Physique et chimie de laboratoire

BULLETIN
DE
L’UNION
DES
PHYSICIENS
Physique et chimie de laboratoire
Avis d’élèves et de professeurs sur les sections de laboratoires
Vol. 97 - Avril 2003
97
98
BULLETIN
DE
L’UNION
DES
PHYSICIENS
Demandez le programme !
Le programme de seconde s’articule autour de deux axes :
♦ La physique :
- mécanique (forces, aspects statiques et dynamiques) ;
- statique des fluides (pressions, poussée d’Archimède...) ;
- thermique (méthodes de détermination de la température, dilatation des solides et
des liquides...) ;
- optique (émission, propagation et réception de la lumière, réflexion et réfraction de la
lumière...) ;
- électricité.
Certaines parties du programme de physique reprennent, en les approfondissant,
des notions abordées en troisième. Les manipulations (individuelles ou par groupes de
deux) visent à développer le sens de l’expérimentation et celui de la qualité des
mesures. Les élèves apprennent à effectuer des mesures courantes (température,
pression, volume, vitesse, pH...) par les méthodes les plus modernes (acquisition de
mesures par l’intermédiaire de capteurs et d’interfaces vers l’ordinateur).
♦ La chimie :
- étude de la matière (solide, gaz, liquide) et ses transformations ;
- oxydoréduction ;
- chimie minérale.
L’ensemble des notions attardées doit demeurer simple au plan théorique et très
expérimental. Une attention particulière est donnée aux manipulations et aux comptesrendus (développement chez les élèves du sens du soin et du souci de la précision,
observation puis mémorisation d’un certain nombre de faits expérimentaux).
Et après ?
Au niveau des classes de première et terminale, l’enseignement des sciences et
technologies de laboratoire se décline autour de trois spécialités :
♦ Physique de laboratoire et de procédés industriels (PLPI) avec deux options :
« Optique et physico-chimie » (orientée vers la structure de la matière et les instruments
d’optique) et « Contrôle et régulation » (orientée vers les activités de mesures, de
commande et de réglage d’appareils). Cette spécialité concerne plus particulièrement
les élèves ayant suivi en seconde les deux enseignements de détermination :
« Physique et chimie de laboratoire » et « Mesures physiques et informatique ». La
formation est axée sur les techniques modernes de laboratoire (instruments de mesure,
d’analyse et d’observation) et les procédés industriels.
♦ Chimie de laboratoire et de procédés industriels (CLPI) : comme la précédente,
cette spécialité est bien adaptée aux élèves ayant suivi en seconde les deux enseignements de détermination « Physique et chimie de laboratoire » et « Mesures physiques
et informatique ». La formation vise à faire acquérir aux élèves les méthodes physicochimiques utilisées dans l’industrie pour transformer et analyser la matière. Au menu :
réalisation de schémas d’appareils, étude des échanges de chaleur, des synthèses
organiques...
Physique et chimie de laboratoire
BUP no 853 (2) - Cahier enseignement technologique
BULLETIN
DE
L’UNION
DES
PHYSICIENS
99
♦ Biochimie - génie biologique (BGB) : cette spécialité convient bien aux élèves ayant
suivi en seconde les deux enseignements de détermination « Physique et chimie de
laboratoire » et « Biologie de laboratoire et paramédicale ». La formation est orientée
vers l’étude de la biologie et des techniques de laboratoires d’analyses. Plusieurs disciplines sont abordées : biochimie, microbiologie, immunologie...
Si chacune de ces trois spécialités possède des enseignements qui lui sont
spécifiques, on retrouve une organisation des cours identique qui privilégie l’équilibre entre
enseignement général et enseignement technologique ainsi que les travaux pratiques en
laboratoire.
Au baccalauréat STL, les élèves sont évalués sur les enseignements obligatoires
communs aux trois spécialités, sur les enseignements spécifiques à chaque spécialité
(ces enseignements donnent lieu à des épreuves obligatoires à très fort coefficient),
éventuellement sur les options facultatives. À noter que l’enseignement de détermination
« Physique et chimie de laboratoire » suivi en seconde n’enferme pas l’élève dans le
parcours « Sciences et technologies de laboratoire », surtout s’il a pris la précaution de
conserver sa langue vivante 2.
