Emilangues

Chimie sous les tsars, physique sous Staline

Химия при царе и физика при Сталине

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drapeau Urss/Russie

La science en Russie a toujours été d'un très haut niveau.
La qualité des résultats obtenus par l'école russe de chimie organique à la fin du XIXème siècle est impressionnante. Les découvertes faites se retrouvent dans les programmes de la série S des lycées.
Cette école disparaît à la chute du tsar.
D'autre part, à partir de 1930, les physiciens soviétiques semblent prendre le relais de leurs collègues allemands. Leurs découvertes faites notamment pendant la première moitié du XXème siècle sont également considérables et vont permettre le développement de technologies de pointe (transmissions radio, nucléaire, astronautique). Là encore, les sujets étudiés renvoient aux programmes des lycées.
Évoquer ces deux périodes par le biais de la science, étudier la vie de savants illustres et rappeler l'existence d'autres scientifiques parfois injustement oubliés sont les points essentiels visés par ce dossier.

Наука в России всегда занимала высокий уровень.
Впечатляюще качество полученных результатов русской школы по органической химии в конце ХIХ века. Эта школа исчезает после падения царского режима. Сделанные открытия находятся в школьных программах лицеев Франции по естественным наукам.
К тому же, похоже, что начиная с 1930 года, советские физики продолжили инициативу немецких коллег. В частности, открытия, сделанные в первой половине ХХ века также значительны и послужили дальнейшему развитию высоких технологий /радиотрансляция, атомная энергия и космонавтика/. И опять же, изучаемые темы относятся к школьным программам по среднему образованию во Франции.
Напомнить об этих двух периодах через науку, изучать жизнь великих учёных и воскресить научную деятельность несправедливо забытых учёных - вот цель и главные пункты этого досье.

Rédacteurs :

  • Jean-François Le Bourhis
  • Irina Bournachova, lycée Fresnel, académie de Caen
  • Bruno Biehler, académie de Caen

Objectifs disciplinaires

En chimie, une bonne partie du programme est consacrée aux molécules organiques, en particulier à la liaison éthylénique et aux alcools, aldéhydes et cétones. La connaissance de ce sujet a progressé largement grâce aux efforts des chimistes russes de la fin du XIXème siècle. On parle parfois de l'école de Butlerov ou de l'école de Kazan.
Les physiciens russes du XXème siècle ont pratiquement abordé tous les sujets : la radioactivité, la lumière et le laser, les semi-conducteurs, la supraconductivité et les nouveaux matériaux, ... Et l'isolement dans lequel ces scientifiques se sont trouvés les a conduits à explorer de nouveaux domaines ou à en redécouvrir d'autres, un peu oubliés, auxquels ils ont redonné une vigueur qu'ils avaient perdue : les oscillateurs, la gravitation, le problème du chaos, ...
En même temps que ces sujets sont abordés en classe entière, il est intéressant de se pencher en SELO sur la vie, le travail de ces savants, d'étudier les conditions difficiles dans lesquelles ces découvertes ont pu être faites et d'examiner avec modestie les erreurs qui ont pu être commises.

Références au programme

Classe de 1ère S
Observer - couleurs et images
  • Sources de lumière colorée :

- différentes sources (étoiles, lampes variées, laser, DEL....) ;
- interaction lumière-matière (émission et absorption) ;
- quantification des niveaux d'énergie de la matière ;
- modèle corpusculaire de la lumière : le photon ;
- relation E = hν dans les échanges d'énergie ;
- spectre solaire.

  • Matière colorée :

- molécules organiques colorées : structures moléculaires, molécules à liaisons conjuguées ;
- indicateurs colorés ;
- liaison covalente ;
- formule de Lewis ; géométrie des molécules ;
- rôle des doublets non liants ;
- isomérie Z/E.

