programme de base pour permettre une élaboration conceptuelle
élaborent, contextualisent et précisent les assises conceptuelles, tout en
plus approfondie dans le contexte des problématiques environnementales
laissant une certaine latitude à l’enseignant. À l’occasion, des notes
décrites à l’annexe A. Aux problématiques suggérées
fournissent des précisions supplémentaires sur la
dans le programme de base, soit les changements
Les concepts prescrits de même que les
portée des concepts et sur les limites à donner à
climatiques, le défi énergétique de l’humanité, l’eau
démarches, les stratégies, les attitudes et
leur étude. La deuxième colonne présente la liste,
potable et la déforestation, s’ajoutent pour le pro-
les techniques ciblées dans ces programmes
14
non limitative, des concepts prescrits. Il est en effet
gramme optionnel celles de l’énergie , des matières
constituent des ressources pour le
souhaitable que la richesse des situations
résiduelles et de la production alimentaire. Ces
développement des compétences.
d’apprentissage et d’évaluation permette d’aller au delà
problématiques constituent des lieux d’intégration
des exigences minimales.
privilégiés pour le développement des compétences
disciplinaires et l’appropriation des concepts.
Un tableau de repères culturels figure à la fin de la présentation de chaque
univers. Destinés à enrichir les situations d’apprentissage et d’évaluation,
Les ressources sont présentées en deux parties. La première est consacrée
ces repères contribuent à donner un caractère intégratif aux activités
aux concepts prescrits, et la seconde porte sur les démarches, les stratégies
pédagogiques en les ancrant dans la réalité sociale, culturelle ou quotidienne
et les attitudes à acquérir ainsi que les techniques prescrites. Les démarches
des élèves. Ils permettent souvent d’établir des liens avec les domaines
correspondent essentiellement aux façons de faire dans un contexte de
généraux de formation et avec d’autres domaines d’apprentissage.
résolution de problèmes en science et technologie. Les stratégies sont mises
en œuvre lors de l’exercice des compétences en vue de l’articulation des
Cette section se termine par un tableau synthèse qui offre une vue d’ensemble
des concepts prescrits de ces programmes.
› 23
14. Dans ce programme optionnel, la problématique de l’énergie s’inscrit dans le prolongement
Chapitre 6
de la problématique du défi énergétique de l’humanité présentée à la deuxième année du
programme de science et technologie.
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers vivant
› 24
Chapitre 6
L’étude des problématiques environnementales proposées dans ces
environnement et certains effets de l’activité humaine sur ces vivants. D’autre
programmes s’articule autour de cinq concepts d’écologie et des concepts
part, une connaissance des concepts de base de la génétique mendélienne
de base de la génétique mendélienne. D’une part, l’appropriation des
s’impose pour saisir les défis associés à la conservation de la biodiversité
concepts de population, de dynamique des communautés, de dynamique des
ainsi que les enjeux liés à cette capacité qu’a l’humain de modifier la nature
écosystèmes, d’empreinte écologique et d’écotoxicologie permet de
même des vivants qui l’entourent.
comprendre les niveaux d’organisation des vivants, leur relation à leur
Orientations
Concepts prescrits
Écologie
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
Plusieurs individus de la même espèce qui occupent le même territoire forment une population. Chaque population
– Dynamique des communautés
est caractérisée par la façon dont elle est distribuée sur un territoire ainsi que par sa densité. L’influence des
• Biodiversité
facteurs abiotiques et biotiques est déterminante dans l’étude de la dynamique des populations. Plusieurs de ces
• Perturbations
facteurs tels que la natalité, la mortalité, l’immigration et l’émigration jouent un rôle important dans les cycles
– Dynamique des écosystèmes
biologiques d’une population. Par ailleurs, la reproduction et la survie des individus sont étroitement liées à
l’accessibilité aux ressources du milieu.
• Relations trophiques
• Productivité primaire
Une population n’est jamais seule à occuper un territoire. Plusieurs types d’interactions biotiques se produisent
entre plusieurs populations, qui constituent alors une communauté. Chaque communauté se caractérise par une
• Flux de matière et d’énergie
structure trophique et une abondance relative des espèces qui la composent (biodiversité). La structure trophique,
• Recyclage chimique
définie par les relations entre les organismes qui forment des réseaux alimentaires, est déterminante pour expliquer
– Empreinte écologique
la dynamique des communautés. Ces réseaux alimentaires sont influencés à la fois par les nutriments disponibles
– Écotoxicologie
à la base de la chaîne alimentaire et par les grands prédateurs à son sommet. Des modifications dans la structure
• Contaminant
et la composition des communautés surviennent lorsque des perturbations provoquent un déséquilibre. Dès lors,
une série de changements s’opèrent progressivement afin de rétablir l’équilibre dans la communauté : on parle
• Bioconcentration
alors de successions écologiques. L’action des humains et les catastrophes naturelles sont les principaux agents
• Bioaccumulation
de perturbation au sein des communautés.
• Seuil de toxicité
Un autre facteur peut jouer un rôle important dans la perturbation des relations au sein des communautés. Il
s’agit de la présence de microorganismes pathogènes dans l’environnement (bactéries, virus, champignons,
parasites). Certains de ces agents peuvent avoir un effet allergisant, toxique ou même mortel dans certains cas.
Quant aux écosystèmes, ils se caractérisent tous par les relations qu’entretiennent les organismes d’une
communauté avec les facteurs abiotiques du milieu. Grâce à l’action des organismes autotrophes, l’énergie entre
dans l’écosystème et est transformée en matière organique. Cette productivité primaire (biomasse) a une influence
sur la quantité d’énergie totale de l’écosystème. L’énergie solaire qui est convertie en énergie chimique est transmise
d’un niveau trophique à un autre par l’intermédiaire de la nourriture et dissipée sous forme de chaleur. À tous
les niveaux trophiques, des processus biologiques et géologiques rendent possible la remise en circulation des
divers nutriments : on parle alors de recyclage chimique. L’action des micro-organismes et des décomposeurs est
cruciale dans le processus de décomposition organique qui permet la remise en circulation des divers éléments
inorganiques.
L’étude des changements climatiques et celle du défi énergétique de l’humanité sont particulièrement pertinentes
pour comprendre la circulation de l’énergie et le recyclage de la matière au sein des écosystèmes.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant (Suite)
Orientations
Concepts prescrits
L’empreinte écologique vise à évaluer concrètement l’impact des activités humaines sur les écosystèmes, afin
d’envisager une gestion équilibrée des ressources. Elle correspond à la surface biologiquement productive de la
Terre qui est nécessaire pour assurer le niveau de vie et l’élimination des déchets d’un individu ou d’une population.
L’écotoxicologie concerne les effets à long terme de certaines pollutions récurrentes sur les écosystèmes. Alors
que des contaminants peuvent être dégradés par des processus naturels, d’autres s’accumulent dans les
écosystèmes ou dans les organismes vivants, dans les cours d’eau, les lacs et les étangs. C’est le cas des phosphates
et du mercure. Ainsi, l’exposition prolongée d’un réseau trophique aux substances toxiques explique que l’on
retrouve parfois ces polluants dans les organismes aquatiques à une concentration supérieure à celle que l’on
mesure dans l’eau dans laquelle ils vivent.
La toxicité de chaque contaminant dépend notamment de sa concentration, des caractéristiques du milieu dans
lequel il est rejeté, de la nature des organismes avec lesquels il est en contact et de la durée de l’exposition. Afin
d’évaluer les effets d’un type de polluant sur les organismes, plusieurs données sont disponibles. Parmi celles-ci,
on retiendra le seuil de toxicité, soit la quantité minimale de contaminant (en mg par kg de masse de l’organisme)
qui produit un effet néfaste notable sur un organisme.
Note : Dans le cadre du programme optionnel, les élèves ne devront faire qu’une évaluation qualitative de la
toxicité du milieu à l’étude, basée sur des données qui leur seront fournies.
Génétique
– Hérédité
Les croisements végétaux et animaux permettent de favoriser l’émergence d’une caractéristique utile chez la
– Gène
majorité des individus d’une espèce. Le génie génétique peut, par l’ajout ou la modification de gènes, faire perdre
– Allèle
ou acquérir de nouvelles caractéristiques aux végétaux et aux animaux, et ce, dès la première génération. En effet,
– Caractère
le gène, unité de base de l’hérédité, détermine la transmission d’un caractère particulier. Chaque gène de cellule
– Génotype et phénotype
eucaryote est composé de deux allèles qui peuvent exister en plusieurs variantes. La transmission, et par le fait
même l’expression, des gènes n’est pas toujours assurée. Ainsi, lorsque les parents ont fourni deux allèles identiques
– Homozygote et hétérozygote
d’un gène particulier, l’individu est homozygote pour ce gène et le trait porté par les allèles est exprimé. Par
– Dominance et récessivité
contre, s’il possède deux allèles différents, on le dit hétérozygote pour ce gène et plusieurs possibilités sont
– Synthèse des protéines
envisageables, dont la dominance, qui est observée lorsqu’un allèle dominant s’exprime au détriment de l’allèle
– Croisement
récessif. Ceci implique qu’en modifiant le génotype d’un vivant, on modifie généralement des caractéristiques
anatomiques, morphologiques et physiologiques observables, c’est-à-dire son phénotype.
De plus, le code génétique d’un individu porte les instructions pour la synthèse des protéines nécessaires au
fonctionnement optimal de son organisme. Chaque gène, ou segment d’ADN, contient les instructions pour la
production d’une chaîne polypeptidique particulière. La transcription de l’ADN en ARN messager se déroule dans
le noyau, alors que la traduction en chaîne d’acides aminés à l’aide de l’ARN de transfert se déroule sur un
ribosome, dans le cytoplasme. L’intégrité des molécules d’ADN et de ces processus est garante de la santé de
l’organisme, car une infime erreur peut entraîner la formation d’une protéine inadéquate et avoir des effets
physiologiques négatifs. Certaines substances présentes dans l’environnement ont un effet cellulaire qui peut
dérégler la synthèse de protéines ou modifier la molécule d’ADN.
Note : Dans ce programme ainsi que dans celui de science et technologie de la première année du deuxième
cycle, on retrouvera les concepts de biotechnologie parmi les concepts appartenant à l’univers technologique.
› 25
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers vivant (Suite)
› 26
Chapitre 6
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
Charles Darwin
Aires protégées
Activités de dépollution
Découverte de la structure de l’ADN
Alfred Wallace
Jardins zoologiques
Protection de l’environnement
Sommets de la Terre
Hermann Müller
Réserves mondiales de l’UNESCO
Développement durable
Protocole de Kyoto
Alfred Hershey
Groupes environnementaux
Forum mondial de l’eau
Martha Chase
Musées de science et de technologie
René Truhaut
Sociétés de conservation
Mathis Wackernagel
Chaires, centres et instituts de recherche
William Rees
en éducation relative à l’environnement
Biosphère d’Environnement Canada
Conseils régionaux de l’environnement
Programme de formation de l’école québécoise
Univers matériel
Les concepts prescrits en ce qui a trait à l’univers matériel sont regroupés autour
et les transformations de l’énergie mécanique. Ils ont été retenus en raison de
de sept concepts généraux : les propriétés physiques des solutions; les
leur importance pour l’étude de diverses problématiques environnementales.
transformations chimiques; l’organisation de la matière; la classification
périodique; les transformations nucléaires; l’électricité et l’électromagnétisme;
Orientations
Concepts prescrits
Propriétés physiques des solutions
– Concentration (ppm, mole/L)
Dans l’environnement, la matière est généralement présente sous la forme de mélanges dont plusieurs sont des solutions
– Électrolytes
aqueuses. La propriété de l’eau de dissoudre de nombreuses substances est essentielle à la compréhension de nombreux
– Force des électrolytes
phénomènes vitaux et environnementaux. Une attention particulière sera portée aux propriétés des solutions aqueuses
– Échelle pH
d’acides, de bases et de sels. Ces solutions se définissent par leurs propriétés mesurables et observables.
– Dissociation électrolytique
Les propriétés physiques des solutions aqueuses varient selon les constituants et leurs proportions. La solubilité
– Ions
d’un solide ou d’un gaz s’exprime en grammes de soluté pour un volume donné de solvant. Elle varie notamment
selon la température. La concentration s’exprime en parties par million (ppm), en pourcentage, en grammes ou
– Conductibilité électrique
en moles de soluté par litre de solution. Au cours du cycle naturel de l’eau, la dissolution, la dilution et l’évaporation
causent des variations de concentration des substances dissoutes.
Certaines substances en solution dans l’eau permettent le passage du courant. Ce sont les électrolytes. Ils sont
dits forts ou faibles selon leur conductibilité électrique lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. La transformation physique
qui s’opère lors de la mise en solution dans l’eau et la conductibilité électrique des solutions d’électrolytes
s’expliquent par la dissociation des molécules d’électrolytes en ions.
Transformations chimiques
– Combustion
Les propriétés chimiques d’une substance ou d’un groupe de substances sont en rapport avec leurs transformations
– Oxydation
chimiques particulières au contact l’une de l’autre. Les produits de ces transformations étant différents des réactifs,
– Photosynthèse et respiration
ils seront caractérisés par d’autres propriétés. Le nombre d’atomes de chaque élément et leur masse se conservent
– Réaction de neutralisation acidobasique
toutefois. Sur cette base, des équations chimiques sont balancées. Des calculs sur les quantités (en moles et en
– Sels
grammes) de matière qui participent à une réaction chimique sont effectués. Ils permettent également de prévoir
la quantité d’énergie produite ou absorbée.
– Balancement d’équations chimiques
Diverses réactions chimiques, en rapport avec chacun des thèmes, sont examinées. Elles mettent en évidence le
– Loi de la conservation de la masse
fait que les atomes de différents éléments et les ions ont un pouvoir combinatoire déterminé en relation avec
– Stœchiométrie
leur structure. La tendance des atomes à acquérir la structure électronique périphérique du gaz inerte voisin, par
– Nature de la liaison
gain, par perte ou par mise en commun d’électrons, est déterminée par le nombre et la disposition des électrons
• Covalente
dans les atomes.
• Ionique
Note : Les calculs stœchiométriques sont effectués en supposant que les réactions chimiques sont complètes. Lors
– Réactions endothermique et exothermique
de l’étude des liaisons, les éléments de transition ne sont pas considérés.
› 27
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers matériel (Suite)
› 28
Chapitre 6
Orientations
Concepts prescrits
Organisation de la matière
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
Au cours de l’histoire, différents modèles d’organisation de la matière ont été proposés pour expliquer ses propriétés
– Notation de Lewis
et ses transformations. Le modèle atomique de Rutherford-Bohr rend compte de l’existence de deux types de
– Modèle atomique simplifié
particules (protons et électrons) et de leur organisation : le noyau est constitué, entre autres, de protons, et les
– Neutron
électrons, en nombre égal à celui des protons, circulent autour du noyau sur des couches électroniques qui
– Règles de nomenclature et d’écriture
correspondent à différents niveaux énergétiques. Quant au modèle atomique simplifié, il intègre une seconde
particule nucléaire (le neutron) dont l’existence a été confirmée et prend en compte trois types de particules.
– Ions polyatomiques
La matière s’organise également au niveau moléculaire et ionique. La nomenclature et l’écriture des formules de
– Notion de mole
divers composés usuels, y compris ceux formés à l’aide des ions polyatomiques les plus fréquents, s’appuient sur
– Nombre d’Avogadro
les règles en usage.
La notion de mole et le nombre d’Avogadro sont abordés pour permettre les calculs qui déterminent les relations
quantitatives entre les réactifs et les produits au cours des réactions chimiques.
Classification périodique
– Familles et périodes du tableau périodique
Le tableau de la classification périodique des éléments recèle une foule d’informations. Certaines sont utilisées
– Masse atomique relative
pour expliquer des propriétés des métaux, des non-métaux et des métalloïdes, et pour prévoir des comportements
– Numéro atomique
en mettant en relation la structure atomique, les propriétés des éléments et le type de liaison qui unit les atomes.
– Périodicité des propriétés
Tous les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique. Ce numéro désigne le nombre de protons
– Isotopes
contenus dans le noyau et permet de différencier les éléments. Cette classification met en évidence (avec quelques
irrégularités) la croissance des masses atomiques, la structuration par famille d’éléments ayant des propriétés
chimiques semblables et la périodicité de certaines propriétés physiques et chimiques des éléments.
Certains atomes d’un même élément diffèrent cependant les uns des autres par leur nombre de neutrons et donc
par leur masse atomique. Ce sont les isotopes. Ils occupent la même position dans le tableau de classification
périodique parce qu’ils ont le même numéro atomique et les mêmes propriétés chimiques. Les isotopes sont
naturellement présents, mais ils peuvent aussi être produits en laboratoire ou par l’industrie.
Transformations nucléaires
– Stabilité nucléaire
Les transformations de la matière sont dites « nucléaires » lorsqu’elles se produisent dans le noyau d’un atome.