Les BTS (techniques physiques pour l’industrie et le laboratoire, génie optique, contrôle industriel et régulation automatique, chimiste, traitement des matériaux, biotechnologie,
analyses biologiques…) et les DUT (mesures physiques, chimie, génie biologique…) ont
la faveur des bacheliers STL qui ont la possibilité d’acquérir une qualification supérieure
en poursuivant leurs études deux ans après le baccalauréat. D’autres orientations sont
possibles : les meilleurs élèves pourront envisager les classes préparatoires qui leur sont
réservés, éventuellement l’université. Les débouchés à bac +2 et au-delà se situent dans
les laboratoires et l’industrie. Après la spécialité de physique : emploi de technicien de
maintenance, d’aide physicien de laboratoire, de technico-commercial… Après les spécialités chimie et biochimie : emplois dans les industries chimiques, agroalimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques…
L’AVIS D’UN PROFESSEUR
Être attiré par le côté expérimental des sciences physiques
« L’objectif en PCL, c’est avant tout de faire comprendre aux élèves que l’enseignement des sciences physiques ne se limite pas à apprendre par cœur un certain nombre de
formules, que les lois établies en physique-chimie prennent appui sur la réalité, le concret.
En fin d’année, ils doivent être capables de pratiquer une démarche scientifique (résolution d’exercices, rédaction d’un TP), de mettre en place un protocole expérimental (à partir
d’une fiche précisant les objectifs du TP et le matériel à utiliser, les élèves doivent réaliser
les manipulations, analyser et conclure).
Dans cette classe de seconde, j’assure uniquement les cours relatifs à l’enseignement
de détermination physique et chimie de laboratoire. Cette année, sur un effectif global de
trente-quatre élèves, ils sont dix-neuf à suivre cet enseignement. Nous sommes ensemble
trois heures d’affilées par semaine. Évidemment, la répartition des activités est adaptée à
la progression des élèves et aux impératifs pédagogiques, mais disons que globalement,
les travaux pratiques représentent les deux tiers de l’enseignement. Le reste est consacré
aux cours théoriques, aux travaux dirigés (exercices sur place) et à la correction d’exercices. En TP, les élèves travaillent toujours en binômes ; nous leur laissons la possibilité
de se regrouper par affinités.
Vol. 97 - Avril 2003
100
BULLETIN
DE
L’UNION
DES
PHYSICIENS
Au premier trimestre, nous commençons généralement par la mécanique, avant
d’aborder la chimie au deuxième trimestre, pour finir l’année scolaire par l’optique. Étant
donné que depuis quelques années, l’horaire hebdomadaire de PCL a diminué d’une
heure sans allègement de programme, nous ne traitons pas l’électricité : la plupart des
élèves ont l’occasion d’aborder cette partie du programme en MPI (Mesures physiques et
informatique).
Indépendamment de l’enseignement de détermination, la physique-chimie fait partie
en seconde des matières obligatoires du tronc commun, à raison de 3h30 par semaine. La
concertation entre collègues est donc indispensable pour harmoniser la progression de
nos cours. Je m’efforce par ailleurs d’articuler de la façon la plus cohérente possible les
programmes de seconde et de première STL. Il y a en effet un fossé assez important entre
les deux classes, et il faut essayer de répartir au mieux les difficultés. Par exemple, en
chimie, nous ne faisons en PCL que de la chimie générale, la plus complexe à assimiler.
Les élèves abordent la chimie organique dans le tronc commun, et surtout, ils amont
l’occasion d’y revenir en première.
À l’issue de la classe de seconde, les trois quarts environ des élèves ayant suivi l’enseignement de PCL passent en première STL. La plupart des autres redoublent leur
classe de seconde. Pour ces derniers, les difficultés viennent plus souvent de lacunes
dans les matières générales que de problèmes en PCL à proprement parler. Sur les
quatorze élèves qui étaient en seconde PCL/MPI l’an dernier, neuf se retrouvent en
première STL. Les treize autres élèves de première viennent de seconde de lycées
généraux, de première S ou de BEP. Pour ces élèves qui rejoignent la première STL sans
avoir suivi en seconde les enseignements adaptés, l’établissement propose une heure
hebdomadaire de soutien en fonction des besoins.