Comprendre - lois et modèles
  • Cohésion et transformations de la matière :

- particules, noyaux ; radioactivité et réactions nucléaires ; défaut de masse, énergie libérée ;
- solides ioniques et moléculaires ; changements d'état ;
- réactions chimiques et aspects énergétiques associés : énergie libérée lors de la combustion d'un hydrocarbure ou d'un alcool ;

  • Forme et principe de conservation de l'énergie
Agir - défis du XXIe siècle
  • Convertir l'énergie et économiser les ressources

- stockage et conversion de l'énergie chimique ;
- énergie libérée lors de la combustion d'un hydrocarbure ou d'un alcool ;
- synthèse ou hémisynthèse de molécules complexes, biologiquement actives
alcools, aldéhydes, cétones : nomenclature, oxydation ;
- synthèses et propriétés de matériaux amorphes (verres), de matériaux organisés (solides cristallins, céramiques) et de matières plastiques.

Classe de Terminale S

- Enseignement obligatoire

Observer : Ondes et matière
  • Ondes et particules ; rayonnements dans l'Univers
  • Caractéristiques et propriétés des ondes
  • Analyse spectrale
Comprendre : Lois et modèles
  • Temps, mouvement et évolution

Mécanique newtonienne :
- mouvement d'un satellite ;
- révolution de la Terre autour du Soleil ;
- lois de Képler ;
- forces conservatives, non conservatives ;
- étude énergétique des oscillations libres d'un système mécanique ;
- définition du temps atomique.

  • Temps et relativité restreinte

Temps et évolution chimique
Représentation spatiale des molécules
Transformation en chimie organique

  • Grandes réactions (substitution, addition, élimination)
Énergie, matière et rayonnement

Transfert d'énergie entre systèmes macroscopiques
Transferts quantiques d'énergie ; principe du laser
Photon ; dualité onde corpuscule

- Spécialité

Thème 3 : matériaux

Structure et propriétés : conducteurs, supraconducteurs, cristaux liquides, semi-conducteurs.
Nouveaux matériaux : nanotubes, nanomatériaux ; matériaux nanostructurés.

Le document Programmes_et_savants_russes reprend les grandes lignes des programmes de la série S en mentionnant les savants ayant travaillé dans les domaines concernés.

Niveaux de compétence en langue

Expression orale en continu : B2 Expression orale en interaction : B2 Compréhension de l'écrit : B2 Expression écrite : B2 Compréhension de l'oral : B2

Principaux supports documentaires utilisés lors de la séance

La tâche demandée aux élèves peut apparaître délicate. Le thème proposé est peu traité dans la littérature française. Cela évitera la simple compilation.
La transcription des caractères cyrilliques dans l'alphabet latin est maintenant réglementée. Mais des habitudes ont été prises et le nom d'un même personnage peut être différent en français, en allemand et en anglais. Le chimiste За́йцев établit une sorte de record (Saytsev, Saïtsev, Zaitsev, avec toutes les variantes en -eff). Par ailleurs, un général de l'Armée Rouge, passé ensuite du côté de la Wehrmacht, et un physicien s'appellent tous les deux Вла́сов. En français, il est d'usage d'écrire le nom du premier Vlassov et celui du second Vlasov.
En outre, le « h » donne souvent « g », c'est-à-dire « г » en russe : bohème devient богема (voir le titre de la séance chimie), Hitler Гитлер et Heisenberg Гейзенберг. Mais ce n'est pas systématique : Honecker devient Хонеккер et Hardy (l'acteur comme le mathématicien) Харди. Il conviendra de prévenir les élèves.

Afin d'éviter une perte de temps inutile, les noms des savants russes tels qu'ils sont connus en Russie sont donnés dans le document Transcriptions.

Le passage du cyrillique au latin est également un peu « flottant ». La phonétique fait que Butlerov devient parfois Boutliérov et, par souci de simplification, l'apostrophe, qui est la transcription du signe mou ь, est souvent supprimée : Zeldovitch au lieu de Zel'dovitch, Gorkov au lieu de Gor'kov...

Wikipedia permet d'obtenir un matériau impressionnant. La version française est la moins développée et, dans de nombreux cas, elle ne propose qu'un résumé peu utilisable. Les versions russe (pour les sujets abordés), anglaise et allemande sont beaucoup plus exploitables.

Voir la liste des prix Nobel de physique ou de chimie, par exemple sur www.nobelprize.org.

