Programme de Physique-Chimie en première

La Réforme du BAC 2021 qui entre en vigueur dès la rentrée 2019 propose une toute nouvelle organisation des programmes du lycée. Cette réforme implique notamment la suppression des filières S, ES et L, remplacées par le choix de spécialités. À son arrivée en première, l’élève doit ainsi choisir 3 spécialités parmi les 12 options qui lui sont proposées. En terminale, le choix s’affine puisque l’élève devra sélectionner 2 des spécialités déjà étudiées en première, ainsi qu’une option complémentaire. Pour tout comprendre sur le choix des spécialités au lycée, consultez notre guide complet.

La spécialité physique-chimie en première 

Le nouveau programme de première comprend tout d’abord un ensemble d’enseignements communs, dont la Physique-Chimie ne fait pas partie :

  • Français 4h
  • Histoire-géographie 3h
  • 2 Langues vivantes 4h30
  • Éducation physique et sportive 2h
  • Enseignement scientifique 2h
  • Enseignement moral et civique 18h annuelles

Pour compléter les enseignements du tronc commun, l’élève doit choisir 3 enseignements de spécialité parmi les options suivante, dont la Physique-Chimie fait partie. Chacune représente 4 heures d’enseignement hebdomadaire :

  • Arts
  • Biologie-écologie
  • Histoire-géographie, géopolitique et sciences politiques
  • Humanités, littérature et philosophie
  • Langues, littératures et cultures étrangères
  • Littérature et LCA
  • Mathématiques
  • Numérique et sciences informatiques
  • Physique-chimie
  • Sciences de la vie et de la Terre
  • Sciences de l’ingénieur
  • Sciences économiques et sociales

S’il le souhaite, l’élève peut compléter son programme de première en sélectionnant un enseignement optionnel, qui représente 3 heures de cours par semaine :

  • 3e langue vivante
  • LCA : latin
  • LCA : grec
  • Éducation physique et sportive
  • Arts
  • Hippologie et équitation
  • Agronomie-Économie-Territoires
  • Pratiques sociales et culturelles

Objectifs du programme de spécialité physique-chimie  

Le programme de physique-chimie de la classe de première s’inscrit dans la continuité de celui de la classe de seconde, en promouvant la pratique expérimentale et l’activité de modélisation et en proposant une approche concrète et contextualisée des concepts et phénomènes étudiés. La démarche de modélisation y occupe donc une place centrale pour former les élèves à établir un lien entre le «monde» des objets, des expériences, des faits et celui des modèles et des théories. Aussi l’enseignement proposé s’attache-t-il à poursuivre l’acquisition des principaux éléments constitutifs de cette démarche.

Compétences associées au programme de spécialité physique-chimie en première

Pendant son apprentissage de la spécialité Physique-Chimie, l’élève de première est amené à développer certaines compétences liées à la démarche scientifique. Ces compétences sont illustrées par plusieurs exemples de capacités :

Compétences

Capacités associées

S’approprier

  • Énoncer une problématique  
  • Rechercher et organiser l’information en lien avec la problématique étudiée  
  • Représenter la situation par un schéma

Analyser – Raisonner

  • Formuler des hypothèses  
  • Proposer une stratégie de résolution  
  • Planifier des tâches  
  • Évaluer des ordres de grandeur  
  • Choisir un modèle ou des lois pertinentes  
  • Choisir, élaborer, justifier un protocole  
  • Faire des prévisions à l’aide d’un modèle  
  • Procéder à des analogies

Réaliser

  • Mettre en œuvre les étapes d’une démarche  
  • Utiliser un modèle  
  • Effectuer des procédures courantes (calculs, représentations, collectes de données, etc.)  
  • Mettre en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité

Valider

  • Faire preuve d’esprit critique, procéder à des tests de vraisemblance  
  • Identifier des sources d’erreur, estimer une incertitude, comparer à une valeur de référence  
  • Confronter un modèle à des résultats expérimentaux  
  • Proposer d’éventuelles améliorations de la démarche ou du modèle

Communiquer

À l’écrit comme à l’oral :  

  • présenter une démarche de manière argumentée, synthétique et cohérente
  • utiliser un vocabulaire adapté et choisir des modes de représentation appropriés  
  • échanger entre pairs

Organisation du programme de spécialité physique-chimie

Le programme de spécialité physique-chimie en première s’organise à partir des 4 thèmes étudiés au collège et en seconde :

  • Constitution et transformations de la matière
  • Mouvement et interactions
  • L’énergie : conversions et transferts
  • Ondes et signaux

Les thèmes ci-dessus s’appuient sur des situations de la vie quotidienne pour permettre une compréhension de notions clés, liées à la Physique-Chimie mais aussi à d’autres disciplines scientifiques :

  • Notions transversales (modèles, variations et bilans, réponse à une action, etc.).
  • Notions liées aux valeurs des grandeurs (ordres de grandeur, mesures et incertitudes, unités, etc.).
  • Dispositifs expérimentaux et numériques (capteurs, instruments de mesure, microcontrôleurs, etc.).
  • Notions mathématiques (situations de proportionnalité, grandeurs quotient, puissances de dix, fonctions, vecteurs, etc.).
  • Notions en lien avec les sciences numériques (programmation, simulation, etc.)

