DOMAINE : SCIENCES EXPÉRIMENTALES

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1 DOMAINE : SCIENCES EXPÉRIMENTALES DISCIPLINES : APPLICATIONS DES MATHÉMATIQUES - PHYSIQUE - CHIMIE - BIOLOGIE - INFORMATIQUE 1. APPLICATIONS DES MATHÉMATIQUES (Région des Délices) page A INTRODUCTION A LA MODÉLISATION 2 B INTRODUCTION A MATHEMATICA 3 2. PHYSIQUE (Collège Voltaire) Pour la 3 e année : A ÉLECTROMAGNÉTISME (obligatoire) 4 B MÉCANIQUE (obligatoire) 4 Pour la 4 e année : C COMPLÉMENT D'ÉLECTRICITÉ ET APPLICATIONS DIVERSES 4 D ONDES PHYSIQUE ET MUSIQUE (interdisciplinaire avec Musique) 4 E RELATIVITE 5 H PHYSIQUE DU CORPS SOLIDE ET HYDRODYNAMIQUE 5 3. CHIMIE (Collège Voltaire) C L EAU : DE LA MOLÉCULE A L'EAU NATURELLE 6 I L ÉLECTROCHIMIE 6 E RADIOACTIVITÉ ET CENTRALES NUCLÉAIRES 7 F ALIMENTATION (interdisciplinaire avec Biologie) 7 G BESOINS ET RESSOURCES ENERGETIQUES : ENJEUX ET PROBLEMES UNE APPROCHE GEO-CHIMIQUE (interdisciplinaire avec Géographie) 8 4. BIOLOGIE (Collège Voltaire) G REPRODUCTION HUMAINE 9 B LES GRANDES MALADIES 9 H LA GÉNÉTIQUE AU SERVICE DE L HOMME 9 A MALADIES TROPICALES ET SANTÉ PUBLIQUE EN AFRIQUE 10 F ALIMENTATION (interdisciplinaire avec Chimie) 10 C PHYSIOLOGIE DE L'EXTREME INFORMATIQUE (Collège Voltaire) A CREATION ET DEVELOPPEMENT D'UN SITE WEB 12 DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

2 1. APPLICATIONS DES MATHÉMATIQUES L OC Applications des mathématiques vous amène à suivre les 2 modules annuels cidessous. Cours A : INTRODUCTION A LA MODÉLISATION Utilisation d un logiciel de modélisation (Stella) La modélisation est l activité type des mathématiques appliquées : il s agit de prévoir le comportement de certains objets du monde sensible dans des conditions données compte tenu de lois régissant ces comportements. On fabrique un modèle en représentant les objets du monde matériel par des êtres et des relations mathématiques. En suivant ce module, vous découvrirez des outils de représentation de phénomènes naturels et vous utiliserez l ordinateur pour construire des modèles permettant de simuler ces phénomènes. Programme Outils de représentation Construction de modèles Simulation de phénomènes Durée du cours 2 semestres «Carte» d un modèle de l effet de serre Ce type de représentation illustre les hypothèses formulées pour l effet de serre : l énergie emmagasinée par la Terre dépend de l état de l atmosphère qui, en retour, est conditionné par la quantité d énergie absorbée. DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

3 Cours B : INTRODUCTION A MATHEMATICA Utilisation d un logiciel de calcul symbolique et de représentation graphique Les logiciels de calcul numérique et symbolique font désormais partie du bagage de l étudiant en sciences. Parmi eux, Mathematica s est taillé une réputation méritée. Les universités et les grandes écoles du monde entier ainsi que de très nombreuses entreprises en font usage. En suivant ce module, vous apprendrez à utiliser un des logiciels les plus performants en ce qui concerne les mathématiques et la représentation graphique. Vous découvrirez quelquesunes des innombrables possibilités de Mathematica. Programme Calcul numérique Calcul symbolique Représentation graphique Durée du cours 2 semestres DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