Internet offre un matériau considérable qui est d'ailleurs largement suffisant dans la quasi-totalité des cas. Le professeur veillera à ce que les élèves ne perdent pas un temps excessif dans une compilation inutile et dans la consultation de documents hors de leur portée (œuvres scientifiques originales ou ouvrages de sciences ou d'histoire des sciences, en particulier russes).

Le point sur la chimie dans l'empire russe (fin XIXème siècle) et la physique dans l'ex-URSS sous Staline joint à cette séquence apporte aide et conseils pour l'exploitation de cette séquence pédagogique.

Fiche analytique

Notion(s) centrale(s)

Nombreux sont les sujets abordés dans le programme de physique chimie qui ont été étudiés ou défrichés par des savants russes. C'est l'occasion de se pencher sur leur vie, sur les conditions dans lesquelles les découvertes ont été faites, sur les difficultés qu'ils ont rencontrées .....
La séance de chimie a pour titre « un génie farfelu et bohème ». Il s'agit évidemment d'Alexandre Porfirievitch Borodine.
Le génie farceur de la physique est George Gamow (de son nom américanisé).
Dans son livre consacré à R. Feynman, J. Gleick cite le mathématicien Mark Kac :
« Il y a deux sortes de génies, les « ordinaires » et les « magiciens ». Un génie ordinaire, c'est quelqu'un d'aussi bon que vous et moi le serions, si nous étions bien meilleurs. La façon dont son esprit travaille ne pose aucun mystère [...] Il en va différemment avec les magiciens. [...] le fonctionnement de leur esprit nous reste en général, incompréhensible. »
Les magiciens, les génies absolus sont sans conteste Lev Davidovitch Landau et Andreï Nikolaïevitch Kolmogorov.

Dimensions culturelle/interculturelle/interdisciplinaire

Une première discipline associée peut être l'anglais (pour l'exploitation de certains textes).
Les documents seront recherchés sur Internet. La présentation faite par les élèves utilisera les ressources offertes par les TICE.
Le fait de s'intéresser aux savants qui ont fait les découvertes à la base du contenu des programmes renvoie évidemment à l'histoire. La vie en Russie sous les tsars et en URSS entre 1930 et 1960 est un bon sujet pour une co-animation physique-chimie et histoire-géographie.
La comparaison de la situation de la physique et de la chimie à celle de la botanique et de l'agronomie fait appel aux SVT.
Enfin, plusieurs savants ont aussi - et, dans quelques cas, surtout - travaillé en mathématiques.

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

Prise de parole en interaction et prise de parole en continu.
CECRL-B2 : « Communiquer spontanément avec un bon contrôle grammatical sans donner l'impression d'avoir à restreindre ce qu'il/elle souhaite dire et avec le degré de formalisme adapté à la circonstance ».
CECRL-B2 : « Faire un exposé clair, préparé, en avançant des raisons pour ou contre un point de vue particulier et en présentant les avantages et les inconvénients d'options diverses. Prendre en charge une série de questions, après l'exposé, avec un degré d'aisance et de spontanéité qui ne cause pas de tension à l'auditoire ou à lui/elle-même ».

Exploitation pédagogique

Démarche pédagogique

Les élèves doivent choisir un savant, physicien ou chimiste, et faire un court exposé sur ses travaux, sa vie, les conditions dans lesquelles il a travaillé, ... À la marge, il leur est également possible de sortir du pays, de s'intéresser aux scientifiques contemporains ayant travaillé ailleurs sur des sujets voisins, aux relations internationales, ....
Il s'agit de vérifier que ses travaux concernent les sujets étudiés en classe de Terminale (ou première) scientifique. Quand la chose est possible, la présentation d'une expérience permettra d'illustrer le propos :
- en chimie par exemple, propriétés de la liaison éthylénique, oxydation des alcools, propriétés comparées des alcools, aldéhydes et cétones, ...
- en physique, réalisation d'expériences sur le chaos, les transitions de phase ; utilisation de logiciels illustrant les propriétés du système solaire....
Certains savants sont bien connus et les anecdotes concernant leur vie sont faciles à trouver (Landau, Gamov, Borodine, Sakharov, ..). D'autres sont un peu oubliés ou ont eu une existence plus discrète. On élargira le propos en se penchant davantage sur les villes où ils ont vécu, sur les universités dans lesquelles ils ont travaillé.....

