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Blaise, Dimitri, Isaac, René et les autres

The Big Four

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Blaise Dimitri Isaac René

Les propriétés de la lumière à la traversée d’un milieu transparent, la pression, la mécanique du système solaire et les propriétés des atomes ont une grande importance à la fois conceptuelle et pratique. La démarche proposée ici demande aux élèves de faire un exposé sur l'un des savants qui ont permis la compréhension de ces sujets.
Il existe d’autres sujets et d’autres savants pour chaque niveau de lycée.

Behind this Agatha Christie title, we mean the students will study four scientists whose works had a great influence and suit the syllabus of the first level of the lycée (2nde). Each scientist will be an opportunity to discover an important physical or chemical property.

Rédacteur :

  • Christine POUSSIN, professeur certifié de physique chimie au lycée Saint-François-de-Sales, Alençon.
  • Langue : Anglais
  • Classe : Seconde
  • Durée indicative : 4 séances de 1 heure chacune : Séance 1 : The Legacy of René Descartes Séance 2 : Don’t Sit Under the Apple Tree (Isaac Newton) Séance 3 : He Put Pressure On Me (Blaise Pascal) Séance 4 : The Man who Came in From the Cold (Dmitri Mendeleyev) Les élèves auront à trouver l’origine de ces titres.

Objectifs disciplinaires

Les objectifs de cette séquence pédagogique sont de montrer que les découvertes scientifiques n'ont pu être faites qu'au prix de longs tâtonnements et dans le même temps de permettre aux élèves d'acquérir les connaissances correspondantes.
Les propriétés de la lumière ont toujours déconcerté les physiciens (elles continuent à le faire). La lumière (dont le spectre est très large) est un vecteur de transmission de l'information particulièrement important et performant (penser aux fibres optiques et à la lumière infra-rouge).
Newton établit les lois fondamentales de la mécanique, ce qui permet d'interpréter les observations du système solaire faites par Tycho Brahé, Kepler et Galilée.
Pascal nous permet de comprendre la difficile notion de pression.
En chimie, les travaux de Mendeleïev ont permis de défricher la notion d'atome et la structure de la matière. Le tableau périodique est un outil indispensable pour le chimiste.
À travers cette séquence pédagogique, nous montrons l'étendue de l'imagination des scientifiques ainsi que les erreurs qu'ils peuvent parfois commettre.

Références au programme

Classe de 2nde
LA SANTÉ : le diagnostic médical
L'UNIVERS : les étoiles, les éléments chimiques présents dans l'Univers, le système solaire
LA PRATIQUE DU SPORT : l'étude du mouvement, la pression

Niveaux de compétence en langue

Expression orale en continu : B1 Expression orale en interaction : B1 Compréhension de l'écrit : B1 Expression écrite : B1 Compréhension de l'oral : B1

Principaux supports documentaires utilisés lors de la séance

Wikipédia pour les biographies, bibliothèque de la Pléiade pour Pascal et Descartes, Newton de Richard Westfall.
Pour les vidéos : You tube, periodicvideos.com
Pour les commentaires et discussions Physics for you par Keith Johnson, Chemistry for you par Lawrie Ryan, Revised Edition for GCSE.

Fiche analytique

Notion(s) centrale(s)

 

René Descartes

LA SANTÉ : le diagnostic médical
Propagation rectiligne de la lumière ;
Vitesse de la lumière dans le vide et dans l'air ;
Réfraction et réflexion totale.

Isaac Newton

L'UNIVERS : le système solaire
L'interaction gravitationnelle entre deux corps ;
La pesanteur terrestre.
LA PRATIQUE DU SPORT: le principe d'inertie

Blaise Pascal

LA PRATIQUE DU SPORT : la pression
Pression d'un gaz, pression dans un liquide ;
Force pressante exercée sur une surface, perpendiculairement à cette surface ;
Pression dans un liquide au repos, influence de la profondeur.

Dimitri Mendeleïev

L'UNIVERS : les éléments chimiques présents dans l'Univers
Classification périodique des éléments ;
Démarche de Mendeleïev pour établir sa classification ;
Critères actuels de la classification : numéro atomique et nombre d'électrons de la couche externe ;
Familles chimiques (LA SANTÉ).

 

Dimensions culturelle/interculturelle/interdisciplinaire

Le travail mené au cours de la séquence pédagogique pourra être l'occasion de faire appel à l'histoire des sciences et donc aux donc relations avec les autres sciences.