4 2. PHYSIQUE L'OC Physique vous amène à suivre : 2 modules semestriels obligatoires en 3 e année : les modules A et B. 2 modules semestriels à choisir en 4 e année parmi les modules C, D, E et H. Dans la mesure du possible, il vous sera attribué vos 2 choix. Pour la 3 e année : Module A : ÉLECTROMAGNÉTISME Les champs électriques et magnétiques. Applications. Module B : MÉCANIQUE Présentation des mouvements de base à deux ou trois dimensions : Le pendule simple de Galilée. Les chocs de Newton. Les lois de Képler. Ces expériences permettront d'exercer les notions sur le mouvement des objets dans l'espace et sur les grandes lois de conservations. Ce module donne les bases d'une vision moderne de la physique. Pour la 4 ème année : Module C : COMPLÉMENTS D'ÉLECTRICITÉ ET APPLICATIONS DIVERSES Magnétisme : forces de Lorentz et de Laplace, accélérateur de particules, moteur. Induction, courant alternatif, applications à l'électricité industrielle. Module D : ONDES PHYSIQUE ET MUSIQUE Module interdisciplinaire : Physique - Musique La notion d'onde en musique et en physique, les caractéristiques d'un son, ouïe et perception auditive.. DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

5 Module E : RELATIVITE Transformation de Lorentz, quantité de mouvement, énergie relativiste et applications diverses. Module H : PHYSIQUE DU CORPS SOLIDE ET HYDRODYNAMIQUE Corps solide : moments de forces (applications à la biomécanique) et rotation des objets solides. Hydrodynamique et aérodynamique. Cours proposé à Nicolas-Bouvier : - PHYSIQUE MEDICALE. DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

6 3. CHIMIE L'OC Chimie vous amène à choisir 4 modules semestriels parmi les propositions ci-dessous. Dans la mesure du possible, il vous sera attribué vos choix. Il est possible que les modules interdisciplinaires soient obligatoires en fonction des effectifs. Module C : L EAU : DE LA MOLÉCULE A L'EAU NATURELLE Les propriétés particulières de la molécule d eau sont à la base de la vie telle que nous la connaissons. Elle est dotée de caractéristiques qu aucune autre molécule ne possède. Dans ce module, nous commencerons par décrire l apparition de l eau sur terre ainsi que son cycle et brièvement nous aborderons la découverte de sa formule chimique. Nous étudierons alors de façon détaillée la structure ainsi les propriétés de cette molécule, avant de passer aux eaux naturelles, à leur composition et aux propriétés qui en découlent. Finalement, nous aborderons les thèmes du traitement des eaux de boisson et de celui des eaux usées. Photo de la Terre, mettant en évidence la présence simultanée des états solide, liquide et gazeux. Plusieurs laboratoires illustreront les propriétés de l eau pure et des eaux naturelles ainsi que la purification des eaux. Une visite de la station d'épuration d'aïre pourra être organisée afin de compléter la partie sur le traitement des eaux. Module I : L ÉLECTROCHIMIE Dans ce module, nous observerons et expliquerons quelques procédés utilisés pour obtenir, traiter, synthétiser des substances courantes. Par les sujets qui pourront être abordés, notons par exemple le plaquage d objets métalliques, la synthèse de l eau de Javel, les piles et la corrosion. Le cours sera illustré par plusieurs laboratoires. Une ou des visites sont également prévues. DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

7 Module E : RADIOACTIVITÉ ET CENTRALES NUCLÉAIRES Sources d énergie. L énergie et la Suisse. Energie nucléaire : Radioactivité naturelle et artificielle. Période Effets biologiques (radioactivité et homme) Uranium Centrales nucléaires Occident et déchets Visite d'une centrale nucléaire. Energie solaire Module F : ALIMENTATION Manger pour vivre ou vivre pour manger? ou encore s alimenter entre privation et plaisir... Module interdisciplinaire : Biologie - Chimie Les thèmes seront abordés sous les angles de la biologie, de la chimie alimentaire et de la toxicologie et traiteront entre autres des questions ci-dessous et des questions amenées par les élèves. Y a-t-il égalité des sexes devant la nourriture? Régimes végétarien, végétalien, macrobiotique, dissocié... comment s y retrouver? Peut-on être végétarien agréablement? Les graisses sont-elles mauvaises pour la forme? Les additifs sont-ils sans effet négatif? Les vitamines dynamisent-elles notre corps? Le sucre est indispensable mais jusqu'à quel point? Une alimentation équilibrée sans privations est-elle possible? Alimentation des sportifs, compléments alimentaires et dopage où est la limite? 5 fruits et légumes par jour est-ce la solution? Se nourrir avec plaisir : fast-food ou apprendre à faire la cuisine! et autres questions... Ce cours sera illustré par différents laboratoires et des intervenants extérieurs (diététicien ou médecin,...) DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