– Radioactivité
Au cours de ces transformations, les forces de liaison des nucléons s’avèrent insuffisantes pour maintenir la stabilité
– Fission et fusion
du noyau. De nouveaux noyaux sont engendrés (plus lourds lors de la fusion et plus légers lors de la fission), des
particules se déplacent à grande vitesse (énergie cinétique) et d’importantes quantités d’énergie se dégagent sous
forme de rayonnement.
Le potentiel énergétique du nucléaire est énorme. Cependant, si l’utilisation des substances radioactives présente
des avantages indéniables, elle n’est pas sans conséquences environnementales.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers matériel (Suite)
Orientations
Concepts prescrits
Électricité
– Charge électrique
La connaissance de la matière présente dans l’environnement passe aussi par l’exploration de ses propriétés
– Électricité statique
électriques. En effet, des charges électriques peuvent apparaître sur certaines matières neutres à la suite de leur
– Loi d’Ohm
frottement avec un objet constitué d’une autre matière. Ces charges subissent une force d’attraction lorsqu’elles
– Circuits électriques
sont de signes contraires et une force de répulsion lorsqu’elles sont de mêmes signes. Cette force est directement
– Lois de Kirchhoff
proportionnelle au produit de deux charges et inversement proportionnelle au carré de la distance entre elles.
L’intensité du champ électrique produit par une charge en un point est directement proportionnelle à cette charge
– Relation entre puissance et énergie électrique
et inversement proportionnelle au carré de la distance du point à la charge. L’apparition de charges électriques
– Champ électrique
s’explique par la mobilité des charges négatives (les électrons) et par leur accumulation à la surface de certaines
– Loi de Coulomb
substances. L’affinité de différents matériaux pour les électrons permet d’expliquer plusieurs phénomènes
électriques observés dans la vie quotidienne.
Certains éléments et matériaux sont de bons conducteurs d’électricité. Ils sont utilisés pour transmettre le
mouvement des électrons dans des circuits électriques. Les circuits électriques examinés peuvent être constitués
de divers éléments reliés en série ou en parallèle. La loi d’Ohm établit la relation entre la tension, la résistance
et l’intensité du courant dans un circuit. À ces grandeurs sont associées des unités de mesure. Les lois de Kirchhoff
s’ajoutent à la loi d’Ohm pour déterminer l’intensité et la tension aux bornes des différents éléments d’un circuit.
Indirectement, elles permettent le calcul des résistances équivalentes d’un circuit.
Certains éléments des circuits transforment également une partie de l’énergie électrique en une autre forme
d’énergie. Des relations sont établies entre l’énergie électrique consommée et la tension du circuit, l’intensité du
courant et le temps. Quant à la puissance électrique d’un appareil, elle est déterminée par sa consommation
d’énergie par unité de temps. À ces grandeurs sont associées des unités de mesure.
Note : En électricité, le travail sur des circuits mixtes n’est pas exigé. L’étude de la loi de Coulomb s’effectue de
manière qualitative et quantitative. La force électrique est mesurée entre deux charges.
Électromagnétisme
– Forces d’attraction et de répulsion
La connaissance de la matière passe également par l’exploration de ses propriétés magnétiques. Certaines matières
– Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant
ont la propriété de créer un champ magnétique. Des pôles de mêmes noms se repoussent alors que des pôles de
– Champ magnétique d’un solénoïde
noms différents s’attirent.
Un courant électrique engendre aussi un champ magnétique, que le fil soit droit ou enroulé. Par convention, les
lignes du champ magnétique engendrées par un aimant, qu’il soit naturel ou artificiel, sont déterminées par
l’orientation (direction et sens) du pôle Nord de l’aiguille d’une boussole placée dans le même champ.
L’identification rapide du sens des lignes de champs magnétiques peut être effectuée en appliquant les règles de
la main droite ou de la main gauche, selon que l’on choisit de considérer le sens conventionnel du courant ou le
sens réel du mouvement des électrons.
Note : En électromagnétisme, seuls les aspects qualitatifs sont abordés.
› 29
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers matériel (Suite)
› 30
Chapitre 6
Orientations
Concepts prescrits
Transformations de l’énergie mécanique
– Loi de la conservation de l’énergie
L’énergie est présente dans l’environnement sous diverses formes. Quelle que soit cette forme, elle correspond au
– Rendement énergétique
travail qu’un système est susceptible de produire. Ce travail implique une force et un déplacement. La relation
– Distinction entre chaleur et température
entre le travail, la force et le déplacement sera examinée selon que le point d’application de la force se déplace
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
dans la même direction que la force ou dans une direction différente.
– Relation entre la masse et le poids
Avec des moyens appropriés, il est possible de convertir une forme d’énergie en une autre. Dans un système isolé,
– Force efficace
l’énergie totale est conservée au cours de ces transformations. Si le système n’est pas isolé, il perd une certaine quantité
d’énergie qui est récupérée par le milieu et les systèmes extérieurs avoisinants. L’énergie transformée correspond au
– Relation entre le travail et l’énergie
travail fourni. Les transformations de l’énergie cinétique à l’énergie potentielle, et inversement, sont considérées.
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse,
l’accélération et le déplacement
Un corps chaud a une capacité d’action particulière : en se refroidissant, il provoque le réchauffement d’un corps
plus froid avec lequel il est en contact. Quoique chaleur et température soient souvent utilisées comme des
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la
synonymes dans la vie courante, une distinction entre les deux est nécessaire, en particulier pour aborder les
vitesse
problématiques relatives aux changements climatiques. La relation entre la quantité d’énergie thermique, la capacité
– Relation entre l’énergie thermique, la capacité
thermique massique, la masse et la variation de température sera examinée.
thermique massique, la masse et la variation de
Note : Les aspects qualitatifs et quantitatifs des transformations d’énergie sont traités.
température
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
Svante Arrhenius
Facultés des sciences et de génie
Moyens de transport
Construction des complexes
Thomas Edison
Musées de science et de technologie
Systèmes d’épuration des eaux
hydroélectriques
Blaise Pascal
Groupes environnementaux
Développement du réseau électrique
Construction des parcs d’éoliennes
Isaac Newton
Commission géologique du Canada
Hans Oersted
Agence de l’efficacité énergétique du
Joseph Henry
Québec
Michael Faraday
James Watt
Ernest Rutherford
Niels Bohr
Gilbert Lewis
Wilhelm Homberg
Germain Hess
James Chadwick
Amedeo Avogadro
Joseph John Thomson
Julius von Mayer
Programme de formation de l’école québécoise
Terre et espace
En plus de fournir l’occasion d’étudier les interactions qui surviennent dans
perturbé par l’activité humaine. Certains modèles de développement
la biosphère, les concepts associés aux sciences de la Terre et de l’espace
socioéconomique et les moyens mis en œuvre pour les appliquer affectent
retenus pour le programme optionnel permettent d’approfondir certains
plus que jamais certains biomes. La connaissance des divers systèmes
impacts de l’activité humaine sur les écosystèmes. À l’intérieur de certaines
terrestres permet de mieux comprendre l’équilibre de la géosphère. Les
limites, divers cycles biogéochimiques, comme celui du phosphore, assurent
concepts retenus relativement à l’espace sont pour leur part abordés dans
la pérennité des écosystèmes. Ce pouvoir de régulation est cependant
le cadre de la problématique de l’énergie.
Orientations
Concepts prescrits
Terre
Cycles biogéochimiques
– Cycle du carbone
Un cycle biogéochimique correspond au processus naturel au cours duquel un élément chimique circule à l'état
– Cycle de l’azote
organique ou minéral dans la biosphère. Le cycle du carbone est régulé par l’interaction entre les plaques
– Cycle du phosphore
continentales, l’atmosphère, les océans et les organismes vivants. Par la photosynthèse, les végétaux fixent le
carbone sous des formes non volatiles, mais ce sont les roches carbonatées, précipitées ou construites par les
êtres vivants qui constituent le plus grand réservoir de CO2. Bien que ce gaz soit libéré au cours d’éruptions
volcaniques, les émissions anthropogéniques en modifient l’équilibre naturel. Certaines biotechnologies appliquées
à l’environnement permettent d’accentuer le recyclage chimique du carbone.
Bien qu’abondant, l'azote atmosphérique peut être assimilé par les végétaux uniquement par l’action de certaines
bactéries. Le métabolisme des organismes vivants ou leurs cadavres produisent des déchets qui ramènent l’azote
à l’état minéral et le cycle recommence. Des variations importantes du taux d’humidité, de la température ou du
pH des sols affectent la régulation de ce cycle. Les végétaux constituent la seule source d'azote assimilable par
les animaux, ce qui constitue une bonne raison de conserver la flore mondiale.
Le phosphore est principalement présent dans les roches et les processus naturels d'érosion en permettent
l'introduction dans les systèmes biologiques. Après la décomposition des déchets biologiques, il peut s'accumuler
en grandes quantités dans les sols et les sédiments. L’activité humaine interagit avec chacun de ces cycles par le
rejet de quantités excessives de matières organiques et minérales. Les cycles de l’azote et du phosphore sont
affectés par l’épandage d’engrais et de fertilisants, mais également par les divers effluents domestiques et
industriels contenant des détergents et des lessives phosphatés.
Régions climatiques
– Facteurs influençant la distribution des biomes
La répartition des biomes est fonction de la latitude géographique et d’autres facteurs tels que l’altitude, la
– Biomes aquatiques
température et le type de sol. Leur composition varie d’un biome à l’autre, car les conditions d'habitat influent
– Biomes terrestres
sur la distribution des espèces végétales ou animales.
Les biomes aquatiques sont à la base d’une imposante chaîne alimentaire; leur état de santé revêt donc une
grande importance pour les humains. Dans un biome terrestre, les végétaux adaptés conditionnent les espèces
animales qui y vivent. Tout déséquilibre causé par la destruction ou la contamination d’un habitat a des
répercussions sur les écosystèmes et finalement sur un grand nombre d’activités humaines.
› 31
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Terre et espace (Suite)
› 32
Chapitre 6
Orientations
Concepts prescrits
Lithosphère
– Minéraux
Qu’il s’agisse de métaux, de minéraux industriels ou de matériaux de construction, la lithosphère renferme une
– Pergélisol
grande variété de ressources minérales essentielles au développement des sociétés. L’exploitation et la
– Ressources énergétiques
transformation des minéraux ne sont cependant pas sans conséquences sur l’environnement. De plus, ces ressources
– Horizons du sol (profil)
sont présentes en quantités limitées, d’où l’intérêt croissant pour la revalorisation des matières résiduelles et pour
– Épuisement des sols
le recyclage en général.
– Capacité tampon du sol
Les pergélisols sont sensibles aux changements climatiques en raison de l’instabilité des masses de glace
souterraines qu’ils contiennent. Leur réchauffement peut engendrer des glissements de terrain et causer des
– Contamination
dommages aux infrastructures, en plus d’altérer le paysage et les écosystèmes et de libérer du méthane.
Les combustibles fossiles constituent des sources d’énergie épuisables, tout comme les minerais radioactifs
exploités dans les centrales nucléaires. La recherche de nouvelles sources d’énergie et l’utilisation de ressources
renouvelables constituent deux des préoccupations actuelles des sociétés.
Les couches que l’on peut observer dans une coupe du sol, appelées horizons, diffèrent sur le plan de la structure
et de la composition. L’étude du profil d’un sol permet de mieux comprendre la circulation des éléments chimiques
dans ce sol et de prévoir son évolution. En effet, l’humidité, le pH et la teneur en minéraux sont des facteurs qui
régissent l’activité biologique des sols, essentielle à la nutrition des êtres vivants.
Certaines pratiques en agriculture ou en exploitation forestière réduisent la capacité des sols à favoriser la
croissance d’une végétation saine. Des coupes abusives exposent davantage les sols aux facteurs d’érosion et
appauvrissent la couche arable en minéraux et en micro-organismes indispensables au maintien du sol.
La capacité tampon d’un sol exprime son potentiel à limiter les variations de pH et lui permet de différer dans le
temps les conséquences d'une contamination. Sa mesure fournit un indice de la fertilité du sol.
La contamination par les composés organiques persistants ou les métaux lourds est susceptible de modifier les
propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols et d’avoir des conséquences sur leur fertilité. La pollution
des sols tient également compte des apports atmosphériques engendrés par les activités industrielles et agricoles.
Par exemple, l’acidification graduelle des sols, subséquente aux précipitations acides, réduit progressivement leur
capacité tampon et entraîne la mise en circulation de nutriments ou de métaux lourds.
Programme de formation de l’école québécoise
Terre et espace (Suite)
Orientations
Concepts prescrits
Hydrosphère
– Bassin versant
Un bassin versant est un territoire délimité par les lignes de crête (géomorphologie) entourant un réseau de cours
– Circulation océanique
d’eau, dans lequel s’écoulent les eaux souterraines et de ruissellement. L'ensemble des activités humaines menées
– Salinité
sur un bassin donné peut perturber les écosystèmes, par exemple la création d’un réservoir en amont du barrage
– Glacier et banquise
d’une centrale hydroélectrique.
– Ressources énergétiques
Par leur capacité à absorber la chaleur, les océans jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat en
– Contamination
uniformisant la température globale de la planète. Deux types de courants marins sont interconnectés. Les courants
de surface, générés par les vents, amènent une circulation horizontale à grande échelle. Les courants profonds,
– Eutrophisation
mis en mouvement par des différences de température ou de salinité, sont la cause d’une circulation verticale et
en profondeur entre les différentes couches de l'océan. Ces courants verticaux sont très sensibles à des petites
variations locales de température. L’élévation du niveau marin, due à la fonte accélérée des glaciers et des
banquises, est par ailleurs préoccupante pour les populations côtières.
Qu’il s’agisse des courants marins ou des marées, le déplacement des masses d’eau implique de grandes quantités
d’énergie. Les centrales marémotrices, notamment, tirent profit de la force des marées pour produire de l’énergie
électrique.
Les lacs, les cours d’eau et les milieux humides sont des systèmes dynamiques qui abritent diverses espèces vivantes
dont la croissance dépend de facteurs tels que la température, l’oxygénation et la composition chimique de l’eau.
À l’intérieur de certaines limites, un écosystème est capable de transformer les matières organiques biodégradables
qu’il reçoit pour maintenir un état d’équilibre. Un milieu aquatique devient pollué lorsque son équilibre a été
modifié de façon durable soit par l’apport en quantités importantes de substances toxiques, soit par l’élévation
de la température des eaux. Lorsque les polluants s’accumulent, ils provoquent la raréfaction des espèces fragiles,
altèrent leurs capacités physiologiques ou encore détériorent la qualité de l’eau au point de la rendre impropre
à la consommation. D’autres agents polluants, comme les plastiques, les métaux et certains pesticides, ne sont
pas biodégradables ou le sont très peu; ces substances nuisent aux espèces vivantes qui les ingèrent. Les effets
des divers polluants sur les milieux aquatiques dépendent de la nature et de la concentration du polluant, ainsi
que des caractéristiques de l’écosystème aquatique. Par exemple, une concentration excessive de phosphates ou
de nitrates peut entraîner la prolifération des cyanobactéries. Dans certains cas, cela conduit à la libération de
neurotoxines nuisibles aux êtres vivants.
L’eutrophisation constitue une étape du processus naturel d’évolution d’un plan d’eau. Ce processus tend à
s’accentuer à la suite d’un apport excessif en nutriments, notamment des composés d'azote et de phosphore, qui
accélère la croissance d'algues et d’autres formes de vie végétale. Cet accroissement de la biomasse, combiné à
une température élevée des eaux, fait diminuer la quantité d’oxygène dissous et limite la capacité d’autoépuration
du plan d’eau. Cette forme de dégradation des plans d’eau est liée aux activités humaines, en particulier aux
activités agricoles, résidentielles et industrielles (effluents d'élevage, lessivage des terres agricoles, eaux usées, etc.).
› 33
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Terre et espace (Suite)
› 34
Chapitre 6
Orientations
Concepts prescrits
Atmosphère
– Effet de serre
La Terre réfléchit vers l’espace une partie de la chaleur issue du rayonnement solaire. Certains gaz présents dans
– Circulation atmosphérique
l’atmosphère absorbent cette chaleur et provoquent une élévation de la température : c’est l’effet de serre. Le
• Vents dominants
dioxyde de carbone est actuellement le gaz à effet de serre le plus abondant. Sa proportion a augmenté au cours
– Masse d’air
du dernier siècle en raison de l’exploitation des combustibles fossiles et de la fabrication du ciment. Le méthane
– Cyclone et anticyclone
et d’autres gaz contribuent aussi à l’augmentation de l’effet de serre. De plus, les vents dominants favorisent la
mise en circulation des contaminants introduits dans l’atmosphère. La contamination d’un biome situé à une
– Ressources énergétiques
grande distance du lieu d’émission des rejets peut donc survenir.