Histoire : Descartes, les débuts de la recherche de rationalité

La diffusion des idées scientifiques dans toute l'Europe au XVIIe siècle est un sujet intéressant. Le problème des accusations de plagiat (Snell-Descartes, Boyle-Mariotte, Newton-Hooke et Newton-Leibniz) était déjà aigu à cette époque.

Éducation physique et sportive

La notion de pression est prévue en relation avec le sport. Des travaux avec les professeurs d'éducation physique et sportive (pression d'un ballon, plongée sous-marine, etc.) pourront être envisagés.

Littérature

Descartes et Pascal sont également de grands auteurs français dont les œuvres - difficiles pour un élève de seconde - peuvent être étudiées en relation avec le professeur de français.
Enfin, dans ses œuvres scientifiques, Descartes s'est beaucoup trompé. Le problème de l'erreur en sciences peut être abordé, par exemple dans le cadre des méthodes et pratiques scientifiques
Si le nouveau programme de français oriente plus l'étude vers le XIXe siècle, en revanche la nouvelle option littérature et société est très propice à étudier les auteurs scientifiques et en particulier Descartes, Pascal et Newton.
On pourra manifester davantage la dimension européenne en choisissant des savants d'autres pays d'Europe (cf. fiche type « biographie ») : Avogadro ou Galilée, Bohr.

On pourra aussi travailler avec les options artistiques là où elles existent en particulier la musique.

 

Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) au cours de la séquence

Exposés faits par les élèves, questions posées par l'ensemble de la classe, débats, expériences illustratives et discussion, analyse de vidéos.

Exploitation pédagogique

Démarche pédagogique

L'étude, même brève, de la vie des savants permet de donner un peu de « chair » à la science, qui apparaît trop souvent comme désincarnée. Le terme « histoire des sciences » pour parler de ce travail est sans doute un peu ambitieux. Notre propos est ici de replacer le savant et les découvertes qu'il a faites dans son contexte historique et scientifique. Il s'agit d'aider l'élève à saisir l'évolution des découvertes et à décloisonner les enseignements qu'il peut recevoir.

Les séances peuvent être organisées comme suit :

1re partie : la biographie

- constituer 4 groupes (Descartes, Newton, Pascal et Mendeleïev) de 2 à 4 élèves chacun ;
- demander aux élèves du groupe Descartes de faire une recherce en anglais sur Internet sur le savant ;
- demander de prévoir une brève intervention (10 minutes semble une durée convenable) dont le contenu doit être rédigé.

Une fiche type « biography» est distribuée à chaque élève au début de l'année.
Un planning est fait longtemps à l'avance pour distribuer les biographies à préparer.
Deux élèves sont désignés pour faire un exposé sur un savant en suivant les consignes et questions de la fiche ; ces questions les aident à structurer leur présentation et aident les autres à suivre l'exposé.
Les élèves de la classe ont sous les yeux la fiche type pour les aider à suivre le cours de l'exposé.
Chaque groupe fournit un portrait du savant ; les portraits de chaque scientifique de l'année de 2nde sont exposés sur un même panneau au fur et à mesure tout au long de l'année.

Quelques points d'attention :
• Si les élèves font une présentation de type PowerPoint, celle-ci ne doit pas comporter leur texte écrit, mais doit être un support avec quelques phrases clés ou des illustrations que les élèves commenteront ;
• La difficulté est de parvenir à ce que les élèves fournissent une exposé bien documenté, avec des informations bien choisies, pertinentes et pas trop longues (si le professeur a le temps d'avoir un entretien avec les protagonistes, il faudra veiller à ce qu'ils ne développent pas des faits sans intérêt, tant sur la vie personnelle que sur les recherches du savant) ;
• Les élèves doivent savoir dire pourquoi ce savant en tant que savant et en tant qu'homme est important pour eux ;
• Ils doivent pouvoir dire à leurs camarades, « voilà ce qu'il nous semble important que vous reteniez sur ce savant » ;
• Les jeux proposés par les élèves sont souvent des quizz, des mots croisés parfois plus recherchés (attention à ce que les questions des jeux ne portent pas sur le prénom de la deuxième épouse...), si le jeu nécessite un support, celui-ci doit être photocopié et non recopié au tableau au dernier moment, car cela prend vite tout le temps de la séance.

- demander autres élèves de prévoir des questions ;
- demander au groupe Descartes de prévoir les réponses ;
- cadrer votre intervention de conclusion.

Un travail similaire sera demandé pour Newton, Pascal et Mendeleïev.

Entre les deux parties on peut parfois prévoir une courte vidéo ou autre moyen pédagogique qui apporte le vocabulaire nécessaire à la description de l'expérience à suivre. (Si l'on n'a jamais étudié ni la réfraction, ni la pression, ni la gravitation ou le principe d'inertie en anglais).

