Le ministre de l'éducation nationale, porte-parole du Gouvernement,
Vu le code de l'éducation ;
Vu l'arrêté du 27 janvier 2010 modifié relatif à l'organisation et aux horaires des enseignements du cycle
terminal des lycées, sanctionnés par le baccalauréat général ;
Vu l'avis du Conseil supérieur de l'éducation du 1er juillet 2010,
Arrête :
Art. 1er. - Le programme de l'enseignement spécifique de physique-chimie en classe de première de la série
scientifique est fixé conformément à l'annexe du présent arrêté.
Art. 2. - Les dispositions du présent arrêté entrent en application à la rentrée de l'année scolaire
2011-2012.
Art. 3. - L'arrêté du 9 août 2000 fixant le programme de l'enseignement obligatoire de physique-chimie en
classe de première de la série scientifique est abrogé à la rentrée de l'année scolaire 2011-2012.
Art. 4. - Le directeur général de l'enseignement scolaire est chargé de l'exécution du présent arrêté, qui
sera publié au Journal officiel de la République française.
Fait à Paris, le 21 juillet 2010.
Pour le ministre et par délégation :
Le directeur général
de l'enseignement scolaire,
J.-M. BLANQUER
A N N E X E
PHYSIQUE-CHIMIE
CLASSE DE PREMIÈRE DE LA SÉRIE SCIENTIFIQUE
Préambule
Objectifs
L'enseignement des sciences physiques et chimiques contribue à la construction d'une culture scientifique et
citoyenne indispensable à une époque où l'activité scientifique et le développement technologique imprègnent
notre vie quotidienne et les choix de société. L'activité expérimentale permet notamment de poursuivre
l'éducation de l'élève à la sécurité, à l'évaluation des risques, à la surveillance et à la protection de
l'environnement, au développement durable.
De nos jours, l'enseignement de la physique et de la chimie participe à poser les bases de comportements
sociétaux responsables qui fondent la possibilité du vivre ensemble. En effet, la règle de droit peut être amenée
à s'appuyer sur des normes quantitatives communes (seuils, plafonds, valeurs de références, ...) et la mesure
des écarts à ces normes en définit les modalités de validation. Le respect des autres et de soi est au fondement
de la culture de la responsabilité.
En classe de seconde, la présentation des programmes sous forme de thèmes (santé, pratique sportive,
Univers), a été retenue pour prendre en compte la diversité des publics accueillis.
Au cycle terminal de la série S, les élèves ayant fait le choix d'une orientation scientifique, le programme a
pour ambition de développer leur vocation pour la science et de les préparer à des études scientifiques post-
baccalauréat. La discipline, avec ses contenus et ses méthodes, se met au service de cette ambition en se
fondant sur les atouts qui lui sont propres : son rapport privilégié au réel, qu'elle englobe et pénètre au plus
loin, son rôle dans la structuration des esprits, son importance dans l'appréhension et la relève des défis posés à
l'Homme par l'évolution du monde et de la société.
La série S : la discipline au service des compétences
et des appétences de science
L'enseignement des sciences physiques et chimiques de la série S n'est pas tourné en premier lieu vers la
discipline, mais vers les élèves, afin de susciter et consolider des vocations pour que le plus grand nombre se
dirige vers des carrières scientifiques et techniques.
Le questionnement premier n'est donc pas : « S'ils veulent poursuivre des études scientifiques, qu'est-ce que
les bacheliers S doivent savoir ? », mais plutôt : « Ont-ils acquis les compétences de base de la démarche
scientifique ? » sans lesquelles il n'est point de vocation assortie de réussite. Et pour tous les élèves de cette
série, quel que soit leur métier futur : « Ont-ils développé suffisamment le goût des sciences pour percevoir leur
importance dans la société ? ».