– Contamination
Les différents types de masses d’air se distinguent notamment par leur température et leur taux d’humidité. Ces masses
d’air se déplacent autour du globe au gré des vents, des mouvements de convection et de l’effet de la rotation de la
Terre. Des systèmes de nuages naissent de la rencontre de masses d’air de caractéristiques différentes.
Un cyclone est un système dépressionnaire. Même si toute dépression peut être appelée « cyclone », le terme
fait souvent référence à certains types particuliers de systèmes (ouragans ou typhons) qui se forment au-dessus
des mers tropicales et qui déversent d’abondantes précipitations, accompagnées de forts vents aux effets
généralement dévastateurs. La circulation atmosphérique est engendrée par les variations de pression inhérentes
aux zones cycloniques et anticycloniques.
La force du vent offre aussi des avantages. Que ce soit pour se déplacer, effectuer un travail mécanique ou produire de
l’énergie électrique, l’homme exploite l’énergie liée au vent au moyen de voiles et de pales dont les formes, les matériaux
et les dimensions varient selon les besoins. L’énergie éolienne constitue une source d’énergie douce et abondante.
Les différentes substances qui se dégagent de la combustion des carburants fossiles produisent des effets néfastes à
l’échelle locale, régionale et mondiale. Les oxydes de soufre, de carbone et d’azote sont des gaz précurseurs d’acides;
ils contribuent à l’acidification des précipitations. L'air peut également être contaminé par des particules solides et
liquides en suspension (poussières, pollen, suie, fumée, gouttelettes, etc.) qui affectent les voies respiratoires.
Espace
Espace
– Flux d’énergie émis par le Soleil
Le Soleil émet une quantité phénoménale d'énergie dans tous les domaines du spectre électromagnétique. Depuis
– Système Terre-Lune (effet gravitationnel)
longtemps, l’homme utilise la chaleur associée au rayonnement solaire pour répondre à ses besoins. Les capteurs
photovoltaïques des panneaux solaires transforment l’énergie rayonnante en énergie électrique.
L’influence gravitationnelle de la Lune sur les masses d’eau présentes à la surface de la Terre est en grande partie
à l’origine du phénomène des marées. La force engendrée par les mouvements de l’eau est exploitée dans les
centrales marémotrices. Ces dernières s’ajoutent à la liste des moyens dont l’homme dispose pour répondre à ses
besoins énergétiques.
Programme de formation de l’école québécoise
Terre et espace (Suite)
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
Gro Harlem Brundtland
Commission géologique du Canada
Satellites d’observation
Sommets de la Terre
Agence de l’efficacité énergétique
Systèmes de positionnement global
Protocole de Kyoto
du Québec
Activités de dépollution
Phénomènes météorologiques
Ressources naturelles Canada
Protection de l’environnement
Catastrophes environnementales
Consortium Ouranos
Systèmes d’épuration des eaux
Organisation Greenpeace
Développement durable
Groupes environnementaux
Recyc-Québec
Environnement Canada
Sociétés de conservation
Conseils régionaux de l’environnement
› 35
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers technologique
› 36
Chapitre 6
Regroupant différents savoirs liés à l’utilisation, à la compréhension et à la
L’univers technologique est aussi abordé par l’intermédiaire des objets, des
réalisation d’objets et de systèmes techniques, les concepts généraux
systèmes, des produits et des procédés. Ils sont tous rattachés aux diverses
associés à l’univers technologique se rapportent au langage des lignes, à
thématiques environnementales. Ils présentent également tous des liens avec
l’ingénierie, aux matériaux, à la fabrication et à la biotechnologie. Certains
des savoirs et des pratiques spécifiques et sont le reflet des possibilités et
des aspects relatifs à la fabrication sont également présentés dans la section
des contraintes scientifiques, techniques, sociales, environnementales,
consacrée aux techniques. Les concepts à l’étude doivent être traités de
éthiques, etc. L’approfondissement de la connaissance des concepts
manière exhaustive en raison de la diversité croissante des problèmes à
technologiques de même que les réalisations retenues dans ces programmes
résoudre et de leur degré de difficulté de plus en plus élevé. Afin de favoriser
devraient conduire à une démythification des objets, des machines et des
l’émergence d’une grande diversité de solutions à un problème de
systèmes en général, et plus particulièrement de ceux qui se rattachent à
conception ou d’analyse, certaines dimensions ont été introduites. Il s’agit
l’environnement.
des liaisons mécaniques, des fonctions électriques incluant des composantes
types et de l’étude de nouveaux matériaux comme les plastiques, les
céramiques et les matériaux composites.
Orientations
Concepts prescrits
Langage des lignes
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
La figuration des formes en vue éclatée permet de visualiser avec facilité chacune des pièces qui composent un
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
objet. La théorie de la projection orthogonale permet le dessin de détail, le dessin d’ensemble et la représentation
d’ensemble)
isométrique. Le dessin d’ensemble consiste en une représentation à leur position exacte des différentes pièces
– Tolérances dimensionnelles
constituant un objet technique ou un système. Il permet, avant toute étape de fabrication, la validation de solutions
technologiques (problèmes de montage, encombrement, interférences, etc.). C’est à partir du dessin d’ensemble
que sont extraits les dessins de détail (définition) de chaque pièce. L’imperfection des machines, des instruments
de mesure ou autres oblige à fixer des limites (tolérances) entre lesquelles une cote doit être réalisée. Cela permet,
par exemple dans le cas d’un mécanisme, de remplacer des pièces défaillantes par des pièces neuves
(interchangeabilité).
Programme de formation de l’école québécoise
Univers technologique (Suite)
Orientations
Concepts prescrits
Ingénierie
Mécanique
La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système repose sur l’acquisition de concepts fondamentaux
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
liés à la mécanique et à l’électricité ainsi que sur des pratiques de conception et d’analyse propres à l’ingénierie.
– Adhérence et frottement entre les pièces
En mécanique, ces concepts font référence à l’adhérence entre les pièces, aux liaisons et aux mouvements
– Degrés de liberté d’une pièce
indépendants encore possibles quand des pièces sont liées mécaniquement, aux fonctions mécaniques les plus
– Fonction de guidage
typiques, de même qu’à la transmission et à la transformation du mouvement traitées de manière détaillée. Une
– Construction et particularités du mouvement des
étude formelle permet d’envisager des solutions à partir de modèles spécifiques de liaisons, de guidages et de
systèmes de transmission du mouvement (roues de
mécanismes permettant un mouvement de rotation ou de translation.
friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées
En électricité, les concepts prescrits sont liés aux diverses composantes et à leurs fonctions (alimentation,
et chaîne, roue et vis sans fin)
conduction, isolation, protection, commande, transformation). La maîtrise de ces concepts permet de choisir les
– Changements de vitesse
bonnes composantes et de les agencer de manière appropriée.
– Construction et particularités du mouvement des
Dans la conception et l’analyse d’un objet ou d’un système, un tel bagage technique permet de déterminer ou de
systèmes de transformation du mouvement (vis et
justifier l’utilisation de formes et de matériaux, de trouver ou d’expliquer des principes de fonctionnement et
écrou, cames, excentriques, bielles, manivelles,
d’adopter ou de faire ressortir des solutions de construction.
coulisses et systèmes bielle et manivelle, pignon et
Nombreux sont les objets, les systèmes et les équipements liés à l’environnement qui comportent certains des
crémaillère)
éléments caractéristiques mentionnés ci-dessus. C’est le cas du pluviomètre, de la turbine, de la pompe, etc.
Note : L’étude comme telle des principes de fonctionnement des diverses composantes électriques n’est pas exigée.
Électricité
– Fonction d’alimentation
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
(résistance et codification, circuit imprimé)
– Fonctions de commande types (levier, poussoir,
bascule, unipolaire, bipolaire, unidirectionnel,
bidirectionnel)
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité
et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
– Autres fonctions (condensateur, diode)
› 37
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers technologique (Suite)
› 38
Chapitre 6
Orientations
Concepts prescrits
Matériaux
– Contraintes (flexion, cisaillement)
Le fait qu’il est possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour en faire
– Caractérisation des propriétés mécaniques
l’exploration et l’exploitation. Le choix rationnel d’un matériau se fait en fonction de ses propriétés, de ses avantages
– Traitements thermiques
et de ses limites. Cela implique d’en connaître les caractéristiques fonctionnelles et la structure afin de bien en
– Types et propriétés
comprendre le comportement quand il est utilisé.
• Matières plastiques (thermoplastiques,
Les traitements thermiques, comme la trempe et le revenu, permettent d’améliorer les propriétés mécaniques des
thermodurcissables)
aciers. Par exemple, la trempe augmente non seulement la dureté, mais aussi la fragilité, et le revenu améliore la
• Céramiques
ténacité tout en diminuant la limite élastique. Par ailleurs, le recuit permet de restaurer les propriétés premières
d’un matériau. Les trois éléments caractéristiques des traitements thermiques des métaux sont l’échauffement
• Matériaux composites
jusqu’au point critique, le maintien d’une température uniforme et le refroidissement plus ou moins rapide.
– Modification des propriétés (dégradation, protection)
Les concepts qui se rattachent aux matières plastiques, aux céramiques et aux matériaux composites renseignent
sur leur composition et leurs propriétés de même que sur leur utilisation et leur classification.
L’apparition des matières plastiques a été une véritable révolution. D’excellentes propriétés physiques et de
nombreuses qualités, comme leur résistance, leur durabilité ou encore la possibilité de les usiner avec une très
grande précision, expliquent leur emploi sans cesse croissant.
Les céramiques englobent une gamme très vaste de matériaux. Leur utilisation touche des secteurs traditionnels
comme la construction et les biens de consommation, mais aussi d’autres secteurs comme l’électrotechnique, la
construction mécanique, etc.
Chaque type de matériau composite possède ses propres propriétés et caractéristiques. Les propriétés mécaniques
élevées de ces matériaux et leur faible masse volumique les rendent particulièrement attrayants. On les trouve
dans plusieurs applications de la technologie moderne.
Tous les matériaux se dégradent à une vitesse plus ou moins grande. Les réactions qui se produisent entre un
matériau et son milieu sont de trois types : réactions chimiques (plastiques, céramiques), corrosion et oxydation
(métaux). Parmi les moyens utilisés pour lutter contre cette dégradation, il faut citer la protection électrochimique
et la protection par revêtement et traitement des surfaces.
Fabrication
– Façonnage
Les concepts associés à la fabrication constituent des préalables importants. Ils servent de repères au moment
• Machines et outillage
d’exécuter une ou des techniques. Les machines et l’outillage donnent une idée juste de ce qu’est le façonnage.
– Fabrication
Le traçage se situe en amont de plusieurs opérations d’usinage puisqu’il permet la configuration des pièces; il
• Caractéristiques du traçage, du perçage,
importe donc d’en connaître les particularités les plus significatives. Le perçage ou le filetage correspondent à
du taraudage et du filetage
différentes formes de fabrication parmi les plus fréquentes. Matériaux, vitesses de rotation et angles de coupe de
– Mesures
l’outil (foret) sont autant d’éléments caractéristiques rattachés au perçage. Le choix du profil des filets et de leur
• Mesure directe (pied à coulisse)
nombre au pouce (pas) permet entre autres de déterminer le diamètre de perçage avant taraudage.
Les opérations relatives aux mesures des pièces nécessitent l’utilisation d’instruments comme le pied à coulisse
et favorisent une plus grande précision d’exécution lors de l’usinage. En conséquence, les principes qui leur sont
associés doivent être acquis.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers technologique (Suite)
Orientations
Concepts prescrits
Biotechnologie
– Clonage
Le clonage désigne généralement le mode de reproduction permettant la copie identique soit d’un individu, soit
– Traitement des eaux usées
d’un tissu cellulaire, d’une cellule ou même d’un gène. Les plantes se reproduisent par la voie sexuée par
– Biodégradation des polluants
l’intermédiaire des graines, mais certaines d’entre elles utilisent aussi une autre voie, celle de la multiplication
végétative. La particularité de ce type de reproduction est que les plantes filles qui en sont issues sont identiques
génétiquement à la plante mère : c’est le clonage végétal ou « multiplication conforme ». Ce phénomène naturel
est exploité depuis des siècles, entre autres par les horticulteurs. Les cultures végétales in vitro assurent ce type
de reproduction et permettent de créer des lignées pures ou d’introduire une caractéristique recherchée, comme
la résistance à un pesticide, l’élimination de virus, etc.
Dans le domaine animal, plusieurs techniques de clonage sont utilisées et ses applications possibles sont multiples. En
recherche fondamentale, le clonage aide à mieux comprendre le fonctionnement du génome de même que les processus
de développement embryonnaire. En agronomie, clonage et transgénèse offrent de nombreuses perspectives (animaux
performants, résistants à certaines maladies, etc.). Le clonage thérapeutique quant à lui conduit à des avancées dans
le traitement des maladies dégénératives, à la greffe d’organes, etc. Au-delà de la prouesse technique et des applications
multiples du clonage chez l’animal se pose la question du clonage humain et des nombreux aspects éthiques en jeu.
La dépollution des eaux usées nécessite une succession d’étapes faisant appel à des traitements physiques, physico-
chimiques et biologiques. Tous ces traitements sont caractérisés par des opérations comme la filtration, la décantation,
le lagunage, le recours à des cultures bactériennes, les installations à boues activées, etc. Ils visent à débarrasser
les eaux usées des polluants solides les plus grossiers, à éliminer une forte proportion de matières minérales ou
organiques en suspension de même qu’à faire disparaître les matières polluantes solubles, soit le carbone, l’azote
et le phosphore. Dans certains cas, d’autres traitements sont nécessaires, notamment lorsque l’eau épurée doit être
rejetée en milieu particulièrement sensible (ajout d’un réactif désinfectant, utilisation des ultraviolets, etc.).
À la fois économiques et écologiques, les traitements biologiques de dépollution des sols sont en plein
développement. Ils utilisent des végétaux ou des micro-organismes pour dégrader divers polluants. Certaines
bactéries ont le pouvoir de dégrader des molécules complexes et d’en tirer l’énergie dont elles ont besoin pour
vivre. La phytoremédiation est l’utilisation des plantes pour la dépollution des sols, l’épuration des eaux usées ou
l’assainissement de l’air intérieur. On l’utilise pour éliminer biologiquement les métaux, les pesticides, les solvants,
le pétrole et autres contaminants. Les principales caractéristiques d’un agent de dépollution efficace comprennent
l’aptitude à transformer une large gamme de composés chimiques, une forte sensibilité aux polluants et une
grande tolérance aux composés toxiques. Il y a lieu de retenir qu’aucun traitement ne permet de dépolluer
complètement les sols contaminés par des années de rejets de toutes sortes.