Évaluation

Proposition d'évaluation

De nombreux dossiers proposent des démarches et critères d'évaluation qui peuvent être adaptés. L'évaluation peut être menée par le professeur et aussi par les autres élèves.
Avant la séance, l'ensemble de la classe se renseigne sur le savant étudié et chacun prépare quelques questions qu'il soumet au préalable à l'élève ou au groupe qui va intervenir..
Celui-ci doit :
- préparer les réponses après avoir éventuellement demandé de l'aide au professeur
- préparer une petite fiche sur le savant étudié
- intervenir brièvement (15 min est un maximum).
Il sera évalué par le professeur sur :
- son autonomie dans la préparation de l'intervention
- le respect des consignes
- l'aisance et l'autonomie prise par rapport aux notes écrites
- le contenu de l'intervention,
- la qualité du support diaporama éventuel, choix des documents présentés à la classe, ..
- les réponses aux questions, la qualité du jeu et de sa mise en œuvre
et par l'ensemble de la classe à laquelle il sera demandé ce qu'elle a pensé de la performance (sur le fond et la forme), sur la clarté des réponses apportées et sur l'intérêt du sujet choisi.
Une grille d'évaluation pourra être fournie (ou construite avec la classe) en amont de la préparation de l'exposé pour aider l'élève à s'autoévaluer et à la classe à évaluer les prestations.
Voir la fiche de préparation pour l'évaluation.

Ouverture et approfondissement

Approfondissement

Les documents seront à rechercher sur Internet. L'utilisation d'un moteur comme Google et la consultation d'un site comme Wikipedia [fr.wikipedia.org/wiki/ (pour une première approche), ru.wikipedia.org/wiki/, en.wikipedia.org/wiki/] est largement suffisante.
Pour le professeur, quelques ouvrages sont mentionnés dans les documents séances.

Ouverture internationale et interdisciplinarité

Ouverture internationale

Les assistants de langues sont à même de faire profiter les élèves de leur connaissance de la Russie et de l'enseignement supérieur russe, voire des centres ou laboratoires de recherche.
Les scientifiques envisagés ont travaillé dans les universités les plus illustres : Markovnikov dans les universités de Kazan et de St Pétersbourg, Mandelstam à l'Université d'état Lomonossov de Moscou, Landau à l'institut physico-technique de Leningrad puis à l'Institut physico-technique d'Ukraine à Kharkov.... Conformément aux derniers alinéas du programme de première S, des contacts avec ces établissements ou avec des scientifiques qui en sont issus seront très utiles.

Prolongements dans la discipline

Les sujets de physique chimie envisagés (molécules organiques, oscillateurs, physique nucléaire, laser, relativité, ...) sont évidemment traités dans l'enseignement supérieur. Il s'agit là d'un prolongement naturel, encore renforcé par l'existence du CLES.

Interdisciplinarité

Informatique, sciences de la vie, mathématiques, histoire peuvent être facilement et utilement associées à cette étude. La comparaison des conditions faites aux physiciens et celles faites aux artistes (écrivains, compositeurs, ...) sous le régime stalinien est également instructive.
Ce document est dédié à la mémoire d'un savant universel qui, comme Alexander von Humboldt en Allemagne, a donné son nom à la grande Université pluridisciplinaire de son pays. Il s'agit de Mikhaïl Vassilievitch Lomonossov qui fut « chimiste, physicien, astronome, historien, poète, dramaturge, linguiste, slaviste, pédagogue et mosaïste »2 et ne vécut que 53 ans.

 


2ainsi que le précise Wikipedia : fr.wikipedia.org/wiki/Mikha%C3%AFl_Lomonossov

 

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Glossaire

Un terme du glossaire au hasard...

Acronyme pour « Content and language integrated learning ».

Cf aussi : EMILE

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