Il ne saurait en découler un affadissement de la discipline, alors qu'elle se mettrait au service de cet objectif
double, celui des compétences et des appétences, mais au contraire une légitimité supérieure, au-delà de sa
propre construction, en donnant sens et pertinence à ses objectifs, méthodes et contenus en direction des élèves
et plus largement de la société.
Partant de cette problématique globale, l'enseignement de la physique-chimie au cycle terminal permet la
construction progressive et la mobilisation du corpus de connaissances et de méthodes scientifiques de base de
la discipline, en s'organisant autour des grandes étapes de la démarche scientifique : l'observation, la
modélisation, et l'action sur le réel, tout en recherchant l'adhésion et l'intérêt des élèves par des entrées et des
questionnements contextualisés et modernes.
Pour cela, l'enseignement du cycle terminal prolonge les différents aspects de l'initiation aux sciences
physiques et chimiques abordée en seconde, en approfondissant les compétences développées au travers des
modalités de mise en oeuvre : la démarche scientifique, l'approche expérimentale, la mise en perspective
historique, le lien avec les autres disciplines, l'usage des TIC.
En classe de seconde, la liberté pédagogique du professeur s'incarne dans une logique thématique propre à
éclairer les choix d'orientation des élèves. Au cycle terminal, elle s'inscrit dans la possibilité de choisir le
niveau d'entrée au sein de la démarche scientifique globale sous-tendant l'articulation du programme. Le
professeur peut ainsi trouver l'accroche la plus à même de consolider l'orientation scientifique de ses élèves en
les initiant aux subtilités et à la pluralité de l'approche du réel. Cette liberté, tournée vers la méthode et qui
affranchit d'une lecture séquentielle du programme, rend également plus faciles les réorientations des élèves
entre les différentes séries.
Modalités
La démarche scientifique
La science est un mode de pensée qui s'attache à comprendre et décrire la réalité du monde à l'aide de lois
toujours plus universelles et efficientes, par allers et retours inductifs et déductifs entre modélisation théorique
et vérification expérimentale. Contrairement à la pensée dogmatique, la science n'est pas faite de vérités
révélées intangibles, mais de questionnements, de recherches et de réponses qui évoluent et s'enrichissent avec
le temps. Initier l'élève à la démarche scientifique, c'est lui permettre d'acquérir des compétences soulignées
dans le texte ci-dessous autour des trois grandes étapes que sont l'observation, la modélisation et l'action qui
le rendent capable de mettre en oeuvre un raisonnement pour identifier un problème, formuler des hypothèses,
les confronter aux constats expérimentaux et exercer son esprit critique.
Il doit pour cela pouvoir mobiliser ses connaissances, rechercher, extraire et organiser l'information utile,
afin de poser les hypothèses pertinentes. Il lui faut également raisonner, argumenter, démontrer et travailler en
équipe.
Ces compétences sont indissociables de compétences mathématiques de base. De plus, en devant présenter la
démarche suivie et les résultats obtenus, l'élève est amené à une activité de communication écrite et orale
susceptible de le faire progresser dans la maîtrise des compétences langagières, orales et écrites, dans la langue
française, mais aussi en langue étrangère, notamment en anglais, langue de communication internationale dans
le domaine scientifique.
En permettant le débat argumenté, le travail en équipe est propice à la construction de ces compétences.
Dans la continuité du collège et de la seconde, la démarche d'investigation s'inscrit dans cette logique
pédagogique.
L'approche expérimentale
Composantes naturelles et privilégiées de la démarche scientifique, les activités expérimentales jouent un rôle
fondamental dans l'enseignement de la physique et de la chimie. Elles établissent un rapport critique avec le
monde réel, où les observations sont parfois déroutantes, où des expériences peuvent échouer, où chaque geste
demande à être maîtrisé, où les mesures toujours entachées d'erreurs aléatoires ou systématiques ne
permettent de déterminer des valeurs de grandeurs qu'avec une incertitude qu'il faut pouvoir évaluer au mieux.