› 39
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers technologique (Suite)
› 40
Chapitre 6
Repères culturels
Histoire
Ressources du milieu
Inventions humaines
Événements
Alexandro Volta
Office de la propriété intellectuelle du
Chaîne de production
Révolution industrielle
Léonard de Vinci
Canada
Interchangeabilité des pièces
Établissement de normes du travail
Joseph Brown et Lucian Sharp
Base de données sur les brevets
Ordinateur
Mondialisation
canadiens
Le Corbusier
Domotique
Consortium international sur le projet
Ordre des ingénieurs du Québec
Alfred Nobel
Robotique
de séquençage du génome humain
Rudolph Diesel
Télédétection
Henry Ford
Éclairage public
Frederic Winslow Taylor
Vêtements, textiles
Réfrigération, chauffage
Stockage de l’énergie électrique
Biocarburants
Décontamination et réhabilitation des
sols et des sites pollués
Traitement des déchets dangereux
Programme de formation de l’école québécoise
TABLEAU SYNTHÈSE DES CONCEPTS PRESCRITS
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
Univers technologique
Écologie
Propriétés physiques des solutions
Cycles biogéochimiques
Langage des lignes
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Concentration (ppm, mole/L)
– Cycle du carbone
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
– Dynamique des communautés
– Électrolytes
– Cycle de l’azote
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
• Biodiversité
– Force des électrolytes
– Cycle du phosphore
d’ensemble)
• Perturbations
– Échelle pH
– Tolérances dimensionnelles
– Dynamique des écosystèmes
– Dissociation électrolytique
Régions climatiques
• Relations trophiques
– Ions
– Facteurs influençant la distribution des biomes
Ingénierie mécanique
• Productivité primaire
– Conductibilité électrique
– Biomes aquatiques
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
• Flux de matière et d’énergie
– Biomes terrestres
– Adhérence et frottement entre les pièces
• Recyclage chimique
Transformations chimiques
– Degrés de liberté d’une pièce
– Empreinte écologique
– Combustion
Lithosphère
– Fonction de guidage
– Écotoxicologie
– Oxydation
– Minéraux
– Construction et particularités du mouvement des
• Contaminant
– Photosynthèse et respiration
– Pergélisol
systèmes de transmission du mouvement (roues de
• Bioconcentration
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Ressources énergétiques
friction, poulies et courroie, engrenage, roues
• Bioaccumulation
– Sels
– Horizons du sol (profil)
dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
• Seuil de toxicité
– Balancement d’équations chimiques
– Épuisement des sols
– Changements de vitesse
– Loi de la conservation de la masse
– Capacité tampon du sol
– Construction et particularités du mouvement des
Génétique
– Stœchiométrie
– Contamination
systèmes de transformation du mouvement (vis et
–
– Nature de la liaison
Hérédité
écrou, cames, excentriques, bielles, manivelles,
Hydrosphère
–
• Covalente
Gène
coulisses et systèmes bielle et manivelle, pignon et
–
• Ionique
– Bassin versant
Allèle
crémaillère)
–
– Réactions endothermique et exothermique
– Circulation océanique
Caractère
Ingénierie électrique
–
– Salinité
Génotype et phénotype
–
– Glacier et banquise
– Fonction d’alimentation
Homozygote et hétérozygote
Organisation de la matière
–
– Ressources énergétiques
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
Dominance et récessivité
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
–
– Contamination
(résistance et codification, circuit imprimé)
Synthèse des protéines
– Notation de Lewis
–
– Eutrophisation
– Fonctions de commande types (levier, poussoir,
Croisement
– Modèle atomique simplifié
–
bascule, unipolaire, bipolaire, unidirectionnel,
Neutron
Atmosphère
–
bidirectionnel)
Règles de nomenclature et d’écriture
–
– Effet de serre
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité
Ions polyatomiques
–
– Circulation atmosphérique
et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
Notion de mole
–
• Vents dominants
– Autres fonctions (condensateur, diode)
Nombre d’Avogadro
– Masse d’air
– Cyclone et anticyclone
Classification périodique
– Ressources énergétiques
– Familles et périodes du tableau périodique
– Contamination
– Masse atomique relative
Espace
– Numéro atomique
– Périodicité des propriétés
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Isotopes
– Système Terre-Lune (effet gravitationnel)
› 41
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Univers vivant
Univers matériel
Terre et espace
Univers technologique
› 42
Chapitre 6
Transformations nucléaires
Matériaux
– Stabilité nucléaire
– Contraintes (flexion, cisaillement)
– Radioactivité
– Caractérisation des propriétés mécaniques
– Fission et fusion
– Traitements thermiques
– Types et propriétés
Électricité et électromagnétisme
• Matières plastiques (thermoplastiques,
Électricité
thermodurcissables)
– Charge électrique
• Céramiques
– Électricité statique
• Matériaux composites
– Loi d’Ohm
– Modifications des propriétés (dégradation,protection)
– Circuits électriques
Fabrication
– Lois de Kirchhoff
–
– Façonnage
Relation entre puissance et énergie électrique
–
• Machines et outillage
Champ électrique
–
– Fabrication
Loi de Coulomb
• Caractéristiques du traçage, du perçage, du
Électromagnétisme
taraudage et du filetage
–
–
Mesures
Forces d’attraction et de répulsion
–
• Mesure directe (pied à coulisse)
Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant
– Champ magnétique d’un solénoïde
Biotechnologie
Transformations de l’énergie mécanique
– Clonage
– Loi de la conservation de l’énergie
– Traitement des eaux usées
– Rendement énergétique
– Biodégradation des polluants
– Distinction entre chaleur et température
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Relation entre la masse et le poids
– Force efficace
– Relation entre le travail et l’énergie
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse,
l’accélération et le déplacement
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse
et la vitesse
– Relation entre l’énergie thermique, la capacité
thermique massique, la masse et la variation de
température
Programme de formation de l’école québécoise
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les techniques
Démarche d’observation
ciblées par les programmes. Bien qu’ils se distinguent des concepts, ces éléments
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter
contribuent tout autant au développement des compétences. Ils s’inscrivent en
des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui
continuité avec les éléments de la première année du deuxième cycle.
fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des
informations recueillies, les élèves doivent en arriver à une nouvelle
Démarches
compréhension des faits qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel
Quoique que distinctes des concepts, les démarches contribuent tout autant
s’effectue l’observation. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les
au développement des compétences et méritent une attention particulière.
informations, l’observateur fait une relecture du monde physique en tenant
Elles ne doivent pas être mises en œuvre isolément, mais dans des situations
compte de ses présupposés et des schémas conceptuels qui font partie
d’apprentissage et d’évaluation qui font appel à plusieurs d’entre elles.
intégrante de la grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute
L’utilisation cohérente de ces démarches et leur articulation constituent une
observation repose déjà sur l’établissement d’un modèle théorique provenant
manifestation de compétence.
de celui qui observe.
Sept démarches sont présentées ici : les démarches de modélisation,
Démarche expérimentale
d’observation, expérimentale, empirique, de construction d’opinion ainsi que
les démarches technologiques de conception et d’analyse.
La démarche expérimentale implique tout d’abord la formulation de
premières explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et
Démarche de modélisation
de définir le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’expérimentateur
doit ensuite s’engager dans l’élaboration d’un protocole expérimental dans
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation
lequel il reconnaîtra un certain nombre de variables en vue de les manipuler.
destinée à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou
Le but du protocole sera de faire émerger des éléments observables ou
carrément invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte,
quantifiables, de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses.
dessin, formule mathématique, équation chimique, programme informatique
Les interactions entre les diverses phases de la démarche expérimentale
ou maquette. Au fur et à mesure que progresse la démarche, le modèle se
permettent de soulever de nouveaux questionnements, de formuler de
raffine et se complexifie. Il peut être valide pendant un certain temps et
nouvelles hypothèses, d’apporter des ajustements à sa mise en œuvre et de
dans un contexte spécifique, mais, dans plusieurs cas, il est appelé à être
prendre en compte les limites de l’expérimentation.
modifié ou rejeté. Il importe également de considérer le contexte dans lequel
il a été construit. Il doit posséder certaines caractéristiques, entre autres
celles de faciliter la compréhension de la réalité, d’expliquer certaines
propriétés de ce qu’il vise à représenter et de prédire de nouveaux
phénomènes observables.
› 43
Chapitre
Chapitr 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Démarche empirique
Démarche technologique de conception
› 44
Chapitre
Chapitr 6
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de
La démarche de conception suppose d’abord la détermination d’un besoin.
variables. Cette absence de manipulation n’enlève rien à sa validité
L’étude du problème technologique qui s’ensuit doit tenir compte des
méthodologique; un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui
diverses conditions et contraintes à respecter (cahier des charges). S’amorce
n’a rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de cette
alors le travail véritable de conception : recherche de solutions au regard
démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations puisqu’elle
du fonctionnement et de la construction, précision des formes, des matériaux
permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un problème. Souvent,
et dessin des pièces.
elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des hypothèses et de concevoir
La fabrication du prototype, les essais et la validation complètent l’exercice.
des théories provisoires. Elle permet également de mettre au point des
C’est par un examen approfondi du prototype qu’il a conçu et sa mise à
techniques et d’explorer des avenues possibles pour d’autres recherches.
l’essai que l’élève peut évaluer la solution qu’il préconise et vérifier si elle
est conforme aux exigences du cahier des charges. La démarche de
Démarche de construction d’opinion
conception, qui fait appel à la logique, à la rigueur, à l’abstraction et à
Lorsqu’ils sont appelés à construire leur opinion et à bâtir une argumentation
l’exécution, devrait lui permettre de passer du raisonnement à la pratique.
relative à une problématique scientifique ou technologique, les élèves
Des retours réflexifs, en cours et en fin de processus, devraient lui fournir
doivent d’abord prendre conscience de la façon dont leurs connaissances,
l’occasion d’analyser son cheminement, de valider ses choix et de proposer,
leurs croyances et leurs valeurs peuvent influencer leur jugement. Il importe
le cas échéant, des améliorations à la solution retenue.
qu’ils réalisent aussi comment l’acquisition et l’utilisation de connaissances
(disciplinaires, épistémologiques et contextuelles) et d’habiletés générales
Démarche technologique d’analyse
peuvent contribuer à la construction d’une opinion éclairée. Comme d’autres
L’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique implique la
démarches, celle-ci fait appel à l’interprétation des informations, à leur mise
reconnaissance de sa fonction globale, de façon à cerner le besoin auquel
en relation, à la reconnaissance des idées préconçues et des présupposés,
il répond. L’examen des diverses composantes d’un objet ou d’un système
à des modes de raisonnement analogique et à la prise en compte de faits
s’avère également nécessaire pour déterminer leurs fonctions respectives.
apparemment contradictoires. Elle favorise la construction d’une
L’un ou l’autre pourra éventuellement être démonté pour mieux comprendre
argumentation solide et la justification d’une conclusion. Elle permet enfin
les principes mis en cause dans son fonctionnement et sa construction. Cette
de découvrir que la recherche de plusieurs sources d’information est
forme d’analyse permet de réaliser comment l’objet ou le système constitue
déterminante, que la contradiction entre plusieurs sources d’information est
l’assemblage concret et tangible des diverses solutions retenues pour
fréquente et mérite d’être interprétée, et que le choix d’une solution peut
répondre à un besoin.
dépendre de plusieurs facteurs.
Programme de formation de l’école québécoise
STRATÉGIES
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans le contexte spécifique de la science et de la technologie, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
STRATÉGIES D’EXPLORATION
STRATÉGIES D’ANALYSE
– Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques,
– Déterminer les contraintes et les éléments importants pour la résolution d’un
technologiques et contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème
problème
ou prévoir des tendances
– Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
– Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
– Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire,
– Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
comparer, classifier, sérier) pour traiter les informations
– Anticiper les résultats d’une démarche
– Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter ses
connaissances scientifiques et technologiques
– Élaborer divers scénarios possibles
– Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard
d’une problématique scientifique ou technologique
– Explorer diverses pistes de solution
– Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques ou
technologiques
› 45
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 46
ATTITUDES
Chapitre 6
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement des élèves dans les démarches utilisées et leur responsabilisation par rapport à eux-mêmes et à la société. Les attitudes
constituent ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
ATTITUDES INTELLECTUELLES
ATTITUDES COMPORTEMENTALES
– Curiosité
– Discipline personnelle
– Sens de l’initiative
– Autonomie
– Goût du risque intellectuel
– Souci d’efficacité
– Intérêt pour la confrontation des idées
– Souci d’efficience
– Considération de solutions originales
– Persévérance
– Rigueur intellectuelle
– Sens du travail soigné
– Objectivité
– Sens des responsabilités
– Sens du travail méthodique
– Sens de l’effort
– Souci de précision dans la mesure
– Coopération efficace
– Souci d’une langue juste et précise
– Souci de la santé et de la sécurité
– Respect de la vie et de l’environnement
– Écoute
– Respect de soi et des autres
– Esprit d’équipe
– Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
TECHNIQUES
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Les techniques énumérées ci-dessous
revêtent un caractère prescrit, au même titre que les concepts prescrits.
TECHNOLOGIE
SCIENCE
Langage graphique
Fabrication
Manipulations
Techniques :
Techniques :
Techniques :
– Utilisation d’échelles
– Utilisation sécuritaire des machines et des outils
– Utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire
(scie à ruban, perceuse, ponceuse, marteau,
– Représentation graphique à l’aide d’instruments
tournevis, pinces, etc.)
– Utilisation d’instruments d’observation
(projection orthogonale à vues multiples, isométrie,
perspective)
– Mesurage et traçage
– Préparation de solutions
– Schématisation
– Usinage (sciage, perçage, limage, dénudage et
– Collecte d’échantillons
épissures, soudure à l’étain ou au plomb, etc.)
– Finition
– Vérification et contrôle
– Montage et démontage
– Fabrication d’une pièce
TECHNIQUES COMMUNES À LA SCIENCE ET À LA TECHNOLOGIE
Techniques de mesure :
– Interprétation des résultats de la mesure
– Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments de mesure
(chiffres significatifs, erreurs liées aux mesures)
– Utilisation des instruments de mesure
› 47
Chapitre
Chapitr 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 48
ANNEXE A – PROBLÉMATIQUES ENVIRONNEMENTALES ET RÉSEAUX CONCEPTUELS
Chapitre 6
La présente section décrit les problématiques environnementales proposées
gaz naturel) qui génèrent une importante quantité de CO2 et en poursuivant
dans ces programmes. Elles constituent des enjeux sociaux dont les aspects
la déforestation qui réduit les processus naturels de transformation du CO2,
scientifiques et technologiques se prêtent bien au développement des trois
on accentue l'effet de serre naturel et on observe une hausse de la
compétences disciplinaires et à l’appropriation des concepts. Comme ces
température moyenne à la surface du globe.
problématiques ne sont pas prescrites, l’enseignant peut en choisir d’autres
Ce réchauffement planétaire, vraisemblablement lié à une augmentation de
pour mobiliser les mêmes concepts. La description de chacune d’elles est
l’effet de serre, cause des changements dans l’ensemble des paramètres du
suivie d’une représentation schématique des réseaux de concepts pouvant
climat puisqu’il déclenche des modifications de la circulation atmosphérique
leur être associés.
et océanique. Les conséquences anticipées ou déjà observables des
changements climatiques sont multiples. Mentionnons, à titre d’exemples, la
Changements climatiques
modification du régime des précipitations, l’augmentation de la prévalence de
certains phénomènes météorologiques extrêmes et le dégel du pergélisol. On
La problématique environnementale des changements climatiques constitue
anticipe également une accélération de la fonte des glaciers et des banquises
un des défis majeurs pour l’avenir de l’humanité. Les changements
qui provoquerait l’augmentation du niveau des océans. Cette hausse de niveau
climatiques se manifestent notamment par une élévation de la température
entraînerait des inondations et favoriserait l’érosion des côtes, ce qui
moyenne de la Terre. Plusieurs théories tentent d’en expliquer les causes,
impliquerait le déplacement de certaines populations ou un aménagement
mais l’amplification de l’effet de serre est pour l’instant la plus acceptée
différent du territoire. Ces changements environnementaux ont inévitablement
dans la communauté scientifique.
une grande influence sur les activités socioéconomiques de toutes les sociétés.
L’effet de serre est d’abord un phénomène naturel. La lumière du Soleil passe
La foresterie, les pêches, la gestion de l’eau, le tourisme, la production et la
à travers l’atmosphère terrestre, réchauffe la surface du globe qui émet en retour
consommation d’énergie sont particulièrement touchés.
de la chaleur vers l’espace. Ce rayonnement infrarouge est en partie absorbé
Au Québec, les changements climatiques pourraient se manifester, entre
par certains gaz et la vapeur d'eau présents dans l'atmosphère, ce qui le retient
autres, par une diminution de la qualité de l’eau, ce qui est susceptible
au voisinage de la Terre. En l'absence de gaz à effet de serre (dioxyde de carbone,
d’influer sur la santé humaine et sur l’équilibre des écosystèmes, ainsi que
méthane et oxyde nitreux), la plus grande partie de la chaleur pénétrant dans
par des fluctuations du niveau des Grands Lacs et du débit du fleuve Saint-
l'atmosphère terrestre serait rapidement retournée dans l'espace, et la
Laurent. Ces fluctuations auraient des conséquences diverses dans l’industrie
température moyenne de la Terre serait de -18 °C au lieu de 15 °C.