8 Module G : BESOINS ET RESSOURCES ENERGETIQUES : ENJEUX ET PROBLEMES UNE APPROCHE GEO-CHIMIQUE Module interdisciplinaire : Chimie - Géographie D ici 2050, la population mondiale passera à 9 milliards d humains, avant d atteindre 10 milliards à la fin du siècle. Cela signifie des besoins et des demandes en augmentation du point de vue énergétique. Des besoins en augmentation en raison non seulement de la croissance de la population mondiale, mais aussi de la montée en puissance des nouveaux pays industriels ainsi que des gaspillages (dans les pays riches notamment). Cela signifie aussi des problèmes en perspective, en termes d épuisement ou, tout au moins, de la raréfaction de nombreuses sources d énergies traditionnelles, à commencer par les énergies fossiles. Cela signifie également des problèmes en termes de pollution et leurs implications à différents niveaux, dont en particulier celui de l environnement. Bon nombre d observateurs prédisent déjà un krach écologique qui se produira d ici 2030 [G. Férone, automne 2008; rapport WWF 2008, etc.], une évolution allant vers une crise sans précédent voire même une situation de non retour [...]. Cela signifie aussi des implications / imbrications techno-politiques, économiques et sociales dont il faut bien prendre conscience pour gérer le présent et penser l avenir. L OC se propose d offrir aux élèves l occasion de porter sur ces questions un regard alterné des sciences exactes et des sciences humaines et, plus précisément, de la chimie et de la géographie humaine, en les abordant avec la spécificité de chacune de ces disciplines. Cours proposés à Nicolas-Bouvier : - LA CHIMIE ORGANIQUE. - LA CHIMIE - NOTRE VIE QUOTIDIENNE. - SOLUTIONS POUR L'ENVIRONNEMENT. DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

9 4. BIOLOGIE L'OC Biologie vous amène à choisir 5 modules semestriels parmi les propositions ci-dessous. Dans la mesure du possible, il vous sera attribué 4 de vos choix. Il est possible que le module interdisciplinaire avec la Chimie soit obligatoire en fonction des effectifs. Module G : REPRODUCTION HUMAINE Quels sont les obstacles à la conception d un enfant? et quelles sont les techniques actuelles possibles? Les vrais et les faux jumeaux, quelles différences? Qu est-ce qu un «bébé éprouvette»? Le fœtus entend-il? Quand le fœtus se met-il à bouger? Les médicaments et les drogues sont-ils dangereux pour l enfant? Diagnostics prénataux (DPI) et tris d embryons : quels dangers et quels espoirs? Les mères porteuses sont-elles acceptables? A travers des textes et des images inédites, nous discuterons aussi de l'aspect bioéthique de la science de la reproduction au XXIe siècle. Module B : LES GRANDES MALADIES (cancers, maladies infectieuses, maladies cardiovasculaires) Des exemples seront pris parmi les maladies infectieuses (grandes épidémies), cardiovasculaires, ainsi que les diabètes et cancers, ceci en lien aussi avec l'actualité : grippes (espagnole, aviaire, H1N1,...), le retour de la tuberculose, SRAS, La maladie : génétique ou environnement? Tous les humains sont-ils égaux face aux risques? Prévenir ou soigner : quel choix? quel moyen? Quels sont les impacts sociaux, économiques et épidémiques de ces maladies d'hier et/ou d'aujourd'hui? Module H : LA GÉNÉTIQUE AU SERVICE DE L HOMME Les techniques modernes de la génétique sont-elles des réponses aux maladies de demain? Le clonage, les animaux transgéniques et les organismes génétiquement transformés sont-ils un danger ou une solution? L Homme est-il un apprenti sorcier dans le domaine de la génétique? DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