La recherche de la plus grande précision possible dans le contexte des activités expérimentales est au coeur de
l'enseignement de la physique et de la chimie. Il faut rappeler à ce titre l'importance du rôle de la précision
des mesures dans le progrès scientifique. L'histoire des sciences en fournit de nombreuses illustrations : le
degré de précision des observations de Mars par Tycho-Brahé a permis à Kepler d'établir ses lois.
Les activités expérimentales peuvent s'articuler autour de deux pôles distincts : l'expérience de cours, qui
permet un rapport premier entre le réel et sa représentation ; les activités expérimentales menées par les élèves,
moyen d'appropriation de techniques, de méthodes, mais aussi des notions et des concepts.
Associée à un questionnement inscrit dans un cadre de réflexion théorique, l'activité expérimentale, menée
dans l'environnement du laboratoire, contribue à la formation de l'esprit scientifique et permet l'acquisition de
compétences spécifiques. En effet, l'activité expérimentale conduit l'élève à analyser la situation problème qui
lui est proposée, à s'approprier la problématique du travail à effectuer, à justifier ou à proposer un protocole
comportant des expériences, puis à le réaliser. L'activité expérimentale l'amène à confronter ses représentations
avec la réalité, à porter un jugement critique sur la pertinence des résultats obtenus et des hypothèses faites
dans la perspective de les valider. Pour cela il doit faire les schématisations et les observations, réaliser et
analyser les mesures, en estimer la précision et écrire les résultats de façon adaptée.
L'activité expérimentale offre un cadre privilégié pour susciter la curiosité de l'élève, pour le rendre
autonome et apte à prendre des initiatives et pour l'habituer à communiquer en utilisant des langages et des
outils pertinents.
Elle est indissociable d'une pratique pédagogique dans des conditions indispensables à une expérimentation
authentique et sûre.
L'apprentissage de la rigueur et de la plus grande exactitude est au coeur de l'enseignement de la physique et
de la chimie.
La mise en perspective historique
La science a été élaborée par des hommes et des femmes vivant dans un contexte temporel, géographique et
sociétal donné. En remettant en cause les conceptions du monde et la place de l'Homme, son progrès s'est
souvent heurté aux conservatismes, aux traditions, aux arguments d'autorité, aux obscurantismes de toutes
sortes. En ce sens, faire connaître à l'élève l'histoire de la construction de la connaissance scientifique est
source d'inspiration pour la liberté intellectuelle, l'esprit critique et la volonté de persévérer. Elle est également
une école d'humilité et de patience dans la mesure où cette histoire s'est accompagnée d'un impressionnant
cortège d'hypothèses fausses, de notions erronées autant que de controverses passionnées.
L'approche historique montre que la science moderne, qui transcende les différences culturelles, est
universelle et qu'elle est désormais le bien de l'humanité tout entière.
Sans tomber dans la systématisation, l'enseignant peut utiliser l'approche historique comme démarche
didactique destinée à mettre la science en contexte et en culture. Cette approche montre en outre l'obstacle
épistémologique opposé à la connaissance par les apparences sensibles, qui se retrouve dans les blocages créés
par les représentations a priori des élèves. Ceux-ci peuvent en retour être rassurés par le spectacle des erreurs
commises par de grands esprits tout au long de l'histoire de la pensée scientifique.
L'histoire des sciences montre également la diversité de la démarche scientifique, qui ne se réduit pas à une
progression séquentielle : observation modélisation vérification (ou réfutation), illustrée par la démarche
d'investigation, qui est d'essence pédagogique. La réalité historique est beaucoup plus complexe. La plus
grande révolution dans l'histoire de la pensée, l'hypothèse copernicienne, n'a pas été avancée pour des raisons
liées aux observations du temps, qui trouvaient une explication apparemment plus naturelle dans la cosmogonie
aristotélicienne. La validation n'est venue que plus de deux cents ans après, avec la découverte du petit
mouvement parallactique des étoiles grâce au progrès technique réalisé dans les instruments d'observation.