du transport sur la Voie maritime du Saint-Laurent. Elles provoqueraient aussi
La concentration des gaz à effet de serre a varié au cours de l’histoire de
des perturbations dans divers écosystèmes, comme la perte d’habitats ou la
la Terre. Toutefois, il semble que la quantité de dioxyde de carbone et de
détérioration des conditions de vie de certaines espèces de poissons. La
méthane n’aurait jamais été aussi élevée depuis 420 000 ans et celle d’oxyde
variation des quantités de précipitations influencerait certainement la
nitreux, depuis au moins un millénaire. Les concentrations de ces gaz ont
productivité agricole et la biodiversité au Québec. De plus, l’érosion des côtes
augmenté rapidement depuis le début de l'industrialisation, caractérisée par
et l’alternance accrue des périodes de gel et de dégel auraient des impacts
une hausse de la demande en énergie, par une certaine croissance
sur le réseau de transport routier. Enfin, la fonte du pergélisol pourrait rendre
démographique et par des changements dans l'utilisation du territoire. En
instables les sols du Grand Nord, entraînant des conséquences pour les
brûlant d’énormes quantités de combustibles fossiles (charbon, pétrole et
populations vivant sur ces territoires.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique
Écologie
Langage des lignes
Ingénierie électrique
Fabrication
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Projection axonométrique :vue éclatée (lecture)
– Fonction d’alimentation
– Façonnage
– Dynamique des communautés
– Projection orthogonale à vues multiples
– Fonction de conduction, d’isolation et de pro-
• Machines et outillage
• Biodiversité
(dessin d’ensemble)
tection (résistance et codification, circuit
– Fabrication
• Perturbations
– Tolérances dimensionnelles
imprimé)
• Caractéristiques du traçage, du perçage, du
– Dynamique des écosystèmes
–
taraudage et du filetage
Fonctions de commande types (levier,
Ingénierie mécanique
– Mesures
• Relations trophiques
poussoir, bascule, unipolaire, bipolaire,
• Mesure directe (pied à coulisse)
• Productivité primaire
– Caractéristiques des liaisons des pièces
unidirectionnel, bidirectionnel)
• Flux de matière et d’énergie
mécaniques
– Fonction de transformation de l’énergie
• Recyclage chimique
– Adhérence et frottement entre les pièces
(électricité et lumière, chaleur, vibration,
– Écotoxicologie
– Degrés de liberté d’une pièce
magnétisme)
• Contaminant
– Fonction de guidage
– Autres fonctions (condensateur, diode)
– Construction et particularités du mouvement
des systèmes de transmission du mouvement
Matériaux
(roues de friction, poulies et courroie,
– Contraintes (flexion, cisaillement)
engrenage, roues dentées et chaîne, roue et
– Caractérisation des propriétés mécaniques
vis sans fin)
– Traitements thermiques
– Changements de vitesse
– Types et propriétés
– Construction et particularités du mouvement
• Matières plastiques (thermoplastiques,
des systèmes de transformation du mouve-
thermodurcissables)
ment (vis et écrou, cames, excentriques,
• Céramiques
bielles, manivelles, coulisses et systèmes bielle
• Matériaux composites
et manivelle, pignon et crémaillère)
– Modifications des propriétés
(dégradation, protection)
CHANGEMENTS
CLIMATIQUES
Terre et espace
Univers matériel
Cycles biogéochimiques
Atmosphère
Transformations chimiques
Classification périodique
– Cycle du carbone
– Effet de serre
– Combustion
– Familles et périodes du tableau périodique
– Cycle de l’azote
– Circulation atmosphérique
– Photosynthèse et respiration
– Masse atomique relative
– Masse d’air
– Balancement d’équations chimiques
– Numéro atomique
Régions climatiques
– Cyclone et anticyclone
– Stœchiométrie
– Périodicité des propriétés
– Facteurs influençant la distribution
– Contamination
– Réactions endothermique et
Transformations de l’énergie mécanique
des biomes
exothermique
– Distinction entre chaleur et température
–
Espace
Biomes aquatiques
Organisation de la matière
– Relation entre l’énergie thermique, la capacité thermique massique,
– Biomes terrestres
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
la masse et la variation de température
Lithosphère
– Modèle atomique simplifié
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Notation de Lewis
– Pergélisol
– Relation entre le travail et l’énergie
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse, l’accélération et
Hydrosphère
– Ions polyatomiques
le déplacement
– Notion de mole
– Bassin versant
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse et la vitesse
– Nombre d’Avogadro
– Circulation océanique
› 49
– Salinité
Chapitre 6
– Glacier et banquise
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Eau potable
› 50
Chapitre 6
L'eau est une substance de base et une ressource naturelle très précieuse,
Combiné à la contamination, le gaspillage de l’eau douce constitue un
dont les usages domestiques, agricoles, industriels, urbains et dans le domaine
autre enjeu important dans la problématique de l’eau potable. En effet, un
des loisirs sont considérables. En raison de son importance vitale, l’Organisation
Nord-Américain consomme en moyenne quelques centaines de milliers de
des Nations unies a décrété que l’accès à l'eau potable est un droit humain
litres d'eau par an, dont plus de la moitié est gaspillée, alors qu’un être
fondamental.
humain n'a vraiment besoin que d’une dizaine de milliers de litres d'eau par
an pour vivre.
Même si notre planète est parfois surnommée la planète bleue parce que l’eau
y est très répandue, une très faible proportion de cette eau est facilement
Le Québec comporte un réseau hydrographique important qui est considéré
accessible aux humains. L’eau salée est impropre à la consommation, voire
comme une réserve mondiale en eau potable. Une politique gouverne-
toxique, si elle est consommée avec excès. Ne reste alors que l’eau
mentale vise à protéger et à mettre en valeur ce patrimoine hydrique.
naturellement douce, en beaucoup plus faible quantité, inégalement distribuée
à la surface de la Terre et souvent difficile d’accès, qu’elle soit emprisonnée
dans les glaciers continentaux ou dans les nappes phréatiques.
L’eau douce est une ressource rare et sa rareté est d’autant plus préoccupante
qu’elle est combinée aux problématiques de pollution et de gaspillage. Un léger
déséquilibre dans ses caractéristiques suffit à la rendre impropre à la
consommation. La présence d’une carcasse d’animal en décomposition, la
faible variation de son pH ou la contamination par quelques parties par million
de métaux lourds peuvent la rendre nocive. De nos jours, malgré les lois et
règlements en vigueur, plusieurs sources d’eau douce sont mondialement
polluées par différents rejets chimiques toxiques qui souvent provoquent une
prolifération de micro-organismes néfastes pour la santé.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique
Écologie
Langage des lignes
Ingénierie électrique
Fabrication
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Projection axonométrique : vue éclatée
– Fonction d’alimentation
– Façonnage
– Dynamique des communautés
(lecture)
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
• Machines et outillage
• Biodiversité
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
(résistance et codification, circuit imprimé)
– Fabrication
• Perturbations
d’ensemble)
– Fonctions de commande types (levier,poussoir,bascule,
• Caractéristiques du traçage, du perçage,
– Dynamique des écosystèmes
– Tolérances dimensionnelles
unipolaire,bipolaire,unidirectionnel,bidirectionnel)
du taraudage et du filetage
• Relations trophiques
– Fonction de transformation de l’énergie
– Mesures
• Productivité primaire
Ingénierie mécanique
(électricité et lumière, chaleur, vibration,
• Flux de matière et d’énergie
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
magnétisme)
• Mesure directe (pied à coulisse)
• Recyclage chimique
– Adhérence et frottement entre les pièces
– Autres fonctions (condensateur, diode)
Biotechnologie
– Écotoxicologie
– Degrés de liberté d’une pièce
Matériaux
– Traitement des eaux usées
• Contaminant
– Fonction de guidage
– Contraintes (flexion, cisaillement)
– Biodégradation des polluants
• Bioconcentration
– Construction et particularités du mouvement des sys-
– Caractérisation des propriétés mécaniques
• Bioaccumulation
tèmes de transmission du mouvement (roues de fric-
– Traitements thermiques
• Seuil de toxicité
tion, poulies et courroie, engrenage, roues dentées et
– Types et propriétés
chaîne, roue et vis sans fin)
–
• Matières plastiques (thermoplastiques,
Changements de vitesse
thermodurcissables)
– Construction et particularités du mouvement des sys-
tèmes de transformation du mouvement (vis et
• Céramiques
écrou, cames, excentriques, bielles, manivelles,
• Matériaux composites
coulisses et systèmes bielle et manivelle, pignon et
– Modifications des propriétés (dégradation,protection)
crémaillère)
EAU POTABLE
Terre et espace
Univers matériel
Régions climatiques
Propriétés physiques des solutions
Organisation de la matière
– Biomes aquatiques
– Concentration (ppm, mole/L)
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Biomes terrestres
– Électrolytes
– Modèle atomique simplifié
– Force des électrolytes
– Notation de Lewis
Hydrosphère
– Échelle pH
– Familles et périodes du tableau périodique
– Bassin versant
– Dissociation électrolytique
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Circulation océanique
– Ions
– Ions polyatomiques
– Salinité
– Conductibilité électrique
– Notion de mole
– Glacier et banquise
– Nombre d’Avogadro
– Contamination
Transformations chimiques
– Eutrophisation
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Balancement d’équations chimiques
Atmosphère
– Stœchiométrie
– Circulation atmosphérique
– Nature de la liaison
• Vents dominants
• Covalente
– Contamination
• Ionique
› 51
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
La déforestation
› 52
Chapitre 6
Les forêts sont des trésors naturels de la Terre. Elles font partie du paysage
La déforestation touche directement des centaines de millions de personnes
planétaire depuis des milliers d’années et contribuent aux processus
dans le monde qui vivent en forêt ou à l’orée de celles-ci. Les forêts
écologiques et climatiques dont la biodiversité et la vie humaine dépendent.
permettent à ces populations de satisfaire leurs besoins primaires en leur
fournissant de la nourriture et du bois pour la construction et le chauffage.
Sur tous les continents, de grandes superficies forestières ont été déboisées
au fil des siècles pour répondre aux besoins alimentaires des communautés
Au Québec, la forêt est une ressource importante. Divers moyens sont mis
et pour leur expansion urbaine comme les développements de quartiers
en place pour la protéger. Son aménagement forestier durable et la création
résidentiels et industriels. La réduction des surfaces couvertes de forêt et le
d’aires protégées permettent de tenir compte des autres ressources de la
remplacement permanent de celle-ci pour un autre usage est ce qu’on
forêt comme la faune, l’eau et les paysages.
appelle « déforestation ».
D’autre part, de grandes superficies forestières conservent leur vocation
originelle malgré des transformations temporaires qu’apportent la récolte
forestière ou les perturbations naturelles.
Au fil des ans, le couvert forestier mondial subit diverses perturbations
naturelles, comme les feux, les insectes défoliateurs et le verglas. De tels
événements font partie intégrante de la dynamique de régénération des
forêts et contribue, avec la récolte forestière, à rajeunir la forêt et à assurer
sa viabilité.
La déforestation observée dans certains pays d’Amérique du Sud, d’Asie ou
d’Afrique a des conséquences considérables sur l’environnement et sur les
sociétés. Elle a d’abord des effets négatifs sur la biodiversité, puisque les
forêts abritent la majorité des plantes et des animaux de la planète. Elle a
également un impact majeur sur les changements climatiques, car les arbres
en pleine croissance fixent le carbone en eux et libèrent l’oxygène. Les arbres
transformés en matériaux conservent en eux ce carbone (puits de carbone)
et les arbres qui meurent et se décomposent ou brûlent vont plutôt le libérer
(carbone neutre).
Par ailleurs, les forêts règlent le débit des cours d’eau en absorbant l’excès
des eaux de pluie, qui est graduellement libéré par la suite. Enfin, elles
réduisent la force des vents qui dessèchent et érodent les sols, ce qui a pour
conséquence, outre une perte de fertilité, l’aggravation des dégâts causés
par les catastrophes naturelles. Dans certains milieux, la déforestation
constitue, pour cette raison, un premier pas vers la désertification.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique
Écologie
Génétique
Langage des lignes
Ingénierie électrique
Fabrication
– Étude des populations (densité,
– Hérédité
– Projection axonométrique : vue éclatée
– Fonction d’alimentation
– Façonnage
cycles biologiques)
– Gène
(lecture)
– Fonction de conduction, d’isolation et de protec-
• Machines et outillage
– Dynamique des communautés
– Allèle
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
tion (résistance et codification, circuit imprimé)
– Fabrication
– Caractère
• Biodiversité
d’ensemble)
– Fonctions de commande types (levier, poussoir,
• Caractéristiques du traçage, du perçage,
– Génotype et phénotype
• Perturbations
– Tolérances dimensionnelles
bascule, unipolaire, bipolaire, unidirectionnel,
du taraudage et du filetage
– Homozygote et hétérozygote
bidirectionnel)
– Mesures
– Dynamique des écosystèmes
– Dominance et récessivité
Ingénierie mécanique
– Fonction de transformation de l’énergie
• Mesure directe (pied à coulisse)
• Relations trophiques
– Synthèse des protéines
– Caractéristiques des liaisons des pièces
(électricité et lumière, chaleur, vibration,
• Productivité primaire
– Croisement
mécaniques
magnétisme)
• Flux de matière et d’énergie
– Adhérence et frottement entre les pièces
– Autres fonctions (condensateur, diode)
Biotechnologie
• Recyclage chimique
– Degrés de liberté d’une pièce
– Traitement des eaux usées
– Empreinte écologique
– Fonction de guidage
– Biodégradation des polluants
Matériaux
– Construction et particularités du mouvement
des systèmes de transmission du mouvement
– Contraintes (flexion, cisaillement)
(roues de friction, poulies et courroie, engrenage,
– Caractérisation des propriétés mécaniques
roues dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
– Traitements thermiques
– Changements de vitesse
– Types et propriétés
– Construction et particularités du mouvement
• Matières plastiques (thermoplastiques,
des systèmes de transformation du mouvement
thermodurcissables)
(vis et écrou, cames, excentriques, bielles, maniv-
• Céramiques
elles, coulisses et systèmes bielle et manivelle,
• Matériaux composites
pignon et crémaillère)
– Modifications des propriétés
(dégradation, protection)
DÉFORESTATION
Terre et espace
Univers matériel
Cycles biogéochimiques
Hydrosphère
Transformations chimiques
– Cycle du carbone
– Bassin versant
– Combustion
– Cycle de l’azote
– Circulation océanique
– Oxydation
– Cycle du phosphore
– Contamination
– Photosynthèse et respiration
– Eutrophisation
– Balancement d’équations chimiques
Régions climatiques
– Facteurs influençant la
Atmosphère
Organisation de la matière
distributiondes biomes
– Effet de serre
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Biomes aquatiques
– Circulation atmosphérique
– Notation de Lewis
– Biomes terrestres
Espace
Classification périodique
Lithosphère
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Familles et périodes du tableau périodique
– Minéraux
– Ressources énergétiques
Transformations de l’énergie mécanique
– Épuisement des sols
– Distinction entre chaleur et température
– Capacité tampon du sol
– Loi de la conservation de l’énergie
› 53
– Contamination
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Énergie
› 54
Chapitre 6
La maîtrise de l’énergie a été un facteur important dans le développement
Alors que la transformation de certaines ressources énergétiques entraîne
de l’humanité. Elle a permis à l’homme d’étendre son emprise sur la Terre
la production de rejets difficiles à gérer, d’autres sources d’énergie moins
entière et de partir à la découverte de l’espace. L’histoire des siècles passés
polluantes génèrent de faibles rendements énergétiques. L’étude de la
se caractérise notamment par la façon dont il a relevé divers défis
production, de la distribution et de l’utilisation de l’énergie permet donc
énergétiques.
d’orienter les choix individuels ou collectifs au regard des formes d’énergie
à privilégier.
À la problématique du défi énergétique présentée à la deuxième année du
programme de science et technologie s’ajoute, dans le programme optionnel,
Au Québec, cette problématique est notamment alimentée par les enjeux
la problématique de l’énergie proprement dite. Elle est abordée
locaux et régionaux liés au développement de l’hydroélectricité, au
principalement sous l’angle des transformations. L’énergie est présente dans
déploiement de parcs éoliens, à la poursuite ou non de la filière nucléaire
l’environnement sous diverses formes dont l’exploitation implique des
et au développement de sources d’énergie nouvelles telles que l’énergie de
transformations qui ne sont pas sans conséquences sur les écosystèmes.
la biomasse, l’énergie solaire, géothermique, marémotrice, etc.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique
Écologie
Ingénierie mécanique
Ingénierie électrique
Langage des lignes
– Dynamique des écosystèmes
– Caractéristiques des liaisons des pièces
– Fonction d’alimentation
– Projection axonométrique :vue éclatée (lecture)
• Relations trophiques
mécaniques
– Fonction de conduction, d’isolation et de
– Projection orthogonale à vues multiples
• Productivité primaire
– Adhérence et frottement entre les pièces
protection (résistance et codification, circuit
(dessin d’ensemble)
• Flux de matière et d’énergie
– Degrés de liberté d’une pièce
imprimé)
– Tolérances dimensionnelles
• Recyclage chimique
– Fonction de guidage
– Fonctions de commande types (levier,
–
poussoir, bascule, unipolaire, bipolaire,
Construction et particularités du mouvement
Fabrication
unidirectionnel, bidirectionnel)
des systèmes de transmission du mouvement
– Façonnage
– Fonction de transformation de l’énergie
(roues de friction, poulies et courroie,
• Machines et outillage
(électricité et lumière, chaleur, vibration,
engrenage, roues dentées et chaîne, roue et
– Fabrication
magnétisme)
vis sans fin)
• Caractéristiques du traçage, du perçage,
– Autres fonctions (condensateur, diode)
– Changements de vitesse
du taraudage et du filetage
–
– Mesures
Construction et particularités du mouvement
Matériaux
• Mesure directe (pied à coulisse)
des systèmes de transformation du mouve-
– Contraintes (flexion, cisaillement)
ment (vis et écrou, cames, excentriques,
– Caractérisation des propriétés mécaniques
bielles, manivelles, coulisses et systèmes
– Traitements thermiques
bielle et manivelle, pignon et crémaillère)
– Types et propriétés
• Matières plastiques (thermoplastiques,
thermodurcissables)
• Céramiques
• Matériaux composites
– Modifications des propriétés (dégradation,
protection)
ÉNERGIE
Terre et espace
Univers matériel
Cycles biogéochimiques
Atmosphère
Organisation de la matière
Transformations de l’énergie mécanique
Électricité et électromagnétisme
– Cycle du carbone
– Effet de serre
– Notation de Lewis
– Loi de la conservation de l’énergie
Électricité
– Cycle de l’azote
– Circulation atmosphérique
– Neutron
– Rendement énergétique
– Charge électrique
• Vents dominants
–
– Distinction entre chaleur et température
Modèle atomique simplifié
– Électricité statique
Régions climatiques
– Masse d’air
– Relation entre le travail,la force et le
– Loi d’Ohm
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Facteurs influençant la
– Cyclone et anticyclone
déplacement
– Lois de Kirchhoff
– Notion de mole
distribution des biomes
– Ressources énergétiques
– Force efficace
– Circuits électriques
– Biomes aquatiques
– Ions polyatomiques
– Relation entre le travail et l’énergie
– Relation entre la puissance et l’énergie
Espace
– Biomes terrestres
– Nombre d’Avogadro
– Relation entre l’énergie potentielle, la
électrique
– Flux d’énergie émis par le Soleil
masse, l’accélération et le déplacement
– Champ électrique
Lithosphère
– Système Terre-Lune
Classification périodique
– Relation entre la masse et le poids
– Loi de Coulomb
– Minéraux
(effet gravitationnel)
– Familles et périodes du tableau périodique
– Relation entre l’énergie cinétique, la masse
Électromagnétisme
– Ressources énergétiques
– Masse atomique relative
et la vitesse
– Relation entre l’énergie thermique,la masse,
– Forces d’attraction et de répulsion
– Numéro atomique
– Champ magnétique d’un fil parcouru par
Hydrosphère
la capacité thermique massique et la
– Périodicité des propriétés
température
un courant
– Bassin versant
– Isotopes
– Champ magnétique d’un solénoïde
– Circulation océanique
Transformations nucléaires
– Ressources énergétiques
Transformations chimiques
– Stabilité nucléaire
› 55
– Combustion
– Radioactivité
Chapitre 6
– Réactions endothermique et exothermique
– Fission et fusion
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Matières résiduelles
› 56
Chapitre 6
Dans les différentes sociétés du monde, plusieurs choses ont une valeur
Les matières résiduelles ne constituent pas nécessairement des déchets dont
marchande qui s’estime ou se négocie. Les sociétés les mieux nanties
il faut se débarrasser, mais plutôt des rejets à gérer de manière efficace. Les
consomment beaucoup. Et plus elles consomment, plus elles produisent de rejets
considérer sous cet angle conduit à une prise de conscience de la nécessité
dans l’environnement. La production de rejets par habitant est même
de transformer les pratiques et les habitudes actuelles dans ce domaine.
directement proportionnelle au niveau de développement économique des pays.