10 Module A : MALADIES TROPICALES ET SANTÉ PUBLIQUE EN AFRIQUE Qu'est-ce que la santé publique? Historique. Objectifs. Et la santé publique dans les pays en voie de développement? Les objectifs sont-ils les mêmes? Spécificités sociales, économiques, culturelles et géopolitiques. Quelques maladies tropicales Exemples étudiés selon des approches biologique, clinique, prophylactique, thérapeutique, éducative, sociale, économique et environnementale. - la dengue (virus) - la lèpre (bactérie) - les filarioses (parasite) - leishmaniose ou paludisme (parasite) - le chikungunya (virus et son vecteur le moustique tigre). "La santé publique est l'art et la science de prévenir les maladies, de prolonger la vie, d'améliorer la santé physique et mentale des individus par les moyens d'actions collectives " OMS, 1952 Module F : ALIMENTATION Manger pour vivre ou vivre pour manger? ou encore s alimenter entre privation et plaisir... Module interdisciplinaire : Biologie - Chimie Les thèmes seront abordés sous les angles de la biologie, de la chimie alimentaire et de la toxicologie et traiteront entre autres des questions ci-dessous et des questions amenées par les élèves. Y a-t-il égalité des sexes devant la nourriture? Régimes végétarien, végétalien, macrobiotique, dissocié... comment s y retrouver? Peut-on être végétarien agréablement? Les graisses sont-elles mauvaises pour la forme? Les additifs sont-ils sans effet négatif? Les vitamines dynamisent-elles notre corps? Le sucre est indispensable mais jusqu'à quel point? Une alimentation équilibrée sans privations est-elle possible? Alimentation des sportifs, compléments alimentaires et dopage où est la limite? 5 fruits et légumes par jour est-ce la solution? Se nourrir avec plaisir : fast-food ou apprendre à faire la cuisine! et autres questions... Le cours sera illustré par différentes expérimentations au laboratoire et la participation d'intervenants extérieurs (diététicien ou médecin,...) DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

11 Module C : PHYSIOLOGIE DE L'EXTREME La physiologie de l extrême étant l intersection des branches telles que la Chimie, la Physique et la Biologie, elle nécessite de bonnes compétences dans ces domaines. Mélangeant théorie et pratique, les thèmes abordés pendant ce cours seront aussi surprenants que diversifiés : du sommet de l Himalaya, aux profondeurs abyssales des océans, du froid de l Antarctique, à la chaleur étouffante du désert de Gobi, les organismes seront mis à rude épreuve. Comment les bactéries résistent-elles à des températures extrêmes? Comment le cachalot arrive-t-il à chasser à des profondeurs où la pression est 200 fois supérieure à la pression atmosphérique? Comment l Homme réussit-il à gravir des sommets à plus de 8000m sans oxygène? Voici différentes questions auxquelles nous essaierons de répondre pendant ce cours. Cours proposés à Nicolas-Bouvier : - COMPORTEMENT : LES ANIMAUX ET NOUS. - LE SYSTÈME IMMUNITAIRE (défense de l'organisme). DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS

12 5. INFORMATIQUE Cours A: CREATION ET DEVELOPPEMENT D'UN SITE WEB De nos jours, tout le monde 'fait de l'informatique' ou utilise l'informatique. Cette 'science' à rapidement investi un très grand nombre de domaines de l'activité humaine : sciences exactes ou expérimentales, communication, arts, techniques,... Nous sommes ainsi tous devenus des consommateurs d'informatique par le biais de nos traitements de texte ou logiciels de retouche photo sans parler d'internet, de nos téléphones portables ou des jeux vidéos. But du cours Le but de ce cours est de faire progressivement passer l'élève de ce statut d'utilisateur/consommateur à celui de 'créateur d'informatique en herbe'. Le cours s'articule autour du développement d'un site web. Cela permet d'aborder de très nombreux aspects de l'informatique d'aujourd'hui : serveurs, réseaux, programmation, graphisme, etc. Découpage du cours Les deux modules semestriels de 3eme année constitueront un cours annuel. Le découpage pour la 4eme année reste à préciser pour l'an prochain Contenu du cours Voici quelques sujets qui seront abordés : 1. Historique et structuration d'internet. 2. Découverte de divers outils de développement de base. 3. Installation d'un serveur web local. 4. Langage HTML, CSS, Organisation et structuration d'un site Insertion de musique, images, vidéos sur les pages du site,... Le web rendu plus dynamique au travers des langages de script (javascript). La sécurité sur le web. Quels logiciels pour gérer les graphismes et les sons? Approche d'un gestionnaire de blog ou CMS (du type Drupal ou Wordpress) permettant à tout le monde de gérer le contenu de pages web plus facilement. Les page créées par les élèves dans ce cours ne seront pas publiées sur le web, mais tout le site et les outils seront sauvegardés sur une clé USB que l'élève pourra emporter partout. (clé USB que l'élève devra acheter pour suivre le cours) En outre, le cours fera presque exclusivement appel aux logiciels libres : The Gimp, easyphp, Open Office, Filezilla en sont quelques exemples. Cours proposé à Nicolas-Bouvier : - APPRENTISSAGE DE LANGAGES INFORMATIQUE ET DEVELOPPEMENT DE PROGRAMMES. DOMAINE SCIENCES EXPERIMENTALES / MARS