Le choix laissé au professeur de l'entrée dans le corps du programme est illustratif de cette pluralité des
approches du réel qui est au coeur de la démarche scientifique.
Le lien avec les autres disciplines
De même que l'étude efficiente et contextualisée du réel nécessite les apports croisés des différents domaines
concernés de la connaissance, les grands défis auxquels nos sociétés sont confrontées exigent une approche
scientifique et culturelle globale. Il convient donc de rechercher les liens entre les sciences physiques et
chimiques et les autres disciplines.
La liaison avec les mathématiques est évidente et nécessaire, car elle sous-tend le caractère par définition
quantitatif des sciences expérimentales et la formalisation qui leur confère l'universalité. Les mathématiques
peuvent à l'inverse trouver matière à application dans l'étude de situations réelles.
Les sciences de la vie et de la Terre, qui ont abondamment recours aux concepts et résultats des sciences
physiques et chimiques, fournissent à ces dernières un terrain propice à illustration et réinvestissement.
Il en est de même avec les sciences et techniques industrielles, dans cette synergie féconde entre progrès
technologique et progrès scientifique.
La relation peut être tout aussi fructueuse avec bien d'autres disciplines : les lettres, l'anglais
(communication internationale et recherche documentaire) mais aussi l'histoire-géographie (histoire des sciences
et des idées, développement de leurs applications), la philosophie (épistémologie), l'éducation physique et
sportive (mesure et analyse des performances)...
Aucune discipline ne saurait être exclue a priori de la coopération interdisciplinaire avec la physique et la
chimie. Ainsi, les sciences physiques et chimiques apportent également leur contribution à l'enseignement de
l'histoire des arts en soulignant les relations entre l'art, la science et la technique, notamment dans les rapports
de l'art avec l'innovation et la démarche scientifiques, l'analyse et la restauration des oeuvres ou dans le
discours tenu par l'art sur les sciences et les techniques. En retour, les arts peuvent fournir des objets d'étude
motivants pour les élèves.
La coopération interdisciplinaire amène un nouveau rapport pédagogique à la connaissance, qui peut
permettre ultérieurement à chacun d'agir de façon éclairée dans sa vie courante ou l'exercice de sa profession.
L'usage adapté des technologies de l'information
et de la communication (TIC)
La physique et la chimie fournissent naturellement l'occasion d'acquérir des compétences dans l'utilisation
des TIC, dont certaines sont liées à la discipline et d'autres d'une valeur plus générale.
Outre la recherche documentaire, le recueil des informations, la connaissance de l'actualité scientifique, qui
requièrent notamment l'exploration pertinente des ressources d'internet, la mise en relation de classes effectuant
une même recherche documentaire ainsi que la comparaison de mesures effectuées dans des établissements
différents sont rendues possibles par les TIC.
L'activité expérimentale peut s'appuyer avec profit sur elles : expérimentation assistée par ordinateur, saisie
et traitement des mesures. La simulation est l'une des modalités de pratique de la démarche scientifique
susceptible d'être utilisée.
L'automatisation de l'acquisition et du traitement des données expérimentales peut ainsi permettre de
dégager du temps pour la réflexion, en l'ouvrant aux aspects statistiques de la mesure et au dialogue entre
théorie et expérience.
L'usage de caméras numériques, de dispositifs de projection, de tableaux interactifs et de logiciels
généralistes ou spécialisés doit être encouragé.
Les travaux pédagogiques et les réalisations d'élèves gagneront à s'insérer dans le cadre d'un environnement
numérique de travail (ENT), au cours ou en dehors des séances.
Il faudra toutefois veiller à ce que l'usage des TIC comme auxiliaire de l'activité didactique ne se substitue
pas à une activité expérimentale directe et authentique.
Outre les sites ministériels, les sites académiques recensent des travaux de groupes nationaux, des ressources
thématiques (Edubase), des adresses utiles.