Plutôt que de jeter ou de polluer, diverses solutions de rechange s’offrent à
nous : réduire, réparer, recycler, réutiliser, récupérer, valoriser, éduquer
Trop souvent, de vastes quantités de rejets sont gérées de façon inadéquate,
(concept des « RVE »). Ces solutions sont toutes orientées vers des change-
dans des décharges dépourvues de mesures de sécurité à l’égard de
ments de comportements et l’utilisation de technologies appropriées.
l’environnement. Ces pratiques compromettent la santé publique et
menacent l’équilibre des écosystèmes. Ainsi, les rejets dans l’environnement
Au Québec, plusieurs politiques ont été mises en place pour gérer les
sont à l’origine de diverses problématiques comme le smog, l’effet de serre,
matières résiduelles. Parmi elles, la Politique québécoise de gestion des
les pluies acides, la contamination des sols, la bioaccumulation de
matières résiduelles a notamment pour objectif de valoriser plus de 65 %
contaminants, la contamination des sources d’eau potable, etc.
des rejets produits collectivement. Pour ce faire, toutes les municipalités du
Québec ont dû se doter d’un plan de gestion des matières résiduelles de
manière à atteindre cet objectif.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers vivant
Univers technologique
Ingénierie mécanique
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité et
Fabrication
Écologie
lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
– Écotoxicologie
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
– Façonnage
– Autres fonctions (condensateur, diode)
• Contaminant
– Adhérence et frottement entre les pièces
• Machines et outillage
– Fabrication
• Bioconcentration
– Degrés de liberté d’une pièce
Matériaux
• Caractéristiques du traçage, du perçage, du
• Bioaccumulation
– Fonction de guidage
– Contraintes (flexion, cisaillement)
taraudage et du filetage
• Seuil de toxicité
– Construction et particularités du mouvement des
– Caractérisation des propriétés mécaniques
– Mesures
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
systèmes de transmission du mouvement (roues de
– Traitements thermiques
• Mesure directe (pied à coulisse)
friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées
– Types et propriétés
– Dynamique des communautés
et chaîne, roue et vis sans fin)
• Matières plastiques (thermoplastiques,
Biotechnologie
• Biodiversité
– Changements de vitesse
thermodurcissables)
– Traitement des eaux usées
• Perturbations
– Construction et particularités du mouvement des
• Céramiques
– Biodégradation des polluants
– Dynamique des écosystèmes
systèmes de transformation du mouvement (vis et
• Matériaux composites
– Modifications des propriétés (dégradation,protection)
• Relations trophiques
écrou, cames, excentriques, bielles, manivelles,
• Productivité primaire
coulisses et systèmes bielle et manivelle, pignon et
Langage des lignes
crémaillère)
• Flux de matière et d’énergie
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
• Recyclage chimique
Ingénierie électrique
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
– Fonction d’alimentation
d’ensemble)
– Tolérances dimensionnelles
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
(résistance et codification, circuit imprimé)
– Fonctions de commande types (levier,poussoir,bascule,
unipolaire,bipolaire,unidirectionnel,bidirectionnel)
MATIÈRES
RÉSIDUELLES
Terre et espace
Univers matériel
Lithosphère
Propriétés physiques des solutions
Transformations nucléaires
– Capacité tampon du milieu
– Concentration (ppm, mole/L)
– Stabilité nucléaire
– Épuisement des sols
– Électrolytes
– Radioactivité
– Contamination
–
– Fission et fusion
Dissociation électrolytique
Hydrosphère
– Force des électrolytes
Organisation de la matière
– Contamination
– Échelle pH
– Neutron
– Eutrophisation
– Modèle atomique simplifié
Transformations chimiques
Atmosphère
– Notation de Lewis
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Effet de serre
– Combustion
– Oxydation
– Notion de mole
– Circulation atmosphérique
– Réaction de neutralisation acidobasique
– Ions polyatomiques
• Vents dominants
– Photosynthèse et respiration
– Nombre d’Avogadro
– Contamination
– Balancement d’équations chimiques
–
Classification périodique
Loi de la conservation de la masse
– Sels
– Familles et périodes du tableau périodique
Cycles biogéochimiques
– Stœchiométrie
– Masse atomique relative
– Cycle du carbone
– Nature de la liaison
› 57
– Cycle de l’azote
– Numéro atomique
• Covalente
Chapitre 6
– Cycle du phosphore
– Périodicité des propriétés
• Ionique
– Réactions endothermique et exothermique
– Isotopes
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
Production alimentaire
transport et leur entreposage. En les transportant des lieux de production à
› 58
Chapitre 6
nos tables, il faut déployer toute une série de moyens technologiques qui sont
Comptant plus de six milliards d’individus, la planète subit les conséquences
souvent énergivores et polluants. De plus, la prolifération d’emballages et
des choix alimentaires des uns et des autres. Le repas de chacun de ces
l’utilisation de produits raffinés, colorés ou enrichis occasionnent des rejets
individus est lié à la terre, mais aussi à des millions de personnes qui ont
qui sont souvent très dommageables pour la biosphère.
cultivé, récolté, transformé, emballé, distribué et transporté les aliments. Si
on devait nourrir la planète selon les habitudes alimentaires nord-
À cette problématique de la production alimentaire s’ajoutent les enjeux liés
américaines, il faudrait y consacrer la grande majorité de la consommation
aux avancées récentes du génie génétique. Les semences génétiquement
mondiale d’énergie.
modifiées offrent de nouveaux moyens d’augmenter la rentabilité des
productions. Ces biotechnologies permettent d’agir sur des caractères ciblés
L’image traditionnelle de l’agriculteur vivant au rythme de la nature et vendant
et d’élargir l’éventail des combinaisons génétiques entre les espèces. Il est
sa production au marché n’est plus conforme à la réalité occidentale. De nos
donc possible de créer un soja tolérant à l’herbicide, un maïs résistant aux
jours, c’est de plus en plus la production industrielle qui régit le monde agricole.
insectes ou des tomates résistantes aux virus. La production d’organismes
Pour faire des économies d’échelle, on recourt à des machines spécialisées qui
génétiquement modifiés permet d’envisager la possibilité de résoudre divers
consomment plus d’énergie qu’auparavant. Malgré des pratiques agricoles
problèmes d’approvisionnement chez des populations vivant dans des
alternatives en émergence (par exemple, l’agriculture biologique), les
écosystèmes pauvres en ressources alimentaires. Mais elle suscite aussi
mécanismes de la production alimentaire mondiale tendent à se concentrer
l’appât du gain à l’égard des marchés lucratifs découlant du contrôle des
entre les mains des grandes entreprises internationales, ce qui a souvent pour
droits des brevets pour de nouvelles semences, ce qui n’est pas sans soulever
conséquence d’uniformiser l’alimentation et de conditionner les habitudes des
la controverse.
consommateurs. Notamment orientées par des impératifs de rentabilité, les
pratiques agricoles industrielles se traduisent souvent par la diminution de la
Les choix quotidiens et individuels de consommation pourraient avoir un
diversité des cultures. Vu la complexité des réseaux de distribution, la
impact considérable sur le bilan énergétique et environnemental lié aux
production de masse oblige à l’utilisation d’agents de conservation pour éviter
aliments consommés. Inspiré du principe des « RVE », appliqué à la problématique
la détérioration des produits pendant leur transport.
des matières résiduelles, le principe des « NJ », associé à l’achat d’aliments
nus (sans emballage), naturels (non transformés), non loin (provenant du marché
La quantité d’énergie requise par les processus de production et de
local) ou justes (qui n’encouragent pas l’exploitation de la main-d’œuvre)15,
distribution industrielle des aliments menace la santé environnementale. En
constitue une piste de solution orientée vers le changement des
effet, la valeur énergétique des aliments est souvent moindre que la quantité
comportements individuels de consommation.
des ressources énergétiques nécessaire pour les produire et les distribuer.
Par exemple, dans le cas de la plupart des cultures végétales, il faut dépenser
Au Québec, la problématique de la production alimentaire est une
beaucoup plus de kilojoules en pétrole que le rendement énergétique obtenu
préoccupation bien actuelle. Elle touche notamment la gestion du territoire,
en valeur alimentaire.
alors que l’étendue déjà très limitée des terres arables tend à diminuer et
que divers changements, aux conséquences parfois inquiétantes, s’opèrent
L’alimentation qui caractérise les sociétés occidentales est diversifiée et répond
dans les techniques agricoles modernes. Néanmoins, certaines tendances
à des critères esthétiques qui ne sont pas sans conséquences sur la santé
récentes, comme l’importance grandissante du commerce d’aliments
environnementale. Pour obtenir des aliments d’une apparence parfaite, il faut
biologiques et équitables ou l’introduction de mesures visant la promotion
les préserver des attaques externes et en assurer la conservation pendant leur
d’une saine alimentation à l’école, constituent quelques-unes des solutions
concrètes à cette problématique.
15. Laure WARIDEL, L’envers de l’assiette : Quelques idées pour la remettre à l’endroit, Montréal,
Écosociété et Environnement Jeunesse, 2003, 172 p.
Programme de formation de l’école québécoise
Univers matériel
Univers technologique
Transformations chimiques
Ingénierie mécanique
Matériaux
Fabrication
– Photosynthèse et respiration
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
– Contraintes (flexion, cisaillement)
– Façonnage
– Adhérence et frottement entre les pièces
– Caractérisation des propriétés mécaniques
• Machines et outillage
Transformations de l’énergie mécanique
– Degrés de liberté d’une pièce
– Traitements thermiques
– Fabrication
– Loi de la conservation de l’énergie
– Fonction de guidage
– Types et propriétés
• Caractéristiques du traçage, du perçage, du
– Construction et particularités du mouvement des
• Matières plastiques (thermoplastiques,
taraudage et du filetage
– Rendement énergétique
systèmes de transmission du mouvement (roues de
thermodurcissables)
– Mesures
– Relation entre le travail et l’énergie
friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées
• Céramiques
• Mesure directe (pied à coulisse)
et chaîne, roue et vis sans fin)
• Matériaux composites
– Changements de vitesse
– Modifications des propriétés (dégradation,protection)
Biotechnologie
– Construction et particularités du mouvement des
– Clonage
systèmes de transformation du mouvement (vis et
Langage des lignes
écrou, cames, excentriques, bielles, manivelles,
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
coulisses et systèmes bielle et manivelle, pignon et
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
crémaillère)
d’ensemble)
– Tolérances dimensionnelles
Ingénierie électrique
– Fonction d’alimentation
– Fonction de conduction, d’isolation et de protection
(résistance et codification, circuit imprimé)
– Fonctions de commande types (levier,poussoir,bascule,
unipolaire,bipolaire,unidirectionnel,bidirectionnel)
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité
et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
– Autres fonctions (condensateur, diode)
PRODUCTION
ALIMENTAIRE
Terre et espace
Univers vivant
Cycles biogéochimiques
Écologie
– Cycle du carbone
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
Génétique
– Cycle de l’azote
– Dynamique des communautés
– Hérédité
– Cycle du phosphore
• Biodiversité
– Gène
• Perturbations
– Croisement
Lithosphère
– Dynamique des écosystèmes
– Allèle
– Minéraux
• Relations trophiques
– Caractère
• Productivité primaire
– Épuisement des sols
– Génotype et phénotype
• Flux de matière et d’énergie
– Contamination
– Homozygote et hétérozygote
• Recyclage chimique
– Dominance et récessivité
– Empreinte écologique
Hydrosphère
– Synthèse des protéines
– Écotoxicologie
– Contamination
• Contaminant
– Eutrophisation
• Bioconcentration
Atmosphère
• Bioaccumulation
• Seuil de toxicité
– Contamination
› 59
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 60
ANNEXE B – EXEMPLES D’APPLICATIONS LIÉES AUX PROBLÉMATIQUES ENVIRONNEMENTALES
Chapitre 6
Tout comme pour les problématiques environnementales, les exemples d’objets,
éléments prescrits du programme. Ils peuvent servir à contextualiser les
de systèmes, de produits et de procédés présentés ci-dessous ne sont pas des
situations d’apprentissage et d’évaluation.
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés aux
changements climatiques
Cartes et photographies aériennes
Satellites de communication
Pluviomètre, thermomètre, baromètre, anémomètre, hygromètre
Équipement de collecte et de traitement des déchets (verre, plastique, pneus, etc.)
Sondes
Système antipollution des gaz d’échappement d’un véhicule motorisé (convertisseur
Radar, sonar
catalytique)
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés
liés à l’eau potable
Usine de traitement de l’eau potable
Pompe, vanne
Usine de traitement de l’eau salée
Arrosoir
Station de traitement des eaux usées
Compteur (consommation d’eau)
Alimentation en eau : réseau de circulation et de distribution
Équipements et procédés d’embouteillage
Puits artésien, moulin hydraulique
Contenants : bonbonne, bouteille, canette, etc.
Château d’eau, bassin
Systèmes d’irrigation des sols
Camion-citerne
Aqueduc
Appareils hydrauliques
Écluse, digue
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés à la
déforestation
Barrage
Éclairage public
Route, autoroute
Machinerie forestière
Pont, tunnel
Scierie
Signalisation routière
Programme de formation de l’école québécoise
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés à l’énergie
Production
Utilisation (applications)
Centrale nucléaire, centrale thermique, centrale hydraulique
Appareils de radiographie, d’imagerie par résonance magnétique, d’électrothérapie,
Éolienne, hydrolienne
de radiothérapie, etc.
Prothèses électriques
Panneau photovoltaïque
Appareils de télécommunication (satellite, télévision, téléphone cellulaire, etc.)
Usine marémotrice, système maréthermique
Ordinateurs, systèmes informatiques
Procédé géothermique
Automates programmables
Pile à combustible
Aéronef, navire, véhicule
Batteries et accumulateurs
Machines-outils
Génératrice, alternateur
Fours
Moteurs, machines, etc.
Procédés de protection des surfaces
Appareils domestiques (aspirateur, fer à repasser, coussin chauffant, séchoir à cheveux,
Moteur électrique
four à micro-ondes, grille-pain, réfrigérateur, lave-vaisselle, laveuse, sécheuse, etc.)
Moteur à combustion interne, machine à vapeur, turbine
Appareils d’éclairage, appareils électroniques
Système de cogénération
Systèmes de chauffage et de climatisation
Pétrole : puits, plateforme, procédés de raffinage
Ascenseurs
Domotique (portes automatiques, système d’alarme et de signalisation, système de
sécurité incendie, etc.)
