OBJECTIFS

De la classe de seconde à la série scientifique

 Le programme de seconde a été conçu "pour faire sens par lui-même [...] tout en fournissant des bases solides à ceux qui continueront dans la voie scientifique" (B.O. hors-série n° 6 du 12 août 1999). Cette double caractéristique résulte de la nature hétérogène du public auquel ce programme s'adresse, public constitué pour un tiers seulement d'élèves qui optent pour la filière scientifique. Ces bases posées à la fois pour le court et le long terme sont de nature diverses : certaines relèvent des contenus, d'autres de la méthodologie. S'agissant du registre des contenus, c'est la mise en place du double regard microscopique-macroscopique qui est essentielle ; s'agissant de la méthodologie, c'est la pratique du questionnement qui paraît cruciale. La logique qui préside à la construction du programme de la série S est en partie différente de celle de la classe de seconde, puisqu'il s'agit dorénavant de construire la discipline pour l'avenir d'élèves qui ont fait le choix de s'intéresser aux sciences. Mais sur les deux aspects mentionnés ci-dessus, qui peuvent d'ailleurs servir de grille de lecture et d'interprétation, le programme de la classe de première S s'inscrit dans la continuité de la classe de seconde.
Concernant le double regard microscopique-macroscopique, les élèves ont été amenés en seconde à s'interroger sur la structuration de la matière à différentes échelles. En physique, c'est directement l'objet de l'exploration des échelles de distances et de temps ; l'explicitation des contenus microscopiques des notions de température et de pression procède de la même préoccupation ; c'est également le cas en chimie lors de l'étude de la structure des atomes et des molécules et lors du suivi, au niveau macroscopique, de l'évolution d'un système chimique. On le voit : ce thème est sous-jacent à l'ensemble du programme. Au cours des deux années de la filière S, les élèves verront que cette structuration renvoie aux caractéristiques des interactions fondamentales s'exerçant entre constituants élémentaires. Il faut remarquer que cette culture est indispensable pour se repérer dans le foisonnement des techniques modernes qui interviennent couramment à toutes les échelles, depuis le micron jusqu'à la taille de la Terre. Les biotechnologies et l'industrie des composants électroniques se placent à un bout de la chaîne, l'industrie des satellites d'observation de la Terre ou de télécommunication se placent à l'autre bout. L'échelle mésoscopique - en gros, du nanomètre au micron - et celle du système solaire (projets de satellites vers Mars) relèvent encore du laboratoire, mais leurs enjeux sont régulièrement discutés dans les revues de vulgarisation et même dans les journaux quotidiens. Quant à l'échelle du femtomètre - celle du noyau atomique - il suffit de mentionner que plus de 70 % de l'électricité est, en France, d'origine nucléaire.

Quelques précisions à présent concernant le questionnement.
Dans l'introduction relative au programme de seconde, était mis en avant l'intérêt de privilégier en classe des activités de réflexion scientifique construites sur des situations-problèmes donnant naissance à un questionnement. Ce questionnement, on le sait, ne saurait se réduire à la simple observation expérimentale. L'observation d'un phénomène ne devient scientifique que si elle alimente l'élaboration de représentations mentales de la réalité observée. On peut observer la rétrogradation de Mars sans que cela pose problème ; il n'y a questionnement que lorsque l'on essaie d'imaginer quel mouvement relatif de Mars et de la Terre peut conduire à cette observation. On peut observer le mouvement brownien sans s'interroger sur sa cause ; "voir" dans ce mouvement les molécules sous-jacentes représente une anticipation d'une hardiesse qui étonne encore. Deux mille ans d'observations ont conforté l'idée que le mouvement nécessitait une action, jusqu'à ce qu'une plongée dans l'abstraction du mouvement à l'infini d'un corps isolé fasse naître la mécanique. Comprendre, c'est toujours reconstruire le réel par la pensée. Ces images mentales des phénomènes sont les outils indispensables pour anticiper le comportement d'un système, opérer des analogies avec d'autres systèmes ayant des comportements semblables, élaborer des expériences nouvelles, créer des objets nouveaux. Les phases de questionnement sont les moments au cours desquels ces images mentales sont élaborées par les élèves, lors d'un processus de confrontation entre ce qu'elles permettent d'anticiper et l'expérimentation directe. C'est, en particulier, de cette convergence que se nourrit la curiosité pour les sciences.
La formalisation, qu'elle soit sous forme de diagrammes, de symboles, de dessins, ou sous forme mathématique, aide bien sûr à la formation de ces images mentales. La modélisation du système étudié, par le choix des variables pertinentes, procède de cette reconstruction du réel par la pensée. Cette modélisation précède toujours une mise en équation éventuelle, et elle s'appuie sur une description de la situation physique à l'aide de la langue naturelle. Quant au langage mathématique, à l'évidence irremplaçable, il peut parfois masquer la compréhension physique, car il pense tout seul (et pense juste... si l'on ne fait pas d'erreur !) : c'est à la fois son avantage et, dans une certaine mesure, son inconvénient, en tout cas sa limite. Le résultat de l'analyse mathématique doit toujours être retraduit dans la langue naturelle. Chacun se constitue son catalogue de représentations mentales à sa façon, et il n'est pas question de prétendre codifier un chemin type vers la compréhension d'un phénomène. Il s'agit seulement de s'assurer que le temps est donné à chacun, au cours de la séquence d'enseignement, pour que ces représentations mentales se mettent en place. C'est la condition pour que la "transposition didactique" de la discipline ne la transforme pas en un catalogue de réponses figées à des questions oubliées.