Architecture des programmes
du cycle terminal
Les programmes de première et de terminale de la série scientifique s'articulent autour des grandes phases de
la démarche scientifique : observer, comprendre, agir, et s'appuient sur des entrées porteuses et modernes.
Observer : l'Homme reçoit du monde matériel un ensemble d'informations sous forme d'énergie transportée
par des ondes et des particules. La lumière en constitue la forme la plus immédiate et répandue, l'oeil le
premier instrument, la vision la première sensation, avec les images et leurs couleurs. Ce premier abord de la
réalité montre déjà qu'il n'existe pas d'observation a priori, sans un cadre conceptuel qui lui donne sens, ni un
instrument de réception et d'analyse. Dans cette partie du programme centrée sur le recueil des informations, la
démarche scientifique montre déjà sa globalité et sa subtilité.
Comprendre : en s'appuyant sur le langage des mathématiques qui donne accès au formel et au quantitatif, la
science expérimentale peut accéder à l'universel et au réinvestissement à partir de phénomènes particuliers.
Cette partie du programme, centrée sur l'interprétation et la modélisation, montre que l'universalité peut
s'expliquer en l'état actuel des connaissances par l'existence d'interactions fondamentales, responsables de la
cohésion, des transformations et des mouvements, à toutes échelles, de la matière connue. A chacune de ces
interactions est associée une forme d'énergie. L'application du principe de la conservation de l'énergie montre
une des facettes de la démarche scientifique, tenue de partir de postulats fondateurs, dont la validité doit être
légitimée par le retour au réel.
Agir : les moyens théoriques et technologiques que l'Homme se donne, outre qu'ils permettent de tester la
fiabilité des modèles scientifiques et d'agrandir sans cesse le champ d'investigation du réel, lui offrent des
réponses aux défis qu'il doit relever pour assurer le bien-être et le bien-vivre de tous dans le respect et la
préservation de l'environnement. Cette partie du programme doit conduire le professeur à choisir des exemples
d'application de la physique et de la chimie qui répondent à ces enjeux posés au devenir de l'Humanité et à la
planète. Elle doit également montrer que les réponses résident dans la capacité de créer et d'innover qui est au
coeur de l'activité scientifique. Elle doit donc à ce titre laisser un espace de liberté au professeur pour illustrer
cette capacité avec ses élèves.
Cette liberté pédagogique permet par ailleurs au professeur de choisir ses progressions, ses niveaux d'entrée
et ses exemples pour présenter les différents contenus et notions du programme.
CLASSE DE PREMIÈRE DE LA SÉRIE SCIENTIFIQUE
Présentation
Comme première partie du programme du cycle terminal, le programme de la première S se veut une
introduction à l'objectif de formation à la démarche scientifique, tout en présentant la souplesse nécessaire aux
réorientations entre les séries. Ces choix, ajoutés à la volonté d'encourager la liberté pédagogique des
enseignants, ont entraîné une rédaction volontairement allégée des contenus, notions et compétences attendues.
Les professeurs, en revanche, s'ils souhaitent bénéficier de ressources didactiques, de situations et de
questionnements, peuvent se reporter aux sites ministériels sur Eduscol : http://www.eduscol.education.fr/spc où
ils trouveront des ressources pour la classe, qui n'ont cependant pas de valeur prescriptive.
Il conviendra par ailleurs qu'ils s'appuient au mieux sur les acquis du programme de seconde.
Pour ce qui est de l'organisation du programme, les orientations thématiques introduites à partir de
questionnements sont les suivantes :
Observer : couleurs et images
La partie « observation » est effectivement réservée à la partie visible du spectre électromagnétique, qui
constitue la source des phénomènes physiques les plus immédiatement perceptibles.
La couleur est en premier lieu pour l'Homme un phénomène d'origine physiologique lié à l'oeil, ce qui
justifie l'abord du thème : « couleur, vision, image ».