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés aux
matières résiduelles
Pluviomètre
Air
Cartes du réseau de collecteurs de précipitations
Analyseurs de certains polluants : tube à diffusion passive, microbalance à quartz,
sonde à rayons bêta
Canal, écluse, barrage, digue, aqueduc
Procédé de mesure par photométrie UV, procédé de mesure par corrélation infrarouge
Moulin à eau, château d’eau
Chromatographe
Pompe, canons d’arrosage, arroseurs automoteurs, robinet, adoucisseur d’eau,
Gravimètre, baromètre, hygromètre, anémomètre
compteur d’eau
Appareils de ventilation (renouvellement de l’air intérieur)
Moyens de lutte contre la pollution par les hydrocarbures : télédétection par radar
mobile (des nappes d’hydrocarbures flottant à la surface de l’eau), système de
Humidificateur, déshumidificateur
pompage, système de nettoyage à haute pression, barrages absorbants, récupérateur
Procédés d’obtention des biocarburants (oléagineux, éthyliques, gazeux, solides)
à brosse circulaire, récupérateur à brosses oléophiles, rouleaux oléophiles mécaniques
Filtre à particules, système antipollution des gaz d’échappement d’un véhicule motorisé
(plage), cribleuse tractée (sable), ratisseuse (terrain)
Véhicules électriques, véhicules hybrides
Sols
Eau
Dépollution physico-chimique (dissolution des polluants) : procédé d’extraction par
Système d’évacuation des eaux usées
aspiration, procédé d’extraction par injection, procédé de traitement des polluants
Station de traitement des eaux usées, procédés d’épuration des eaux usées
par flottaison, etc.
(par lagunage ou filtration naturelle par des micro-organismes)
Dépollution biologique : procédés utilisant des bactéries
Usine de traitement de l’eau potable, procédés de purification des eaux potables
› 61
Phytorestauration : procédé de bioremédiation par les plantes
(par filtration, ébullition, distillation, photo-oxydation, etc.)
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
› 62
Exemples d’objets, de systèmes, de produits et de procédés liés à la
Chapitre 6
production alimentaire
Alimentation
Emballages alimentaires
Machines agricoles : charrue, machine à bêcher, moissonneuse-batteuse, faucheuse,
Matériaux d’emballage : papier et carton, plastique, métal, verre, bois
pulvérisateur, machine à traire, semoir, broyeur, chargeur hydraulique, etc.
Formes d’emballage : sacs, sachets, bouteilles, flacons, boîtes, pots, etc.
Système de drainage, système d’irrigation
Types d’emballage : emballage sous vide, emballage sous atmosphère modifiée,
Engrais
emballage actif, etc.
Pesticides : insecticides, herbicides, fongicides, etc.
Déchets
Antibiotiques
Matériel et installations de recyclage
Organismes génétiquement modifiés (OGM)
Procédés thermiques de dégradation des déchets, procédés biologiques de
Procédés de transformation des aliments, procédés de conservation des aliments
dégradation des déchets
Additifs alimentaires : amidons, sucres et édulcorants, colorants, substances pour la
Procédés de régénération des plastiques, procédés de recyclage (verre, papier, etc.)
conservation, produits aromatisants, etc.
Enzymes alimentaires
Sauces industrielles
Aliments biologiques
Programme de formation de l’école québécoise
ANNEXE C – EXEMPLES DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION
Une centrale pour l’île Beaumont
1. Intention pédagogique
Cette activité vise le développement des compétences 2 et 3, Mettre à profit
et l’environnement. L’île Beaumont, accessible seulement par bateau, est
ses connaissances scientifiques et technologiques et Communiquer à l’aide
reconnue pour sa production maraîchère et fruitière.
des langages utilisés en science et en technologie, par l’analyse
Trois firmes d’ingénieurs sont invitées à présenter des projets de centrales.
technologique des principes de fonctionnement de trois centrales électriques
L’une de ces firmes propose la construction d’un parc d’éoliennes, une autre
distinctes et par la présentation d’une étude sur les impacts
préconise une centrale exploitant l’énergie de la biomasse et la troisième
environnementaux associés à ces modes de production d’énergie.
suggère d’adapter la centrale existante pour exploiter le gaz naturel.
2. Clientèle visée
Proposition d’activités
Élèves inscrits au programme de science et technologie (deuxième année
Sous la forme d’un jeu de rôle, les élèves sont invités à faire connaître les
du deuxième cycle du secondaire).
principes de fonctionnement et les impacts associés à ces différents projets
dans le cadre d’un appel d’offres public. Au préalable, chaque firme
3. Domaine général de formation touché et axes de développement
d’ingénieurs doit produire un document d’information – dépliant ou rapport
Environnement et consommation
écrit – qui explique de façon simplifiée le principe de fonctionnement du type
de centrale qu’elle propose. Lors de la présentation, trois équipes présentent
– Connaissance de l’environnement (par l’étude d’impacts environnementaux)
le point de vue de chacune des firmes d’ingénieurs. Une autre équipe
– Consommation et utilisation responsable de biens et de services (par
représente le conseil municipal dont le rôle est de questionner les firmes
l’analyse technologique des centrales électriques)
d’ingénieurs dans le but de choisir une centrale adaptée au contexte de l’île.
– Conscience des aspects sociaux, économiques et éthiques du monde de
Pour bien jouer leur rôle, les élèves doivent comparer des impacts
la consommation (par l’étude des besoins énergétiques de la population)
environnementaux associés à chacun des modes de production. L’enseignant
– Construction d’un environnement sain dans une perspective de
peut fournir certaines ressources (médiatiques, informatiques, etc.) relatives
développement durable (par l’étude d’impacts environnementaux)
aux différents types de centrales.
4. Description de la tâche
5. Productions attendues
Amorce
– Document d’information (ex. dépliant, affiche ou rapport écrit)
Le conseil municipal de l’île Beaumont doit remplacer sa centrale électrique
– Présentation orale sous forme de jeu de rôle
(centrale thermique au charbon) devenue désuète et jugée trop polluante. La
population s’est déjà prononcée contre l’implantation de centrales qui
utiliseraient l’énergie nucléaire, en raison des risques potentiels pour la santé
› 63
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
6. Compétences disciplinaires ciblées
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
› 64
Chapitre 6
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances scientifiques et
Concepts prescrits
technologiques
Univers matériel
Terre et espace
– Situer une problématique scientifique ou technologique dans son contexte
– Combustion
– Cycle du carbone
• Considération des divers aspects de problématiques environnementales
– Formes d’énergie
– Ressources énergétiques
lors des études d’impacts
– Rendement énergétique
– Biomes aquatiques
– Loi de la conservation de l’énergie
– Biomes terrestres
– Comprendre des principes scientifiques liés à la problématique
– Effet de serre
• Utilisation des concepts de conservation de l’énergie, d’efficacité
– Circulation atmosphérique
énergétique et de réaction chimique
Univers vivant
Univers technologique
– Comprendre des principes technologiques liés à la problématique
– Étude des populations
– Fonction de transformation de
• Utilisation des concepts de fonctionnement des systèmes, de contraintes
– Dynamique des communautés
l’énergie (électricité et magnétisme)
et d’innovations
– Dynamique des écosystèmes
– Systèmes de transmission du
mouvement
– Construire son opinion sur la problématique à l’étude
– Projections orthogonales
– Standards et représentations
• Considération des différents aspects et des arguments présentés
(schémas)
Compétence 3 – Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et
Démarches
en technologie
– Démarche technologique d’analyse (principe de fonctionnement des
– Participer à des échanges d’information à caractère scientifique et
centrales)
technologique
– Démarche de construction d’opinion (considération de points de vue
• Mise en commun de l’information en vue de la production du
différents, choix des critères, structuration de l’interprétation des
document d’information
ressources documentaires)
– Interpréter des messages à caractère scientifique et technologique
9. Durée approximative
• Lecture et analyse de la documentation
– Huit périodes de 75 minutes (excluant la recherche documentaire)
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique et
technologique
10. Pistes d’évaluation
• Production du document d’information et présentation orale
– Évaluation du document d’information (enseignant)
– Évaluation conjointe de la présentation orale (élèves, enseignant)
7. Compétences transversales
– Grille d’autoévaluation des apprentissages (une par élève)
Exploiter l’information; Coopérer; Communiquer de façon appropriée;
Exercer son jugement critique
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
Programme de formation de l’école québécoise
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Histoire de pêche
1. Intention pédagogique
Caractéristiques
Lac Long
Lac Court
Cette activité vise le développement des compétences 1 et 3, Chercher des
Région
Abitibi
Montérégie
réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique et Communiquer à l’aide des languages utilisés en science et
Volume d’eau
1,24 x 108 m3
1,21 x 108 m3
en technologie, par l’élaboration d’un plan de remédiation pour diminuer
Précipitations annuelles
914 mm
975 mm
l’acidité d’un lac.
Aménagement des berges
Naturel (aucun)
Naturel (aucun)
2. Clientèle visée
Élèves inscrits au programme de science et technologie de l’environnement.
Nombre de pêcheurs par an
970
1360
pH de l’eau en 1988
6,5
6,6
3. Domaine général de formation touché et axes de développement
Environnement et consommation
pH de l’eau en 2008
5,5
6,5
– Connaissance de l’environnement (par l’étude d’impacts environ-
On vous demande :
nementaux)
– d’agir à titre de spécialiste en vue de déterminer expérimentalement l’un
– Construction d’un environnement sain dans une perspective de
des facteurs qui explique cette situation;
développement durable (par la résolution d’un problème environnemental)
– d’utiliser vos résultats expérimentaux pour proposer, à court terme, un
plan de décontamination du lac Long.
4. Description de la tâche
Cette solution doit minimiser les impacts négatifs possibles sur la faune et
Amorce
la flore du lac.
Votre oncle possède deux pourvoiries. La première est située en Abitibi, sur
la rive du lac Long, à une vingtaine de kilomètres d’une usine de
Proposition d’activités
transformation minière. La seconde s’étend aux abords du lac Court, en
Dans un premier temps, les élèves doivent déterminer expérimentalement
Montérégie, à une cinquantaine de kilomètres de Montréal.
l’un des facteurs qui permet aux lacs de conserver une acidité normale. Pour
Votre oncle remarque que, depuis 1988, les poissons se font de plus en plus
ce faire, ils cernent leurs variables, élaborent un protocole et le réalisent.
rares en Abitibi. Il fait alors appel à vos connaissances en sciences de
Dans un deuxième temps, ils s’appuient sur leurs résultats pour élaborer,
l’environnement pour déterminer le problème du lac Long et le résoudre afin
qualitativement et quantitativement, un plan qui vise à neutraliser l’acidité
de rétablir les populations de poissons qui faisaient sa renommée.
du lac ciblé. Ils transposent le traitement choisi à l’échelle du lac et évaluent
Le tableau ci-contre présente quelques caractéristiques de ces deux lacs :
globalement (théoriquement) la toxicité de la solution retenue.
Quelques capsules d’enseignement peuvent être nécessaires pour aider les
› 65
élèves à mieux comprendre et intégrer les concepts mobilisés.
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
De plus, une étude comparative de la solution ponctuelle retenue et des
– Interpréter des messages à caractère scientifique et technologique
› 66
Chapitre 6
solutions envisageables à long terme peut être réalisée et même suivie d’une
• Lecture et analyse de la documentation
prise de position. Cette proposition vise le développement de la compétence
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques.
– Produire et transmettre des messages à caractère scientifique et
technologique
5. Productions attendues
• Production des rapports de laboratoire, du bilan de toxicité ainsi que
– Un rapport de laboratoire partiel (manipulations, résultats et interprétation
du plan de remédiation
des résultats)
7. Compétences transversales
– Un rapport de laboratoire complet, un bilan sommaire de toxicité et un
plan de remédiation
Exercer son jugement critique; Exploiter l’information; Communiquer de
façon appropriée; Coopérer
6. Compétences disciplinaires ciblées
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)*
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes
d’ordre scientifique ou technologique
Concepts prescrits
– Cerner un problème
Univers matériel
Terre et espace
• Utilisation ou mise en relation des concepts; formulation d’hypothèses
– Concentration (mole/L)
– Biomes aquatiques
– Élaborer un plan d’action
– Électrolytes
– Capacité tampon du sol
– Échelle pH
– Contamination (hydrosphère)
• Sélection et contrôle des variables choisies; choix de la démarche, des
– Dissociation électrolytique
– Circulation atmosphérique
produits et des outils nécessaires
– Ions
• Vents dominants
– Réaction de neutralisation
– Concrétiser le plan d’action
acidobasique
• Étude expérimentale de l’effet d’une solution acide sur les types de sols;
– Sels
Univers vivant
vérification et mesure de l’effet d’une base choisie sur une solution acide
– Balancement d’équations chimiques
– Loi de la conservation de la masse
– Dynamique des communautés
– Analyser les résultats
– Stœchiométrie
– Nature de la liaison
• Biodiversité
• Traitement des données; passage de l’échelle expérimentale à l’échelle
• Ionique
• Perturbations
concrète; évaluation de la faisabilité de la solution proposée
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Écotoxicologie
– Ions polyatomiques
• Contaminant
Compétence 3 – Communiquer à l’aide des langages utilisés en science
– Notion de mole
et en technologie
– Participer à des échanges d’information à caractère scientifique et
Démarche
technologique
– Démarche expérimentale (sélection et contrôle des variables choisies)
• Échanges afin de proposer des plans d’action; mise en commun de
l’information en vue de la production des différents rapports
* D’autres ressources présentées dans le contenu de formation peuvent être prises en
considération : stratégies, attitudes, techniques, etc.
