Programmes de physique du lycée en France

Nous allons analyser très brièvement ici les différents habitats des grandeurs physiques vectorielles et des mouvements de translation dans les programmes actuels de physique au lycée dans les filières scientifiques. En effet, c’est à partir de la classe de seconde que les élèves rencontrent des objets physiques en relation avec le modèle vectoriel (vitesse et forces). Il est vrai qu’ils ont rencontré ces notions au collège, mais essentiellement sous leur aspect qualitatif, l’enseignement se bornant à la description qualitative des phénomènes. Dans les objectifs du programme de seconde, les concepteurs des programmes tout en privilégiant la dimension culturelle de l’enseignement de la physique dans cette classe, expriment clairement cette rupture entre les deux ordres d’enseignement que sont le collège et le lycée.

Par rapport au collège, l’approche de ces disciplines (chimie et physique) au cours des années de lycée doit marquer une certaine rupture : c’est en effet au lycée qu’il faut amener les élèves à comprendre que le comportement de la nature s’exprime à l’aide de lois générales qui prennent l’expression de relations mathématiques entre grandeurs physiques bien construites. L’utilisation du langage mathématique qui, selon le mot de Galilée, est celui de la nature, mérite un soin particulier : même si, à un stade avancé d’analyse d’une situation physique c’est ce langage qui permet de faire des prédictions quantitatives ou de découvrir des effets qualitatifs inattendus, il ne se substitue pas à l’utilisation de la langue naturelle, qui demeure celle de la question que l’on se pose et de la compréhension qualitative d’un phénomène. (B.O, 2001, p. 7)

Comme on le voit dans ce commentaire, les rédacteurs des programmes de physique mettent en exergue l’importance du rôle de l’outil mathématique dans l’expression des lois physiques en tant que simple langage. Cependant, l’insistance sur cet aspect permet de mettre à distance les mathématiques.

Une potentialité d’utilisation des vecteurs en classe de seconde apparaît dans la partie intitulée

Analyse institutionnelle Analyse des programmes de physique

Extrait du programme de physique de seconde (B.O n°6 hors série du 12 août 1999, p. 20)

Cependant, l’objectif assigné au programme de se focaliser sur les principes de relativité du mouvement et d’inertie tout en limitant leur application à la gravitation universelle, réduit au minimum la portée de la modélisation vectorielle à ce niveau d’étude.

En revanche, en classe de première scientifique, on introduit une perspective plus scientifique fondée sur la construction de la physique à plus long terme avec l’acquisition d’une certaine technicité, tant sur le plan théorique, qu’expérimental. Le contenu du programme de cette classe fait apparaître l’usage des vecteurs dans trois parties :

1. mouvement d’un solide indéformable

2. Forces macroscopiques s’exerçant sur un solide 3. Lois de Newton

Parmi les compétences mises en œuvre dans ce programme, on en note neufs liées aux mathématiques :

Compétences liées aux mathématiques : - comprendre l’intérêt du calcul littéral, - utiliser les puissances de 10,

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- utiliser les vecteurs et le produit scalaire de deux vecteurs, - construire un graphique à la main et savoir l’utiliser, - utiliser quelques notions de géométrie,

- utiliser les notions simples de statistiques du programme de mathématique (valeur moyenne et largeur),

Bien que les connaissances et savoir-faire liés aux mathématiques soient clairement explicités dans la colonne de droite au fur et à mesure de leur apparition dans le programme, ces compétences seront à mettre en oeuvre tout au long de l’année. (B.O n°7 hors série du 31 août 2000, p. 185)

Extrait du programme de physique de première S (B.O n°7 hors série du 31 août 2000, p. 187)

Le tableau ci-contre fait voir l’importance qui est donnée aux expériences et aux mesures d’enregistrement. Toutefois, on note que très peu de choses sont dites sur la notion de vecteur vitesse, dont on peut se demander quelle place elle pourra trouver dans cette approche, tant on connaît la propension de l’enseignement de la physique à rabattre les tâches sur la vitesse aux seules propriétés scalaires

Analyse institutionnelle Analyse des programmes de physique

Par ailleurs, la vitesse (instantanée) est ramenée à une vitesse moyenne sur un court intervalle de temps.

Vitesse d’un point d’un solide.

La valeur de la vitesse moyenne est introduite comme le quotient de la distance parcourue par la durée. La mesure approchée de la valeur de la vitesse d’un point est obtenue par le calcul de la valeur de la vitesse moyenne entre deux instants voisins. (Op. cité, 187)

Parallèlement, pour ce qui concerne le mouvement de translation, on peut se demander aussi comment les enseignants feront vivre la connaissance et le savoir faire exigible qui lui est relatif : savoir que le vecteur vitesse est le même pour tous les points d’un solide en

translation. A moins de se limiter à une validation expérimentale ce qui est loin de prouver l’assertion ci-dessus. Rappelons que, dans l’analyse des travaux antérieurs nous avons vu dans le paragraphe sur le mouvement de translation et ses liens avec la translation mathématique, qu’il était possible avec les connaissances des élèves de montrer que le vecteur vitesse est le

même pour tous les points d’un solide en translation.

III.4.2 Conclusion sur l’analyse des programmes de physique