Un élève de troisième, avec un niveau moyen dans l’ensemble des matières, capable
de fournir un effort régulier, et attiré par le côté expérimental des sciences physiques, a de
bonnes chances de réussir dans cet enseignement. Bon nombre d’élèves viennent chez
nous d’horizons parfois éloignés et sont donc souvent internes. Pour eux, il est bon de
préciser que les conditions d’hébergement sont excellentes ! Sans compter que grâce à la
rénovation du lycée, celui-ci offre de très bonnes conditions matérielles (équipements
informatiques, salles spécialisées pour la chimie, l’optique... ) ».
Madame LAFAYE - Professeur de physique-chimie
Lycée Jean Zay - Thiers (Puy de Dôme) - décembre 2002
PROPOS D’ÉLÈVES
J’ai appris beaucoup de choses
« Déjà, au collège, j’aimais bien la physique et la chimie. Par goût, j’avais choisi de
faire une troisième à option technologie avec le projet de me diriger vers un lycée technologique. J’ai toujours été intéressée par les matières scientifiques, les expériences, ainsi
que par les ordinateurs, les machines... Chez moi, j’aide souvent mon père à bricoler : j’ai
participé par exemple avec lui à la mise en place de l’installation électrique dans la
maison. Alors, en fin de troisième, c’est tout naturellement que j’ai choisi PCL et MPI au
lycée Jean Zay, encouragée d’ailleurs par le professeur de technologie qui avait su nous
présenter cette filière avec enthousiasme !
L’an dernier en seconde, mes résultats étaient corrects. Au départ, j’ai été un petit peu
déçue car je m’attendais à ce qu’il y ait plus de TP. Il arrive que certaines semaines, les
trois heures soient occupées par des cours théoriques et des corrections d’exercices. Pour
Physique et chimie de laboratoire
BUP no 853 (2) - Cahier enseignement technologique
BULLETIN
DE
L’UNION
DES
PHYSICIENS
101
les expériences, nous travaillons toujours à deux ; chaque binôme a sa paillasse avec un
évier et une arrivée de gaz.
On nous apprend d’abord à bien connaître le matériel que nous utilisons (dynamomètres, balances, verrerie pour la chimie, lentilles pour l’optique...). On nous sensibilise
aussi aux règles de sécurité, surtout en chimie. Au début de la séance, notre professeur
nous donne un protocole opératoire écrit. C’est une fiche qui précise l’objectif du TP, le
matériel et les produits à utiliser, ainsi que les manipulations à faire. En fin d’expérience,
nous devons noter tout ce qui s’est passé, toutes nos observations, et en tirer une
conclusion. Au premier trimestre, nous avons fait plutôt de la mécanique (étude des
forces, des phénomènes d’inertie...), puis nous avons embrayé sur la chimie (ions,
molécules, atomes...). Nous avons commencé l’optique en fin d’année. Comme nous
n’étions qu’une douzaine dans notre groupe, c’était idéal pour s’exprimer, poser des
questions, demander des explications... J’ai vraiment l’impression d’avoir appris beaucoup
de choses !
Pour aider les élèves de troisième à choisir, je dirais que l’enseignement de PCL leur
conviendra à condition d’aimer faire des expériences, d’avoir des résultats corrects en
algèbre et en géométrie (pour l’optique), d’être rigoureux et sérieux. Assister au cours ne
suffit pas : il faut bien prévoir deux heures de travail personnel pour trois heures de
cours ! ».
Nelly - Élève de première STL
Lycée Jean Zay - Thiers (Puy de Dôme) - décembre 2002
La chimie, ça a été une révélation...