L'étude des sources de lumière permet une explication physique de la couleur. C'est le thème « sources de
lumière colorée ».
Empiriquement d'abord, plus rationnellement ensuite, l'Homme a appris à isoler puis à créer des « matières
colorées », troisième thème de cette partie.
Le professeur traite les trois thèmes dans l'ordre de son choix, attendu que la démarche scientifique est à
l'oeuvre entre les trois ou au sein de chacun d'eux. Le professeur peut aussi choisir de faire un détour par les
autres parties « Comprendre » et « Agir », par exemple dans une succession : matières colorées
transformations de la matière (réactions chimiques) synthétise de molécules, fabrication de nouveaux
matériaux.
Comprendre : lois et modèles
A tous ses niveaux d'organisation, la matière manifeste une cohésion fondée sur l'existence d'interactions
fondamentales dont les propriétés expliquent cette stabilité des structures, des états physiques et des édifices
chimiques à différentes échelles d'organisation de la matière, des particules subatomiques aux amas de
galaxies. Cette stabilité cesse en raison des échanges et des transformations d'énergie responsables des
changements d'état, des réactions nucléaires et des réactions chimiques.
A ces interactions peuvent être associés des champs et des forces.
Au sein de tous ces phénomènes est présente cette grandeur essentielle des sciences physiques et chimiques
et seulement perceptible par ses effets, l'énergie. Dans le cadre de l'étude d'un réel en perpétuelle évolution,
l'affirmation du principe de conservation de l'énergie s'avère un outil puissant et universel d'explication des
phénomènes, d'anticipation et de découvertes.
Le professeur exerce sa liberté pédagogique en traitant cette partie du programme, dédiée à la modélisation
conceptuelle, dans l'ordre des thèmes de son choix : à partir du principe de conservation de l'énergie ou pour y
aboutir ; à partir des observations pour en déduire l'existence des interactions, ou l'inverse, etc.
Agir : défis du XXIe siècle
L'histoire des sociétés montre que la science a acquis « droit de Cité » lorsqu'elle a donné aux faits
techniques établis de façon empirique une base conceptuelle universelle permettant de comprendre ces faits,
d'en formaliser la théorie pour la réinvestir de façon efficiente.
L'activité scientifique et ses applications technologiques s'avèrent être des réponses appropriées à des défis
posés à l'Homme comme transformer l'énergie et économiser les ressources, synthétiser des molécules et
fabriquer de nouveaux matériaux, thèmes retenus pour la première S.
Le thème « Créer et innover » est un espace de liberté pour le professeur, qui peut choisir un ou deux sujets
d'étude en raison de l'intérêt que ses élèves et lui-même y trouvent, des ressources locales, de l'actualité
scientifique, de l'opportunité de découvrir certains métiers de la recherche, ou de la possibilité de participer à
des actions de promotion de la culture scientifique et technique. A ce titre, le professeur peut trouver des
exemples d'actions spécifiques en ce domaine dans celles du dispositif ministériel « Sciences à l'Ecole ».
Ainsi, la partie : « Agir : défis du XXIe siècle » conduit l'élève à percevoir les tendances actuelles de la
recherche et du progrès scientifique.
Ce programme est présenté en deux colonnes intitulées :
Notions et contenus : il s'agit des concepts à étudier ;
Compétences attendues : il s'agit de connaissances à mobiliser, de capacités à mettre en oeuvre et d'attitudes
à acquérir et dont la maîtrise est attendue en fin d'année scolaire. Lorsqu'elles sont écrites en italique, ces
compétences sont de nature expérimentale.
Le professeur peut aussi bien avoir une lecture horizontale de son choix de progression thématique (dans une
même partie) que verticale (par succession de thèmes appartenant à des parties différentes). La liberté de
l'enseignant, traduction sur le plan pédagogique de la liberté intellectuelle du chercheur, doit être révélatrice
pour les élèves de l'esprit de la démarche scientifique.
PROGRAMME