2e partie : expérience(s) ou images à expliquer ou commenter sur le thème de recherche du savant concerné

 

Évaluation

Proposition d'évaluation

Évaluation par le professeur
- l'autonomie des élèves du groupe ;
- le respect des consignes : photo A4 avec nom, dates nationalité, suivi des questions de la fiche ;
- l'aisance et l'autonomie prise par rapport aux notes écrites ;
- le contenu de l'intervention, la qualité du support : PowerPoint éventuel, choix des documents à présenter à la classe ;
- les réponses aux questions, la qualité du jeu et de sa mise en œuvre.

Évaluation par la classe : au bout de quelques séances, on peut demander au reste de la classe d'évaluer la performance du groupe, en demandant oralement ce qu'ils ont pensé de l'exposé quant au fond et à la forme.
On peut utiliser une « show me board » (ardoise magique) pour que chacun mette une note.
Ceci se pratique plus facilement en 1re.

 

Ouverture et approfondissement

Approfondissement

Sites divers en anglais. Wikipédia (en.wikipedia) peut presque suffire.
On trouvera des références de sites à l'intérieur de chaque fiche biographique.

Ouvrages d'histoire de la physique et de la chimie :
Des physiciens de A à Z, Des chimistes de A à Z, aux éditions Ellipses.

Descartes, Œuvres et lettres, Paris, Gallimard, bibliothèque de la Pléiade.
Pascal, Œuvres complètes, Paris, Gallimard, bibliothèque de la Pléiade.

Ouvrages d'histoire des sciences en anglais, par ex. From Falling Bodies to Radio Waves, Emilio Segrè, Freeman and company, 1984. Traduction française Les Physiciens classiques et leurs découvertes : de la chute des corps aux ondes hertziennes, Paris, Arthème Fayard, coll. « Le temps des sciences », 1987.

 

Ouverture internationale et interdisciplinarité

Ouverture internationale

L'assistant de langue étrangère pourra aider notamment dans la technique de l'exposé en langue étrangère.

Optique : partenariat possible avec l'université et l'école d'ingénieurs.
Entreprises : Telecom, Acome (fibres optiques).

L'utilisation des Tice ne pose pas de réels problèmes dans les sections scientifiques.
• la recherche de documents sur internet est au cœur de ce dossier. En particulier le site Wikipédia en langue anglaise qui offre un large domaine de possibilités.
• Les élèves préparent des PowerPoint avec aisance.
• Ils trouvent souvent de courtes vidéos très opportunes.

 

Prolongements dans la discipline

On peut traiter dans le même esprit :
• Galilée et la relativité du mouvement en seconde
• Copernic et l'héliocentrisme 2nde ou TS
• Bronsted et la notion d'acide en 1re S
• Faraday et l'induction électromagnétique en 1re S
• Volta et la pile en TS
• Newton pour des notions dans les trois classes des lycées
• Huygens et la théorie ondulatoire de la lumière en TS
• Kepler et le mouvement des planètes en TS
• Fermi en 1re ou TS pour la radioactivité
• ...

Interdisciplinarité

Appel à l'histoire des sciences donc relations avec les autres sciences
l'histoire : Descartes, début de la recherche de rationalité
La diffusion des idées scientifiques dans toute l'Europe au XVIIe siècle est un sujet intéressant. Le problème des accusations de plagiat (Snell-Descartes, Boyle-Mariotte, Newton-Hooke et Newton-Leibniz) ou des controverses pour de simples désaccords (Newton-Huygens) était déjà aigu à cette époque.
La notion de pression est prévue en relation avec le sport, de là des possibilités de travaux avec les professeurs d'éducation physique et sportive (pression d'un ballon, plongée sous-marine, etc.)
Descartes et Pascal sont également de grands auteurs français dont les œuvres - difficiles pour un élève de seconde - peuvent être étudiées en relation avec le professeur de français.
Enfin, dans ses œuvres scientifiques, Descartes s'est beaucoup trompé. Le problème de l'erreur en sciences peut être abordé, par exemple dans le cadre des méthodes et pratiques scientifiques
Si le nouveau programme de français oriente plus l'étude vers le XIXe siècle, en revanche la nouvelle option littérature et société est très propice à étudier les auteurs scientifiques et en particulier Descartes, Pascal et Newton.
Souvent on pourra aussi travailler avec les options artistiques là où elles existent en particulier la musique (Descartes a écrit sur la musique et Borodine était un grand compositeur et un grand chimiste).

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