Constitution et transformations de la matière 

Cette partie particulièrement riche en termes de contenu, permet d’étudier la transformation d’un système et la modélisation microscopique de la matière, tout en fournissant une première approche de la chimie organique. Elle s’organise de la manière suivante :

Suivi de l’évolution d’un système, siège d’une transformation

  • Détermination de la composition du système initial à l’aide de grandeurs physiques
  • Suivi et modélisation de l’évolution d’un système chimique
  • Détermination d’une quantité de matière grâce à une transformation chimique

De la structure des entités aux propriétés physiques de la matière 

  • De la structure à la polarité d’une entité
  • De la structure des entités à la cohésion et à la solubilité/miscibilité d’espèces chimiques
  • Propriétés physico-chimiques, synthèses et combustions d’espèces chimiques organiques
    • Structure des entités organiques
    • Synthèses d’espèces chimiques organiques
    • Conversion de l’énergie stockée dans la matière organique

Capacités associées

  • Préparer une solution par dissolution ou par dilution en choisissant le matériel adapté.  
  • Réaliser le spectre d’absorption UV-visible d’une espèce chimique.  
  • Réaliser des mesures d’absorbance en s’aidant d’une notice.  
  • Mettre en œuvre un test de reconnaissance pour identifier une espèce chimique.  
  • Mettre en œuvre le protocole expérimental d’un titrage direct avec repérage colorimétrique de l’équivalence.  
  • Utiliser un logiciel de simulation et des modèles moléculaires pour visualiser la géométrie d’entités chimiques.  
  • Proposer et mettre en œuvre un protocole d’extraction liquide-liquide d’une espèce chimique à partir de données de solubilité et de miscibilité.  
  • Mettre en œuvre des dispositifs de chauffage à reflux et de distillation fractionnée.  
  • Réaliser une filtration, un lavage pour isoler et purifier une espèce chimique.  
  • Réaliser une chromatographie sur couche mince.  
  • Mettre en œuvre un dispositif pour estimer une température de changement d’état.  
  • Respecter les règles de sécurité préconisées lors de l’utilisation de produits chimiques et de verrerie.  
  • Respecter le mode d’élimination d’une espèce chimique ou d’un mélange pour minimiser l’impact sur l’environnement.

Mouvement et interactions

La mécanique représente un enseignement particulièrement intéressant pour l’élève en termes d’observation et d’expérience, mais aussi d’un point de vue conceptuel et méthodologique. Cette partie s’organise en 3 segments principaux :

  • Interactions fondamentales et introduction à la notion de champ
  • Description d’un fluide au repos
  • Mouvement d’un système

Capacités associées

  • Mettre en œuvre un dispositif permettant d’illustrer l’interaction électrostatique.  
  • Utiliser un dispositif permettant de repérer la direction du champ électrique.  
  • Mesurer une pression dans un gaz et dans un liquide.  
  • Mettre en œuvre un dispositif expérimental permettant de collecter des données sur un mouvement (vidéo, chronophotographie, etc.).

L’énergie : conversions et transferts 

Dans cette partie, l’élève de première étudie en détails les phénomènes électriques et mécaniques, cette deuxième partie s’inscrivant directement dans le prolongement du thème “Mouvement et interactions” :

  • Aspects énergétiques des phénomènes électriques
  • Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques

Capacités associées

  • Utiliser un multimètre, adapter le calibre si nécessaire.  
  • Réaliser un montage électrique conformément à un schéma électrique normalisé.  
  • Mesurer et traiter un signal au moyen d’une interface de mesure ou d’un microcontrôleur.  
  • Commander la production d’un signal grâce à un microcontrôleur.  
  • Mettre en œuvre un protocole permettant d’estimer une énergie transférée électriquement ou mécaniquement.  
  • Respecter les règles de sécurité préconisées lors de l’utilisation d’appareils électriques.