Programme de formation de l’école québécoise
9. Durée approximative
– Huit périodes de 75 minutes (excluant la recherche documentaire)
10. Pistes d’évaluation
– Évaluation du rapport partiel (enseignant)
– Évaluation du rapport complet (enseignant)
– Grille d’autoévaluation des apprentissages (une par élève)
› 67
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
ANNEXE D – RÉPARTITION DES CONCEPTS PRESCRITS DU PREMIER ET DU DEUXIÈME CYCLE DU SECONDAIRE
Parcours de formation générale
› 68
Chapitre 6
UNIVERS MATÉRIEL
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Propriétés
Propriétés de la matière
Propriétés physiques des solutions
Propriétés physiques des solutions
– Propriétés caractéristiques
– Propriétés caractéristiques physiques
– Concentration (ppm)
– Concentration (ppm, mole/L)
– Masse
• Point de fusion
– Électrolytes
– Force des électrolytes
• Point d’ébullition
– Volume
– Échelle pH
• Masse volumique
– Température
• Solubilité
– Dissociation électrolytique
– États de la matière
– Propriétés caractéristiques chimiques
– Ions
– Acidité et basicité
• Réaction à des indicateurs
– Conductibilité électrique
– Propriétés des solutions
• Concentration (%, g/L)
• Soluté
• Solvant
Transformations
Transformations de la matière
Transformations chimiques
Transformations chimiques
– Changement physique
– Transformations physiques
– Combustion
– Formation des sels
– Changement chimique
• Dissolution
– Photosynthèse et respiration
– Stœchiométrie
• Dilution
– Nature de la liaison
– Conservation de la matière
– Réaction de neutralisation acido-basique
• Changement de phase
• Covalente
– Mélanges
– Transformations chimiques
– Balancement d’équations chimiques
• Ionique
– Solutions
• Décomposition et synthèse
– Loi de la conservation de la masse
– Réactions endothermique et exothermique
– Séparation des mélanges
• Oxydation
• Précipitation
– Formes d’énergie (chimique, thermique, mécanique,
rayonnante)
– Modèle particulaire
Transformations nucléaires
– Stabilité nucléaire
– Radioactivité
– Fission et fusion
Programme de formation de l’école québécoise
UNIVERS MATÉRIEL (SUITE)
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Organisation
Organisation de la matière
Organisation de la matière
Organisation de la matière
– Atome
– Substance pure (composé, élément)
– Modèle atomique de Rutherford-Bohr
– Neutron
– Élément
– Mélanges homogènes et hétérogènes
– Notation de Lewis
– Modèle atomique simplifié
– Règles de nomenclature et d’écriture
– Tableau périodique
– Familles et périodes du tableau périodique
– Ions polyatomiques
– Molécule
– Notion de mole
– Nombre d’Avogadro
Classification périodique
– Masse atomique relative
– Numéro atomique
– Périodicité des propriétés
– Isotopes
Fluides
Électricité et électromagnétisme
Électricité et électromagnétisme
– Fluide compressible et incompressible
Électricité
Électricité
– Pression
– Charge électrique
– Lois de Kirchhoff
– Relation entre pression et volume
– Électricité statique
– Champ électrique
– Loi d’Ohm
– Loi de Coulomb
– Circuits électriques
– Relation entre la puissance et l’énergie électrique
Électromagnétisme
– Champ magnétique d’un solénoïde
Électromagnétisme
– Forces d’attraction et de répulsion
– Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant
électrique
Transformations de l’énergie
Transformations de l’énergie
– Loi de la conservation de l’énergie
– Capacité thermique massique
– Rendement énergétique
– Relation entre le travail, la force et le déplacement
– Distinction entre la chaleur et la température
– Force efficace
– Relation entre le travail et l’énergie
– Relation entre l’énergie potentielle, la masse,
l’accélération et le déplacement
› 69
– Masse et poids
Chapitre 6
– Relation entre l’énergie cinétique,la masse et la vitesse
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
UNIVERS MATÉRIEL (SUITE)
› 70
Chapitre 6
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Ondes
– Fréquence
– Longueur d’onde
– Amplitude
– Échelle des décibels
– Spectre électromagnétique
– Déviation des ondes lumineuses
– Foyer d’une lentille
Programme de formation de l’école québécoise
UNIVERS VIVANT
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Diversité de la vie
Division cellulaire
Écologie
Écologie
– Habitat
– ADN
– Étude des populations (densité, cycles biologiques)
– Empreinte écologique
– Niche écologique
– Mitose
– Dynamique des communautés
– Écotoxicologie
– Espèce
– Fonctions de la division cellulaire (reproduction,
• Biodiversité
• Contaminant
– Population
croissance, régénération)
• Perturbations
• Bioconcentration
– Adaptations physiques et comportementales
– Méiose et cycle de développement sexué
– Dynamique des écosystèmes
• Bioaccumulation
– Évolution
(méiose-fécondation)
• Relations trophiques
• Seuil de toxicité
– Taxonomie
– Diversité génétique
• Productivité primaire
– Gènes et chromosomes
• Flux de matière et d’énergie
• Recyclage chimique
Perpétuation des espèces
Tissus, organes et systèmes
Génétique
– Reproduction asexuée ou sexuée
– Tissus
– Hérédité
– Modes de reproduction chez les végétaux
– Organes
– Gène
– Modes de reproduction chez les animaux
– Systèmes
– Allèle
– Organes reproducteurs
– Caractère
– Gamètes
– Génotype et phénotype
– Fécondation
– Homozygote et hétérozygote
– Grossesse
– Dominance et récessivité
– Stades du développement humain
– Synthèse des protéines
– Contraception
– Croisement
– Moyens empêchant la fixation du zygote dans
l’utérus
– Maladies transmises sexuellement
SYSTÈMES
Maintien de la vie
FONCTION DE NUTRITION
– Caractéristiques du vivant
Système digestif
– Cellules végétales et animales
– Types d’aliments (eau, protides, glucides, lipides,
– Photosynthèse et respiration
vitamines, minéraux)
– Constituants cellulaires visibles au microscope
– Valeur énergétique des aliments
– Intrants et extrants (énergie, nutriments, déchets)
– Tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin
– Osmose et diffusion
grêle, gros intestin, anus)
› 71
– Transformations des aliments (mécaniques,chimiques)
Chapitre 6
– Glandes digestives (glandes salivaires, glandes
gastriques, pancréas, foie, glandes intestinales)
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
UNIVERS VIVANT (SUITE)
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
› 72
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Chapitre 6
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Systèmes circulatoire et respiratoire
– Système respiratoire (fosses nasales, pharynx,
trachée, bronches et poumons)
– Fonctions des constituants du sang (plasma et
éléments figurés)
– Compatibilité des groupes sanguins
– Système circulatoire (voies de circulation et types
de vaisseaux)
– Système lymphatique (lymphe, anticorps)
Système excréteur
– Système urinaire (reins, uretère, vessie, urètre)
– Composants de l’urine (eau, sels minéraux, urée)
– Maintien de l’équilibre sanguin (reins, poumons et
glandes sudoripares
FONCTION DE RELATION
Système nerveux et musculosquelettique
– Système nerveux central (encéphale,moelle épinière)
– Système nerveux périphérique (nerfs)
• Neurone (synapse, axone, dendrites)
• Influx nerveux (acte volontaire, arc réflexe)
– Récepteurs sensoriels (œil, oreille, peau, langue, nez)
Système musculosquelettique
(os, articulations, muscles)
• Fonction des os, articulations et muscles
• Types de muscles
• Types de mouvement articulaire
FONCTION DE REPRODUCTION
Système reproducteur
– Puberté (fille et garçon)
– Régulation hormonale chez l’homme
• Spermatogenèse
• Érection
• Éjaculation
– Régulation hormonale chez la femme
• Ovogenèse
• Cycle ovarien
• Cycle menstruel
Programme de formation de l’école québécoise
TERRE ET ESPACE
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Caractéristiques générales de la Terre
Science de la Terre
Science de la Terre
Science de la Terre
– Structure interne de la Terre
– Échelle de temps géologiques
Cycles biogéochimiques
– Cycle du phosphore
– Lithosphère
– Grands épisodes de l’histoire du vivant
– Cycle du carbone
– Hydrosphère
– Extinctions d’espèces
– Cycle de l’azote
– Atmosphère
– Fossiles
– Types de roches (minéraux de base)
– Couches stratigraphiques
– Couches de l’atmosphère
– Eau (répartition)
– Air (composition)
– Types de sols
– Relief
Régions climatiques
– Facteurs influençant la distribution des biomes
– Biomes aquatiques
– Biomes terrestres
Phénomènes géologiques et géophysiques
Lithosphère
Lithosphère
– Plaque tectonique
– Minéraux
– Épuisement des sols
– Volcan
– Horizons du sol (profil)
– Capacité tampon du sol
– Tremblement de terre
– Pergélisol
– Contamination
– Orogenèse
– Ressources énergétiques
– Érosion
– Manifestations naturelles de l’énergie
– Vents
– Cycle de l’eau
– Ressources énergétiques renouvelables et non
renouvelables
Hydrosphère
Hydrosphère
– Bassin versant
– Contamination
– Circulation océanique
– Eutrophisation
– Glacier et banquise
– Salinité
– Ressources énergétiques
Atmosphère
Atmosphère
– Effet de serre
– Circulation atmosphérique
– Circulation atmosphérique
• Vents dominants
– Masse d’air
– Contamination
› 73
– Cyclone et anticyclone
– Ozone
Chapitre 6
– Ressources énergétiques
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
TERRE ET ESPACE (SUITE)
› 74
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
Chapitre 6
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Phénomènes astronomiques
Sciences de l’espace
Espace
– Gravitation universelle (étude qualitative)
– Échelle de l’univers
– Flux d’énergie émis par le Soleil
– Système solaire
• Unité astronomique
– Système Terre-Lune (effet gravitationnel)
– Lumière (propriétés)
• Année-lumière
– Cycle du jour et de la nuit
• Situation de la Terre dans l’univers
– Phases de la Lune
– Conditions favorables au développement de la vie
– Éclipses
– Saisons
– Comètes
– Aurores boréales
– Impacts météoritiques
Programme de formation de l’école québécoise
UNIVERS TECHNOLOGIQUE
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Langage des lignes
Langage des lignes
– Tracés géométriques
– Projection axonométrique : vue éclatée (lecture)
– Formes de représentation (croquis, perspective et
– Projection orthogonale à vues multiples (dessin
projection oblique)
d’ensemble)
– Lignes de base
– Tolérances dimensionnelles
– Échelles
– Projections orthogonales (vues multiples et isométrie)
– Coupes
– Cotation
– Standards et représentations (schémas et symboles)
Ingénierie
Ingénierie mécanique
Ingénierie mécanique
Ingénierie mécanique
– Cahier des charges
– Liaisons types des pièces mécaniques
– Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
– Adhérence et frottement entre les pièces
– Schéma de principe
– Fonctions types
– Fonction de guidage
– Degré de liberté d’une pièce
– Schéma de construction
– Fonction, composantes et utilisation des systèmes
– Construction et particularités du mouvement des
– Construction et particularités du mouvement des
– Gamme de fabrication
de transmission du mouvement (roues de friction,
systèmes de transmission du mouvement (roues de
systèmes de transformation du mouvement (vis et
– Matière première
poulies et courroie, engrenage, roues dentées et
friction, poulies et courroie, engrenage, roues
écrou, bielles, manivelles, coulisses et système bielle
chaîne, roue et vis sans fin)
dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
et manivelle, pignon et crémaillère, cames,
– Matériau
– Fonction, composantes et utilisation des systèmes
– Changements de vitesse
excentriques)
– Matériel
de transformation du mouvement (vis et écrou,
– Construction et particularités du mouvement des
bielles, manivelles, coulisses et système bielle et
systèmes de transformation du mouvement (vis et
manivelle, pignon et crémaillère, cames)
écrou, bielles, manivelles, coulisses et système bielle
et manivelle, pignon et crémaillère, cames)
Systèmes technologiques
Ingénierie électrique
Ingénierie électrique
– Système (fonction globale,intrants,procédés,extrants,
– Fonction d’alimentation
– Fonction conduction,isolation et protection (résistance et
contrôle)
– Fonction de conduction,d’isolation et de protection
codification,circuit imprimé)
– Composantes d’un système
– Fonction de commande
– Fonction commande (types :levier,poussoir,bascule,
– Fonctions mécaniques élémentaires (liaison,guidage)
– Fonction de transformation de l’énergie (électricité
unipolaire,unidirectionnel,bidirectionnel)
– Transformations de l’énergie
et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
Forces et mouvements
Matériaux
Matériaux
Matériaux
– Types de mouvements
– Contraintes (traction, compression, torsion)
– Contraintes (flexion et cisaillement)
– Traitements thermiques
– Effets d’une force
– Propriétés mécaniques
– Caractérisation des propriétés mécaniques
– Types et propriétés
– Types et propriétés
– Machines simples
• Alliages à base de fer
•Matières plastiques (thermoplastiques,thermodurcissables)
– Mécanismes de transmission du mouvement
• Métaux et alliages non ferreux
• Céramiques
› 75
– Mécanismes de transformation du mouvement
• Bois et bois modifiés
• Matériaux composites
Chapitre 6
– Modifications des propriétés (dégradation et protection)
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
UNIVERS TECHNOLOGIQUE (SUITE)
› 76
Chapitre 6
Premier cycle
Deuxième cycle
Deuxième cycle
(programme de base)
(programme optionnel)
1re et 2e secondaire
3e secondaire
4e secondaire
4e secondaire
Science et technologie
Science et technologie
Science et technologie de l’environnement
Fabrication
– Façonnage
• Machines et outillage
– Fabrication
•Caractéristique du traçage, du perçage, du
taraudage et du filetage
– Mesure et contrôle
• Mesure directe (pied à coulisse)
Biotechnologie
Biotechnologie
– Procédés
– Clonage
• Pasteurisation
– Traitement des eaux usées
• Fabrication du vaccin
– Biodégradation des polluants
• Procréation médicalement assistée
• Culture cellulaire
• Transformation génétique (OGM)
Programme de formation de l’école québécoise
Bibliographie
Culture scientifique et technologique
ASTOLFI, Jean-Pierre et autres. Pratiques de formation en didactique des
sciences, Bruxelles, De Boeck, 1997, 498 p.
BARMA, Sylvie et Louise GUILBERT. « Différentes visions de la culture
scientifique et technologique : Défis et contraintes pour les enseignants »,
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de
dans HASNI, Abdelkrim, Yves LENOIR et Joël LEBEAUME (dir.). La formation
résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement
à l'enseignement des sciences et des technologies au secondaire dans le
du Canada, 1997, 261 p.
contexte des réformes par compétences, Québec, Presses de l’Université du
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques
Québec, 2006, 278 p.
et en sciences, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les
technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec,
finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck Université,
gouvernement du Québec, 2002, 215 p.
1994, 219 p.
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris,
quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la
Belin, 1999, 239 p.
développer?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec,
Université Laval, 2002, 25 p.
GUILBERT, Louise. « La pensée critique en science : Présentation d’un modèle
iconique en vue d’une définition opérationnelle », The Journal of Educational
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique : Concepts
Thought, vol. 24, no 3, décembre 1990, p. 195-218.
de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec,
MultiMondes, 2001, 480 p.
Didactique de la technologie
Didactique de la science
INTERNATIONAL TECHNOLOGY EDUCATION ASSOCIATION. Standards for
Technological Literacy: Content for the Study of Technology, Reston, ITEA,
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for
2000, 248 p.
All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 272 p.
LEBEAUME, Joël. L'éducation technologique : Histoires et méthodes, Paris,
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE.
ESF, 2000, 121 p.
Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University
Press, 1993, 420 p.
NORMAN, Eddie et autres. Advanced Design and Technology, London,
Longman Group Limited, 3e éd., 2000, 872 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of
Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
Éducation relative à l’environnement
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs
BARLOW, Maude et Tony CLARKE. L’or bleu : L’eau, nouvel enjeu stratégique
for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993,
et commercial, Paris, Hachette pluriel, 2007, 394 p.
300 p.
› 77
Chapitre 6
Programme de formation de l’école québécoise
Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
Science et technologie de l’environnement
HADE, André. Nos lacs : Les connaître pour mieux les protéger, Montréal,
› 78
Chapitre 6
Fides, 2003, 360 p.
SAUVÉ, Lucie. Pour une éducation relative à l'environnement : Éléments de
design pédagogique, guide de développement professionnel à l'intention
des éducateurs, Montréal, Guérin, 1997, 361 p.
SAUVÉ, Lucie. Éducation et environnement à l'école secondaire : Modèles
d'intervention en éducation relative à l'environnement, Montréal, Logiques,
2001, 311 p.
VILLENEUVE, Claude et Suzanne LAMBERT. La biosphère dans notre assiette,
Montréal, Environnement Jeunesse, 1989, 201 p.
VILLENEUVE, Claude et François RICHARD. Vivre les changements climatiques :
réagir pour l'avenir, Montréal, Multimondes, 2007, 400 p.
WARIDEL, Laure. Acheter, c’est voter, Montréal, Écosociété, 2005, 176 p.
WARIDEL, Laure. L'envers de l'assiette et quelques idées pour la remettre à
l'endroit, Montréal, Écosociété et Environnement Jeunesse, 2003, 172 p.
Programme de formation de l’école québécoise
Document Outline
- Science et technologie - Science et technologie de l'environnement - Applications tehnologiques et scientifiques - Science et environnement - Chimie - Physique
- Crédits
- Table des matières
- Avant-propos
- Première partie : Présentation
- Deuxième partie : Les échelles
- PFEQ_avant-propos-mathematiques-science-technologie
- Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Mot du ministre
- Avant-propos
- PFEQ_presentation-mathematiques-science-technologie
- Chapitre 6 - Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Présentation
- Contribution du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie à la formation générale des élèves
- Points communs aux programmes du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Points communs
- Programmes diversifiés
- Mathématique
- Science et technologie
- Programmes diversifiés en mathématique, science et technologie
- PFEQ_applications-technologiques-scientifiques
- PFEQ_avant-propos-mathematiques-science-technologie
- Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Mot du ministre
- Avant-propos
- PFEQ_presentation-mathematiques-science-technologie
- Chapitre 6 - Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Présentation
- Contribution du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie à la formation générale des élèves
- Points communs aux programmes du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Points communs
- Programmes diversifiés
- Mathématique
- Science et technologie
- Programmes diversifiés en mathématique, science et technologie
- PFEQ_chimie
- PFEQ_avant-propos-mathematiques-science-technologie
- Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Mot du ministre
- Avant-propos
- PFEQ_presentation-mathematiques-science-technologie
- Chapitre 6 - Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Présentation
- Contribution du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie à la formation générale des élèves
- Points communs aux programmes du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Points communs
- Programmes diversifiés
- Mathématique
- Science et technologie
- Programmes diversifiés en mathématique, science et technologie
- PFEQ_physique
- PFEQ_avant-propos-mathematiques-science-technologie
- Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Mot du ministre
- Avant-propos
- PFEQ_presentation-mathematiques-science-technologie
- Chapitre 6 - Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Présentation
- Contribution du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie à la formation générale des élèves
- Points communs aux programmes du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Points communs
- Programmes diversifiés
- Mathématique
- Science et technologie
- Programmes diversifiés en mathématique, science et technologie
- PFEQ_science-environnement
- PFEQ_avant-propos-mathematiques-science-technologie
- Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Mot du ministre
- Avant-propos
- PFEQ_presentation-mathematiques-science-technologie
- Chapitre 6 - Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Présentation
- Contribution du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie à la formation générale des élèves
- Points communs aux programmes du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Points communs
- Programmes diversifiés
- Mathématique
- Science et technologie
- Programmes diversifiés en mathématique, science et technologie
- PFEQ_science-technologie-deuxieme-cycle-secondaire
- PFEQ_avant-propos-mathematiques-science-technologie
- Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Mot du ministre
- Avant-propos
- PFEQ_presentation-mathematiques-science-technologie
- Chapitre 6 - Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Présentation
- Contribution du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie à la formation générale des élèves
- Points communs aux programmes du domaine de la mathématique, de la science et de la technologie
- Points communs
- Programmes diversifiés
- Mathématique
- Science et technologie
- Programmes diversifiés en mathématique, science et technologie
- PFEQ_science-technologie-environnement