« En troisième les cours de physique-chimie me plaisaient bien, mais ce qui a été
décisif pour mon orientation, c’est ma visite du lycée lors des journées portes ouvertes :
j’ai pu en profiter pour discuter avec des élèves déjà engagés dans le cursus, assister à
des expériences grandeur nature…
J’ai eu un petit peu de mal à m’adapter au premier trimestre en seconde et j’avoue
avoir été déçu au début par mes notes. Mais je me suis accroché, et j’ai fini par trouver le
rythme ! C’est surtout en mécanique que j’ ai eu quelques difficultés à suivre, sans doute à
cause de bases pas très solides en mathématiques. Ensuite, quand on a abordé la chimie,
ça a été une révélation et mes résultats se sont bien améliorés.
En PCL il est indispensable d’être soigneux ; nous devons respecter le matériel qui est
fragile et coûteux, surtout en chimie et en optique où nous manipulons beaucoup de
verrerie.
Chaque nouveau TP est précédé d’un cours de présentation théorique. Les TP se
déroulent suivant des règles bien précises : tout d’abord, le professeur nous donne
l’objectif à atteindre ; ensuite, avant de commencer, il est très important de bien lire toute
la fiche de TP, de prendre connaissance des règles à respecter ; on peut alors effectuer
les manipulations et les expériences et, enfin, rédiger les observations et tirer les conclusions. J’apprécie particulièrement le fait de travailler à deux car cela permet de mettre nos
savoirs en commun. À la maison, il est nécessaire de reprendre le cours, de faire des
résumés, des exercices. Les sujets de TP sont souvent distribués à l’avance pour que
nous puissions commencer à travailler sur tout ce qui ne demande pas de manipulations.
Savoir rédiger correctement est important, car un compte-rendu de TP doit être clair.
Vol. 97 - Avril 2003
102
BULLETIN
DE
L’UNION
DES
PHYSICIENS
Pour ma part, je ne regrette absolument pas d’avoir choisi cette orientation. Cette
année, en première STL, j’ai de bons résultats. Alors, j’espère bien avoir mon baccalauréat l’an prochain et pouvoir continuer ensuite vers un DUT ou un BTS ».
Guillaume - Élève de première STL
Lycée Jean Zay - Thiers (Puy de Dôme) - décembre 2002
Il est important d’être très rigoureux
« Au départ j’envisageais une première S, donc, en fin de troisième, j’avais demandé
une orientation en seconde sciences économiques et sociales/langue vivante 2 au lycée
de Cournon. Étant en difficulté partout, j’ai dû redoubler ma seconde. Comme mes
matières préférées ont toujours été la physique, la chimie et les mathématiques, j’ai opté
pour un redoublement au lycée Jean Zay à Thiers, avec PCL et MPI comme enseignements de détermination. Je n’ai eu aucun mal à m’adapter dans cette section. Ce que j’ai
particulièrement apprécié en PCL en seconde, c’est d’avoir des séquences de trois heures
consécutives et d’être dans un petit groupe de quatorze élèves, ce qui permet un contact
facile avec le professeur quand on a besoin de demander des explications. En plus, on fait
beaucoup de TP, de manipulations, donc on assimile mieux la théorie. Comme on est
toujours deux pour les expériences, on peut se relayer : l’un fait les manipulations pendant
que l’autre écrit les observations, et bien sûr, de temps en temps, on inverse ! Ce que je
trouve passionnant, c’est de pouvoir vérifier la justesse de ses hypothèses, de confronter
son raisonnement à celui du professeur. En chimie surtout, il importe d’être très rigoureux,
de bien respecter les consignes de sécurité, de bien connaître le matériel.
Je pense qu’un élève qui envisage en troisième de se diriger vers un baccalauréat
STL a tout intérêt à choisir les enseignements PCL et MPI en seconde pour se donner les
meilleures chances de réussite en première. Car je me rends compte que cette année,
nous revoyons pas mal de notions du programme de seconde. J’ai de bons résultats dans
l’ensemble et je pense déjà à l’après baccalauréat : comme mon rêve de toujours est de
devenir sapeur-pompier professionnel, j’envisage de continuer vers un DUT hygiènesécurité-environnement ! ».
Audrey - Élève de première STL
Lycée Jean Zay - Thiers (Puy de Dôme) - décembre 2002
Physique et chimie de laboratoire
BUP no 853 (2) - Cahier enseignement technologique