Ondes et signaux 

Ce thème aborde les différents types d’ondes en introduisant la double périodicité et la notion de longueur d’onde, qui peuvent s’appliquer à de nombreux domaines (médecine, musique, audiométrie, etc). Sont étudiées également les relations algébriques relatives à la formation d’une image et les deux modèles de la lumière. Cette partie est structurée de la manière suivante :

  • Ondes mécaniques
  • La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire
    • Images et couleurs
    • Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière

Capacités associées

  • Mettre en œuvre un dispositif expérimental permettant d’illustrer la propagation d’une perturbation mécanique.  
  • Mettre en œuvre un dispositif expérimental permettant de collecter des données sur la propagation d’une perturbation mécanique (vidéo, chronophotographie, etc.).  
  • Mettre en œuvre un dispositif permettant de mesurer la période, la longueur d’onde, la célérité d’une onde périodique.  
  • Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour estimer la distance focale d’une lentille mince convergente.  
  • Réaliser un montage optique comportant une lentille mince pour visualiser l’image d’un objet plan réel.  
  • Mettre en œuvre un dispositif pour illustrer la synthèse additive ou la synthèse soustractive.  
  • Mettre en œuvre un dispositif pour illustrer que la couleur apparente d’un objet dépend de la source de lumière.  
  • Mettre en œuvre un protocole expérimental permettant d’obtenir un spectre d’émission.  
  • Respecter les règles de sécurité préconisées lors de l’utilisation de sources lumineuses.

En bref, le programme très complet de la spécialité physique-chimie en première entre dans la continuité de l’enseignement de seconde, et prépare les élèves à un niveau de difficulté supplémentaire en terminale, pour ceux qui choisiront de poursuivre cette spécialité. En choisissant la physique-chimie, les élèves de première développent leur goût pour les sciences, acquièrent des modes de raisonnement propres à une formation par les sciences expérimentales, et se préparent à des études supérieures dans des domaines tels que la médecine, l’ingénierie, la technologie, etc.

Programme de la nouvelle spécialité physique-chimie à partir de la rentrée 2019

Le programme de la spécialité physique-chimie en première a été dévoilé par le Conseil Supérieur des Programmes. Il est consultable ci-dessous :

programme-physique-chimie-premiere

Analyse du programme  physique-chimie en classe de Première

Tout comme le programme de Seconde, la refonte du lycée laisse place à une restructuration complète quant à l’agencement du programme de Première en Physique-Chimie. Par son organisation également séquentielle autour de plusieurs thèmes d’étude (Constitution et analyse de la matière ; Mouvement et interactions ; L’énergie : conversion et transfert ; Ondes et signaux) ; le contenu du programme de Première spécialité s’inscrit dans la continuité de celui de Seconde. De plus, la plupart des notions traitées s’appuient sur des savoirs et compétences dont les fondements ont été enseignés pendant l’année de Seconde. Réussir sa spécialité nécessitera par conséquent des bases de Seconde solides (on visera une moyenne planchée à 12/20 durant l’année de Seconde pour pouvoir appréhender la classe de Première sereinement).
On constate également un programme plus exigeant ; faisant écho aux diverses enquêtes alarmantes sur le niveau actuel des élèves français en sciences ; niveau qui n’a cessé de chuter depuis la dernière réforme du lycée. Ainsi des «compétences mathématiques» apparaissent au sein des capacités exigibles, dont nous savons que certaines d’entre elles (utilisation des vecteurs, produit scalaire, trigonométrie) posent généralement des difficultés.
Toutefois le nombre d’heures d’enseignement augmentant (4H au lieu de 3H) ; on s’attend à ce que l’élévation du niveau d’exigence soit moins difficile à absorber que pour la nouvelle classe de Seconde.
On note l’introduction de compétences numériques (initiation à un langage de programme, utilisation de microcontrôleur en activité expérimentale) qui vont certainement changer la physionomie des travaux de laboratoire tels qu’ils sont effectués actuellement.

 

Bilan 

  • Un programme de Première plus complet dans la diversité des thèmes traités et avec des «capacités mathématiques» clairement identifiées.
  • Beaucoup moins de modifications, à la fois dans les notions et dans l’esprit, que pour le niveau Seconde.
  • La partie «Énergie» est grandement enrichie (travail d’une force et théorème de l’énergie cinétique).
  • Une introduction à la statique des fluides.
  • La maîtrise des outils mathématiques fondamentaux (vecteurs, trigonométrie, calculs en chimie …) sera davantage encore l’un des marqueurs de réussite de la classe de Première.
  • Un programme de Première globalement plus exigeant mais dont l’augmentation du volume horaire semble permettre une répartition raisonnable des efforts.
  • De nombreuses notions descendent du niveau Terminale («ondes mécaniques» et «titrages» notamment) de l’ancien programme ; laissant penser que le nouveau programme de Terminale comportera des notions de l’actuel programme de math sup.

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