Sciences Le curriculum de l'Ontario, 11e et 12e année Ministère de l'Éducation et de la Formation, 2000 Introduction Le curriculum de l'Ontario, 11e et 12e année – Sciences, 2000 sera mis en œuvre à partir de septembre 2001 dans les classes de 11e année et à partir de septembre 2002 dans les classes de 12e année des écoles secondaires de langue française de l'Ontario. Le présent document remplace les sections se rapportant aux années supérieures dans les programmes-cadres suivants : * Sciences, 1re partie : Politique générale du programme de sciences, cycles intermédiaire et supérieur, 1987 * Sciences, 6e partie : Sciences, 11e et 12e année, niveau fondamental, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 * Sciences, 7e partie : Sciences de l'environnement, 10e, 11e et 12e année, niveau général, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 * Sciences, 8e partie : Sciences de l'environnement, 10e et 12e année, niveau avancé, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 * Sciences, 11e partie : Biologie appliquée et Chimie appliquée, 11e année, niveau général, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 * Sciences, 10e partie : Physique appliquée et Sciences de la technologie, 12e année, niveau général, cycles intermédiaire et supérieur, 1989 * Sciences, 11e partie : Géologie, 12e année, niveaux général et avancé, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 * Sciences, 12e partie : Biologie, 11e année, niveau avancé, et CPO, cycles intermédiaire et supérieur, 1987 * Sciences, 13e partie : Chimie, 11e année, niveau avancé, et CPO, cycles intermédiaire et supérieur, 1987 * Sciences, 14e partie : Physique, 12e année, niveau avancé, et CPO, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 * Sciences, 15e partie : Les sciences dans la société, CPO, cycles intermédiaire et supérieur, 1988 Les renseignements communs à tous les programmes-cadres sont publiés dans un document complémentaire intitulé Le curriculum de l'Ontario, de la 11e à la 12e année – Planification des programmes et évaluation, 2000. La place du programme-cadre de sciences dans le curriculum Tout au long du XXe siècle, les sciences ont pris une place de plus en plus importante dans notre quotidien. Elles sont à la source des technologies que nous tenons pour acquises, qu'il s'agisse d'un nouveau médicament ou d'une nouvelle technologie de communication. Tout porte à croire que les sciences et leur impact sur notre vie continueront à évoluer tout le long du XXIe siècle. C'est pourquoi partout dans le monde l'acquisition d'une culture scientifique par tous les élèves est devenue l'objectif principal des programmes d'éducation en sciences, priorité qui a été exprimée au Canada dans le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature (Conseil des ministres de l'Éducation, Canada, 1997). La culture scientifique se définit par l'acquisition des connaissances, des compétences et de l'esprit scientifique qui permettront à l'élève de réussir dans un monde axé sur les sciences, celui du XXIe siècle. L'acquisition d'une culture scientifique se distingue d'une formation spécialisée en sciences. La réussite dans un monde s'appuyant sur les sciences est tout aussi importante pour un petit entrepreneur, une avocate, un enseignant ou une infirmière, que pour un médecin, une ingénieure ou un chercheur scientifique. Bien sûr, les connaissances et les compétences requises varient d'une profession à une autre, mais tous partagent le même objectif, qui est de réussir dans un monde fondé sur les sciences. Le nouveau programme-cadre de sciences du palier secondaire vise à la fois l'excellence et l'équité. Les cours ont été conçus pour répondre aux besoins diversifiés des élèves, en tenant compte de leurs intérêts et de leurs destinations postsecondaires. Certains cours sont conçus pour préparer les élèves à des études spécialisées en sciences; d'autres sont conçus pour les élèves qui ont l'intention de poursuivre des études postsecondaires dans un domaine autre que les sciences; d'autres encore sont conçus pour répondre aux besoins des élèves qui se dirigent vers le marché du travail après le secondaire. Le programme-cadre de sciences a pour objectif global de permettre à tous les élèves qui obtiendront leur diplôme d'études secondaires d'atteindre l'excellence et un niveau élevé de culture scientifique tout en conservant une capacité profonde d'émerveillement face au monde qui les entoure. Le programme-cadre de sciences tient compte des progrès réalisés sur la scène scientifique internationale et vise à faire du milieu éducatif de l'Ontario un chef de file de l'éducation scientifique à l'échelle mondiale. Les sciences sont liées de diverses façons à de nombreuses disciplines. On peut établir des liens entre les sciences et l'économie de la plupart des pays, dont le Canada, et on constate que les sciences jouent un rôle de premier plan dans les décisions des secteurs public et privé dans plusieurs domaines de la vie sociale. Les sciences constituent un élément central, par exemple, des décisions prises relativement au développement durable et aux innovations qui y sont rattachées. Les sciences ne peuvent être enseignées en vase clos; il faut montrer les liens qu'elles ont avec d'autres disciplines. Il est évident que de nombreux sujets abordés en mathématiques et en éducation technologique recoupent la matière enseignée en sciences. Des liens semblables existent aussi avec la géographie et certains sujets traités dans les sciences humaines et sociales. La communication est, par ailleurs, d'une extrême importance en sciences, comme elle l'est du reste dans toutes les disciplines, tant pour ce qui est des habiletés en lecture et en écriture que pour l'utilisation de l'informatique pour recueillir, organiser et présenter l'information. Les aspects les plus nouveaux du programme-cadre de sciences, en particulier ceux qui portent sur les rapprochements entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement, invitent les élèves à considérer l'incidence des sciences sur la société et l'environnement, lequel comprend à la fois l'environnement naturel et le milieu de travail. Ces aspects amènent également l'élève à soulever des questions reliées aux valeurs humaines. Dans ce contexte, il est impossible de percevoir les sciences uniquement comme une matière ne rassemblant que des faits; il s'agit au contraire d'un domaine complexe du savoir dans lequel les élèves apprennent à réfléchir sur les problématiques mettant en cause des faits et des valeurs, problématiques que les découvertes scientifiques et les innovations technologiques ont soulevées dans la société moderne. La matière de tout cours du programme-cadre de sciences peut être combinée à celle d'un ou de plusieurs cours d'une autre discipline afin de créer un cours interdisciplinaire. Les politiques et les modalités applicables à cet égard sont présentées dans un programme-cadre distinct régissant l'élaboration des cours interdisciplinaires. Les cours du programme-cadre de sciences de la 11e à la 12e année s'inspirent des trois objectifs qui sous-tendent l'enseignement des sciences au palier élémentaire, à chaque année et dans chaque domaine; ces trois objectifs représentent la triade essentielle des connaissances, des habiletés et de la capacité à faire des rapprochements entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement. Au palier secondaire, la portée de chacun de ces objectifs varie quelque peu selon le type de cours, mais ils y sont toujours présents et servent à unifier le programme. Dans tous les cours, les sciences sont abordées non pas seulement comme une quête purement intellectuelle mais également comme une entreprise active située dans un contexte social. Le programme-cadre de sciences du palier secondaire reprend également les cinq domaines étudiés au palier élémentaire, sauf que l'accent sur la technologie est moins prononcé puisque l'éducation technologique constitue une discipline distincte au secondaire. Les matières de la biologie, de la chimie, de la physique, des sciences de la Terre et de l'espace correspondent à des domaines d'étude dans les cours de 11e et 10e année. En 11e et 12e année, ces matières font l'objet de cours distincts. Le passage de la 8e à la 11e année et entre les cours de la 11e à la 12e année devrait se faire aisément, car les programmes de l'élémentaire et du secondaire correspondent étroitement au Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature. Le programme-cadre de sciences dans le contexte de l'école franco-ontarienne Conformément au mandat et à la politique d'aménagement linguistique qui incombent à l'école de langue française, chaque cours comportera l'attente générique suivante : « L'élève utilise la langue française et l'ensemble des référents culturels connexes pour exprimer sa compréhension, synthétiser l'information qui lui est communiquée et s'en servir dans divers contextes. » Le programme-cadre de sciences contribue de façon significative au développement de la compétence langagière en français. Le personnel enseignant insistera sur l'emploi du terme juste pour amener les élèves à enrichir leur vocabulaire et à acquérir en français la terminologie spécialisée, autant en biologie, en chimie, en physique que dans les sciences de la Terre et de l'espace. Ainsi, dans un cours, toute attente et tout contenu d'apprentissage qui impliquent des habiletés en communication reflètent ce souci de développer la compétence langagière en français de l'élève, autant à l'oral qu'à l'écrit. L'acquisition de cette compétence langagière implique que les élèves disposent et se servent de matériel documentaire en français pour faire leurs recherches, à savoir des ouvrages imprimés, des cédéroms ou des logiciels. Il en va de même pour les recherches dans Internet; les enseignantes et enseignants veilleront à ce que les élèves explorent et consultent des sites en français. Dans le même ordre d'idées, la capacité de s'adresser aux élèves en français dictera le choix des personnes-ressources que l'on invitera aux cours. La connaissance des deux langues officielles du Canada constitue un atout non seulement sur le marché du travail mais aussi sur le plan personnel. Il importe de rappeler cet avantage aux élèves et de leur souligner les possibilités de poursuivre leurs études ou leur formation dans des programmes ou des établissements de langue française. D'ailleurs, plusieurs des carrières qui découlent de ce programme-cadre pourraient leur permettre de travailler en français. Il serait important de les en informer. Le programme-cadre de sciences Aperçu La raison d'être du programme-cadre de sciences est de permettre à tous les élèves de la 11e à la 12e année d'acquérir une culture scientifique. Cela se concrétise par trois objectifs généraux : * acquérir les fondements d'une connaissance scientifique; * acquérir les habiletés, les stratégies et les habitudes de raisonnement nécessaires à la recherche scientifique; * faire des rapprochements entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement. Chacun de ces trois objectifs est défini de façon plus précise dans chacun des cours qui forment le programme-cadre de sciences. Dans tous les cours, les trois attentes de chaque domaine d'étude et les contenus d'apprentissage qui en relèvent correspondent à ces trois objectifs. Ces objectifs constituent aussi la base de l'évaluation du rendement des élèves. Dans le programme-cadre de sciences de 11e et 12e année, quatre types de cours sont offerts : des cours préuniversitaires, des cours préuniversitaires/précollégiaux, des cours précollégiaux et des cours préemploi. Pour en savoir davantage sur les caractéristiques des types de cours, on consultera Le curriculum de l'Ontario, de la 11e à la 12e année – Planification des programmes et évaluation, 2000. [page 6 chart omitted] Cours et crédits De par leur conception, les cours de 11e et 12e année sont censés être offerts sous forme de cours donnant droit à un crédit entier. Cependant, on pourra élaborer des demi-cours donnant droit à des demi-crédits pour les programmes spécialisés, tels que les programmes d'apprentissage et de transition de l'école au monde du travail, pour autant que le cours original ne constitue pas une condition d'admission à un programme universitaire. Les universités détermineront pour leurs programmes les cours requis au secondaire, lesquels devront être offerts sous forme de cours donnant droit à un crédit entier afin de permettre aux élèves de satisfaire aux conditions d'admission. De la 11e à la 12e année, les demi-cours exigent un minimum de 55 heures d'enseignement et doivent satisfaire aux conditions suivantes : * Les deux demi-cours doivent ensemble inclure toutes les attentes et tous les contenus d'apprentissage du cours dont ils sont tirés. Les attentes et les contenus de tous les domaines d'étude du cours original doivent être répartis entre les deux demi-cours de la meilleure façon possible pour permettre aux élèves d'acquérir les connaissances et les habiletés dans le temps alloué. * Un cours dont la réussite est préalable à un autre cours peut aussi être offert sous forme de demi-cours, mais l'élève doit réussir les deux demi-cours pour obtenir ce préalable. L'élève n'est pas tenu de terminer les deux demi-cours si le cours original ne constitue pas un préalable à un cours qu'il ou elle a l'intention de suivre par la suite. * Le titre de chaque demi-cours doit préciser « Partie 1 » ou « Partie 2 ». Un demi-crédit (0,5) sera inscrit dans la colonne des crédits du bulletin scolaire et du relevé de notes de l'Ontario. Les conseils scolaires s'assureront que tous les demi-cours respectent les conditions ci-dessus et feront rapport annuellement sur tous les demi-cours au ministère dans les rapports de septembre des écoles. Organigramme des préalables en sciences, de la 11e à la 12e année Cet organigramme présente l'organisation des cours en fonction des préalables. Toutes les options de cheminement entre les cours ne sont cependant pas indiquées. [page 8 chart omitted] Stratégies d'enseignement et d'apprentissage Il est important que les élèves aient la possibilité d'apprendre de différentes façons : individuellement ou en équipe, de façon indépendante ou guidés par le personnel enseignant, par des activités pratiques ou par des démonstrations suivies d'exercices. Il existe de nombreuses façons d'enseigner ou d'apprendre. Le personnel enseignant choisira et adaptera ses méthodes selon les besoins des élèves et les exigences du cours. Les attentes et les contenus des cours en sciences sont fondés sur un apprentissage actif axé sur l'expérimentation, ce qui suppose que tous les élèves sont appelés à effectuer des recherches en laboratoire. Le travail en laboratoire peut renforcer l'apprentissage des notions scientifiques et favoriser l'acquisition des habiletés en recherche et en communication. Lorsque les circonstances le permettent, on peut demander aux élèves, dans le cadre d'essais en laboratoire, de concevoir et d'effectuer une recherche portant sur un problème scientifique véritable qui n'a pas encore été résolu. L'objectif de faire des rapprochements entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement constitue l'une des nouvelles caractéristiques importantes du présent programme-cadre. Pour l'atteindre, il faut que les rapprochements entre les sciences et la technologie et entre les sciences et le monde soient intégrés à l'apprentissage des concepts et des habiletés scientifiques. Les concepts scientifiques doivent donc, autant que possible, être présentés dans le contexte de situations et de problèmes réels. Le personnel enseignant devrait également fournir aux élèves de multiples possibilités d'approfondir leur compréhension de la recherche scientifique. Il devrait les encourager à participer à des recherches sur le terrain et à discuter de questions scientifiques. Il importe aussi que les élèves aient la possibilité d'interroger des experts dans les différentes matières scientifiques. En choisissant des spécialistes à inviter en classe, le personnel enseignant s'assurera toutefois que ceux-ci peuvent s'adresser aux élèves en français. Attentes et contenus d'apprentissage Les cours sont divisés en domaines d'étude. À chaque domaine correspondent des attentes et des contenus d'apprentissage. Les attentes décrivent en termes généraux les connaissances et les habiletés que les élèves doivent avoir acquises à la fin de chaque cours, tandis que les contenus d'apprentissage décrivent en détail ces connaissances et ces habiletés. Les élèves démontreront leur compréhension de la matière dans leur travail en classe, leurs recherches ainsi que lors d'épreuves et d'examens qui servent à évaluer leur rendement. Les contenus sont répartis en plusieurs rubriques. Cette répartition ne signifie pas que les contenus d'une rubrique doivent être abordés indépendamment des contenus des autres rubriques. Cette organisation a été adoptée uniquement pour aider le personnel enseignant à se concentrer sur des aspects particuliers des connaissances et des habiletés lors de la planification des activités d'apprentissage. Plusieurs des contenus comprennent des exemples entre parenthèses. Ces exemples illustrent le type d'habileté, la portée de l'apprentissage ou le degré de complexité recherché. Il ne faut pas les considérer comme des listes exhaustives ou obligatoires des notions à étudier. Ces exemples ne sont donnés que pour guider le personnel enseignant. De plus, chaque cours est précédé d'une liste d'attentes génériques. Ces attentes énoncent les habiletés qui sont considérées comme essentielles à la recherche scientifique (p. ex., habiletés en ce qui concerne l'utilisation de l'équipement et la compréhension des unités de mesure) et celles qui sont exigées pour envisager une carrière dans un domaine particulier. Ces habiletés s'appliquent à l'ensemble du cours et doivent être développées dans tous les domaines du cours. Le personnel enseignant devrait s'assurer que les élèves développent de façon appropriée ces habiletés lorsqu'ils ou elles abordent les contenus de chaque domaine. L'évaluation de la maîtrise de ces habiletés par les élèves doit faire partie de l'évaluation du rendement des élèves à l'égard des attentes du cours. Domaines d'étude Les cours du programme-cadre de sciences de 11e et 12e année sont organisés selon cinq domaines distincts mais interreliés. Les domaines sont différents pour chaque cours. Ils comprennent, autant que possible, les sujets proposés dans le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature. [page 11 chart omitted] Biologie Biologie, 11e année, cours préuniversitaire (SBI3U) Ce cours permet à l'élève d'approfondir ses connaissances des processus sur lesquels s'appuient les systèmes biologiques. L'élève étudie les fonctions cellulaires, la continuité génétique, les systèmes internes et leur régulation, la diversité des organismes vivants, ainsi que l'anatomie, la croissance et les fonctions des plantes. Le cours porte sur le côté théorique des sujets étudiés et aide l'élève à perfectionner ses compétences en recherche scientifique. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., lors de l'élimination du formaldéhyde). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment. * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude, et modifier au besoin les techniques utilisées. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de rapports de laboratoire, de tableaux d'observations et d'exposés, et évaluer la fiabilité des données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en biologie (p. ex., biochimiste, ingénieur forestier, généticienne, physiothérapeute, oncologue, horticultrice). Fonctions cellulaires Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des structures et des fonctions cellulaires ainsi que sa connaissance des macromolécules qui interviennent lors des processus métaboliques et du transport membranaire. * démontrer, par ses recherches, que tous les organismes vivants, qu'il s'agisse d'animaux, de plantes ou de micro-organismes, sont régis par les mêmes principes moléculaires et les mêmes processus de transfert énergétique. * démontrer sa compréhension de la relation entre les fonctions cellulaires et leurs applications technologiques et environnementales. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire comment les organelles et autres constituants cellulaires contrôlent divers processus cellulaires (p. ex., digestion, transport des molécules, échanges gazeux, excrétion), et expliquer le lien entre ces processus et les fonctions des organes d'un organisme. * décrire la structure et les fonctions des principales macromolécules des organismes vivants, y compris les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques. * décrire le modèle de la structure mosaïque fluide des membranes cellulaires et expliquer la dynamique du transport passif (diffusion facilitée) ainsi que les processus d'exocytose et d'endocytose des grosses particules. * expliquer le flux d'énergie entre la respiration et la photosynthèse. * différencier la respiration aérobie et la respiration anaérobie, y compris la fermentation, en montrant les avantages et les limites pour l'organisme ou le tissu qui l'utilise. * illustrer et expliquer les principaux processus cellulaires (p. ex., synthèse protéique, respiration, cyclose, digestion lysosomale), y compris leur fonction à l'intérieur de la cellule, la façon dont ils sont reliés et le fait qu'ils se produisent dans toute cellule vivante. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * concevoir et effectuer une expérience sur les fonctions cellulaires en contrôlant les variables importantes (p. ex., transport de molécules à travers la membrane cellulaire; mesure d'un processus métabolique tel que la fermentation). * visualiser et manipuler, à l'ordinateur, des modèles moléculaires 3D des principales macromolécules des organismes vivants, y compris les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques. * cerner de nouvelles questions et de nouveaux problèmes découlant de l'étude du métabolisme des cellules végétales et animales (p. ex., pourquoi les cellules végétales ont-elles des mitochondries et des chloroplastes? quelles lois faudrait-il adopter pour protéger le patrimoine génétique des organismes?). * effectuer des essais biologiques en laboratoire de façon précise et sécuritaire sur les macromolécules des organismes vivants (p. ex., vérifier la présence de glucides en utilisant de l'iode et de la liqueur de Benedict, et la présence de lipides en utilisant de l'écarlate de Biebrich). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * présenter des opinions sensées sur les progrès de la biologie cellulaire et sur les applications possibles de la technologie connexe (p. ex., efficacité des nouvelles méthodes de traitement du cancer; utilité des traceurs radioactifs, de la fluorescence du matériel génétique, des simulations 3D des structures moléculaires). * présenter des applications technologiques qui découlent de la connaissance scientifique des processus cellulaires (p. ex., les connaissances acquises sur un microbe particulier peuvent servir en biotechnologie dans les industries des pâtes et papiers ou dans le nettoyage des déversements de pétrole). * rendre compte, après analyse, de la façon dont les besoins de la société ont amené des progrès technologiques dans le domaine des processus cellulaires (p. ex., les inquiétudes soulevées par des maladies telles que le sida et l'hépatite C ont conduit à la mise au point de méthodes de dépistage et de traitement). Continuité génétique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la nécessité de la méiose dans la reproduction des organismes, de l'application des lois de l'hérédité de Mendel et de l'importance des gènes dans la transmission des caractères héréditaires. * effectuer des essais en laboratoire sur la méiose et analyser les résultats de la recherche génétique concernant les lois de l'hérédité de Mendel. * présenter les découvertes scientifiques et des progrès technologiques qui ont mené au concept moderne de la génétique et à la technologie génétique et démontrer une connaissance des questions sociales et politiques soulevées par la recherche génétique et les technologies de la reproduction. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * démontrer sa compréhension de l'importance du processus de la mitose (p. ex., la division cellulaire et les phases de la mitose). * expliquer comment l'ADN, les gènes, les chromosomes et la méiose interviennent dans la transmission des caractères héréditaires d'une génération à une autre (p. ex., détermination génétique du sexe d'un individu; dominances alléliques). * présenter les expériences qui ont mené aux lois de l'hérédité de Mendel (p. ex., la suite des expériences qui ont permis l'avancement des connaissances et les progrès technologiques). * expliquer le processus de la méiose (gamétogénèse) en ce qui concerne la dynamique des chromosomes (p. ex., enjambements chromosomiques, variété génétique, mutations). * décrire les effets des mutations génétiques et des aberrations chromosomiques (p. ex., trisomie, fibrose kystique, dystrophie musculaire) et préciser les chromosomes affectés, les troubles physiques et les traitements possibles. * expliquer à partir de la génétique mendélienne les concepts de dominance, de codominance, de dominance incomplète, de récessivité, de gènes liés au sexe et de ségrégation indépendante. * prédire les résultats de différents croisements génétiques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * expliquer, à partir d'observations au microscope ou de simulations à l'ordinateur, le processus de la méiose (p. ex., examiner au microscope les gonades d'une sauterelle et distinguer les première et deuxième phases de la méiose, soit la prophase et la métaphase, ainsi que l'anaphase 2). * résoudre, à partir de l'échiquier de Punnett, des problèmes génétiques de base qui portent sur les croisements monohybride et dihybride, la dominance incomplète, la codominance et les gènes liés au sexe. * organiser les données recueillies de façon à illustrer le nombre de chromosomes des cellules haploïdes et diploïdes ainsi que le nombre de paires de chromosomes des cellules diploïdes dans divers organismes avant, pendant et après la méiose. * compiler des observations qualitatives et quantitatives faites au cours d'essais en laboratoire sur les croisements monohybride et dihybride, et présenter les résultats sous diverses formes appropriées, préparées manuellement ou à l'ordinateur. * effectuer une recherche sur la technologie génétique et synthétiser les renseignements recueillis (p. ex., création de banques de sperme et d'ovules; utilisation de tissus embryonnaires dans la recherche; clonage; manipulation génétique des plantes). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * résumer les principales découvertes scientifiques des XIXe et XXe siècles qui ont mené au concept moderne de la génétique (p. ex., découvertes de H. De Vries, de W. S. Sutton, de Th. H. Morgan, de H. J. Muller, de B. McClintock, de J. D. Watson et de F. H. C. Crick). * analyser des exemples de processus en technologie génétique qui découlent de la recherche scientifique en génétique (p. ex., amélioration des méthodes expérimentales d'extraction de l'ADN des bactéries ou des cellules végétales). * illustrer par des exemples la contribution canadienne à la connaissance des processus génétiques, aux applications technologiques connexes et aux techniques des processus génétiques (p. ex., transposition de chromosomes dans le génome du maïs, recherche en fibrose kystique). Systèmes internes et régulation Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * décrire et expliquer les principaux processus et mécanismes qui régissent l'environnement interne chez les plantes et les animaux. * illustrer et expliquer, à partir de recherches en laboratoire, les effets du milieu physique et de divers comportements sur l'homéostasie chez les organismes vivants. * évaluer de quelle façon le mode de vie d'une personne influe sur sa santé, et analyser comment les préoccupations sociales concernant la santé ont contribué aux progrès technologiques liés à l'homéostasie chez les organismes vivants. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire le processus d'échanges gazeux du milieu externe aux cellules, y compris la ventilation (p. ex., le trajet de l'oxygène de l'atmosphère à la cellule et le rôle de l'hémoglobine et de la diffusion des gaz). * expliquer le rôle du système circulatoire dans le transport des substances dans l'organisme (p. ex., nutriments, gaz respiratoires, hormones, produits du métabolisme). * décrire l'importance de la nutrition et de la digestion dans la fourniture des substances nutritives nécessaires à la production d'énergie et à la croissance de l'organisme (p. ex., préciser le lien entre les besoins de l'organisme en glucides et le rôle des glucides dans la respiration cellulaire; énumérer les différentes fonctions des protéines; dresser la liste des nutriments dont les plantes ont besoin). * démontrer sa compréhension de la relation entre la condition physique et l'efficacité du métabolisme et des systèmes circulatoire et respiratoire. * décrire l'effet de divers médicaments sur l'homéostasie des organismes vivants [p. ex., étudier les nombreux effets de l'acide acétylsalicylique (aspirine) sur les systèmes]. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche et en communication * comparer les structures anatomiques de divers organismes (p. ex., disséquer un mammifère afin d'en examiner le cœur et le système cardiorespiratoire; comparer les fonctions des artères et des veines à celles du xylème et du phloème). * concevoir et effectuer une expérience qui démontre le mécanisme de la rétroaction, en contrôlant les variables importantes (p. ex., comparer le rythme cardiaque et la ventilation au repos, en exercice aérobie et en récupération). * recueillir, à partir de diverses ressources, des renseignements qui traitent du milieu interne des organismes vivants, les synthétiser et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., dépliants sur le régime d'un diabétique ou d'un végétarien, sur le traitement approprié en cas d'ingestion accidentelle de poisons, sur l'apnée en haute altitude, sur les intolérances à divers aliments). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * illustrer par des exemples les progrès technologiques qui ont accru les connaissances scientifiques sur le milieu interne (p. ex., le tomodensitomètre ou l'imagerie par résonance magnétique pour faciliter les diagnostics; la thérapie par radionucléides pour diagnostiquer et traiter des maladies; le recours à des prothèses et à des médicaments pour restaurer des fonctions). * illustrer par des exemples la contribution canadienne aux sciences et à la technologie liées à l'étude du milieu interne (p. ex., invention d'appareils utilisés en médecine nucléaire). * rendre compte, après analyse, de la façon dont les besoins de la société ont inspiré les recherches scientifiques et technologiques sur le milieu interne (p. ex., recherche du bien-être physique et demande de produits nutritionnels et d'équipement de conditionnement physique). * présenter des opinions sensées pour rendre compte de ses choix quant à sa nutrition et à ses habitudes de vie (p. ex., les avantages et les inconvénients de prendre des stéroïdes ou des acides aminés en supplément; les bienfaits de la pratique d'exercices physiques). Diversité des organismes vivants Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la diversité des organismes vivants en appliquant les concepts de la phylogénie et de la taxonomie aux règnes (en incluant les eubactéries et les archéobactéries) et aux virus. * utiliser des techniques d'échantillonnage et de classification pour illustrer les principes fondamentaux de la taxonomie. * établir la relation entre les caractères communs et la diversité dans les règnes (en incluant les eubactéries et les archéobactéries) et l'importance du maintien de la biodiversité dans les écosystèmes, et expliquer l'emploi de micro-organismes en biotechnologie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les principes fondamentaux de la taxonomie et de la phylogénie (p. ex., définir les concepts de genre, d'espèce, de taxon; expliquer comment les espèces sont classifiées selon la structure ou l'histoire évolutive). * comparer la structure et la fonction de diverses cellules procaryotes et eucaryotes (p. ex., comparer leurs matériels génétiques, leurs métabolismes, leurs organelles). * décrire des caractéristiques anatomiques et physiologiques d'organismes représentatifs de chaque règne et d'un virus représentatif (p. ex., décrire les mécanismes d'échanges gazeux, les modes de reproduction). * comparer le cycle vital d'un organisme représentatif de chaque règne et d'un virus représentatif (p. ex., tracer des diagrammes étiquetés pour illustrer les cycles vitaux d'organismes représentatifs et dresser un tableau comparatif de leurs caractéristiques). * expliquer l'importance de la reproduction sexuée (en incluant le processus de la méiose) pour la variabilité dans une population donnée. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * démontrer l'utilité des systèmes de nomenclature scientifique en taxonomie. * classifier des organismes représentatifs de chaque règne (p. ex., selon leurs habitudes alimentaires, leurs modes de reproduction, leurs habitats, leurs structures générales). * utiliser des techniques d'échantillonnage, ou de collecte, d'organismes divers d'un marais, d'un étang ou d'autres écosystèmes, et classifier ces organismes selon les principes de la taxonomie. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * établir la relation entre les recherches actuelles sur les virus et les bactéries et la biotechnologie (p. ex., illustrer l'emploi des virus et des bactéries en biotechnologie). * démontrer sa compréhension de la relation entre la biodiversité et la survie des espèces (p. ex., bactéries qui résistent aux antibiotiques, populations d'insectes qui deviennent résistantes aux insecticides). Plantes : anatomie, croissance et fonctions Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principaux processus liés à la croissance des plantes ainsi que leur apport en énergie et en substances nutritives aux autres organismes. * effectuer des recherches sur les facteurs qui influent sur la croissance végétale et la production d'énergie alimentaire ainsi que sur l'adaptation des plantes à leur environnement. * évaluer comment les besoins énergétiques et nutritionnels influent sur l'avancement de la botanique et de la technologie connexe. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * illustrer le processus de la succession végétale et le rôle de la végétation dans le maintien de la diversité et la survie des organismes. * décrire la structure et la fonction des composants des feuilles, de la tige et des racines de plantes vasculaires représentatives (p. ex., le trajet de l'eau du sol à travers la plante). * expliquer pourquoi les plantes avasculaires (p. ex., algues pluricellulaires, bryophytes) n'ont pas besoin d'un système vasculaire. * différencier les plantes monocotylédones des plantes dicotylédones par l'étude de leurs structures germinales et vasculaires. * décrire les effets des régulateurs de croissance (p. ex., auxines, gibbérellines, cytokinines). * décrire et expliquer divers processus de fabrication alimentaire et industrielle qui nécessitent l'utilisation de plantes. * décrire et expliquer l'apport d'extraits végétaux dans certaines préparations alimentaires, nutritionnelles et thérapeutiques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * concevoir et effectuer une expérience afin de déterminer les facteurs nécessaires à la croissance d'une population de plantes, en contrôlant les variables importantes (p. ex., quantité de nutriments, quantité de lumière et qualité de celle-ci, température, salinité). * décrire les nutriments nécessaires à la croissance des plantes (p. ex., décrire le rôle de l'azote, du phosphore et du potassium dans les plantes; relier ces éléments à la composition d'un engrais; indiquer le fertilisant approprié à la germination, à la croissance, à la floraison, à la fructification). * repérer et étudier au microscope, et à l'aide de modèles, les tissus des racines, des tiges et des feuilles (p. ex., identifier le xylème et le phloème dans une plante). * compiler des renseignements sur les composés chimiques extraits des plantes et présenter ces renseignements sous diverses formes, notamment dans un diagramme, un organigramme, un tableau ou un graphique (p. ex., dresser un tableau de diverses plantes et de leurs extraits). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * relever diverses contraintes dans l'industrie agroalimentaire qui ont été résolues par des compromis (p. ex., production d'aliments qui supportent bien les déplacements mais qui sont moins savoureux ou nutritifs). * illustrer par des exemples le fait que les besoins de la société ont amené des progrès scientifiques et technologiques dans le secteur agroalimentaire (p. ex., analyser en quoi le besoin constant de fruits frais à des prix abordables a incité l'industrie à mettre au point de nouvelles techniques de production, de réfrigération). * présenter des opinions sensées sur le bien-fondé du financement de la recherche dans un secteur agroalimentaire au lieu d'un autre (p. ex., projets de recherche en manipulation génétique d'aliments vs projets de recherche sur la mise au point de substances organiques). * décrire une technologie agroalimentaire (p. ex., utilisation prolongée de pesticides) et évaluer cette technologie en fonction de critères tels que la sécurité, le coût, la disponibilité, les retombées environnementales et les effets sur la vie quotidienne. Biologie, 11e année, cours précollégial (SBI3C) Ce cours traite des processus sur lesquels s'appuient les systèmes biologiques. C'est en étudiant les domaines de la biologie cellulaire, de la microbiologie, de l'anatomie et de la physiologie animales, de la structure et de la physiologie végétales, ainsi que des sciences environnementales que l'élève en comprend les concepts et les théories. Le cours met l'accent sur le côté pratique des concepts et des compétences nécessaires pour poursuivre des études dans diverses branches des sciences de la vie et dans des domaines connexes. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique ou appliqué Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., lors de l'élimination du formaldéhyde). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment. * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude, et modifier au besoin les techniques utilisées. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de rapports de laboratoire, de tableaux d'observations et d'exposés, et évaluer la fiabilité des données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en biologie (p. ex., biochimiste, ingénieur forestier, généticienne, physiothérapeute, oncologue, horticultrice). Biologie cellulaire Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des processus fondamentaux de la biologie cellulaire, y compris le transport membranaire, la respiration cellulaire, la photosynthèse, l'activité enzymatique, la méiose et la reproduction cellulaire. * examiner les facteurs qui influent sur l'activité cellulaire, tout en démontrant des habiletés en expérimentation. * reconnaître l'importance des processus cellulaires dans la vie quotidienne ainsi que les applications biotechnologiques reliées à ce domaine. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * énoncer et expliquer les principes de la théorie cellulaire. * décrire comment les organelles et autres constituants cellulaires contrôlent divers processus cellulaires. * décrire la structure et les fonctions des principales macromolécules des organismes vivants, y compris les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques (p. ex., utiliser des modèles pour représenter les molécules ou les monomères des polymères). * décrire le rôle fondamental des enzymes dans les réactions biochimiques (p. ex., fonction de la désaminase dans la décomposition des acides aminés). * reconnaître les fonctions et les processus cellulaires qui exigent la diffusion facilitée (transport passif), l'osmose et le transport actif (p. ex., décrire les besoins énergétiques de la pompe à sodium; expliquer l'importance de la diffusion facilitée dans le transport membranaire du glucose dans les cellules hépatiques). * comparer les transformations énergétiques et chimiques de la respiration aérobie, de la respiration anaérobie et de la photosynthèse. * reconnaître le rôle des composés présents dans la respiration cellulaire et la photosynthèse [p. ex., eau, gaz carbonique, oxygène, glucose, adénosine triphosphate (ATP)]. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * analyser, à partir d'une expérience en laboratoire, l'effet de divers facteurs sur le taux de diffusion à travers la membrane cellulaire (p. ex., examiner l'effet du pH, de la température ou de la concentration d'un soluté). * préparer un montage humide d'un spécimen coloré afin de trouver au microscope les principaux organelles (p. ex., repérer le noyau et les mitochondries d'une cellule). * utiliser des modèles mathématiques pour résoudre des problèmes sur les processus cellulaires (p. ex., calcul du grossissement d'un spécimen au microscope; recours aux mathématiques pour expliquer la croissance exponentielle des cellules). * appliquer les techniques de laboratoire requises pour étudier divers processus cellulaires (p. ex., préparation de solutions tampons pour étudier l'activité enzymatique). * * examiner, à partir d'expériences, l'effet du milieu sur l'activité enzymatique (p. ex., l'effet de la température ou du pH sur la décomposition de l'amidon par la salive). * effectuer les essais standard qui sont utilisés dans la détection et l'identification de diverses macromolécules chez les organismes vivants (p. ex., vérifier la présence de protéines par la réaction du biuret). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * effectuer, individuellement ou en équipe, une recherche sur un sujet qui démontre en quoi une connaissance des processus cellulaires et de la technologie connexe se révèle utile dans la vie quotidienne (p. ex., à partir de sa connaissance des processus métaboliques, examiner les avantages d'une bonne alimentation pour la santé). * analyser les bienfaits des technologies médicales fondées sur la biologie cellulaire en ce qui concerne le diagnostic et le traitement des maladies. * appliquer des principes scientifiques pour décrire et analyser la fonction de l'équipement de laboratoire et des techniques utilisés en biologie cellulaire. Microbiologie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des caractéristiques de divers micro-organismes, de leur rôle dans l'environnement et de leurs effets sur les autres organismes, y compris les humains. * analyser la croissance et les caractéristiques physiques des micro-organismes, tout en démontrant des habiletés en expérimentation. * expliquer l'importance des micro-organismes en ce qui concerne la santé des humains et les applications technologiques en médecine, dans l'industrie et pour l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * comparer la structure et les propriétés du matériel génétique des virus et des bactéries avec celles des cellules eucaryotes. * illustrer les différences entre des organismes représentatifs des bactéries (y compris les eubactéries et les archéobactéries), des protistes, des virus et des champignons quant à leur forme, leur motilité, leur rôle écologique et leur incidence sur la santé des humains. * examiner et expliquer les différents modes de reproduction chez divers types de virus, de monères et de champignons. * décrire l'anatomie et les caractéristiques physiologiques d'organismes représentatifs des virus, des monères, des protistes et des champignons. * expliquer le rôle important des micro-organismes dans les relations symbiotiques (p. ex., les champignons mycorhiziens; les algues phototrophes dans les polypes coralliens) * décrire le rôle des virus et des bactéries dans les méthodes de manipulation génétique en utilisant ses connaissances de l'ADN. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * identifier divers spécimens de monères, de protistes et de champignons au microscope à partir de lames préparées ou en faisant des montages humides. * préparer en laboratoire une culture microbienne sur gélose en utilisant une technique aseptique. * concevoir et effectuer une expérience pour déterminer l'efficacité d'agents antibactériens sur des cultures bactériennes (p. ex., déterminer l'efficacité de différents rince-bouche en observant la croissance de bactéries sur de la gélose nutritive). * analyser en laboratoire les conditions nécessaires à la croissance de micro-organismes (p. ex., déterminer la température optimale pour la croissance des euglènes, des daphnies ou des moisissures). * compiler et organiser en équipe des données provenant de diverses sources et communiquer les questions soulevées et les résultats des recherches menées (p. ex., repérer une industrie biotechnologique qui fabrique des hormones et examiner certains de ses processus). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * évaluer l'effet des infections virales, bactériennes et fongiques sur la santé des organismes hôtes, y compris celle des humains (p. ex., examiner la relation entre l'apparition de nouvelles espèces bactériennes et virales, l'utilisation d'antibiotiques et les effets sur la population humaine). * décrire des applications en biotechnologie qui font appel à l'utilisation de virus, de bactéries et de champignons (p. ex., l'utilisation de virus comme vecteurs de gènes et comme enzymes de restriction). * illustrer et expliquer le rôle des virus et des bactéries en génie génétique. * évaluer les effets de l'utilisation à grande échelle de fongicides et de pesticides sur la diversité des micro-organismes. * illustrer les avantages que présentent les micro-organismes dans un écosystème (p. ex., décrire le processus de biorestauration en cas de pollution du sol causée par un déversement de pétrole). Anatomie et physiologie animales Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la structure, des fonctions et des interactions des principaux systèmes des humains et d'autres animaux. * analyser en laboratoire les mécanismes physiologiques des systèmes d'animaux qui régissent la santé d'un individu. * établir des rapports entre la santé d'un individu, les soins préventifs offerts et les traitements disponibles tout en tenant compte des implications sociales et économiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire l'anatomie et la physiologie des systèmes digestif, circulatoire, excréteur, squelettique, musculaire et reproducteur des humains et d'un autre animal. * expliquer des mécanismes d'interaction entre les systèmes d'animaux (p. ex., décrire les échanges entre les capillaires et les tissus). * expliquer le rôle du système endocrinien et du système nerveux dans l'homéostasie (p. ex., décrire comment le foie et le pancréas maintiennent la glycémie). * examiner les causes et les effets d'anomalies courantes de chaque système (p. ex., les effets d'une intolérance au lactose, les causes d'un souffle au cœur). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser avec précision les instruments de cueillette de données (p. ex., sphygmomanomètre, balance électronique, pH-mètre). * concevoir et effectuer une expérience afin d'analyser la réaction physique à un changement homéostatique (p. ex., mesurer le rythme cardiaque après un exercice physique et au repos, au cours d'un exercice léger ou intense et au cours de la récupération). * disséquer un vertébré au moyen d'instruments ou d'un logiciel de simulation, identifier ses organes et établir la relation entre leur structure et leurs fonctions et la santé de l'organisme. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * reconnaître l'influence des médias sur les modes alimentaires (p. ex., expliquer les nouvelles tendances en fait de choix alimentaires, tels que l'ajout de son d'avoine à son régime alimentaire, le remplacement des graisses saturées par des graisses non saturées). * décrire une biotechnologie et l'évaluer en fonction de critères tels que la sécurité, le coût, la disponibilité, les retombées environnementales et les effets sur la vie quotidienne (p. ex., la dialyse péritonéale vs la dialyse conventionnelle, et les implications sur les soins à domicile et les soins de courte durée). Structure et physiologie végétales Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la diversité des plantes, de leurs systèmes de transport, de leurs modes de reproduction et de leur croissance. * analyser les facteurs qui interviennent dans la croissance et le maintien des plantes, tout en démontrant des habiletés en expérimentation. * évaluer le rôle des plantes en milieu urbain, dans l'industrie, dans diverses techniques et dans les écosystèmes. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * illustrer la classification des plantes en repérant les caractères communs et les traits qui les distinguent (p. ex., similitudes et différences dans la structure, dans la croissance). * décrire la structure et la physiologie des tissus végétaux. * illustrer le cycle vital des plantes et différencier le cycle des diverses classes de plantes telles que les mousses, les lycopodes, les prêles, les fougères, les conifères et les plantes à fleurs. * expliquer les processus de croissance et de différenciation des plantes (p. ex., décrire la différenciation des cellules germinales dans divers tissus; comparer les cellules allongées à celles du méristème). * expliquer le rôle des tropismes chez les plantes (p. ex., décrire la réaction d'une plante à la lumière, à la pesanteur ou à l'humidité). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser les techniques d'échantillonnage appropriées pour étudier les plantes (p. ex., recueillir des spécimens pour illustrer la diversité des cônes tombés de conifères d'une région bien délimitée). * cerner de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de l'étude des plantes (p. ex., quelles méthodes de culture biologique sont sûres et rentables? quels sont les effets de la biotechnologie sur l'industrie agroalimentaire?). * présenter et soutenir une opinion ou un plan d'action au sujet de la culture des plantes, qui est fondé sur des faits (p. ex., justifier ou déconseiller l'utilisation de pesticides pour lutter contre les infestations par les insectes). * analyser, à partir d'expériences, les éléments physiques et chimiques qui influent sur la production en agriculture et en sylviculture. * évaluer le rôle des tropismes en faisant croître des plantes à partir de graines. * analyser, en laboratoire, l'activité métabolique d'une plante en mesurant sa capacité d'absorption et de production de gaz. * distinguer les plantes monocotylédones des plantes dicotylédones, à partir d'une étude en laboratoire et d'une recherche documentaire. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * illustrer, en examinant des exemples du quotidien, diverses pratiques scientifiques et technologiques relatives aux plantes (p. ex., évaluer les répercussions sur l'environnement du traitement chimique des pelouses ou de l'aménagement paysager). * examiner l'utilisation des plantes dans l'industrie agroalimentaire, pharmaceutique et textile. * expliquer le rôle des plantes aquatiques et palustres dans le traitement des eaux usées urbaines, industrielles et agricoles. * évaluer l'importance de la diversité des plantes dans la conservation des écosystèmes et comme sources de médicaments. * analyser les avantages et les risques, pour la société et l'environnement, de certaines technologies agricoles et sylvicoles et proposer des solutions aux problèmes soulevés (p. ex., reconnaître les enjeux politiques, économiques et éthiques de la mise en marché de plantes transgéniques ou de l'utilisation d'hormones de croissance). Sciences environnementales Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des facteurs qui influent sur la durabilité de l'environnement et évaluer leur importance. * analyser les facteurs qui influent sur les rapports entre les organismes vivants et leur environnement. * établir l'importance des répercussions de l'activité humaine sur l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * appliquer les principes fondamentaux de la taxonomie en classifiant des organismes d'un écosystème local. * évaluer les effets de l'agriculture sur l'environnement. * utiliser une pyramide des énergies pour expliquer la répartition de l'énergie et l'utilisation des ressources alimentaires à chaque niveau trophique d'une chaîne alimentaire (p. ex., tracer une pyramide des énergies pour une population humaine : qui se nourrit de maïs, qui se nourrit de bétail, qui se nourrit de saumon.) * décrire et expliquer le rôle écologique d'organismes représentatifs de chaque règne, en incluant les eubactéries et les archéobactéries. * illustrer par des exemples des relations symbiotiques entre des organismes vivants et expliquer la nature de leurs interactions (p. ex., les légumineuses et les bactéries symbiotiques fixatrices d'azote atmosphérique). * expliquer le flux de la matière dans les cycles biogéochimiques (p. ex., décrire et illustrer les cycles du carbone, de l'azote, du phosphore et de l'eau). * décrire et évaluer les facteurs qui contribuent à la résistance de l'environnement et qui interviennent dans le changement de la capacité limite des écosystèmes. * définir la croissance démographique et identifier les facteurs qui influent sur celle-ci. * comparer la végétation, le climat, les types de sol et les types d'exploitation agricole et sylvicole des principaux biomes canadiens (p. ex., le pergélisol de la toundra vs le sol des prairies). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser des techniques d'échantillonnage appropriées et appliquer les principes fondamentaux de la taxonomie aux spécimens recueillis dans un écosystème local. * examiner et évaluer en laboratoire la compétition entre les espèces (p. ex., examiner au microscope un échantillon de paramécies d'espèces différentes qui se disputent leur nourriture). * analyser et évaluer l'incidence d'un changement dans une population sur le réseau alimentaire de l'écosystème (p. ex., l'effet de la prolifération des algues sur la population des poissons; l'effet de l'introduction des moules zébrées dans les Grands Lacs). * illustrer la croissance, le cycle vital et de survie de populations en recourant à des courbes, des graphiques, des tableaux et des calculs. * rechercher, individuellement ou en équipe, l'effet de la croissance démographique sur la qualité de la vie et sur l'environnement (p. ex., la destruction de l'habitat naturel et l'appauvrissement de la biodiversité). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * évaluer et synthétiser, individuellement ou en équipe, des renseignements sur des questions environnementales ou démographiques et proposer des solutions aux problèmes soulevés (p. ex., faire l'étude d'une réserve faunique en examinant sa raison d'être, c'est-à-dire les espèces menacées qu'il faut protéger ainsi que les raisons et les critères qui ont motivé ce projet). * évaluer les effets de l'utilisation de pesticides et d'herbicides naturels et biotechnologiques à l'échelle locale. * analyser, à partir de diverses perspectives, les risques et les avantages pour la société et pour l'environnement de l'application de nouvelles connaissances scientifiques ou technologiques reliées aux écosystèmes (p. ex., évaluer l'efficacité du programme de recyclage de sa communauté; étudier les répercussions de l'introduction de nouvelles espèces dans un milieu). Biologie, 12e année, cours préuniversitaire (SBI4U) Ce cours permet à l'élève d'examiner en profondeur les concepts et les processus relatifs aux systèmes biologiques. L'élève étudie la théorie et effectue des recherches dans les domaines des processus métaboliques, de la génétique moléculaire, de l'homéostasie, de l'évolution et de la dynamique des populations. Le cours met l'accent sur l'acquisition de connaissances et de compétences approfondies pour poursuivre des études dans diverses branches des sciences de la vie et dans des domaines connexes. Préalable : Biologie, 11e année, cours préuniversitaire Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., lors de l'élimination du formaldéhyde). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment. * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude, et modifier au besoin les techniques utilisées. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de rapports de laboratoire, de tableaux d'observations et d'exposés, et évaluer la fiabilité des données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en biologie (p. ex., généticien, biochimiste, conseillère en génétique, œnologue, microbiologiste, pharmacologue, histologiste, immunologiste, nutritionniste). Processus métaboliques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * décrire la structure, la fonction et les réactions chimiques des macromolécules qui participent aux processus métaboliques, tout en tenant compte du rôle des enzymes. * analyser en laboratoire les transformations énergétiques qui s'opèrent dans la cellule, y compris la photosynthèse et la respiration cellulaire, ainsi que les propriétés physiques et chimiques des macromolécules. * mettre en évidence les liens entre les progrès en biotechnologie et l'avancement de la connaissance scientifique des processus métaboliques, et reconnaître l'incidence de cette connaissance sur le bien-être des humains. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * appliquer les lois de la thermodynamique à l'étude des transformations énergétiques qui s'opèrent dans la cellule lors de la photosynthèse et de la respiration cellulaire. * reconnaître les groupements fonctionnels (p. ex., hydroxyle, carbonyle, carboxyle, amino, phosphate) et expliquer leur contribution à la structure et à la fonction des macromolécules (p. ex., après avoir déterminé si une molécule est polaire ou non, établir le lien entre cette propriété et sa diffusion à travers la membrane cellulaire). * expliquer la structure chimique, le mécanisme et la dynamique des enzymes dans le métabolisme cellulaire (p. ex., fonction des complexes enzymatiques dans les réactions métaboliques au sein de la mitochondrie et du chloroplaste). * reconnaître et décrire les quatre principaux types de réactions biochimiques : réactions d'oxydoréduction, d'hydrolyse, de condensation et de neutralisation. * décrire et expliquer le rôle des molécules telles que le glucose, l'adénosine triphosphate (ATP), l'acide pyruvique, le nicotinamide adénine dinucléotide hydrogéné (NADH) et l'oxygène, ainsi que la fonction des organelles tels que les mitochondries et les chloroplastes, et les complexes enzymatiques dans les transformations énergétiques qui s'opèrent lors de la respiration cellulaire et de la photosynthèse. * comparer les transformations d'énergie et de matière associées aux processus de la respiration cellulaire (aérobie et anaérobie) à celles de la photosynthèse (p. ex., comparer pour chaque processus le rôle de l'oxygène et celui des organelles tels que les mitochondries et les chloroplastes). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * définir les termes propres aux processus métaboliques (p. ex., groupement fonctionnel, polymère, acide organique, base organique, métabolisme, enzyme, taux de réaction, substrats énergétiques). * examiner les structures chimiques des macromolécules et des groupements fonctionnels à partir d'images 3D à l'ordinateur ou en construisant des modèles moléculaires. * résoudre, en appliquant les techniques appropriées, divers problèmes sur le métabolisme et la structure des biomolécules (p. ex., différencier le maïs sucré du maïs amylacé; décrire la structure chimique des cheveux bouclés). * concevoir et effectuer une expérience liée à un processus cellulaire en contrôlant les variables importantes et en adaptant ses techniques au besoin (p. ex., déterminer les conditions optimales, au niveau du pH, de la concentration ou de la température, de l'activité enzymatique ou du transport membranaire). * déterminer les similitudes et les différences entre la mitochondrie et le chloroplaste (p. ex., comparer leurs structures et leurs fonctions en examinant des micrographies et en identifiant le rôle des molécules clés des voies métaboliques). * interpréter les données qualitatives et quantitatives recueillies lors d'expériences sur les produits de la respiration cellulaire et de la photosynthèse et présenter les résultats sous diverses formes appropriées, préparées manuellement ou à l'ordinateur. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * reconnaître les liens étroits qui existent entre l'étude des processus métaboliques en biologie et des concepts dans d'autres domaines scientifiques tels que la thermodynamique et les principes associés aux transformations énergétiques en chimie et en physique. * illustrer par des exemples les applications de l'activité enzymatique dans les industries agroalimentaire et pharmaceutique (p. ex., production de produits laitiers à l'aide de micro-organismes; utilisation de levure dans la fabrication du pain). * montrer comment les progrès de la biologie cellulaire et de la technologie connexe influent sur la vie quotidienne (p. ex., la connaissance des processus métaboliques influent sur les décisions individuelles concernant les activités physiques, le régime alimentaire, l'utilisation de produits pharmaceutiques). Génétique moléculaire Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * expliquer les concepts de gène et d'expression génétique ainsi que le rôle de l'acide désoxyribonucléique (ADN), de l'acide ribonucléique (ARN) et des chromosomes dans le métabolisme, la croissance et la division cellulaires, et reconnaître l'universalité du code génétique. * examiner, à partir d'expériences et de modèles, des processus à l'intérieur du noyau cellulaire. * reconnaître des questions théoriques soulevées par l'avancement des connaissances scientifiques sur la continuité génétique ainsi que les conséquences et la portée philosophique de ces connaissances, et rendre compte de certaines de leurs implications technologiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * comparer la structure et la fonction de l'ADN à celles de l'ARN et expliquer leur rôle dans la synthèse protéique. * expliquer la réplication de l'ADN et décrire les mécanismes de correction des erreurs lors de la transcription. * expliquer les étapes de la synthèse protéique (transcription, épissage et traduction) et les mécanismes de contrôle de l'expression génétique par les protéines régulatrices (p. ex., décrire l'expérience de Jacob-Monod). * décrire comment les mutations sont provoquées par des mutagènes tels que les rayons X et certains produits chimiques (p. ex., examiner les causes des mutations ponctuelles et des mutations avec déphasage). * reconnaître les techniques de base en génie génétique et présenter certaines de ses applications industrielles et agricoles [p. ex., clonage d'un gène, analyse de la séquence de bases azotées d'un gène, méthode de la réaction de polymérisation en chaîne (RPC), électrophorèse]. * décrire le rôle des constituants cellulaires essentiels en génie génétique (p. ex., plasmides, enzymes de restriction, ADN recombinant et vecteurs). * résumer les expériences clés qui ont fait avancer le génie génétique (p. ex., les recherches de Cohen-Boyer en 1973, de Chilton en 1981, de Stanford en 1988 et le transfert du gène de la somatotrophine en 1990). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * interpréter le code génétique en examinant ou en analysant un segment d'ADN (p. ex., comparer la séquence des bases azotées d'un brin d'ADN pour un enzyme humain et pour celui d'un autre animal; repérer une anomalie, ou une délétion, dans la séquence d'un gène responsable d'une maladie génétique). * interpréter des micrographies qui démontrent les structures cellulaires associées à la synthèse protéique. * analyser en laboratoire les constituants cellulaires associés à la synthèse protéique (p. ex., extraire des acides nucléiques; comparer les protéines d'espèces apparentées; séparer par électrophorèse des polypeptides de différentes grosseurs). * présenter le projet Génome humain et ses principales découvertes (p. ex., élaborer un calendrier pour souligner les événements marquants; préparer un tableau pour expliquer les découvertes importantes). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer l'importance des preuves, des théories et des paradigmes dans l'avancement des connaissances scientifiques en génétique (p. ex., expliquer l'incidence du clonage d'un mouton sur la théorie de la différenciation ou l'incidence de la découverte de la structure de l'ADN comme biomolécule universelle). * décrire et expliquer les principales prescriptions de la législation canadienne sur les produits biotechnologiques (p. ex., consulter Environnement Canada ou Santé Canada pour connaître les règlements; vérifier la liste des nouveaux produits biotechnologiques dans le site Internet d'Agriculture Canada; se renseigner auprès de InfoBiotech Canada). Homéostasie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * expliquer les processus de contrôle physiologiques et biochimiques qui assurent l'homéostasie chez les organismes vivants. * analyser, à partir d'expériences et de modèles, les mécanismes de rétroaction qui maintiennent l'équilibre des conditions chimiques et physiques chez les organismes vivants. * analyser les effets de l'environnement (physique, chimique, psychologique et microbien) sur l'homéostasie et examiner les répercussions sociales et les applications technologiques par rapport à ce domaine. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer les structures et les fonctions des systèmes endocrinien et nerveux ainsi que leur rôle dans l'homéostasie. * décrire l'action des hormones sur les systèmes reproducteurs mâle et femelle, y compris les mécanismes de rétroaction connexes. * expliquer le rôle des reins dans le maintien de l'équilibre hydrique et ionique. * analyser les processus homéostatiques associés au maintien de l'équilibre thermique, hydrique, ionique et acido-basique lors de stress et de traitements médicaux (p. ex., décrire les mécanismes de rétroaction, le système tampon du sang lors d'exercices physiques, l'effet de la chimiothérapie sur la réponse homéostatique). * décrire la réponse immunitaire des mammifères à une infection bactérienne ou virale. * prédire l'incidence de facteurs environnementaux, tels que les allergènes, sur l'homéostasie d'un organisme. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * concevoir et construire un modèle illustrant les composants essentiels du processus homéostatique (p. ex., à l'aide d'un organigramme, décrire les mécanismes de rétroaction tels que la réponse immunitaire, l'ajustement de la glycémie). * concevoir et effectuer une expérience qui porte sur un mécanisme de rétroaction (p. ex., enregistrer les changements physiologiques après l'absorption d'un café). * concevoir et effectuer une expérience qui porte sur le changement de comportement d'un invertébré suite à un stimulus externe (p. ex., démontrer les comportements instinctifs en réponse à un stimulus chimique, physique, lumineux). * compiler des données et des renseignements sur l'homéostasie et les présenter sous diverses formes telles que des diagrammes, des tableaux et des graphiques (p. ex., tableau des caractéristiques des hormones endocriniennes qui précise la source, les organes cibles, l'action et les maladies connexes). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * synthétiser les renseignements recueillis suite à une étude de cas sur les effets physiques de la consommation de substances chimiques visant à améliorer la performance sportive ou la santé (p. ex., expliquer les effets sur la santé des stéroïdes ou d'autres substances anabolisantes; discuter des raisons qui incitent à consommer de grandes quantités de vitamines ou d'acides aminés). * présenter des opinions sensées sur des problèmes actuels dans le domaine de la médecine, de la réglementation connexe et de la santé individuelle (p. ex., cerner les questions qu'entraînent la transplantation d'organes ou la dialyse; discuter des difficultés du traitement de maladies neurologiques et infectieuses). * illustrer par des exemples la contribution canadienne à l'avancement des connaissances sur l'homéostasie et à la mise au point de technologies connexes (p. ex., découverte de nouvelles cellules germinales pour la culture de tissus, découverte de l'insuline). Évolution et diversité Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de l'origine et de la diversité des espèces par l'étude des mécanismes et des processus liés à l'évolution ainsi que des produits qui en résultent. * évaluer les preuves scientifiques qui appuient la théorie de l'évolution. * analyser les liens entre les recherches actuelles en biologie et les connaissances scientifiques sur l'évolution des espèces et expliquer de quelle façon les progrès technologiques ont influé sur ces connaissances. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir le concept de la spéciation et en expliquer les mécanismes. * décrire diverses contributions à la théorie de l'évolution en les situant dans leurs contextes culturel et historique (p. ex., préciser les conceptions scientifiques de Lyell, de Malthus, de Lamarck, de Darwin, de Gould et d'Eldridge). * analyser les mécanismes de l'évolution, tels que la sélection naturelle, la variation génétique, la dérive génétique, la sélection artificielle et la biotechnologie, et leurs effets sur la biodiversité et l'extinction des espèces (p. ex., expliquer les conceptions actuelles telles que la microévolution, en présentant les effets du mélanisme industriel sur le phalène du bouleau, et la macroévolution, en comparant le nombre de substitutions de nucléotides entre deux espèces). * expliquer, à partir d'exemples, le processus d'adaptation d'un individu à son milieu (p. ex., décrire l'importance d'un court cycle vital dans le développement de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * présenter des arguments et des faits sur l'origine, l'évolution et la diversité des espèces (p. ex., évaluer les preuves actuelles de l'évolution des espèces qui alimentent le débat sur le gradualisme vs l'équilibre intermittent). * cerner des questions actuelles que soulèvent l'évolution et la diversité des espèces (p. ex., pourquoi les virus et les microbes évoluent-ils si rapidement? qu'est-ce qui incite les compagnies pharmaceutiques à développer de nouveaux antibiotiques pour lutter contre la résistance des micro-organismes aux antibiotiques actuels?). * résoudre des problèmes d'évolution à partir du modèle de l'équilibre génotypique de Hardy-Weinberg. * mettre au point et appliquer des techniques d'échantillonnage et d'enregistrement de données appropriées à l'étude d'une population (p. ex., déterminer l'incidence de différents génotypes dans une population). * formuler des hypothèses en fonction des diverses écoles de pensée sur l'évolution (p. ex., simuler l'évolution d'une population et la spéciation dans une population isolée; présenter des arguments pour appuyer différentes conceptions sur l'évolution). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * reconnaître les liens étroits qui existent entre la génétique moléculaire et les recherches et les théories actuelles sur les mécanismes de l'évolution des espèces (p. ex., examiner le rapport entre les mutations génétiques et le processus d'adaptation). * reconnaître l'apport de la technologie à l'approfondissement des connaissances scientifiques sur l'évolution des espèces (p. ex., la datation par le carbone 14 dans l'analyse paléontologique des fossiles). Dynamique des populations Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * analyser les composantes de la croissance démographique et expliquer les facteurs qui influent sur la croissance de diverses populations d'espèces. * analyser et évaluer, à partir de ses recherches, des populations en examinant les relations au sein de leur écosystème et préciser leur incidence sur la pérennité de la vie sur la planète. * évaluer la capacité limite de la Terre à partir du taux de croissance des populations, de leur consommation des ressources et des progrès technologiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer les concepts d'interaction tels que la compétition, la prédation, les mécanismes de défense et les relations symbiotiques entre diverses espèces animales et végétales. * décrire les caractéristiques d'une population telles que la taille, la densité, la répartition, la croissance et la capacité limite de l'habitat. * comparer et expliquer les fluctuations de la population d'une espèce végétale, d'un animal sauvage et d'un micro-organisme, selon des facteurs tels que la fécondité, la prédation et la capacité limite de l'habitat. * expliquer la production, la distribution et l'utilisation des ressources alimentaires en utilisant des exemples de la pyramide des énergies. * expliquer les changements démographiques survenus au cours des dix derniers millénaires (p. ex., expliquer les effets sur des populations de certains facteurs tels que les épidémies, le développement de l'agriculture et la révolution industrielle). * expliquer, à l'aide des principes de la démographie, les problèmes causés par la croissance rapide de la population humaine et les effets de cette croissance sur les générations à venir (p. ex., relier les effets de la croissance de la population humaine à la capacité limite de la Terre et à l'utilisation des ressources naturelles). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser des modèles conceptuels et mathématiques pour déterminer la croissance démographique de diverses espèces d'un écosystème (p. ex., décrire et prédire les courbes de croissance exponentielle, sigmoïde et sinusoïdale de diverses populations). * déterminer expérimentalement les caractéristiques du cycle de deux populations interactives (p. ex., examiner la dynamique de populations d'un prédateur et de sa proie; étudier la compétition entre deux prédateurs pour la même proie). * évaluer, à l'aide de la hiérarchie écologique des organismes vivants, les effets d'un changement physique ou social d'une population sur l'ensemble des populations du milieu (p. ex., examiner les effets de l'élimination d'espèces de poissons par les lamproies; décrire les effets de l'introduction des moules zébrées dans les Grands Lacs). * rechercher, individuellement ou en équipe, l'effet de la croissance démographique humaine sur la qualité de la vie et sur l'environnement (p. ex., examiner les effets de l'envahissement par la population humaine des écosystèmes, tels que la destruction de la faune et de la flore; décrire les causes et les effets des pluies acides ou de la destruction de la couche d'ozone). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * analyser la contribution canadienne, en ressources humaines et en technologie agricole, dans les pays en voie de développement [p. ex., examiner les projets financés par l'Agence canadienne de développement international (ACDI) dans divers pays à travers le monde]. * présenter des exemples de technologies de production alimentaire durable qui subviennent aux besoins d'une population dense et croissante. * reconnaître le rôle de la médecine et de la technologie dans l'allongement de l'espérance de vie et évaluer les répercussions sociales qui en découlent. Chimie Chimie, 11e année, cours préuniversitaire (SCH3U) Ce cours porte sur les concepts et les théories qui forment la base de la chimie moderne. L'élève étudie le comportement des solides, des liquides, des gaz et des solutions, ainsi que les changements et les rapports dans les systèmes chimiques, et examine l'utilisation de la chimie dans la création de nouveaux produits et processus qui touchent nos vies et notre environnement. Le cours met également l'accent sur l'importance de la chimie dans les autres disciplines scientifiques. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * utiliser des méthodes sans risque de manutention, d'entreposage et d'élimination des substances de laboratoire [p. ex., élimination des produits dangereux et des acides; lecture des symboles du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT)] et prendre les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection; localiser le matériel d'urgence). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., utiliser une balance électronique pour mesurer la masse d'un précipité). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * énoncer les procédures d'urgence en laboratoire. * choisir et utiliser les formes graphiques, numériques et symboliques appropriées ainsi que la terminologie exacte pour communiquer ses idées, ses projets et les résultats de ses expériences. * rechercher des renseignements ou des données dans diverses sources, tels que des documents imprimés, des médias électroniques et des expériences de laboratoire, afin de se renseigner sur un sujet à l'étude, résoudre un problème ou justifier une opinion. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de tableaux, de graphiques et de rapports de laboratoire, préparés manuellement ou à l'ordinateur, et évaluer la fiabilité des données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en chimie (p. ex., ingénieur chimiste, océanologue, pharmacienne, technicienne du contrôle de la qualité de l'eau). Matière et liaisons chimiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du rapport qui existe entre les tendances périodiques, les types de liaisons chimiques et les propriétés des composés ioniques et moléculaires. * effectuer et examiner des réactions chimiques en laboratoire, les analyser selon le type de réaction et l'activité chimique des réactifs et utiliser les symboles et les formules appropriés pour représenter la structure des produits chimiques et la nature de leurs liaisons. * expliquer en quoi la connaissance scientifique de la matière et de ses propriétés entraîne l'élaboration de nouveaux produits et de nouvelles technologies. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir et décrire le rapport entre le numéro atomique, le nombre de masse, la masse atomique, l'isotope et le radio-isotope. * démontrer sa compréhension de la loi périodique et préciser comment la configuration électronique et les forces internes des atomes peuvent expliquer les tendances périodiques telles que le rayon atomique, l'énergie d'ionisation, l'électronégativité et l'affinité électronique. * démontrer sa compréhension de la formation de liaisons ioniques et covalentes et expliquer les propriétés des produits qui en résultent. * expliquer, à l'aide de la loi de l'octet, comment divers éléments s'agencent pour former des liaisons covalentes et ioniques. * reconnaître que le type de réaction chimique (p. ex., synthèse, décomposition, déplacement simple ou double) dépend de la nature des réactifs. * établir le rapport entre la réactivité d'une série d'éléments et leur position dans le tableau périodique (p. ex., comparer la réactivité de métaux d'un même groupe ou d'une même période; comparer la réactivité de non-métaux d'une même famille). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., électronégativité, affinité électronique, liaison chimique, tendance périodique, énergie de première ionisation). * analyser des données se rapportant à des propriétés d'éléments telles que les énergies de première ionisation ou les rayons atomiques pour en dégager les tendances périodiques. * prédire le caractère ionique ou covalent résultant d'une combinaison chimique d'éléments et représenter la formation de ces liens à l'aide de diagrammes appropriés. * représenter diverses molécules contenant des liaisons simples, doubles ou triples en traçant leur structure de Lewis et en construisant des modèles moléculaires. * utiliser la formule moléculaire et l'appellation juste de composés ioniques et moléculaires binaires et ternaires, y compris ceux à valences multiples, en appliquant les règles de l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) et celles du système de la nomenclature traditionnelle, et reconnaître un composé par sa formule chimique. * prédire les produits des réactions de synthèse, de décomposition, de déplacement simple et double, en écrire l'équation chimique complète et vérifier expérimentalement ses prédictions. * établir expérimentalement une série d'activité d'éléments (p. ex., les métaux). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * identifier diverses substances chimiques dans des produits d'usage courant et dans des réactions chimiques observables dans la vie quotidienne ou qui ont une importance pour l'environnement (p. ex., fertilisants, gaz à effet de serre, réactifs et produits de la photosynthèse). * comparer l'appellation courante de certaines substances à leur appellation scientifique (p. ex., soda à pâte et bicarbonate de soude, acide muriatique et acide chlorhydrique). * évaluer et comparer la réactivité de métaux et d'alliages communs (p. ex., or dans les bijoux; fer et acier inoxydable) et expliquer pourquoi la plupart des métaux se retrouvent naturellement sous forme de composés. * reconnaître l'importance de l'utilisation et de la manipulation sécuritaires des produits chimiques d'usage courant (p. ex., produits d'entretien, pesticides pour les jardins). Quantités et réactions chimiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du concept de la mole et de son importance dans l'analyse des systèmes chimiques. * effectuer des expériences et des calculs qui portent sur les rapports quantitatifs d'équations chimiques équilibrées. * expliquer l'importance des rapports quantitatifs entre diverses substances chimiques utilisées à domicile ou dans l'industrie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * démontrer sa compréhension du concept de la mole et du nombre d'Avogadro ainsi que de la relation entre la mole et la masse molaire. * expliquer la nature fractionnaire des masses atomiques relatives. * distinguer la formule empirique de la formule moléculaire d'un composé. * expliquer la loi des proportions définies. * établir les rapports quantitatifs d'une équation chimique équilibrée (p. ex., rapport en moles, en grammes, en atomes, en ions ou en molécules). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., stœchiométrie, pourcentage de rendement, réactif limitant, mole, masse atomique). * calculer la composition massique centésimale d'un composé à partir de données expérimentales, de sa formule moléculaire et d'un tableau de masses relatives (p. ex., calculer la composition massique d'un hydrate). * effectuer des calculs qui impliquent une quantité de moles, un nombre de particules et une masse. * trouver la formule empirique et la formule moléculaire d'un composé selon sa composition centésimale ou la masse de ses éléments ainsi que sa masse molaire. * équilibrer des équations chimiques par tâtonnement. * équilibrer des équations nucléaires simples. * calculer la quantité de produit formé à partir d'une masse ou d'une quantité de moles correspondantes pour un réactif ou déterminer la quantité de réactif pour former une quantité donnée de produit. * résoudre des problèmes sur les pourcentages de rendement et les réactifs limitants. * comparer, à partir de données expérimentales, le rendement théorique d'une réaction au rendement obtenu, calculer le pourcentage de rendement et suggérer des sources d'erreur possibles (p. ex., réaction de la laine de fer dans une solution de sulfate de cuivre II). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * présenter des exemples d'applications de quantités et de rapports quantitatifs (p. ex., recettes de cuisine, processus industriels, posologie pour un médicament). * expliquer comment différentes combinaisons stœchiométriques d'un même élément peuvent produire des composés à propriétés chimiques distinctes (p. ex., eau et peroxyde d'hydrogène, monoxyde de carbone et dioxyde de carbone). * repérer des situations quotidiennes, ou des secteurs du marché du travail, où les gens sont appelés à faire l'analyse de substances inconnues (p. ex., en médecine légale lors de l'analyse des stupéfiants; dans l'industrie lors du contrôle de la qualité des produits). Solutions et solubilité Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des propriétés des solutions, du concept de la concentration et de l'importance de l'eau comme solvant. * effectuer en laboratoire des expériences qui portent sur les solutions et résoudre des problèmes s'y rapportant en manipulant diverses données. * relever des applications quotidiennes de la connaissance scientifique des solutions et de la solubilité et expliquer de quelle façon la qualité de l'eau dans l'environnement dépend de la concentration de diverses substances dissoutes. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer l'importance de l'eau comme solvant et préciser certaines de ses propriétés particulières (p. ex., liaison hydrogène, polarité). * expliquer la formation d'une solution impliquant la dissolution dans l'eau de substances ioniques ou non ioniques (p. ex., chlorure de sodium ou oxygène dans l'eau) et la dissolution de solutés non polaires dans des solvants non polaires (p. ex., graisses dans de l'essence). * décrire l'effet de la température sur la solubilité d'un gaz, d'un liquide et d'un solide dans l'eau. * décrire diverses combinaisons de solutions aqueuses qui réagissent pour former un précipité. * énoncer les définitions d'un acide et d'une base selon les théories d'Arrhenius et de Brønsted-Lowry. * expliquer qualitativement les différences entre les bases et les acides forts et faibles en fonction de leur degré de dissociation. * démontrer sa compréhension de la définition opérationnelle du pH (pH = –log10 [H+]). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., concentration, solubilité, acide conjugué, précipité). * résoudre divers problèmes qui portent sur la concentration des solutions et exprimer les résultats en différentes unités de concentrations (p. ex., mol/L, g/100 mL, parties par million et par milliard, pourcentage de masse ou volume). * préparer des solutions selon une concentration spécifiée en dissolvant un soluté solide ou en diluant une solution concentrée. * déterminer expérimentalement les propriétés qualitatives et quantitatives de solutions (p. ex., analyse qualitative des ions dissous et construction d'une courbe de solubilité) et résoudre des problèmes à partir des données obtenues. * représenter des réactions de précipitation par leurs équations ioniques nettes. * déterminer expérimentalement l'effet de la dilution sur le pH d'un acide ou d'une base. * représenter, sous forme d'équations chimiques équilibrées, diverses réactions chimiques des acides et des bases (p. ex., réactions de dissociation, de déplacement ou de neutralisation). * effectuer des calculs stœchiométriques impliquant des données relatives aux solutions. * déterminer la concentration d'un acide ou d'une base par titrage (p. ex., l'acide acétique dans le vinaigre). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * relever des exemples tirés de la vie courante de solutions solides, liquides et gazeuses (p. ex., eau carbonisée, eau de mer, alliages, air). * repérer des situations où la concentration d'une solution doit être spécifiée avec exactitude (p. ex., sérum artificiel, eau potable). * décrire la nature et la provenance de divers polluants de l'eau (p. ex., lessivage des produits biologiques provenant des fermes, lixiviation des déchets enfouis) et indiquer les concentrations acceptables de polluants métalliques et organiques dans l'eau potable. * décrire les principales étapes du processus de purification de l'eau potable et du traitement des eaux usées en précisant les technologies utilisées. * décrire l'eau dure, expliquer ses effets (p. ex., dépôts à l'intérieur des tuyaux) et préciser des méthodes d'adoucissement de l'eau (p. ex., résines échangeuses d'ions). Gaz et chimie atmosphérique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des lois qui régissent le comportement des gaz. * déterminer expérimentalement le rapport entre la pression, le volume et la température des gaz et résoudre des problèmes qui portent sur les lois des gaz et leur volume ainsi que la quantité de matière en moles et en masse molaire. * expliquer de quelle façon l'étude du comportement des gaz et la mise au point de nouvelles technologies permettent de mieux comprendre les phénomènes atmosphériques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer que les différents états de la matière sont attribuables aux forces qui existent entre atomes, molécules et ions. * décrire l'état gazeux de la matière à l'aide de la théorie cinétique moléculaire, en fonction du degré de désordre des atomes et des types de mouvements des atomes et des molécules. * décrire le rapport quantitatif entre les variables suivantes pour un gaz parfait : pression, volume, température et quantité de matière. * expliquer la loi des pressions partielles de Dalton. * énoncer l'hypothèse d'Avogadro et reconnaître sa contribution à l'approfondissement des connaissances sur le comportement des gaz. * reconnaître que l'atmosphère est une solution à plusieurs gaz et nommer ses composantes principales et secondaires. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., température et pression normales, volume molaire, gaz parfait). * utiliser et convertir les unités appropriées pour exprimer la pression [p. ex., pascals (Pa), kilopascals (kPa), atmosphères (atm), millimètres de mercure (mm Hg)] et la température [p. ex., degrés Celsius (°C), kelvins (K)]. * déterminer, expérimentalement ou par simulations à l'ordinateur, la relation mathématique et graphique entre le volume, la température et la pression d'un gaz parfait. * résoudre des problèmes quantitatifs sur le comportement des gaz parfaits, en appliquant la loi de Boyle, la loi de Charles, la loi combinée des gaz, la loi de Gay-Lussac, la loi des pressions partielles de Dalton et la loi des gaz parfaits. * effectuer des calculs stœchiométriques afin de déterminer le montant de matière dans une quantité de moles, d'atomes, de molécules, de masses et de volumes, à partir d'équations chimiques équilibrées contenant des gaz. * déterminer expérimentalement le volume molaire d'un gaz (p. ex., par la réaction du magnésium avec de l'acide chlorhydrique). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire des phénomènes naturels (p. ex., geysers, éruptions volcaniques) et des technologies relatives aux gaz (p. ex., carburant pour fusées, boissons gazeuses, coussins gonflables dans les automobiles). * expliquer les efforts des autorités canadiennes visant à améliorer la qualité de l'air [p. ex., recyclage des chlorofluorocarbures (CFC), Protocole de Montréal]. * repérer des technologies associées aux gaz comprimés et les questions de sécurité que soulève leur entreposage (p. ex., oxygène et azote liquides). * expliquer en quoi une connaissance des gaz et de leur comportement peut ouvrir des débouchés dans divers domaines (p. ex., météorologie, anesthésie médicale, plongée sous-marine). Hydrocarbures et énergie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la structure moléculaire et des propriétés des hydrocarbures ainsi que des changements énergétiques impliqués lors de leur combustion. * examiner en laboratoire les propriétés des hydrocarbures et utiliser les techniques de calorimétrie pour calculer les changements énergétiques. * évaluer l'incidence des hydrocarbures sur la qualité de la vie et sur l'environnement à la suite d'un examen de leur utilisation. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * identifier les origines et les principales sources des composés organiques. * décrire les caractéristiques particulières des atomes de carbone en ce qui concerne la liaison dans les alcanes aliphatiques et cycliques, y compris les isomères structuraux. * décrire certaines des propriétés chimiques et physiques des hydrocarbures (p. ex., solubilité dans l'eau, masse volumique, point de fusion, point d'ébullition et combustibilité). * comparer les transformations énergétiques qui s'opèrent lors de la formation et de la rupture des liaisons chimiques et relier ces transformations aux réactions endothermiques et exothermiques. * expliquer comment la masse, la capacité thermique et le changement de température d'un corps déterminent la quantité de chaleur qu'il absorbe ou qu'il dégage. * expliquer comment les réactifs, les produits et la quantité d'énergie peuvent être combinés pour construire une équation thermochimique qui représente un changement endothermique ou exothermique. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser un vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., composé organique, hydrocarbures saturés ou non saturés, isomère, capacité thermique, calorimétrie). * conformément au système de nomenclature de l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA), nommer et écrire les formules moléculaires et structurales d'hydrocarbures aliphatiques (dont la chaîne principale contient au maximum dix atomes de carbone), avec ou sans ramification ainsi que les alcanes cycliques. * déterminer expérimentalement quelques-unes des propriétés particulières des hydrocarbures saturés et non saturés (p. ex., comparer les produits obtenus lorsqu'on ajoute du brome au cyclohexane et au cyclohexène). * démontrer, à l'aide de modèles moléculaires, l'arrangement des atomes d'isomères de divers hydrocarbures (p. ex., isomères structuraux et isomères cis-trans). * effectuer une expérience démontrant la formation ou la combustion complète et incomplète d'un hydrocarbure (p. ex., formation de l'acétylène, combustion de la paraffine), et écrire l'équation chimique équilibrée pour cette combustion complète et incomplète ainsi que pour celle de divers hydrocarbures. * faire la collecte de données quantitatives et expérimentales et les interpréter pour résoudre des problèmes portant sur la calorimétrie et impliquant l'utilisation de l'équation Q = mcT (p. ex., calculer l'énergie libérée par la combustion de la paraffine en J/g). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire les étapes de la distillation fractionnée du pétrole pour obtenir de l'essence et d'autres fractions utiles (p. ex., butane, mazout). * reconnaître l'importance des hydrocarbures en tant que combustibles ainsi que leur rôle dans d'autres applications telles que la fabrication des polymères, et dégager les risques associés à leur utilisation et à leur entreposage. Chimie, 12e année, cours préuniversitaire (SCH4U) Ce cours permet à l'élève d'approfondir ses connaissances en chimie par l'étude de la chimie organique, de la cinétique chimique et de la thermochimie, des systèmes chimiques et de l'équilibre, de l'électrochimie, et des propriétés et des structures atomiques et moléculaires. Ce cours permet aussi à l'élève d'améliorer ses capacités de résolution de problèmes et ses compétences de laboratoire en étudiant les processus chimiques, et d'accroître son aptitude à communiquer dans un cadre scientifique. Le cours met l'accent sur l'importance de la chimie dans la vie quotidienne et sur l'évaluation de l'incidence de la technologie chimique sur l'environnement. Préalable : Chimie, 11e année, cours préuniversitaire Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * utiliser des méthodes sans risque de manutention, d'entreposage et d'élimination des substances de laboratoire [p. ex., élimination des produits dangereux et des acides; lecture des symboles du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT)] et prendre les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection; localiser le matériel d'urgence). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., utiliser une balance électronique pour mesurer la masse d'un précipité). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * énoncer les procédures d'urgence en laboratoire. * choisir et utiliser les formes graphiques, numériques et symboliques appropriées ainsi que la terminologie exacte pour communiquer ses idées, ses projets et les résultats de ses expériences. * rechercher des renseignements ou des données dans diverses sources, tels que des documents imprimés, des médias électroniques et des expériences de laboratoire, afin de se renseigner sur un sujet à l'étude, résoudre un problème ou justifier une opinion. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de tableaux, de graphiques et de rapports de laboratoire, préparés manuellement ou à l'ordinateur, et évaluer la fiabilité des données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en chimie (p. ex., ingénieur chimiste, océanologue, pharmacienne, technicienne du contrôle de la qualité de l'eau). Chimie organique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la structure et des réactions chimiques de divers composés organiques. * examiner, en effectuant des expériences et des recherches documentaires, diverses réactions des composés organiques, en prédire les produits, utiliser pour les nommer la nomenclature de l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) et les représenter à l'aide de modèles moléculaires. * évaluer l'incidence des substances organiques et de leurs applications sur la qualité de la vie et sur l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * caractériser les divers groupements fonctionnels organiques, soit les alcools, les aldéhydes, les amines, les cétones, les esters, les éthers, les amides, les acides carboxyliques ainsi que les composés aromatiques simples, selon leur appellation et leur formule structurale. * décrire certaines des propriétés physiques qui caractérisent les familles de composés organiques, notamment la solubilité dans divers solvants, la polarité, l'odeur, le point de fusion et le point d'ébullition. * décrire divers types de réactions organiques, dont les réactions de substitution, d'addition, d'élimination, d'estérification, d'hydrolyse et d'oxydation. * expliquer le processus de polymérisation, d'addition et de condensation. * rendre compte de l'importance et de la diversité des composés organiques dans les organismes vivants (p. ex., protéines, glucides, lipides, acides nucléiques). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., groupement fonctionnel, polymère). * utiliser la nomenclature de l'UICPA pour nommer les composés organiques suivants à partir de leur structure chimique : les acides carboxyliques, les alcools, les aldéhydes, les amines, les cétones, les esters, les éthers, les amides et les composés aromatiques simples, et écrire la formule chimique du composé à partir de son appellation scientifique. * construire les modèles moléculaires de divers composés organiques aliphatiques, cycliques et aromatiques. * nommer des composés organiques simples en utilisant un nom autre que celui proposé par l'UICPA (p. ex., acétone, alcool isopropylique, acide acétique). * prédire les produits de divers types de réactions organiques, notamment les réactions de substitution, d'addition, d'élimination, d'estérification, d'hydrolyse, d'oxydation et de polymérisation, et nommer les produits qui en résultent. * effectuer, en laboratoire, la synthèse de divers composés organiques (p. ex., préparer un ester et un polymère). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * examiner, du point de vue de sa validité, la définition qu'appliquent les publicitaires de biens de consommation aux termes « organique », « naturel » et « chimique ». * reconnaître le large éventail de composés organiques utilisés dans la vie quotidienne et expliquer leur importance (p. ex., les plastiques, les textiles synthétiques, les produits pharmaceutiques). * analyser les avantages et les risques de la mise au point de certains produits synthétiques (p. ex., polystyrène, aspartame, pesticides, solvants). * présenter des exemples de l'utilisation de la chimie organique comme solution à des problèmes de santé, de sécurité et d'environnement [p. ex., essence sans plomb pour remplacer l'essence avec plomb; hydrocarbures comme gaz propulseurs dans les aérosols pour remplacer les chlorofluorocarbures (CFC)]. Cinétique chimique et thermochimie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des transformations énergétiques ainsi que de la cinétique des processus chimiques. * déterminer les variations d'enthalpie de divers processus physiques et chimiques ainsi que les vitesses de réactions chimiques à partir de données expérimentales et théoriques et de calculs. * expliquer l'importance des facteurs énergétiques des réactions chimiques dans diverses technologies et divers processus chimiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * comparer les changements d'énergie résultant des transformations physiques, des réactions chimiques et des réactions nucléaires (la fission et la fusion). * expliquer la loi de Hess à l'aide d'exemples. * analyser des diagrammes simples d'énergie potentielle illustrant les changements d'énergie dans diverses réactions chimiques (p. ex., identifier les portions du graphique qui correspondent à l'énergie des réactifs et des produits ainsi qu'au complexe activé). * utiliser la théorie des collisions et les diagrammes de niveau d'énergie pour expliquer le rôle des facteurs suivants dans le contrôle de la vitesse d'une réaction chimique : nature et concentration des réactifs, température, surface de contact et présence d'un catalyseur. * décrire la vitesse de réaction en fonction du changement de la concentration des réactifs et des produits par rapport au temps, exprimer la vitesse de réaction par l'équation de vitesse de réaction (uniquement pour les réactions des premier et deuxième ordres) et démontrer sa compréhension de la demi-vie d'une réaction. * expliquer l'importance des étapes élémentaires du mécanisme réactionnel dans plusieurs réactions chimiques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., complexe activé, enthalpie). * écrire des équations thermochimiques en exprimant la variation énergétique sous la forme H ou à l'aide d'un terme énergétique inséré dans l'équation. * déterminer expérimentalement la chaleur de réaction à l'aide d'un calorimètre et utiliser les données obtenues pour calculer la variation d'enthalpie pour une réaction donnée (p. ex., recueillir les données nécessaires pour calculer l'énergie de neutralisation, en J/mol, de l'acide acétique et de l'hydroxyde de sodium). * appliquer la loi de Hess pour résoudre divers problèmes dont certains contiennent des données expérimentales (p. ex., mesurer les chaleurs de réactions dont la somme correspond au H dans l'oxydation du magnésium). * calculer des chaleurs de réactions chimiques à partir d'un tableau de valeurs des enthalpies standard de formation. * déterminer expérimentalement la vitesse d'une réaction chimique et mesurer l'effet de la température, de la concentration et de la catalyse sur cette vitesse (p. ex., sur la vitesse de décomposition du peroxyde d'hydrogène). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * comparer l'utilisation de diverses sources d'énergie classiques et de substitution en fonction de leur rendement énergétique et de leur incidence sur l'environnement (p. ex., combustion de combustibles fossiles, énergie solaire, fission nucléaire). * décrire des technologies ou des produits dont l'efficacité dépend de l'énergie absorbée ou dégagée par les réactions chimiques (p. ex., hydrogène liquide comme combustible dans les fusées; compresses chaudes ou froides). * repérer des exemples de l'utilisation de catalyseurs dans l'industrie (p. ex., convertisseurs catalytiques) et dans les systèmes biochimiques (p. ex., enzymes). * présenter des exemples de réactions chimiques lentes (p. ex., formation de la rouille) et rapide (p. ex., explosion), et décrire des réactions à vitesse contrôlable (p. ex., la dégradation bactérienne des aliments est ralentie par la congélation; la décomposition catalytique accélère la combustion complète des gaz d'échappement dans les automobiles). Systèmes chimiques et équilibre Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du concept d'équilibre chimique, du principe de Le Chatelier et de la dynamique du processus de formation des solutions. * étudier le comportement de divers systèmes chimiques et résoudre des problèmes quantitatifs à l'aide de la loi d'action de masse. * reconnaître que divers systèmes écologiques, biologiques et technologiques existent selon un état d'équilibre chimique. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * illustrer le concept d'équilibre à l'intérieur de systèmes gazeux, de solutions et de réactions chimiques. * expliquer qu'un système à l'équilibre est régi par la loi d'action de masse (aussi appelée la loi de l'équilibre chimique). * préciser les facteurs qui déterminent l'état d'équilibre d'un système (p. ex., volume et pression pour les systèmes gazeux, concentration et température pour tous les systèmes), conformément au principe de Le Chatelier. * décrire qualitativement les variations d'entropie associées à diverses transformations physiques et chimiques. * expliquer la tendance des réactions chimiques à atteindre un état d'équilibre correspondant à une quantité minimale d'énergie et à une entropie maximale. * décrire le comportement de solutés ioniques dans des solutions non saturées, saturées et sursaturées à l'aide du concept de l'équilibre chimique. * définir différentes expressions des constantes d'équilibre, dont Kps, Ka, Kb et Keau. * comparer des bases ou des acides forts et faibles à l'aide du concept de l'équilibre chimique. * décrire les caractéristiques et les composantes d'une solution tampon. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., système homogène, constante d'acidité, effet d'ion commun). * appliquer le principe de Le Chatelier pour prédire et confirmer expérimentalement comment divers facteurs influent sur un système à l'équilibre. * déterminer expérimentalement des constantes d'équilibre [p. ex., déterminer le produit de solubilité (Kps) du thiocyanate de fer (III), de l'hydroxyde de calcium ainsi que la constante de dissociation (Ka) de l'acide acétique]. * calculer la solubilité d'une substance pure dans l'eau ou d'une solution d'ions communs en utilisant la constante de produit de solubilité (Kps), et vice versa. * prédire la formation de précipités par le calcul d'un produit de solubilité. * résoudre des problèmes d'équilibre chimique portant sur des concentrations de réactifs et de produits, ainsi que sur des quantités de pH, pOH, Ka et Kb, Kéq et Kps. * prédire qualitativement si un sel en solution est acide, basique ou neutre. * résoudre divers problèmes sur des données d'un titrage acido-basique et sur le pH au point d'équivalence (p. ex., analyser des courbes de titrage acido-basiques à partir de données expérimentales ou d'un logiciel). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer comment le concept d'équilibre chimique est utilisé pour optimiser des processus industriels ainsi que la production de certains produits chimiques (p. ex., production industrielle d'acide sulfurique d'ammoniaque). * préciser des conditions ou des interventions médicales associées au concept de la solubilité (p. ex., calculs rénaux, mal des caissons, sulfate de baryum en médecine). * expliquer le rôle des solutions tampons à l'intérieur des systèmes biochimiques et dans des produits de consommation (p. ex., ion bicarbonate dans le sang, tamponnage du pH dans les médicaments). Électrochimie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des concepts fondamentaux de l'oxydoréduction ainsi que de la conversion d'énergie chimique en énergie électrique et de la conversion de l'énergie électrique en énergie chimique. * construire diverses piles galvaniques et électrolytiques simples pour en illustrer le fonctionnement, écrire les équations d'oxydoréductions connexes et résoudre des problèmes quantitatifs liés à l'électrolyse. * décrire le fonctionnement et les emplois de diverses piles, notamment les piles à combustible, expliquer l'importance de la technologie de l'électrochimie en métallurgie et évaluer l'incidence de ces technologies sur la santé, la sécurité et l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer l'oxydation et la réduction en fonction de la perte et du gain d'électrons ou du changement du nombre d'oxydation. * identifier les composants d'une pile galvanique et d'une pile électrolytique et expliquer leur fonction. * décrire une pile galvanique en fonction de ses demi-piles d'oxydation et de réduction, dont les tensions servent à calculer le potentiel de la pile. * décrire le fonctionnement d'une demi-pile à hydrogène et expliquer comment elle sert de référence dans l'attribution des valeurs de potentiel de réduction de diverses substances. * expliquer le rapport entre le temps, le courant et la quantité de substance produite ou consommée dans un processus électrolytique (loi de Faraday). * expliquer le rôle de la corrosion dans le fonctionnement d'une pile électrochimique et décrire divers procédés anticorrosion (p. ex., peinture de la surface métallique, galvanoplastie et protection cathodique). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., demi-réaction, pile galvanique, agent réducteur, réaction redox, nombre d'oxydation). * démontrer expérimentalement diverses réactions d'oxydoréduction et les analyser (p. ex., réactivité de métaux, réactivité d'agents oxydants). * écrire des équations chimiques équilibrées de réactions d'oxydoréduction, y compris des réactions de demi-piles galvaniques. * écrire les demi-réactions d'oxydoréduction ainsi que la réaction nette, prédire la direction de la migration des ions et des électrons ainsi que la polarité de l'électrode et calculer le potentiel de la pile (Eº) qui se réalise dans les piles galvaniques et électrolytiques, y compris celles construites au laboratoire. * prédire la spontanéité d'une réaction d'oxydoréduction et la réaction globale d'une cellule à partir d'un tableau de potentiels standard de réduction. * résoudre des problèmes sur la loi de Faraday. * mesurer expérimentalement la masse de métal déposée par galvanoplastie [p. ex., examiner le cuivre du sulfate de cuivre (II) et appliquer la loi de Faraday pour relier la masse de métal déposée à la quantité de charge déplacée]. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire des piles galvaniques courantes (p. ex., piles plomb-acide, nickel-cadmium) et évaluer leur incidence sur la société et sur l'environnement (p. ex., utilisation de piles électriques dans les autos). * souligner des applications de l'électrochimie dans des processus industriels (p. ex., affinage des métaux, production d'hydrogène). * rechercher et analyser des sujets liant l'électrochimie à l'environnement, à la santé et à la sécurité (p. ex., corrosion des métaux, production industrielle de chlore). Structures et propriétés Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la théorie de la mécanique quantique et expliquer le rapport entre la nature des liaisons chimiques et les propriétés de substances ioniques, covalentes à réseau, moléculaires et métalliques. * déterminer expérimentalement les propriétés des solides et des liquides, les comparer et prédire la forme de molécules simples en s'appuyant sur la théorie de la liaison de valence. * décrire des technologies qui ont enrichi les connaissances scientifiques sur l'atome ainsi que des produits et des technologies dont la mise au point repose sur la compréhension de la structure moléculaire. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer les observations expérimentales et les inférences faites par Rutherford et Bohr relatives au développement du modèle planétaire de l'atome d'hydrogène. * décrire le modèle de l'atome tel que précisé par la mécanique quantique (p. ex., orbitales, densité électronique) et préciser la contribution des scientifiques qui ont élaboré ce modèle (p. ex., Planck, de Broglie, Einstein, Heisenberg et Schrödinger). * identifier les caractéristiques des orbitales s, p, d et f, décrire les éléments qui se retrouvent à l'intérieur de ces blocs et expliquer le rapport entre la position des éléments dans le tableau périodique, leurs propriétés et leur configuration électronique. * expliquer comment les propriétés d'un solide ou d'un liquide (p. ex., dureté, tension superficielle, conductivité électrique) dépendent de la nature de leurs particules ainsi que du type de forces entre elles (p. ex., liaisons covalentes, forces de Van der Waals, forces dipolaires, liaisons métalliques). * expliquer comment la théorie de la répulsion des paires d'électrons de valence (RPEV) peut servir à expliquer et à prédire la forme tridimentionnelle d'une molécule. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour communiquer ses idées sur les sujets propres à ce domaine (p. ex., orbitale, spectre d'absorption, quanta, photon, dipôle). * écrire la configuration électronique de divers éléments du tableau périodique en appliquant le principe d'exclusion de Pauli et la règle de Hund. * prédire et illustrer les formules structurales tridimensionnelles de molécules simples et d'ions en s'appuyant sur la théorie de la répulsion des paires d'électrons de valence (RPEV). * déterminer la polarité de diverses substances par l'analyse de la forme tridimentionnelle et les valeurs d'électronégativité de leurs éléments. * prédire le type de solide (ionique, moléculaire, covalent à réseau ou métallique) que formera une substance, et en décrire les caractéristiques. * analyser en laboratoire les propriétés physiques de diverses substances et déterminer la nature de leurs liaisons. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * examiner des applications et des progrès en chimie analytique et dans le domaine du diagnostic médical, liés à la structure atomique et moléculaire (p. ex., spectroscopie infrarouge; réalisations en médecine nucléaire). * rechercher et présenter des exemples de nouveaux matériaux créés suite aux recherches sur la structure de la matière, les liaisons chimiques et les propriétés de la matière (p. ex., gilets pare-balles, colles superpuissantes, supraconducteurs). * décrire la contribution canadienne dans le domaine de la théorie atomique et moléculaire (p. ex., le travail de Richard Bader à l'Université McMaster sur la constitution de cartes de densité électronique pour les petites molécules; le travail de R. J. LeRoy à l'Université de Waterloo sur l'élaboration de la technique mathématique de détermination du rayon atomique des molécules, appelée le rayon LeRoy). Chimie, 12e année, cours précollégial (SCH4C) Ce cours présente à l'élève les concepts qui forment la base de la chimie moderne. L'élève étudie l'analyse qualitative, les relations quantitatives dans les réactions chimiques, la chimie organique et l'électrochimie, ainsi que le rapport entre la chimie et la qualité de l'environnement. Ce cours permet à l'élève d'utiliser un large éventail de techniques de laboratoire et, ce faisant, d'apprendre à recueillir des données, à effectuer des analyses scientifiques et à communiquer correctement des renseignements scientifiques. Le cours met l'accent sur le rôle de la chimie dans la vie quotidienne et la création de nouvelles techniques et de nouveaux produits. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique ou appliqué Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * utiliser des méthodes sans risque de manutention, d'entreposage et d'élimination des substances de laboratoire [p. ex., entreposage de composés organiques et d'acides; lecture des symboles du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT)] et prendre les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection; localiser le matériel d'urgence). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., utiliser une balance électronique pour mesurer la masse d'un précipité). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * énoncer les procédures d'urgence en laboratoire. * choisir et utiliser les formes graphiques, numériques et symboliques appropriées ainsi que la terminologie exacte pour communiquer ses idées, ses projets et les résultats de ses expériences. * rechercher des renseignements ou des données dans diverses sources, tels que des documents imprimés, des médias électroniques et des expériences de laboratoire, afin de se renseigner sur un sujet à l'étude, résoudre un problème ou justifier une opinion. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de tableaux, de graphiques et de rapports de laboratoire, préparés manuellement ou à l'ordinateur, et évaluer la fiabilité des données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en chimie (p. ex., nutritionniste, technicienne dans l'industrie pétrochimique, technicienne de laboratoire, bijoutier, ingénieur). Matière et analyse qualitative Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principes de base de l'analyse qualitative et des théories sous-jacentes. * effectuer des analyses qualitatives à partir de schémas de procédé et en utilisant les instruments de laboratoire de façon appropriée. * expliquer le rôle et l'importance des analyses qualitatives dans la vie quotidienne. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * distinguer une observation d'une déduction. * décrire et expliquer les processus fondamentaux de l'analyse qualitative, y compris les essais à la flamme, les réactions de précipitation et le spectre d'absorption. * expliquer le lien entre les essais à la flamme, le spectre d'absorption et le concept de quanta d'énergie proposé par Bohr. * expliquer la formation de réactions covalentes dans les molécules simples à partir des structures de Lewis (p. ex., H2, Cl2, O2, H2O, CH4). * expliquer la formation de liaisons ioniques résultant de la réaction entre un métal et un non-métal et relier la charge ionique au nombre d'électrons perdus ou gagnés. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur des sujets propres au domaine (p. ex., analyse qualitative, déplacement double, précipité, niveau d'énergie). * manipuler et utiliser, en employant les techniques de laboratoire appropriées, divers instruments tels qu'un tube à décharge, une source de courant à haute tension, un spectroscope, une centrifugeuse. * prédire la formation d'un précipité lors d'une réaction chimique en écrivant l'équation de déplacement double et l'équation ionique nette correspondante à l'aide d'un tableau de solubilité. * utiliser un schéma de procédé pour déterminer expérimentalement (notamment par des essais à la flamme, des réactions de précipitation) la présence d'ions dans des échantillons inconnus (p. ex., analyse de produits chimiques utilisés au travail ou à domicile). * identifier un échantillon de gaz inconnu (p. ex., hydrogène, hélium, néon) en observant expérimentalement son spectre d'absorption et en le comparant au spectre d'un échantillon de gaz connu. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire divers usages de la spectroscopie (p. ex., en astronomie, pour identifier les composantes des étoiles). * repérer et décrire des applications de l'analyse qualitative dans divers domaines (p. ex., dépistage de drogues, analyse de l'encre pour déceler la fausse monnaie). Chimie organique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des propriétés des composés organiques et de certaines de leurs réactions chimiques ainsi que de la terminologie utilisée pour les décrire. * effectuer en laboratoire divers essais et diverses réactions chimiques avec des composés organiques. * expliquer l'importance des composés organiques par rapport aux produits d'usage courant, aux dispositifs technologiques et à la biochimie tout en présentant certaines des questions que soulève leur incidence sur la société et l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire les caractéristiques particulières de l'atome de carbone en fonction du type de liaison et de sa capacité de former de longues chaînes. * expliquer les propriétés particulières des molécules à base d'oxygène ou d'azote (p. ex., polarité, solubilité en milieu aqueux). * reconnaître que les molécules organiques peuvent être classées en fonction de leur groupement fonctionnel (p. ex., alcènes, alcynes, alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, esters, amines). * illustrer, à partir des formules structurales appropriées, des réactions organiques typiques telles que la combustion, l'addition ainsi que les polymérisations d'addition. * expliquer le principe de la distillation utilisée dans la séparation d'un mélange de composés organiques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., électronégativité, liaison covalente, groupement fonctionnel, polymère). * utiliser correctement un condensateur pour séparer un mélange de liquides par distillation. * illustrer la formation de liaisons covalentes dans des molécules organiques en utilisant les structures de Lewis (p. ex., éthanol, méthane, acétylène, butène). * déterminer expérimentalement les propriétés physiques et chimiques de certains composés organiques communs (p. ex., odeur, conductibilité électrique, combustibilité, solubilité en milieu aqueux ou non aqueux) et identifier des modèles et des tendances à partir de ces observations. * déterminer expérimentalement quelques produits de la combustion d'un hydrocarbure et d'un alcool et écrire l'équation chimique équilibrée de la réaction. * synthétiser un produit de condensation (p. ex., ester, aspirine), un composé organique commun (p. ex., savon) et un polymère synthétique (p. ex., nylon). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * effectuer des recherches documentaires afin de repérer des composés organiques d'usage courant (p. ex., revêtement antiadhésif TeflonMC) et illustrer leur structure moléculaire et leur utilité à l'aide de représentations faites manuellement ou à l'ordinateur. * décrire les procédés de la distillation et du craquage du pétrole brut pour obtenir des combustibles utiles. * expliquer les dangers associés à l'utilisation de solvants organiques (p. ex., combustibilité et toxicité) et déterminer les mesures de sécurité à suivre. * reconnaître les conséquences de la consommation accrue de matières plastiques (p. ex., la non-biodégradabilité) et proposer des solutions aux problèmes environnementaux. * décrire les améliorations à la qualité de la vie qui découlent de la recherche en chimie organique (p. ex., textiles synthétiques, carrosseries d'automobiles, cœur artificiel). Électrochimie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des processus chimiques qui s'opèrent dans les piles galvaniques et électrolytiques. * vérifier en laboratoire la facilité avec laquelle la plupart des métaux s'oxydent et construire des piles électrochimiques pour en illustrer le fonctionnement. * expliquer l'importance des processus électrochimiques industriels et en souligner les retombées environnementales. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * nommer les composantes d'une pile galvanique et d'une pile électrolytique, expliquer leur fonctionnement en fonction de l'oxydation et de la réduction et préciser leur usage. * expliquer le processus de corrosion et reconnaître la similarité avec les réactions chimiques d'une pile électrochimique. * repérer et décrire divers procédés anticorrosion (p. ex., peinture de la surface métallique, galvanoplastie et protection cathodique). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., liaison ionique, électrolyte, anode, oxydation). * utiliser correctement les instruments et l'équipement suivants : voltmètre, sources d'énergie électrique, câbles de connexion. * déterminer expérimentalement la conductivité ou la non-conductivité des métaux, des solutions de sels, des acides, des bases et des composés moléculaires. * établir expérimentalement une échelle de réactivité de certains métaux. * prédire la spontanéité d'une réaction de déplacement entre un métal et un sel métallique à partir de la série d'activité des métaux et la vérifier expérimentalement. * construire une pile galvanique et déterminer ses avantages et ses inconvénients (p. ex., source d'énergie, transportable, rechargeable; déversement de produits chimiques, tension limitée). * mesurer la tension d'une pile électro-chimique et décrire celle-ci en fonction des facteurs suivants : réactions de demi-pile, direction du flux d'électrons, emplacement de l'anode et de la cathode, direction de la migration des ions dans le pont salin. * concevoir et effectuer une expérience pour déterminer les facteurs qui influent sur la vitesse de corrosion (p. ex., contraintes, surface de contact entre deux métaux, nature de l'électrolyte, nature des métaux). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire des applications de l'électrochimie (p. ex., batteries d'accumulateurs). * expliquer l'utilisation de l'électrolyse dans l'affinage des métaux (p. ex., cuivre, aluminium, nickel) et évaluer les retombées environnementales de ce processus (p. ex., pluies acides). * relever des procédés électrochimiques utilisés dans l'industrie (p. ex., chromage des pare-chocs). * décrire les effets du sel à déglacer et des pluies acides sur les métaux et proposer des solutions à ces problèmes. Calculs chimiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du concept de la mole ainsi que des rapports quantitatifs dans les réactions chimiques. * utiliser l'analyse quantitative pour préparer des solutions étanches et résoudre des problèmes quantitatifs impliquant des réactions chimiques à partir de données expérimentales et théoriques. * expliquer l'importance des rapports quantitatifs en chimie dans la vie quotidienne et dans l'industrie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir le concept de la mole et reconnaître ses applications dans l'analyse quantitative de réactions chimiques (p. ex., le calcul du nombre d'atomes, d'ions ou de molécules). * expliquer la relation entre les variables suivantes : coefficients stœchiométriques d'une équation chimique équilibrée, quantité molaire, masse et nombre de particules. * énumérer des sources d'erreur expérimentales qui entraînent un rendement inférieur à 100 %. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., pourcentage de rendement, molarité, masse molaire, nombre d'Avogadro). * utiliser correctement, lors de l'analyse quantitative, les instruments suivants : burette, pipettes, fioles de jaugée, spectrophotomètre, balance électronique. * calculer la masse moléculaire et la masse molaire d'un composé à l'aide du tableau périodique des éléments. * déterminer la composition centésimale d'un composé à partir de données expérimentales ou de sa formule chimique. * résoudre des problèmes qui démontrent le rapport entre des quantités de moles, de masses, de nombre de particules, de concentrations et de volumes de solution. * résoudre des problèmes sur les rapports stœchiométriques d'équations chimiques équilibrées. * déterminer le pourcentage de rendement d'une réaction chimique à partir de données expérimentales, et identifier les sources d'erreur. * préparer des solutions aqueuses en utilisant les unités de concentrations appropriées (p. ex., grammes par litre, moles par litre) et effectuer une série de dilutions dans le but d'atteindre une concentration donnée. * préparer des solutions standard, en mesurer l'absorbance et en tracer la courbe de calibrage. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * présenter des exemples de la vie courante qui démontrent l'importance de l'analyse des rapports quantitatifs (p. ex., rapport entre la quantité d'ingrédients dans une recette de cuisine en fonction de la quantité finale désirée; posologie d'un médicament). * expliquer l'importance de l'exactitude de la concentration dans diverses solutions (p. ex., sirops contre la toux, sérum artificiel). * reconnaître en quoi le succès d'une industrie (p. ex., industrie pharmaceutique) est étroitement lié à sa capacité de maximiser le pourcentage de rendement de ses produits. Chimie de l'environnement Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la nature et du rôle de divers éléments et composés chimiques présents dans l'environnement, y compris les acides, les bases et les gaz atmosphériques. * effectuer en laboratoire diverses analyses quantitatives de solutions avec précision et exactitude. * évaluer les retombées environnementales de diverses substances chimiques et rendre compte des mesures de protection de l'environnement que prennent les gouvernements ainsi que les gens à titre individuel. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer qualitativement l'effet de la température et de la pression sur le volume d'un gaz. * énoncer et expliquer la définition d'Arrhenius d'un acide et d'une base. * expliquer la différence entre une base forte et une base faible et entre un acide fort et un acide faible en fonction du degré de dissociation (p. ex., tel que mesuré par la conductivité de la solution). * identifier les gaz à l'origine des pluies acides et leurs sources d'émission, et décrire les étapes de leur formation ainsi que les processus chimiques utilisés pour diminuer l'acidité (p. ex., neutralisation). * distinguer entre la force et la concentration d'un acide et d'une base (p. ex., l'acide acétique est un acide faible qui existe sous forme concentrée) et expliquer la méthode sécuritaire de dilution d'un acide concentré. * identifier les diverses substances dissoutes dans l'eau (y compris les ions qui causent le durcissement) dont il faut mesurer et contrôler les niveaux afin de rendre l'eau potable. * identifier les gaz atmosphériques qui influent sur la qualité de l'air [p. ex., gaz à effet de serre, ozone troposphérique et stratosphérique, monoxyde de carbone, chlorofluorocarbures (CFC)]. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser le vocabulaire scientifique approprié pour définir et communiquer ses idées sur les sujets propres au domaine (p. ex., ozone, eau dure, titrage). * manipuler et utiliser correctement les instruments suivants : balance électronique, burette, pH-mètre. * démontrer expérimentalement la nature acido-basique des solutions des oxydes de métaux et de non-métaux et reconnaître les similarités avec la formation des pluies acides. * écrire des équations chimiques équilibrées d'une neutralisation acide-base. * effectuer un titrage acide-base pour déterminer la concentration d'une base ou d'un acide (p. ex., mesurer la concentration d'acide acétique dans le vinaigre). * déterminer la concentration d'ions dissous dans un volume donné de solution, par analyse gravimétrique et colorimétrique (p. ex., ions de calcium dans un échantillon d'eau). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * justifier les initiatives gouvernementales de protection de l'environnement (p. ex., Plan d'action des Grands Lacs) et préciser ce que chacun peut faire pour préserver la qualité de l'air et de l'eau (p. ex., utiliser les transports en commun pour se rendre au travail). * évaluer les répercussions environnementales, sociales et économiques de l'utilisation de produits d'entretien, et de divers autres produits analogues, et de leur mise au rebut (p. ex., phosphates des détergents, acides dans les batteries d'accumulateurs des automobiles, bases dans les produits d'entretien). * expliquer l'importance de l'analyse quantitative en ce qui a trait au contrôle de la qualité de l'air et de l'eau (p. ex., taux d'oxygène dissous dans les échantillons d'eau de lacs et de rivières). Physique Physique, 11e année, cours préuniversitaire (SPH3U) Ce cours aide l'élève à comprendre les concepts de base de la physique. L'élève étudie les lois de la dynamique et apprend les divers types de force, le calcul de l'énergie (mécanique, sonore, lumineuse, thermique et électrique), les formes d'énergie, et leurs transformations et transmission. Il ou elle améliore ses compétences en matière de recherche scientifique en vérifiant les lois étudiées et en résolvant les problèmes qu'on lui présente et ceux que soulèvent ses recherches. En outre, l'élève analyse les rapports entre la physique et la technologie, et examine l'incidence des applications techniques de la physique sur la société et l'environnement. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * utiliser des méthodes de manutention et des procédures sans risque [p. ex., appliquer les règles de manipulation et d'entreposage des substances de laboratoire conformément aux consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT)] et prendre les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui. * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., interfaces et sondes, cellules photoélectriques, balances, oscilloscopes, multimètres). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude, en contrôlant les variables importantes et en modifiant au besoin les techniques utilisées. * effectuer des recherches sur les concepts à l'étude à la bibliothèque et sur Internet. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * utiliser des modèles scientifiques (théories, lois et moyens explicatifs) pour expliquer et prédire le comportement de phénomènes naturels (p. ex., à l'aide de diagrammes de rayons, prédire la position et la nature des images créées par les lentilles; expliquer l'énergie thermique en utilisant le modèle cinétique de la matière). * analyser et synthétiser les renseignements provenant d'énoncés de problèmes et résoudre ceux-ci en employant les méthodes appropriées. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion et d'analyse d'unités appropriées. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment (p. ex., équations algébriques, diagrammes de forces, diagrammes de rayons, courbes, programmes d'affichage graphique, feuilles de calcul électronique). * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de rapports de laboratoire, de tableaux d'observations et d'exposés, et évaluer la fiabilité de ses données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données empiriques en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en physique (p. ex., technicien en électronique, ingénieur civil, technicienne de laboratoire). Dynamique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la relation entre la force résultante et l'accélération d'un objet se déplaçant selon un mouvement rectiligne. * expliquer le mouvement rectiligne d'un objet d'après ses observations en laboratoire et ses analyses quantitatives des forces appliquées. * présenter la contribution de Galilée et de Newton dans l'avancement des connaissances sur les forces et le mouvement et évaluer l'incidence sociale de la compréhension de la dynamique par rapport aux technologies des transports, y compris la composante sécurité. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités de la cinématique et de la dynamique (p. ex., vecteurs, scalaires, déplacements, vitesses moyenne et instantanée, accélérations uniforme et moyenne, forces appliquées, résultante, frottement statique, frottement dynamique, coefficients de frottement). * décrire et expliquer les mouvements rectilignes uniforme et uniformément accéléré et exprimer quantitativement les relations entre le déplacement, le vecteur vitesse, l'accélération et le temps. * analyser, à l'aide de diagrammes vectoriels, des mouvements uniformes dans le plan horizontal. * identifier et décrire les forces fondamentales de la nature. * décrire et analyser la force de gravitation qui agit sur un objet près de la surface de la Terre et à une certaine distance de celle-ci. * déduire, à l'aide d'un diagramme de forces, le mouvement d'un objet en analysant les forces appliquées sur cet objet. * énoncer et appliquer les trois lois de Newton et présenter des exemples pour les illustrer (p. ex., au football, la masse d'un bloqueur déterminera la force requise pour le déplacer et la masse d'un receveur affectera sa capacité d'accélérer). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * concevoir et effectuer une expérience pour identifier les variables qui influent sur le mouvement d'un corps (p. ex., déterminer les facteurs qui influent sur le mouvement d'un objet glissant sur une surface). * vérifier, en laboratoire, la deuxième loi du mouvement de Newton. * interpréter, en les représentant graphiquement, ses données expérimentales de relations linéaires et non linéaires pour déduire le mouvement d'un objet (p. ex., interpréter le graphique déplacement-temps obtenu à l'aide d'une sonde et d'une interface pour déterminer si le mouvement est uniforme ou accéléré). * analyser le mouvement d'un objet dans une variété de situations en utilisant les lois de Newton, les diagrammes de forces, les diagrammes vectoriels et les équations sur le mouvement uniformément accéléré. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer comment les théories et les découvertes de Galilée et de Newton ont révolutionné les connaissances scientifiques de leur époque et ont fourni les bases nécessaires pour comprendre la relation entre un mouvement et une force. * présenter et évaluer des exemples tirés du quotidien qui illustrent des conceptions ou des solutions technologiques reposant sur les principes de la dynamique (p. ex., utilisation de cires différentes pour la glisse et pour la poussée en ski de fond; modification des bandes de roulement des pneus de vélos). * décrire et évaluer les répercussions économiques, environnementales et sociales de procédés et de technologies dans les systèmes de transports, y compris les dispositifs de sécurité, et dans les loisirs (p. ex., l'emprunt des vents ou des courants marins dominants diminue la durée d'un voyage aérien ou maritime et économise l'énergie; l'insertion d'un accéléromètre dans une balle de base-ball permet de mesurer avec précision l'accélération). Énergie, travail et puissance Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer qualitativement et quantitativement sa compréhension du travail, de l'énergie cinétique, de l'énergie potentielle gravitationnelle et de l'énergie thermique ainsi que des transformations énergétiques, du rendement énergétique et de la puissance. * vérifier les transformations énergétiques et la loi de la conservation de l'énergie à partir d'expériences et d'analyses quantitatives. * analyser les répercussions sociales et économiques de divers procédés de transformations énergétiques et citer des exemples de progrès qui découlent de la connaissance du concept de l'énergie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités d'énergie, de travail et de puissance (p. ex., énergie, travail, puissance, énergie potentielle gravitationnelle, énergie cinétique, énergie thermique, rendement). * préciser les conditions nécessaires à l'exécution d'un travail et appliquer quantitativement la relation entre le travail, la force et le déplacement dans la direction de la force. * analyser qualitativement et quantitativement, à l'aide de la loi de la conservation de l'énergie, diverses situations en examinant la relation entre le travail réalisé par la résultante des forces appliquées sur un objet et ses variations d'énergie cinétique, potentielle gravitationnelle ou thermique. * appliquer quantitativement la relation entre la puissance, l'énergie et le temps. * analyser quantitativement la relation entre le rendement, l'énergie d'alimentation et l'énergie utile de sortie pour diverses transformations énergétiques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * concevoir et effectuer des expériences pour vérifier la loi de la conservation de l'énergie, en contrôlant les variables importantes (p. ex., vérifier la conservation de l'énergie d'un pendule effectuant un mouvement périodique simple). * analyser et interpréter les données de ses expériences ou de ses simulations à l'ordinateur impliquant un travail, une énergie cinétique, une énergie potentielle gravitationnelle, une énergie thermique et le rendement de la transformation énergétique (p. ex., comparer l'énergie cinétique initiale d'un chariot montant un plan incliné à l'énergie potentielle du chariot à sa position la plus élevée à partir d'un graphique vitesse-temps obtenu à l'aide d'une sonde et d'une interface). * communiquer de façon appropriée ses méthodes de recherche, ses données et la conclusion de ses expériences ou de ses simulations à l'ordinateur impliquant un travail, une énergie cinétique, une énergie potentielle gravitationnelle, une énergie thermique, un rendement, une puissance ou la loi de la conservation de l'énergie (p. ex., déterminer le rendement du transfert d'énergie produit lorsque le plomb d'un pendule écarté de sa position d'équilibre frappe un chariot). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * analyser l'utilisation de diverses sources d'énergie et de processus de transformations énergétiques en considérant la qualité de la vie, l'économie et l'environnement (p. ex., les eaux usées des résidences sont évacuées à l'aide de l'énergie potentielle gravitationnelle; l'énergie cinétique du vent est transformée en électricité par les éoliennes). * recenser et analyser des exemples de l'amélioration du rendement sportif par l'application des principes de la mécanique (p. ex., suivre son coup au tennis ou au golf accroît le travail effectué sur la balle en augmentant la distance de l'application de la force; l'énergie cinétique d'un sauteur à la perche influe sur l'énergie potentielle élastique emmagasinée dans la perche). Ondes mécaniques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des caractéristiques et des propriétés des ondes mécaniques, y compris la production, la propagation, l'interaction et la réception, en relevant les similarités entre les ondes mécaniques visibles et les ondes sonores. * expliquer les caractéristiques et les propriétés des ondes mécaniques, y compris les ondes sonores, d'après ses observations en laboratoire et des modèles conceptuels et mathématiques, et comparer les valeurs théoriques aux valeurs empiriques. * décrire et expliquer des phénomènes naturels relevant des ondes mécaniques et présenter des applications technologiques qui découlent de la connaissance scientifique de ces ondes. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des ondes (p. ex., vibration, fréquence, période, longueur d'onde, amplitude, interférences constructive et destructive, onde longitudinale, onde transversale, onde stationnaire). * décrire et illustrer les propriétés des ondes transversales et longitudinales et préciser la direction et la vitesse du mouvement de leurs particules. * préciser la source des ondes mécaniques, les conditions essentielles à leur transmission et les facteurs responsables de leur vitesse de déplacement, notamment la température, dans divers milieux et appliquer rigoureusement l'équation d'onde universelle (p. ex., la vitesse du son dépend de la température, la vitesse d'une vague dépend de la profondeur de l'eau, la vitesse d'une onde dans un ressort dépend de l'extension du ressort). * expliquer et illustrer graphiquement le principe de superposition et présenter des exemples d'interférences constructives et destructives (p. ex., le son produit par un instrument est une superposition de sa fréquence fondamentale et de ses harmoniques). * reconnaître et analyser les conditions requises pour qu'il y ait résonance mécanique, y compris la résonance acoustique, dans divers milieux (p. ex., la vibration en résonance d'ondes sonores d'intensité élevée peut faire éclater un verre). * identifier les propriétés des ondes stationnaires et expliquer les conditions dans lesquelles elles se produisent (p. ex., une modification de la tension ou de la longueur de la corde d'un violon produit une onde stationnaire et un son différents). * expliquer l'effet Doppler et prédire qualitativement la variation de fréquence dans diverses situations. * présenter divers exemples de résonance dans un tuyau sonore et analyser quantitativement les rapports entre la longueur d'une colonne d'air ouverte ou fermée, la fréquence, la longueur d'onde et la vitesse du son (p. ex., en déplaçant le piston d'une trompette, on change la longueur de la colonne d'air pour accéder à un tube supplémentaire). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * illustrer, mesurer, analyser et interpréter les propriétés des ondes mécaniques qui se propagent dans un seul milieu, qui se propagent d'un milieu à un autre ou qui interagissent avec un corps (p. ex., illustrer l'interférence de deux ondes transversales; déterminer la fréquence de résonance d'un système d'ondes stationnaires). * concevoir et effectuer une expérience pour déterminer la vitesse d'ondes mécaniques dans un milieu et comparer les valeurs théoriques aux valeurs empiriques en identifiant les sources d'erreur ou d'incertitude. * effectuer des expériences afin d'analyser, de prédire et de vérifier les conditions requises pour produire une résonance dans un objet ou dans une colonne d'air comprise dans un tuyau sonore ouvert ou fermé (p. ex., quelles longueurs d'une colonne d'air fermée résonneront en réponse à un diapason d'une fréquence connue?). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer certains phénomènes naturels en recourant aux caractéristiques et aux propriétés des ondes et décrire des applications technologiques qui découlent de ces caractéristiques et propriétés (p. ex., on peut comparer le vortex d'une tornade à une colonne d'air ouverte puisque la fréquence des infrasons est plus élevée lorsque le vortex est petit et plus basse lorsque le vortex est large). * évaluer, selon des critères spécifiés, un appareil acoustique (p. ex., haut-parleurs, écouteurs, prothèse auditive, téléphone cellulaire). * identifier des sources de bruits excessifs dans divers milieux et expliquer les mesures possibles pour réduire la pollution sonore (p. ex., règlements obligeant les avions commerciaux à voler à des vitesses subsoniques; murs antibruit placés en bordure des autoroutes). Lumière et optique géométrique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des caractéristiques et des propriétés de la lumière lorsqu'elle se propage dans un seul milieu et lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre. * vérifier expérimentalement les propriétés de la lumière traversant des milieux adjacents et prédire le comportement de rayons lumineux à l'aide de diagrammes de rayons et d'équations algébriques. * évaluer l'incidence des connaissances scientifiques dans ce domaine sur la vie quotidienne et les progrès technologiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités de la lumière (p. ex., réflexion, réfraction, réflexion totale, réflexion partielle, angle limite, distance focale, foyer, image). * décrire le modèle scientifique de la lumière et l'utiliser pour expliquer des phénomènes optiques naturels tels que la profondeur apparente de l'eau, le miroitement, les mirages ou les arcs-en-ciel (p. ex., la glace noire est causée par la réflexion totale des rayons lumineux entre la surface de la glace et l'air). * identifier les facteurs de la réfraction des rayons lumineux et analyser qualitativement et quantitativement le rapport entre la vitesse de la lumière dans deux milieux adjacents selon la loi de Snell-Descartes. * expliquer, à l'aide de diagrammes de rayons, les conditions essentielles à la réflexion totale et analyser des exemples de celle-ci. * décrire et expliquer, à l'aide de diagrammes de rayons, les caractéristiques et la position des images formées par les lentilles convergente et divergente. * comparer l'effet d'une lentille convergente et celui d'une lentille divergente sur des rayons lumineux parallèles et expliquer l'utilisation de chacune d'elles dans des appareils d'optique. * analyser quantitativement les caractéristiques et la position des images formées par les lentilles convergente et divergente à l'aide d'équations des lentilles et du grandissement d'une image. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * démontrer expérimentalement, et illustrer à l'aide de diagrammes de rayons, la réfraction, la réflexion partielle, l'angle limite et la réflexion totale de la lumière dans divers milieux. * vérifier expérimentalement la loi de Snell-Descartes. * prédire, à partir de diagrammes de rayons et d'équations algébriques, les caractéristiques et la position d'une image produite par une lentille convergente et vérifier ses prédictions au laboratoire. * effectuer des expériences sur la propagation de la lumière, comparer les résultats obtenus aux prédictions théoriques et expliquer les écarts (p. ex., mesurer l'angle limite dans divers milieux adjacents; déterminer l'indice de réfraction dans divers milieux adjacents; mesurer la distance focale d'une lentille). * construire le prototype d'un appareil d'optique, le vérifier et l'améliorer au besoin (p. ex., télescope, microscope, périscope, jumelles, appareil de transmission du signal lumineux d'un laser, mécanisme démontrant les effets de miroitement ou de mirage). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire de quelle façon on conçoit et reproduit des images pour satisfaire à des besoins de la vie quotidienne (p. ex., les caméras sont dotées de prismes, de miroirs et de lentilles qui dirigent et transforment le signal lumineux pour produire une image claire). * évaluer, selon des critères spécifiés, l'efficacité d'appareils d'optique ou de procédés destinés à améliorer la vision (p. ex., les endoscopes munis de fibres optiques reliées à un oculaire permettent à un chirurgien de mieux voir les détails d'une opération; les masques de plongée sous-marine permettent que la réfraction de la lumière se produise entre l'air et la cornée plutôt qu'entre l'eau et la cornée où l'indice de réfraction est différent). * décrire, analyser et expliquer le fonctionnement de divers appareils d'optique (p. ex., les lecteurs de disques compacts sont dotés d'une lentille qui converge le rayon laser sur le disque, le rayon étant ensuite réfléchi vers une lentille divergente qui envoie le signal lumineux divergé sur des cellules photoélectriques qui le convertissent en électricité). Électricité et magnétisme Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des propriétés, des quantités physiques et des lois de l'électromagnétisme et de l'induction électromagnétique. * démontrer expérimentalement les caractéristiques et les propriétés des champs magnétiques et de l'induction électromagnétique, et construire le prototype d'un dispositif. * présenter l'évolution des technologies dans le domaine de l'électromagnétisme et souligner des exemples de dispositifs ménagers ou industriels qui découlent des connaissances scientifiques dans ce domaine. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités de l'électromagnétisme (p. ex., courant, tension, champ, dipôle, domaine, solénoïde, aimant induit, perméabilité magnétique, champ induit, champ inducteur, génératrice). * distinguer le flux du courant (mouvement d'ions positifs) et le flux d'électrons (mouvement de charges négatives) et reconnaître qu'en électromagnétisme le flux du courant est utilisé par convention. * décrire les caractéristiques des champs magnétiques, dont la nature tridimensionnelle. * décrire et illustrer le champ magnétique produit par un long conducteur rectiligne et un solénoïde parcourus par un courant électrique. * énoncer la règle de la main droite et l'appliquer pour déterminer la direction du flux du courant ou du champ magnétique d'un long conducteur rectiligne et d'un solénoïde parcourus par un courant électrique. * expliquer le principe du moteur et préciser l'influence de divers facteurs sur la grandeur et la direction de la force agissant sur le conducteur. * énoncer et analyser la loi de l'induction électromagnétique de Faraday et la loi de Lenz, et les appliquer pour prédire le sens du courant induit. * comparer qualitativement le courant continu et le courant alternatif et expliquer l'importance du courant alternatif dans la transmission de l'énergie électrique. * expliquer, qualitativement et quantitativement, comment les transformateurs augmentent ou diminuent le potentiel électrique et le courant en analysant la fonction de chacune de leurs composantes (p. ex., décrire les composantes fondamentales et les opérations des transformateurs élévateurs et des transformateurs abaisseurs). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * effectuer une expérience pour identifier et décrire les propriétés des champs magnétiques (p. ex., tracer les lignes du champ magnétique qui entourent un aimant droit, deux aimants droits rapprochés et un aimant en U). * interpréter et illustrer, à partir d'expériences en laboratoire, le champ magnétique produit par un long conducteur rectiligne et un solénoïde parcourus par un courant. * effectuer une expérience sur l'induction électromagnétique en contrôlant les variables importantes pour déterminer les facteurs qui influent sur la grandeur et la direction de la différence de potentiel induite. * construire, vérifier et améliorer le prototype d'un dispositif dont le fonctionnement repose sur les propriétés de l'électromagnétisme ou de l'induction électromagnétique (p. ex., moteur simple à courant continu, sonnerie électrique, amplificateur, génératrice, galvanomètre). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire et analyser le fonctionnement de divers appareils industriels et domestiques fondés sur les principes de l'électromagnétisme (p. ex., le principe du moteur est utilisé pour faire avancer les bateaux à propulsion magnétique, lesquels fonctionnent grâce à deux électrodes fixées sous la coque qui génèrent un courant dans l'eau salée de l'océan agissant comme électrolyte, alors que simultanément des aimants supraconducteurs produisent un puissant champ magnétique perpendiculaire à la direction du courant, ce qui produit une force vers l'arrière sur l'eau salée conductrice, la réaction propulsant le bateau vers l'avant). * retracer l'évolution de technologies fondées sur les principes de l'électromagnétisme (p. ex., moteur électrique, génératrice, écran cathodique, appareils médicaux, haut-parleurs). Physique, 12e année, cours préuniversitaire (SPH4U) Ce cours permet à l'élève de mieux comprendre les concepts et les théories de base de la physique. L'élève approfondit ses connaissances sur les lois de la dynamique et de la transformation de l'énergie, et étudie les champs gravitationnel, électrique et magnétique, le rayonnement électromagnétique, ainsi que le rapport entre l'énergie et la matière. En outre, il ou elle améliore ses compétences en recherche, en apprenant par exemple que l'interprétation des données empiriques peut fournir des preuves à l'appui de l'élaboration d'un modèle scientifique. L'élève se penche également sur l'incidence des applications technologiques de la physique sur la société et l'environnement. Préalable : Physique, 11e année, cours préuniversitaire Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * utiliser des méthodes de manutention et des procédures sans risque [p. ex., appliquer les règles de manipulation et d'entreposage des substances de laboratoire conformément aux consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT)] et prendre les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui. * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., interfaces et sondes, cellules photoélectriques, balances, oscilloscopes, multimètres). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude, en contrôlant les variables importantes et en modifiant au besoin les techniques utilisées. * effectuer des recherches sur les concepts à l'étude à la bibliothèque et sur Internet. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * utiliser des modèles scientifiques (théories, lois et moyens explicatifs) pour expliquer et prédire le comportement de phénomènes naturels. * analyser et synthétiser les renseignements provenant d'énoncés de problèmes et résoudre ceux-ci en employant les méthodes appropriées. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion et d'analyse d'unités appropriées. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment (p. ex., équations algébriques, diagrammes de forces, diagrammes de rayons, courbes, programmes d'affichage graphique, feuilles de calcul électronique). * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de rapports de laboratoire, de tableaux d'observations et d'exposés, et évaluer la fiabilité de ses données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données empiriques en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en physique (p. ex., ingénieur mécanique, astronome, météorologue, océanographe). Dynamique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer, en analysant des mouvements dans les plans horizontal, vertical et incliné, l'accélération d'un objet dans la direction de la résultante appliquée sur celui-ci. * analyser quantitativement et expérimentalement les projectiles, le mouvement circulaire et les mouvements rectilignes dans des plans variés. * analyser de quelle façon les connaissances scientifiques de la dynamique sont appliquées dans des dispositifs technologiques et de l'équipement récréatif. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités de la dynamique (p. ex., mouvement circulaire uniforme, systèmes de référence inertiel et non inertiel, projectile). * analyser quantitativement et déterminer le mouvement rectiligne d'objets dans des plans vertical, horizontal et incliné. * analyser quantitativement et expliquer la trajectoire d'un projectile en fonction de ses composantes horizontale et verticale. * décrire et analyser le mouvement circulaire uniforme dans des plans horizontal et vertical en fonction des forces présentes et identifier la force causant l'accélération centripète dans diverses situations. * distinguer le système de référence inertiel et le système de référence non inertiel et déterminer la vitesse et l'accélération relatives dans diverses situations. * appliquer quantitativement la loi de l'attraction universelle de Newton et l'utiliser pour expliquer le mouvement des planètes et des satellites. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * analyser des données expérimentales pour déterminer la résultante appliquée sur un objet et le mouvement de celui-ci en utilisant des diagrammes de forces, des graphiques, des équations trigonométriques et les composantes orthogonales de vecteurs (p. ex., mesurer les forces appliquées sur un corps équilibré au centre d'une table de forces et vérifier la valeur nulle de la résultante par l'addition vectorielle). * analyser, en laboratoire ou à partir de simulations à l'ordinateur, le mouvement à deux dimensions (p. ex., vérifier l'indépendance des composantes verticale et horizontale de la trajectoire d'un projectile). * concevoir et effectuer une expérience pour vérifier une prédiction sur le mouvement d'un objet (p. ex., déterminer la vitesse initiale d'un projectile à partir des mesures de sa portée et de son temps d'envol). * analyser quantitativement, en laboratoire, la relation entre la force centripète exercée sur un corps effectuant un mouvement circulaire uniforme et certains facteurs tels que la fréquence, la vitesse, la masse et le rayon, et présenter ses résultats sous forme graphique. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * construire des prototypes ou décrire le fonctionnement de dispositifs technologiques dont la mise au point repose sur les connaissances scientifiques du mouvement circulaire et de la trajectoire des projectiles (p. ex., expliquer comment est combattue l'oscillation des gratte-ciel avec des amortisseurs s'opposant à la force du vent; construire le modèle d'un manège d'un parc d'attractions). * analyser des situations quotidiennes ainsi que des dispositifs technologiques et de l'équipement récréatif qui reposent sur les lois de la dynamique (p. ex., certains projectiles ont une plus grande portée horizontale lorsqu'ils sont lancés selon un angle de 45º dans le vide et selon un angle de 35º dans l'air; le profilage de la coque d'un voilier minimise les forces de résistance). Énergie et quantité de mouvement Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer qualitativement et quantitativement sa compréhension des concepts de travail, d'impulsion et de quantité de mouvement ainsi que des lois de la conservation de l'énergie et de la conservation de la quantité de mouvement pour les objets se déplaçant en deux dimensions. * vérifier, en laboratoire et à partir d'analyses mathématiques, les lois de la conservation de la quantité de mouvement et de la conservation de l'énergie pour les collisions élastiques et calculer les pertes d'énergie pour les collisions inélastiques. * décrire et analyser des applications technologiques qui reposent sur les lois de la conservation de la quantité de mouvement et de la conservation de l'énergie, et évaluer l'incidence sociale de certaines de ces applications. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités de la quantité de mouvement et de l'énergie (p. ex., énergie potentielle élastique, impulsion, quantité de mouvement, mouvement harmonique simple, système isolé, système ouvert, collision élastique). * analyser et appliquer quantitativement, à l'aide de diagrammes vectoriels, la loi de la conservation de la quantité de mouvement dans des systèmes isolés. * analyser des situations impliquant les concepts de l'énergie mécanique et de l'énergie thermique ainsi que les lois de la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie. * distinguer les collisions élastiques des collisions inélastiques. * analyser et expliquer les transformations énergétiques qui surviennent dans diverses situations (p. ex., le travail exercé sur un palet de curling est transformé en énergie cinétique et en énergie thermique). * analyser et appliquer quantitativement le concept de l'énergie potentielle gravitationnelle à divers corps célestes. * décrire le mouvement des planètes et celui des satellites et les analyser en fonction des transformations d'énergie qui se produisent (p. ex., calculer l'énergie nécessaire pour propulser un vaisseau spatial de la surface de la Terre à l'extérieur du champ gravitationnel terrestre et décrire les transformations énergétiques qui en résultent; calculer l'énergie cinétique et l'énergie potentielle gravitationnelle d'un satellite sur une orbite circulaire stable autour d'une planète). * analyser et appliquer quantitativement la loi de Hooke. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * effectuer des expériences ou des simulations à l'ordinateur pour étudier les lois de la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie dans une ou deux dimensions (p. ex., déterminer si une collision entre deux rondelles est élastique ou inélastique en analysant les diagrammes vectoriels obtenus expérimentalement). * concevoir et effectuer une expérience pour vérifier la loi de la conservation de l'énergie dans un système comprenant de l'énergie cinétique, de l'énergie potentielle gravitationnelle, de l'énergie potentielle élastique et de l'énergie thermique (p. ex., vérifier la loi de Hooke; concevoir un emballage pour une denrée fragile comme les œufs et examiner son efficacité en fonction d'un ensemble de critères spécifiés). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire et analyser des dispositifs dont la conception et le fonctionnement reposent sur les lois de la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie (p. ex., le coefficient d'élasticité d'un câble d'escalade varie en fonction de son usure; Pathfinder était équipé d'un coussin gonflable, d'un parachute et de fusées de rétroaction pour son atterrissage sur la planète Mars). * cerner des questions sociales que soulèvent les applications, dans le domaine des transports, des lois de la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie, et examiner ces questions en fonction de critères tels que la qualité de la vie, les retombées économiques et la protection de l'environnement (p. ex., les tableaux de bord des voitures sont rembourrés pour amortir le choc d'une collision). Champs gravitationnel, électrique et magnétique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer qualitativement et quantitativement sa compréhension des forces, des champs, des énergies et des potentiels gravitationnels, électriques et magnétiques. * analyser et résoudre des problèmes sur des forces, des champs, des énergies ou des potentiels gravitationnels, électriques et magnétiques, tout en démontrant des habiletés en expérimentation. * expliquer le rôle des preuves et des théories dans l'avancement des connaissances scientifiques sur les champs gravitationnel, électrique et magnétique, et évaluer les répercussions sociales des applications technologiques qui en découlent. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des champs gravitationnel, électrique et magnétique (p. ex., force gravitationnelle, énergie de liaison, force électrique, potentiel électrique, énergie potentielle électrique, force magnétique). * appliquer qualitativement et quantitativement les lois de Coulomb et de Newton et les comparer (p. ex., analyser, à l'aide de diagrammes vectoriels, la force électrique nécessaire pour équilibrer la force gravitationnelle sur une goutte d'huile entre des plaques parallèles chargées). * comparer et distinguer les propriétés des champs gravitationnel, électrique et magnétique et identifier l'origine et la direction de chaque champ. * appliquer quantitativement le concept de l'énergie potentielle électrique à diverses situations et comparer ses caractéristiques à celles de l'énergie potentielle gravitationnelle. * analyser quantitativement, et illustrer à l'aide de lignes de forces, le champ électrique produit par une ou deux charges ponctuelles et des plaques parallèles chargées (p. ex., expliquer l'expérience effectuée par Millikan pour déterminer la charge d'un électron). * décrire qualitativement le champ magnétique à la surface et à l'intérieur d'un fil conducteur en fonction du flux du courant (p. ex., décrire le champ électrique dans un câble coaxial et autour de celui-ci). * analyser qualitativement et quantitativement les forces exercées sur une charge en mouvement et sur un conducteur situé dans un champ magnétique uniforme. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * compiler, analyser et interpréter des données quantitatives, tirées de ses expériences ou de simulations à l'ordinateur, sur des forces et des champs gravitationnel, électrique et magnétique de diverses distributions de charge ou d'objets dans diverses situations (p. ex., calculer la charge d'un électron à partir de données empiriques; vérifier expérimentalement la loi de Coulomb et analyser l'écart entre la valeur théorique et la valeur empirique). * démontrer et expliquer comment on applique les propriétés des champs électriques pour contrôler ou modifier le champ magnétique autour d'un conducteur (p. ex., montrer comment le blindage du matériel électronique ou des conducteurs influent sur les champs électrique et magnétique). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer comment le concept de champ en physique a révolutionné nos connaissances des concepts de la gravitation, de l'électricité et du magnétisme (p. ex., expliquer comment la théorie des champs a aidé les scientifiques à comprendre, à l'échelle macroscopique, le mouvement des corps célestes et, à l'échelle microscopique, le mouvement des particules dans les champs magnétiques). * présenter des exemples où l'invention d'une technologie a fait progresser les connaissances scientifiques dans les domaines de l'électricité et du magnétisme (p. ex., la technologie des accélérateurs de particules dans les cyclotrons des hôpitaux). * relever les répercussions sociales d'applications technologiques découlant des connaissances sur les champs gravitationnel, électrique et magnétique et les évaluer en fonction de critères tels que la qualité de la vie, les retombées économiques et la protection de l'environnement (p. ex., purificateur d'air électronique, train à sustentation magnétique, expériences en microgravité, protection des systèmes informatiques contre les champs électrique et magnétique). La nature ondulatoire de la lumière Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du modèle ondulatoire du rayonnement électromagnétique en expliquant la diffraction, l'interférence et la polarisation. * démontrer expérimentalement le comportement ondulatoire de la lumière en utilisant des résultats quantitatifs ou qualitatifs tirés de modèles mathématiques et d'expériences. * reconnaître comment le modèle ondulatoire de la lumière permet d'expliquer des phénomènes naturels et peut servir à la mise au point de dispositifs technologiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités liés au modèle ondulatoire de la lumière (p. ex., dispersion, polarisation, interférence, diffraction, maximum principal, maxima secondaires, rayonnement électromagnétique, spectre électromagnétique). * expliquer, à l'aide d'exemples, comment les ondes électromagnétiques sont produites, transmises, reçues et comment elles interagissent avec la matière. * décrire qualitativement et quantitativement les facteurs qui influent sur les figures d'interférence (p. ex., appliquer les équations d'interférence constructive, destructive et de la longueur d'onde pour une double fente, une fente simple et une grille de diffraction). * décrire et expliquer quantitativement, à l'aide de diagrammes, le phénomène de diffraction d'ondes appliqué à la lumière (p. ex., expliquer la formation de zones brillantes et de zones sombres sur les figures d'interférence de la diffraction à fente simple). * retracer l'évolution des modèles de la lumière en décrivant les expériences appuyant le modèle ondulatoire (p. ex., les résultats obtenus lors de l'expérience de la double fente de Young ont entraîné l'acceptation générale du modèle ondulatoire). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * déterminer la base théorique d'une expérience portant sur le comportement des ondes lumineuses ou mécaniques et en tirer une prédiction ou une hypothèse (p. ex., prédire les figures de diffraction et d'interférence produites dans des cuves à ondes; prédire la figure de diffraction produite par un laser avec un cheveu; prédire les effets de deux filtres polarisants sur la polarisation de la lumière qui les traverse). * déterminer et analyser qualitativement et quantitativement les figures d'interférence produites par la diffraction de la lumière par une fente simple, une fente double et une grille de diffraction (p. ex., mesurer la longueur d'onde de la lumière monochromatique à l'aide de figures d'interférence obtenues avec une grille de diffraction). * recueillir et interpréter des données empiriques pour appuyer ou infirmer une théorie scientifique qui porte sur la lumière (p. ex., effectuer une expérience pour observer la figure d'interférence obtenue par la diffraction de la lumière qui traverse une fente double et expliquer comment les données recueillies appuient la théorie ondulatoire de la lumière). * démontrer expérimentalement que la lumière possède des caractéristiques et des propriétés semblables à celles des ondes mécaniques. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * présenter des exemples où l'invention d'une technologie a fait progresser les connaissances scientifiques sur la nature ondulatoire de la lumière (p. ex., rôle de la diffraction dans la conception des microscopes et des télescopes; utilisation et fonctionnement des spectroscopes; applications et fonctionnement de l'interféromètre de Michelson; interférence dans les pellicules minces; holographie). * expliquer la conception et le fonctionnement de dispositifs fondés sur le rayonnement électromagnétique (p. ex., expliquer de quelle façon on obtient des effets visuels intéressants en utilisant des filtres polarisants en photographie). * analyser la dispersion de la lumière qui survient naturellement dans diverses situations en ayant recours aux concepts de réfraction, de diffraction et d'interférence des ondes (p. ex., irisation d'une bulle de savon; chatoiement des couleurs du spectre dans l'huile flottant sur l'eau; irisation des couleurs sur des papillons, des insectes et des minéraux), et examiner de quelle façon ces connaissances sont appliquées dans des instruments d'optique (p. ex., spectroscope à réseau). Matière et énergie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de l'évolution des modèles atomiques de la matière fondés sur la relation entre la matière et l'énergie mise en évidence par la mécanique classique, la mécanique quantique et la théorie de la relativité restreinte d'Einstein. * vérifier les modèles atomiques de la matière en interprétant les preuves que constituent les données recueillies et effectuer des expériences abstraites pour explorer diverses idées scientifiques. * expliquer comment de nouvelles théories et de nouveaux modèles conceptuels influent sur la pensée scientifique et entraînent la mise au point de nouvelles technologies. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités qui relèvent des connaissances actuelles de la nature de l'atome et des particules élémentaires (p. ex., effet photoélectrique, électronvolt, orbite permise, nombre quantique, couche électronique, état fondamental, état excité, quark, particule de champ, leptons, référentiels inertiels, mouvement relatif). * décrire les trois formes de la désintégration nucléaire et comparer les propriétés des particules alpha, bêta et gamma selon la masse, la charge, la vitesse, le pouvoir de pénétration et le pouvoir ionisant dans divers matériaux (p. ex., déviation dans un champ magnétique, forme de la trajectoire dans une chambre d'ionisation). * décrire l'effet photoélectrique et analyser l'impact de sa découverte sur le débat de la dualité onde-particule du modèle de la lumière. * énumérer les caractéristiques du modèle de l'atome de Bohr en soulignant ses réussites et faiblesses, et reconnaître l'importance du principe d'incertitude de Heisenberg et du modèle quantique de l'atome de Schrödinger. * énoncer les deux postulats de la théorie de la relativité restreinte et décrire les trois expériences abstraites d'Einstein. * appliquer quantitativement la loi de la conservation de la masse et la loi de la conservation de l'énergie à l'aide de l'équivalence masse-énergie d'Einstein. * décrire le modèle standard de l'atome en relevant les caractéristiques des quarks, des familles de leptons, des familles de hadrons et des particules de champs (photon, graviton, gluon, boson) de chaque force fondamentale, et identifier les quarks qui constituent les protons et les neutrons. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * effectuer une expérience et interpréter ses données comme une preuve appuyant un modèle de l'atome (p. ex., simuler l'expérience de Rutherford; analyser comment les spectres d'émission de l'hydrogène appuient les états de transition prédits par Bohr dans son modèle de l'atome). * effectuer les expériences abstraites d'Einstein pour comprendre ses théories du monde physique (p. ex., examiner le raisonnement d'Einstein pour prédire les effets de la dilatation du temps, de la contraction des longueurs et de l'augmentation de la masse lors de déplacements à diverses vitesses, y compris celles proches de la vitesse de la lumière). * analyser des images de trajectoires de particules élémentaires pour déterminer leur masse, leur quantité de mouvement et leur charge. * compiler et organiser des données sur les atomes en des formats facilitant leur interprétation (p. ex., organiser les données expérimentales, obtenues à l'aide d'une sonde et d'une interface, de la désintégration d'une substance radioactive produite par un générateur d'isotopes pour déterminer sa demi-vie). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * retracer l'évolution des idées scientifiques et des modèles de l'atome et de l'énergie depuis le modèle de Bohr jusqu'à aujourd'hui (p. ex., expliquer pourquoi les modèles classiques de l'atome ont été révisés; préciser quelles sont les connaissances scientifiques sur lesquelles se fondent le modèle standard). * expliquer comment l'évolution de la théorie quantique a mené à des percées scientifiques et technologiques qui ont enrichi la société (p. ex., les cyclotrons produisent des particules de courte période radioactive qu'on utilise dans des traitements médicaux; l'analyse des spectres d'émission et d'absorption de matériaux inconnus permet de déterminer leurs composants). * décrire des exemples de la contribution de scientifiques canadiens à la physique (p. ex., Bert Brockhouse, prix Nobel 1994 pour la création d'un spectroscope à neutrons; Werner Israel, recherches en cosmologie; Ian Keith Affleck, recherches sur la matière condensée; Richard Taylor, prix Nobel 1990 pour avoir vérifié la théorie des quarks; William George Unruh, contribution à la théorie quantique). Physique, 12e année, cours précollégial (SPH4C) Ce cours permet à l'élève de comprendre les concepts de base de la physique. L'élève étudie les concepts liés aux systèmes mécaniques, électriques, hydrauliques, pneumatiques et de télécommunications, ainsi que le fonctionnement d'outils et d'appareils d'usage courant. Il ou elle améliore ses compétences en matière de recherche scientifique en vérifiant les lois de la physique étudiées et apprend à résoudre les problèmes qu'on lui présente et ceux que soulèvent ses recherches. En outre, l'élève examine l'incidence des applications technologiques de la physique sur la société et l'environnement. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique ou appliqué Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * sélectionner, utiliser et ranger l'équipement et les composantes électriques en respectant notamment le code ontarien de l'électricité, et manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection lors d'expériences impliquant des liquides sous pression). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., interfaces et sondes, cellules photoélectriques, balances, oscilloscopes, multimètres). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude, en contrôlant les variables importantes et en modifiant au besoin les techniques utilisées (p. ex., déterminer les facteurs qui influent sur la pression des fluides). * effectuer des recherches sur les concepts à l'étude à la bibliothèque et sur Internet. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * analyser et synthétiser les renseignements provenant d'énoncés de problèmes et résoudre ceux-ci en employant les méthodes appropriées. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion et d'analyse d'unités appropriées. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment (p. ex., équations algébriques, diagrammes vectoriels, diagrammes de rayons, courbes, programmes d'affichage graphique, feuilles de calcul électronique). * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de rapports de laboratoire, de tableaux d'observations et d'exposés, et évaluer la fiabilité de ses données en identifiant les sources d'erreur et d'incertitude dans les mesures. * exprimer le résultat des calculs de données empiriques en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en physique (p. ex., installateur d'équipement de télécommunications, technicienne des systèmes informatiques, électricienne de construction). Systèmes mécaniques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer qualitativement et quantitativement sa compréhension des forces, des lois de Newton, du frottement statique et cinétique, des machines simples, du couple et de l'avantage mécanique. * analyser, mathématiquement et expérimentalement, divers concepts physiques tels que les forces, les coefficients de frottement et l'avantage mécanique de machines simples. * identifier et analyser des exemples de forces appliquées, du frottement et de machines simples dans des systèmes naturels et mécaniques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des systèmes mécaniques (p. ex., travail, force, coefficients de frottement, moment d'inertie, avantage mécanique). * énoncer les trois lois du mouvement de Newton et expliquer leur application dans des systèmes mécaniques (p. ex., l'appuie-tête d'une voiture qui offre une protection contre les blessures au cou lorsque l'auto est emboutie par l'arrière est une application de la première loi de Newton). * analyser qualitativement et quantitativement les forces (p. ex., la force de gravitation, les forces de frottement) agissant sur un corps dans diverses situations et décrire le mouvement qui en résulte. * décrire et illustrer les types de machines simples, soit le levier et le plan incliné ainsi que les modifications de ceux-ci, et la poulie, le treuil, la vis, la roue et l'essieu. * expliquer et appliquer quantitativement la relation entre le couple, la force et le déplacement du bras de charge et du bras de travail des leviers. * énoncer la loi des leviers et l'appliquer quantitativement aux trois genres de leviers dans diverses situations. * expliquer le fonctionnement des machines simples et leur avantage mécanique (p. ex., dispositif changeant la direction de la force appliquée pour effectuer un travail). * déterminer l'avantage mécanique de diverses machines composées et de systèmes biomécaniques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * vérifier expérimentalement la deuxième loi du mouvement de Newton et résoudre divers problèmes qualitatifs et quantitatifs fondés sur les trois lois de Newton. * déterminer expérimentalement les facteurs qui influent sur le frottement statique et cinétique ainsi que sur les coefficients de frottement. * choisir et utiliser efficacement et précisément des appareils pour trouver expérimentalement la relation entre le couple, la force et le déplacement du bras de charge et du bras de travail des leviers. * identifier et analyser, en fonction de leur avantage mécanique, diverses machines simples incorporées dans un système technologique domestique (p. ex., bicyclette, horloge, arrosoir à gazon, perceuse, ouvre-boîte, machine à écrire, piano). * concevoir et construire une machine simple ou composée et déterminer son avantage mécanique (p. ex., système de poulies, appareil d'entraînement par courroies ou engrenages, prothèse). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * déterminer les avantages et les inconvénients du frottement dans diverses situations et décrire des moyens pour l'augmenter ou le réduire (p. ex., les pneus ont des rayures pour déplacer l'eau et un lubrifiant dans le roulement et l'essieu pour réduire la friction; les pneus des automobiles de course n'ont pas de rayures car les courses ont lieu sur un pavé sec; le roulement à billes réduit le frottement grâce au lubrifiant et à la surface lisse des billes). * analyser la structure et la dynamique de dispositifs technologiques et de systèmes naturels qui reposent sur les principes des machines simples (p. ex., un escalier mécanique est un plan incliné bâti sur une chaîne continue qui tourne autour d'un axe à l'aide d'un moteur électrique; la prothèse d'une hanche consiste en une balle de métal jointe au fémur et insérée dans le pelvis qui sert de douille). * présenter des exemples de l'influence sur la société et l'environnement des progrès scientifiques et technologiques dans le domaine de la mécanique (p. ex., les jeux de poulies, les systèmes de leviers). Électricité et électronique Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des applications courantes de circuits électriques et électroniques ainsi que de la fonction et de la configuration de leurs composantes. * construire, analyser et dépanner des circuits électriques simples en utilisant des logiciels, des schémas, des outils électriques et des appareils de mesure et en examinant des dispositifs électriques familiers. * examiner l'application et l'évolution de technologies électriques et évaluer leur incidence sur l'économie locale et mondiale et sur l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des systèmes électriques et électroniques (p. ex., courant continu, courant alternatif, tension, résistance, puissance électrique, puce, circuit intégré). * comparer qualitativement le courant continu et le courant alternatif et déterminer les usages de chacun. * décrire la fonction des composantes fondamentales des circuits (p. ex., résistances, diodes électroluminescentes, fusibles, condensateurs, divers types de transistors). * décrire et analyser le fonctionnement de dispositifs de commande électriques et électroniques de systèmes (p. ex., contrôle de la pression dans les pompes à eau; contrôle de la température par les thermostats programmables). * appliquer les lois d'Ohm et de Kirchhoff pour résoudre des problèmes qui mettent en relation la tension, la résistance et le courant. * distinguer les circuits analogiques des circuits numériques, illustrer par des exemples leur application dans des systèmes technologiques domestiques (p. ex., examiner un dispositif dont le fonctionnement requiert un circuit analogique, tel un amplificateur audio ou un magnétophone, ainsi qu'un dispositif dont le fonctionnement requiert un circuit numérique, tel un circuit d'alarme, un disque compact ou un vidéodisque numérique), et justifier le choix du circuit. * décrire des exemples de sous-circuits électroniques qui sont microminiaturisés et utilisés dans l'équipement électronique (p. ex., les nouvelles cartes de guichet sont équipées de puces électroniques qui emmagasinent environ 8 000 bits d'information; un stimulateur cardiaque est un implant électronique qui permet de maintenir un rythme cardiaque normal). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser les appareils de mesure appropriés (analogiques ou numériques) pour mesurer précisément la tension, le courant et la résistance des circuits électriques (p. ex., multimètres, ponts de Wheatstone, oscilloscopes, sondes). * utiliser les techniques et l'équipement appropriés pour monter des circuits électriques simples (p. ex., fer à souder, pinces à dénuder, sertisseurs, tournevis et divers connecteurs). * tracer des schémas de circuits électriques réels manuellement ou à l'ordinateur. * analyser des circuits réels, ou simulés à l'ordinateur, pour démontrer quantitativement les lois d'Ohm et de Kirchhoff. * concevoir et construire un dispositif électrique simple qui transforme l'énergie électrique en énergie sonore, lumineuse, thermique ou mécanique, et évaluer ce dispositif selon des critères spécifiés (p. ex., concevoir un circuit de feux de signalisation à l'aide de diodes électroluminescentes). * déterminer les causes de défectuosités dans des circuits électriques réels ou simulés à l&# 146;ordinateur et trouver des solutions pour les réparer (p. ex., analyser le fonctionnement d'un petit appareil ménager défectueux et trouver la cause de ce qui fait défaut). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * présenter des applications communes des circuits électriques et électroniques dans des appareils courants et décrire les transformations énergétiques qui s'opèrent (p. ex., un clavier électronique est un ordinateur qui synthétise, mélange et compose de la musique; les amplificateurs sont équipés de transistors qui amplifient le signal sonore). * examiner le fonctionnement et l'évolution d'un appareil ou d'un dispositif électrique ou électronique en fonction de critères tels que l'usage quotidien, la sécurité, le coût, la disponibilité et les répercussions sur l'environnement (p. ex., les transistors inventés en 1947 régissent pratiquement tout ce qu'accomplissent les ordinateurs : commandes dictées par la souris, entreposage des données, suppression d'information, calculs arithmétiques). * décrire les consignes de sécurité à respecter lors de l'utilisation de circuits électriques et repérer des situations dangereuses à l'école ou à la maison (p. ex., couper le courant avant d'entamer tout travail sur une prise électrique; remplacer les fusibles par des fusibles de même valeur dans tout dispositif électrique). Systèmes hydrauliques et pneumatiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principes scientifiques qui sous-tendent la statique et la dynamique des fluides ainsi que les systèmes hydrauliques et pneumatiques. * concevoir et effectuer des recherches sur les principes scientifiques de la statique et de la dynamique des fluides et analyser le fonctionnement des systèmes pneumatiques et hydrauliques de base. * analyser les répercussions sociales et économiques de la technologie qui repose sur la statique et la dynamique des fluides. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des fluides et des systèmes hydrauliques et pneumatiques (p. ex., fluides, masse volumique, densité, pression absolue, pression relative, puissance). * déterminer les facteurs qui influent sur l'écoulement laminaire et décrire son effet dans diverses situations (p. ex., la texture des balles de golf, de la peau de requin et de certaines coques de bateaux réduisent la traînée; les coureurs cyclistes réduisent la traînée en adoptant une position aérodynamique). * énoncer le théorème de Bernoulli et expliquer quelques-unes de ses applications technologiques (p. ex., la différence de pression entre les deux côtés de l'aile d'un avion est accrue par l'ajout de volets qui augmentent l'écoulement d'air au-dessus de l'aile et le diminuent en dessous; on donne un effet à une balle en la frappant de façon à la faire tourner sur elle-même). * déterminer les facteurs qui influent sur la hauteur manométrique et expliquer leurs effets sur les liquides et les gaz (p. ex., l'augmentation de l'épaisseur des barrages en profondeur est due à la pression élevée de l'eau; l'élévation des réservoirs d'eau accroît la pression que l'eau fournit). * énoncer le principe de Pascal et expliquer son importance dans la compréhension du fonctionnement des systèmes hydrauliques et pneumatiques (p. ex., freins, monte-charge, presse hydraulique). * décrire et expliquer la fonction des composantes principales des systèmes hydrauliques et pneumatiques (p. ex., cylindre, valve, connecteur, pompe). * appliquer quantitativement les relations entre la force, l'aire, le volume, la pression et le temps dans des systèmes pneumatiques et hydrauliques (p. ex., calculer la force exercée par un patin de frein hydraulique sur une roue d'un cyclomoteur; calculer le temps que met un système robotique pour accomplir un cycle). * analyser quantitativement la relation entre le travail, la puissance et le temps dans les circuits hydrauliques et pneumatiques. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * vérifier expérimentalement le théorème de Bernoulli et identifier les facteurs qui influent sur l'aérodynamique de divers objets (p. ex., démonstrations en soufflerie, balles de ping-pong en suspension, soufflement entre des feuilles de papier). * déterminer en laboratoire les facteurs qui influent sur la hauteur manométrique des fluides, comparer les valeurs empiriques et théoriques et justifier les écarts (p. ex., expliquer, d'après ses observations d'un ballon gonflé immergé dans l'eau, l'effet de la profondeur sur la pression dans un fluide; expliquer l'effet de la température sur la pression en soumettant un contenant de plastique scellé à des changements de température). * vérifier expérimentalement le principe de Pascal. * dessiner des systèmes hydrauliques ou pneumatiques simples en utilisant les symboles appropriés. * effectuer une expérience pour déterminer les relations entre la force, l'aire, la pression, le volume et le temps dans un système hydraulique ou pneumatique (p. ex., déterminer la force de sortie d'après ses mesures de la force initiale et des surfaces des pistons d'entrée et de sortie). * concevoir, construire et évaluer un système hydraulique ou pneumatique, proposer des solutions pour augmenter son efficacité énergétique et régler les problèmes qui surviennent (p. ex., concevoir un système de frein; construire le modèle d'un robot industriel ou d'un monte-charge). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * retracer l'évolution d'une technologie hydraulique, pneumatique ou aérodynamique en analysant les facteurs qui en ont déterminé les progrès (p. ex., les locomotives bruyantes et polluantes des années 1900 requéraient 3 tonnes de charbon et 4 000 gallons d'eau pour maintenir la vapeur à une pression assez élevée pour appliquer une force sur les pistons pendant un temps donné). * déterminer les avantages et les inconvénients, sur le plan social et économique, de l'accomplissement de certaines tâches par des systèmes robotiques (p. ex., machines d'assemblage automatique; véhicules télécommandés pour la manutention d'objets dangereux ou l'exploration marine et spatiale; usinage par commandes numériques sur ordinateur). * identifier diverses applications des systèmes hydrauliques et pneumatiques dans la vie quotidienne et évaluer leur incidence sur la qualité de la vie. Technologie des communications Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principes scientifiques et des applications technologiques en jeu dans la conception, le développement et le fonctionnement des systèmes de télécommunications. * concevoir et effectuer des expériences pour démontrer les principes fondamentaux de fonctionnement des systèmes de télécommunications et de leurs composantes. * évaluer l'incidence de la technologie des communications sur la communauté et l'économie mondiales et souligner la contribution canadienne dans ce domaine. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des systèmes de télécommunications (p. ex., ondes électromagnétiques, distance focale, foyer, angle d'incidence, angle de réfraction, indice de réfraction, transmission, absorption). * décrire l'origine des ondes sonores et électromagnétiques ainsi que les conditions essentielles à leur transmission (p. ex., les ondes radio FM et les signaux de télévision se propagent presque parallèlement à la surface terrestre et sont retransmis par des tours de relais). * analyser qualitativement et quantitativement le mouvement périodique d'un objet vibrant (p. ex., l'oscillation d'un pendule; la détente d'un ressort; la vibration d'un diapason). * décrire les caractéristiques des ondes et appliquer l'équation d'onde pour expliquer le comportement des ondes dans divers milieux. * expliquer, et illustrer par des exemples, le principe de superposition des ondes (p. ex., décrire le son produit par un instrument de musique en fonction de la fréquence fondamentale et des harmoniques associées). * expliquer comment on utilise la modulation de la fréquence, de l'amplitude et de la phase des ondes en télécommunications [p. ex., on transmet un signal radio en faisant varier sa fréquence (les fréquences de l'ordre de 50 MHz à 120 MHz sont réservées aux signaux FM) ou en faisant varier son amplitude (les fréquences de l'ordre de 600 kHz à 1 000 kHz sont réservées aux signaux AM)]. * expliquer qualitativement comment on utilise la réflexion des ondes en télécommunications (p. ex., les ondes courtes sont réfléchies sur l'ionosphère et sur la surface terrestre; les radiotélescopes et les antennes paraboliques réfléchissent le signal obtenu vers un dispositif de réception). * expliquer et prédire quantitativement la réfraction des ondes électromagnétiques à l'aide de la loi de Snell-Descartes. * décrire, et illustrer par des exemples, la réflexion totale et en expliquer l'importance dans les systèmes de télécommunications (p. ex., les fibres optiques peuvent transporter des milliers de conversations téléphoniques transformées en impulsions lumineuses). * analyser et décrire les séquences de transformations et de transmission dans les systèmes de télécommunications couramment utilisés (p. ex., dans un télécopieur, un faisceau lumineux balaie le texte ou l'image et une image des portions foncées et pâles est réfléchie sur un arrangement de cellules photoélectriques qui convertissent l'information en courant électrique, lequel est amplifié et envoyé à travers les lignes téléphoniques au télécopieur visé qui rassemble l'image et l'imprime une ligne à la fois). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * déterminer, à partir d'expériences, les propriétés des variables importantes d'un objet vibrant et les relations entre ces variables (p. ex., effectuer une expérience pour vérifier les facteurs qui influent sur la fréquence d'un pendule). * démontrer en laboratoire, ou à l'aide de simulations à l'ordinateur, les caractéristiques des ondes mécaniques transversales et longitudinales et extrapoler les résultats obtenus pour les ondes électromagnétiques (p. ex., en utilisant des ressorts, des machines génératrices d'ondes, des cuves à ondes). * démontrer et expliquer le principe de superposition des ondes (p. ex., ondes stationnaires, harmoniques dans des instruments de musique, production des battements, modulation d'amplitude et de fréquence des ondes radioélectriques). * vérifier expérimentalement la loi de Snell-Descartes et préciser les conditions nécessaires à la réflexion totale. * déterminer expérimentalement l'action des surfaces réfléchissantes et des lentilles concaves et convexes sur des rayons lumineux parallèles. * expliquer le fonctionnement des transducteurs couramment utilisés dans les systèmes de télécommunications et décrire qualitativement les transformations énergétiques qui s'opèrent (p. ex., haut-parleur, microphone, télécommande). * concevoir et construire un système simple de télécommunications et expliquer le fonctionnement de chacune de ses principales composantes (p. ex., construire un interphone en assemblant un microphone, un amplificateur et un haut-parleur). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * recommander, suite à une évaluation d'un ensemble de critères spécifiés, un appareil ou un dispositif de télécommunications (p. ex., définir des critères pour l'achat d'un téléphone cellulaire ou d'un système de localisation GPS). * décrire des exemples de la contribution canadienne au domaine des télécommunications (p. ex., Alexander Graham Bell, Willard Boyle, Len Bruton, Reginald A. Fessenden, Kenneth Hill, l'industrie canadienne des télécommunications). * évaluer les répercussions sociales et environnementales d'une nouvelle technologie dans le domaine des communications (p. ex., mondialisation de l'information grâce à l'autoroute électronique; protection des données informatisées contre la fraude et les virus; envoi des satellites inactifs à des orbites élevées pour parer à l'encombrement du corridor géostationnaire). Transformations d'énergie Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des formes, des sources, des transformations et des pertes d'énergie, du rendement et du fonctionnement de dispositifs courants de transformation énergétique. * construire, analyser et évaluer des dispositifs transformant l'énergie et calculer leur rendement. * décrire et analyser le fonctionnement de diverses technologies qui utilisent le principe de transfert d'énergie et évaluer l'utilisation de technologies qui fonctionnent à partir de sources d'énergie renouvelables. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir les concepts et les unités des transformations d'énergie (p. ex., énergie cinétique, énergie potentielle, énergie thermique, énergie éolienne, énergie géothermique, joule, puissance, rendement). * décrire et comparer diverses transformations énergétiques (p. ex., les transformations entre l'énergie mécanique, l'énergie thermique, l'énergie électromagnétique, l'énergie gravitationnelle et l'énergie nucléaire). * décrire, à l'aide de diagrammes, le fonctionnement de dispositifs qui transforment l'énergie (p. ex., cellules photoélectriques, moteurs, générateurs). * analyser et décrire, à partir de diagrammes de flux énergétique, le rendement de diverses sources d'énergie et les rapports entre ces diverses sources (p. ex., Soleil, gaz naturel, huile, charbon, eau en mouvement), leurs transformations (p. ex., de l'énergie thermique à l'énergie potentielle électrique), leur transmission (p. ex., celle de l'énergie électrique) et leurs pertes (p. ex., pertes résultant d'une résistance électrique). * déterminer quantitativement la puissance énergétique et analyser la relation entre le rendement, l'énergie d'entrée et l'énergie utile de sortie de divers dispositifs transformant l'énergie, et expliquer les pertes d'énergie (p. ex., la transformation de l'énergie potentielle électrique en énergie thermique et son transfert sous forme de chaleur; la perte d'énergie potentielle électrique due à une résistance). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * calculer, après expérimentation, le rendement d'une transformation énergétique simple (p. ex., étirement d'un élastique qui propulse une voiture miniature; moteur électrique qui soulève un objet). * concevoir, construire et expliquer, en équipe, le fonctionnement d'un dispositif qui effectue au moins quatre transformations énergétiques pour accomplir une tâche (p. ex., construire une machine Rube Goldberg pour accomplir une tâche simple; fabriquer un aéroglisseur mû par l'énergie solaire; concevoir un robot industriel télécommandé à distance). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire et analyser des exemples de dispositifs qui fonctionnent à partir de diverses combinaisons de transfert et de transformation énergétiques (p. ex., les gilets pare-balles dispersent l'énergie de l'impact d'une balle sur toute leur surface; le mouvement linéaire d'avant en arrière des bras des locomotives à vapeur est converti en un mouvement rotatif des roues). * évaluer, sur le plan social et économique, les avantages et les inconvénients de dispositifs qui transforment l'énergie renouvelable (p. ex., des industries de pays en voie de développement utilisent des écailles d'arachides pour alimenter leurs fours; on utilise de petites éoliennes pour produire de l'électricité dans des régions isolées et sur des bateaux). Sciences Sciences, 11e année, cours préuniversitaire/précollégial (SNC3M) Ce cours permet à l'élève, y compris l'élève qui n'a pas l'intention de faire des études postsecondaires dans une filière scientifique, de mieux comprendre les sciences et leurs applications technologiques. L'élève étudie un nombre important de sujets, dont l'utilisation sécuritaire de produits chimiques courants, la nutrition et les fonctions du corps, la gestion des déchets, l'application des principes scientifiques dans l'espace, et la technologie dans la vie quotidienne. Le cours met l'accent sur le rôle des sciences et de la technologie dans la vie quotidienne, et leur rapport avec les questions sociales et environnementales. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique ou appliqué Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., manipulation d'acides, de bases et de solutions). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment. * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences en laboratoire pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats et rédiger des rapports de laboratoire clairs et précis en respectant les formules appropriées. * appliquer ses connaissances scientifiques pour comprendre diverses situations à l'extérieur de l'école (p. ex., évaluer le coût et les avantages d'une technologie d'usage courant; reconnaître que la fabrication de matériaux composites avancés découle de recherches spatiales). * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en sciences (p. ex., chimiste, météorologue, technicienne en laboratoire). Sécurité et produits chimiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des propriétés des produits chimiques courants, des avantages et des dangers qu'ils comportent et des précautions à prendre lors de leur utilisation à domicile, au travail et dans l'industrie. * vérifier les propriétés chimiques et physiques de divers types de produits chimiques courants par le biais de recherches expérimentales et de simulations à l'ordinateur. * évaluer les avantages et les inconvénients de l'emploi de divers types de produits chimiques courants et analyser l'incidence de leur utilisation sur l'environnement et l'économie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples, des termes propres à la chimie tels que : produit corrosif, acide, base, solvant organique, combustible. * expliquer comment les caractéristiques chimiques et physiques de substances courantes découlent des différences dans la liaison de leurs parties constituantes (p. ex., les liaisons covalentes non polaires et polaires, les liaisons ioniques et les caractéristiques que chacune confère à la substance). * reconnaître et classer les divers types de réactions entre différents produits chimiques courants (p. ex., les réactions de combustion, les réactions de déplacement et les réactions acide-base). * expliquer les propriétés et l'utilisation de produits chimiques courants (p. ex., préparer un schéma conceptuel sur les produits corrosifs, les solvants, les combustibles et les produits d'entretien). * décrire les effets de produits chimiques représentatifs sur les organismes vivants, [p. ex., les effets des émissions acides, des émissions carboniques, des chlorofluorocarbures (CFC) ou des biphényles polychlorés (BPC)]. * expliquer, selon les fiches signalétiques des fournisseurs, les dangers que présentent certains produits chimiques courants et les précautions d'emploi à prendre (p. ex., lorsqu'on mélange, entrepose et transporte des produits chimiques au cours d'une expérience). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * utiliser l'équipement de laboratoire et les produits chimiques de façon sécuritaire (lors du mélange, de l'entreposage et du transport) et en respectant les procédures établies (p. ex., les consignes du SIMDUT, le code de prévention des incendies et la Loi sur la santé et la sécurité au travail). * concevoir et effectuer des expériences pour illustrer les propriétés chimiques et physiques de types représentatifs de produits chimiques courants, en faire l'analyse et rédiger un rapport (p. ex., recherche sur des corrosifs, des solvants, des textiles synthétiques ou des combustibles). * identifier, à partir de données recueillies expérimentalement ou par simulation à l'ordinateur, les divers types de réactions chimiques de produits chimiques courants (p. ex., les réactions de combustion, les réactions de déplacement simple et double, les réactions acide-base). * représenter, à l'aide de modèles moléculaires simples, la relation entre la structure d'un composé et ses propriétés physiques ou chimiques (p. ex., la relation structure-fonction des acides, des bases et de l'essence). * prédire les avantages et les dangers que présente l'utilisation fréquente de produits chimiques, en se fondant notamment sur les étiquettes des contenants et diverses recherches (p. ex., qu'arrive-t-il si on mélange un décolorant avec de l'ammoniaque? quels sont les avantages d'utiliser du vinaigre pour nettoyer les vitres?). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer les différentes stratégies de gestion des déchets chimiques utilisées dans les milieux urbains et ruraux ainsi que dans les sites industriels (p. ex., les fosses septiques, les eaux ménagères, les réseaux d'égouts). * analyser les inconvénients et les avantages, sur le plan social, de l'emploi de certains produits chimiques et en évaluer l'incidence sur la communauté (p. ex., l'utilisation de textiles synthétiques tels que le nylon, le lycra). * évaluer les retombées environnementales de l'utilisation accrue de produits chimiques dans la fabrication de nouveaux produits utilisés à la maison, au travail et dans l'industrie (p. ex., les produits corrosifs, les solvants, les combustibles, les engrais). Nutrition et fonctions du corps Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des constituants alimentaires et des effets du régime alimentaire sur les fonctions physiologiques du corps. * tirer des conclusions sur l'incidence du régime alimentaire sur les fonctions physiologiques suite à une analyse documentaire et expérimentale. * expliquer les facteurs qui influent sur les habitudes alimentaires et évaluer les répercussions socioéconomiques de régimes alimentaires ainsi que de l'emploi d'additifs alimentaires. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples, des termes tels que : lipides (p. ex., acides gras saturés), glucides (p. ex., monosaccharides, polysaccharides), protéines (p. ex., acides aminés essentiels), vitamines (p. ex., vitamines liposolubles) et minéraux. * déterminer la nature, la structure chimique et la fonction physiologique des principaux nutriments (p. ex., les glucides, les lipides, les protéines, les vitamines, les minéraux). * expliquer le rôle et l'importance des fibres dans l'alimentation (p. ex., la place des fruits ou du son dans un régime alimentaire). * déterminer les facteurs qui influent sur la vitalité physique (p. ex., le fait de faire ou non de l'exercice, de bien ou de mal s'alimenter, de prendre des médicaments en respectant ou non la posologie). * expliquer le rôle des additifs alimentaires et décrire leurs effets sur le métabolisme (p. ex., le glutamate de sodium, la lécithine, les colorants alimentaires). * expliquer les effets sur le métabolisme d'un excès de certains types d'aliments dans son régime alimentaire (p. ex., les régimes à teneur élevée en cholestérol et en sel et leurs effets sur la tension artérielle et la fonction cardiaque). * décrire les causes et les symptômes de divers problèmes de nutrition (p. ex., l'anorexie, la boulimie; la maigreur, l'obésité). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * déterminer expérimentalement, par un examen qualitatif, la valeur nutritive de divers aliments (p. ex., un hamburger, une tranche de pain de blé entier). * déterminer expérimentalement comment certains facteurs influent sur les fonctions physiologiques (p. ex., l'impact de l'exercice sur la fonction cardiovasculaire). * illustrer l'effet de certaines substances sur le métabolisme (p. ex., l'effet de la caféine), suite à l'analyse de données recueillies avec les instruments appropriés (p. ex., sphygmomanomètre, stéthoscope, spiromètre). * évaluer des régimes alimentaires en vogue en fonction de l'inclusion de quantités suffisantes d'aliments de chacun des groupes alimentaires (p. ex., le régime est-il conforme au Guide alimentaire canadien?). * évaluer des stratégies de maintien d'un bon état de santé (p. ex., examiner les données de cas où les sujets souffrent de fatigue, d'hypertension, de douleurs thoraciques et expliquer des mesures de prévention). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * analyser les inconvénients et les avantages, sur le plan social et économique, de l'emploi d'additifs alimentaires pour conserver les aliments (p. ex., montrer le lien entre l'utilisation de tels additifs et la durée de conservation de fruits hors saison ou de denrées alimentaires au-delà de leur vie en étalage). * évaluer l'effet de facteurs personnels et sociaux (p. ex., maladies chroniques, allergies, image de soi) sur les habitudes alimentaires (p. ex., débattre des rapports entre certains facteurs sociaux et des régimes alimentaires en vogue). * évaluer les inconvénients et les avantages de certaines habitudes alimentaires sur le plan social (p. ex., consommation d'aliments transformés ou d'aliments naturels, adoption d'un régime végétarien). Gestion des déchets Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la nature des types de déchets et de leur gestion par l'industrie et la collectivité. * analyser l'efficacité de diverses stratégies de gestion des déchets et tirer des conclusions en se fondant sur les résultats de ses recherches. * analyser les relations entre la communauté scientifique, les gouvernements et la société en ce qui concerne la gestion des déchets et évaluer l'incidence de divers déchets sur l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples le cas échéant, des termes tels que : déchets solides, déchets liquides, déchets gazeux, déchets toxiques, métaux lourds, hydrocarbure chloré, pluies acides, ozone, effet de serre. * expliquer les principes qui sous-tendent la gestion des déchets solides (p. ex., les déchets industriels, toxiques, médicaux, nucléaires). * expliquer les principes qui sous-tendent la gestion des déchets liquides (p. ex., faire un compte rendu de ses recherches sur une station d'épuration des eaux usées). * expliquer les principes qui sous-tendent la gestion des déchets gazeux (p. ex., examiner les stratégies visant à contrer la diminution de la couche d'ozone). * décrire l'apport des sciences et de la technologie dans l'élaboration de nouvelles stratégies de gestion des déchets (p. ex., les filtres biologiques, les convertisseurs catalytiques, l'essence sans plomb, les évacuateurs industriels). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * rechercher expérimentalement le rapport entre les caractéristiques des produits obtenus à partir de déchets et les stratégies de gestion utilisées (p. ex., collecter et enregistrer des données expérimentales portant sur la nature des éléments nutritifs résultant d'un compostage, l'acidité résultant de l'eau stagnante dans un aquarium fermé ou la quantité de méthane résultant de végétaux dans un système fermé). * communiquer les résultats de ses recherches sur les déchets résultant de l'exploitation et de la gestion d'une ressource naturelle (p. ex., les déchets des industries minière ou forestière). * expliquer, d'après ses recherches, l'utilisation de bactéries dans la décomposition des déchets (p. ex., l'utilisation de bactéries par les stations d'épuration des eaux usées, dans les fosses septiques, pour nettoyer des déversements de pétrole). * évaluer les avantages et les inconvénients de processus non conventionnels de gestion des déchets (p. ex., les avantages présumés de la récupération du soufre des gaz d'échappement de certaines industries). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * illustrer, d'après ses recherches, l'incidence d'un déchet ménager sur l'environnement (p. ex., les déchets solides, liquides ou gazeux provenant de produits d'entretien ou de décapants pour peinture). * analyser les conséquences des décisions politiques et économiques et l'impact des préoccupations environnementales sur les stratégies de gestion des déchets (p. ex., visiter une station d'épuration des eaux usées et examiner les lignes directrices qui régissent son fonctionnement). * évaluer les répercussions à court et à long terme de l'accumulation d'un déchet sur l'environnement et proposer des recommandations pour améliorer la situation (p. ex., quels sont les problèmes que pose la gestion d'un déchet? comment lutter contre la pollution? qui en a la responsabilité?). * proposer un meilleur système de gestion des déchets à l'échelle locale, régionale ou nationale (p. ex., élaborer un plan d'action pour sa localité). Sciences de l'espace Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de l'environnement spatial et des effets sur l'exploration spatiale de la microgravité. * évaluer qualitativement les différences que l'on observe dans l'environnement spatial pour divers processus et dans le comportement de divers matériaux. * évaluer les avantages technologiques et sociaux qu'entraîne la mise au point de technologies spatiales. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples le cas échéant, des termes tels que : gravitation, microgravité, loi de l'attraction universelle, cristallisation, tension superficielle. * expliquer la gravitation et les conditions nécessaires à la microgravité à l'aide de la loi de l'attraction universelle de Newton. * examiner différents moyens de créer un milieu de microgravité (p. ex., examiner les conditions requises pour les aéronefs, les fusées, les tours d'apesanteur, les vaisseaux spatiaux sur orbite). * décrire les effets des vols spatiaux sur l'organisme humain (p. ex., montrer la causalité entre un séjour prolongé dans l'espace et la déminéralisation des os, l'atrophie des muscles et le mal des transports). * expliquer les principes scientifiques de la cristallisation de certaines substances à la surface de la Terre (p. ex., la cristallisation de l'alun, du d-mannitol, du salicylate de phényle, du sulfate de triglycine). * expliquer les principes scientifiques du comportement des fluides à la surface de la Terre et préciser en quoi ce comportement serait différent dans un vaisseau spatial sur orbite (p. ex., les effets de la température sur la tension superficielle de l'huile de cuisson ou d'autres fluides). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * vérifier, à partir de simulations, les effets des vols spatiaux sur l'organisme humain (p. ex., se mettre à plat ventre et soulever les pieds pendant 15 minutes pour vérifier les effets du déplacement des liquides physiologiques). * illustrer en laboratoire les caractéristiques de la cristallisation à la surface de la Terre et prédire, d'après ses recherches documentaires, comment la cristallisation s'effectuerait dans l'espace (p. ex., analyser la cristallisation de l'alun et préciser en donnant des justifications si ce processus serait semblable ou différent en microgravité). * illustrer en laboratoire les effets de l'attraction terrestre sur le comportement des fluides (p. ex., l'écoulement de l'huile de cuisson et la tension superficielle). * examiner en laboratoire la nature des matériaux qui composent l'équipement utilisé dans l'espace (p. ex., déterminer l'efficacité d'un bras robotique dans l'espace à environnement 1 g). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer l'incidence sociale de la recherche sur le comportement des solides ou des liquides dans l'espace. * repérer une nouvelle technologie spatiale canadienne ou autre et préciser les avantages qu'elle offre à la société (p. ex., les avantages que présente pour la société Radarsat). * évaluer les défis de la survie de l'humain dans l'espace (p. ex., les effets du rayonnement et des conditions atmosphériques). * proposer des solutions à un défi associé à la survie dans l'espace, suite à des recherches individuelles ou en équipe (p. ex., comment lutter contre l'atrophie des muscles?). Les technologies dans la vie quotidienne Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principes scientifiques qui sous-tendent des applications technologiques courantes. * démontrer des habiletés appropriées au travail en laboratoire, à la recherche et à la communication pour vérifier les informations sur les technologies courantes. * analyser l'impact sur la société de technologies courantes, notamment des changements que celles-ci entraînent. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir des termes tels que : science, technologie, technologie de l'information, rétroconception, système, essai, rétroaction, contrôle, interface humaine, analyse coût-profit-risque. * retracer l'évolution de diverses technologies courantes (p. ex., dans un domaine de la technologie de l'information ou de la biotechnologie). * expliquer les principes scientifiques fondamentaux (p. ex., la résistance électrique, la mutation génétique) qui sous-tendent une technologie courante spécifique (p. ex., le microprocesseur, la fécondation in vitro). * démontrer l'interaction entre la science et la technologie en expliquant le lien entre l'évolution d'une technologie et l'avancement des connaissances scientifiques (p. ex., les flèches, la poudre à canon, les explosifs nucléaires). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * définir, à partir de ses recherches, des questions éthiques, environnementales et économiques que soulèvent des technologies courantes tout en relevant les divers points de vue (p. ex., les technologies propres à la foresterie, à l'agriculture, à l'industrie, à la médecine ou aux transports). * évaluer la conception et le fonctionnement d'une technologie courante en fonction de critères déterminés (p. ex., examiner le coût, la sécurité, l'esthétique et les retombées environnementales). * analyser en laboratoire l'application d'un principe de physique (p. ex., l'action capillaire, la dilatation thermique des métaux) dans une technologie courante (p. ex., les détecteurs de mouvement, les thermostats). * analyser en laboratoire l'application d'un processus biologique dans une technologie courante (p. ex., effectuer une expérience sur le contrôle de la croissance bactérienne en relation avec la conservation des aliments). * analyser en laboratoire l'application d'un processus chimique dans une technologie courante (p. ex., effectuer une expérience pour étudier l'incidence de la concentration et de la température sur la pureté de l'aspirine). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * reconnaître les changements de style de vie qu'entraînent certaines technologies qui ont pour but de faciliter les tâches quotidiennes (p. ex., le télétraitement des opérations bancaires, le magasinage sur Internet). * examiner l'incidence de la technologie dans le domaine culturel ou récréatif (p. ex., l'informatisation dans l'industrie musicale, l'utilisation de nouveaux matériaux dans la fabrication de l'équipement de ski). * décrire la contribution de scientifiques canadiens à la mise au point de technologies courantes (p. ex., W. G. Penfield, F. G. Banting, C. H. Best). * évaluer les inconvénients et les avantages pour la société de la mise au point de nouvelles technologies (p. ex., examiner l'incidence des progrès technologiques sur le taux de mortalité, la longévité et la médecine). Sciences, 11e année, cours préemploi (SNC3E) Ce cours fournit à l'élève les connaissances et les compétences scientifiques nécessaires pour pouvoir prendre des décisions éclairées au travail et dans sa vie personnelle. L'élève étudie un nombre important de sujets, dont la sécurité et les produits chimiques, les circuits électriques, les micro-organismes, le système immunitaire et les mécanismes de défense contre les maladies, et l'impact de l'activité humaine sur l'environnement. Le cours met l'accent sur l'établissement d'un lien direct entre ces sujets et les expériences de l'élève dans le monde du travail et la vie quotidienne. Préalable : Sciences, 11e année, cours théorique ou appliqué Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., multimètres, microscopes). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences en laboratoire pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment (p. ex., formule chimique appropriée). * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à un auditoire (p. ex., présenter des données sur les avantages des bassins d'algues ou des rapports comparatifs sur des appareils électroménagers à l'intention des consommateurs). * rédiger des rapports de laboratoire clairs et précis en respectant les méthodes de présentation qu'il ou elle a choisies sciemment. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en sciences (p. ex., préposé aux soins, pompier, développeuse de pellicules, soigneur d'animaux, technicienne en pharmacie, préposé à l'entretien des parcs, technicienne des produits alimentaires). Sécurité et produits chimiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des consignes du SIMDUT et de leurs implications juridiques ainsi que des mesures de sécurité à respecter lors de l'utilisation et de la manutention de produits chimiques au travail et à la maison. * utiliser, entreposer et éliminer sans risque un large éventail de produits, en particulier les produits dangereux tels que les solvants, les oxydants, les acides et les bases. * démontrer sa compréhension des consignes de sécurité anti-incendie ainsi que de la manipulation et de l'élimination sécuritaires d'un large éventail de produits à la maison, à l'école et au travail. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * classer des produits chimiques selon leur inflammabilité, leur réactivité ou les risques qu'ils présentent pour la santé (p. ex., les alcools sont inflammables). * décrire des dispositions législatives importantes en matière de sécurité (p. ex., les consignes du SIMDUT, le code de prévention des incendies, les codes du bâtiment, la Loi sur la santé et la sécurité au travail). * décrire les facteurs qui influent sur la vitesse d'une réaction chimique et relever les facteurs qui rendent ces réactions dangereuses (p. ex., une élévation de la température peut déclencher une réaction et causer une explosion; les liquides volatils et les poudres dispersées ont une plus grande vitesse de réaction). * nommer, ou identifier par leur formule chimique, des oxydants et décrire leur réactivité chimique avec des combustibles et d'autres substances oxydables (p. ex., donner la formule chimique de l'oxygène et décrire sa réaction avec le propane). * prédire, d'après la série d'activité des métaux, la réactivité de métaux avec d'autres substances chimiques (p. ex., réactivité des métaux avec des acides et de l'oxygène). * décrire les facteurs qui accentuent les dangers inhérents aux substances inflammables (p. ex., point d'éclair, auto-allumage). * expliquer l'incompatibilité qui existe entre différentes catégories de produits chimiques en soulignant les dangers que ceux-ci présentent (p. ex., il ne faut pas ranger les acides sur le même rayon que les bases). * souligner la toxicité de substances chimiques spécifiques et reconnaître les dangers qu'elles comportent (p. ex., le mercure). * décrire les voies d'entrée des matières dangereuses dans le corps humain (p. ex., ingestion, inhalation, absorption à travers la peau). * expliquer la signification des termes « aigu » et « chronique » lorsqu'ils se rapportent aux effets causés par les matières dangereuses. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * poser des questions pertinentes sur la vitesse des réactions chimiques (p. ex., quelle est la vitesse de combustion de combustibles spécifiques en présence d'air? d'oxygène pur? ou lorsqu'ils sont combinés avec un oxydant solide?). * choisir et utiliser des techniques de laboratoire en conformité avec les consignes du SIMDUT pour la manutention, l'entreposage et l'élimination des produits chimiques (p. ex., appliquer les mesures appropriées pour assurer de bonnes conditions d'hygiène et de propreté au laboratoire; utiliser l'équipement de protection individuelle; appliquer les consignes de sécurité lors de la manipulation des produits chimiques). * planifier et effectuer rigoureusement des recherches en laboratoire en utilisant l'équipement de façon sécuritaire et précise (p. ex., fabriquer, utiliser et évaluer l'efficacité d'un extincteur à mousse; comparer l'action corrosive d'acides de concentrations variées sur un large éventail de métaux; recueillir l'hydrogène et le soumettre à des essais standard). * déterminer expérimentalement la combustibilité de divers liquides inflammables (p. ex., comparer la combustibilité de petites quantités d'alcool, de solvants pétroliers de distillation directe et d'huiles minérales ou végétales). * reconnaître et utiliser la terminologie et les symboles du SIMDUT (p. ex., interpréter correctement les étiquettes de divers produits chimiques, les fiches signalétiques du SIMDUT et des formules telles que DL50, CL50, LII, LSI). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * repérer et évaluer les différents aspects de la sécurité anti-incendie, tels que la prévention et l'inspection à domicile, à l'école et au travail (p. ex., se renseigner sur les divers types d'extincteurs et leur contenu ainsi que sur leur mode d&# 146;emploi; élaborer un plan d'évacuation en cas d'incendie pour son logement et sa classe). * effectuer une recherche et présenter un rapport sur un sujet associé à la manutention, à l'entreposage et à l'élimination sans risque de substances dangereuses (p. ex., la gestion écologiquement rationnelle d'un dépotoir municipal; les dangers de déverser des produits chimiques dans les réseaux hydrographiques pour s'en défaire; les mesures législatives sur la sécurité qui sont appropriées à un milieu de travail spécifique). Circuits électriques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des composantes et des fonctions des circuits électriques utilisés à la maison et au travail. * construire, analyser et réparer des circuits électriques simples en utilisant des composantes et des outils électriques, tout en suivant les schémas de montage et après avoir examiné de petits dispositifs électriques et de petits appareils électroménagers d'usage courant. * examiner l'importance pour l'économie locale des dispositifs électriques ainsi que leur contribution à l'amélioration de la qualité de la vie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire les composantes et le montage d'un circuit électrique simple. * décrire les composantes d'un circuit électrique qui servent à régler le courant ou qui servent de mécanisme de sécurité (p. ex., commutateurs, interrupteurs, bilames, résistances, fusibles, limiteurs de surtension). * distinguer le courant continu du courant alternatif et fournir des exemples de leur utilisation (p. ex., comparer l'utilisation du courant continu dans de petits appareils électriques portatifs à l'utilisation du courant alternatif dans les gros appareils électroménagers). * analyser qualitativement la relation entre la tension, le courant et la résistance dans un circuit électrique fermé (p. ex., démontrer que l'intensité du courant dans un circuit électrique ohmique varie proportionnellement à la tension appliquée). * reconnaître les unités de mesure de puissance, de tension, de courant et de résistance du système SI. * décrire les mesures de sécurité à suivre lors de l'utilisation de systèmes électriques à la maison ou au travail et relever des situations dangereuses que l'électricité peut causer (p. ex., décrire les dangers inhérents à l'utilisation d'outils électriques sous la pluie). * repérer des appareils ménagers qui requièrent 110 V et 220 V pour fonctionner (p. ex., un four à micro-ondes et un malaxeur requièrent 110 V tandis qu'un chauffe-eau, une pompe à chaleur et une sécheuse requièrent 220 V). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * construire un dispositif électrique simple en suivant les directives et les schémas de montage, et le tester (p. ex., un haut-parleur, un moteur électrique, un détecteur de fumée ou un amplificateur). * tracer, manuellement ou à l'ordinateur, des schémas de montage de circuits électriques. * construire des circuits électriques simples à partir de schémas de montage, qui comprennent des symboles électriques communs (p. ex., construire des circuits électriques à partir de schémas comprenant les symboles des sources d'alimentation c.a. et c.c., des interrupteurs, des commutateurs, des potentiomètres, des résistances, des ampoules et des appareils de mesure). * utiliser de façon sécuritaire les outils appropriés pour monter des circuits électriques (p. ex., fer à souder, pinces à sertir, tournevis, connecteurs). * mesurer la tension, les courants et les résistances à l'aide des instruments appropriés (p. ex., utiliser un multimètre et un galvanomètre pour effectuer diverses mesures dans un circuit électrique; utiliser un oscilloscope pour visualiser les variations d'une tension). * analyser des circuits électriques réels, ou des simulations à l'ordinateur, pour repérer les défauts et planifier des solutions (p. ex., réparer un petit appareil électroménager défectueux). * tracer le schéma de montage des circuits électriques d'une maison et déterminer le courant de claquage maximal selon les codes du bâtiment en vigueur. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * examiner des rapports destinés aux consommateurs qui évaluent un appareil électroménager ou audiovisuel et fournir des recommandations pour un achat judicieux, en tenant compte de critères tels que le coût, l'efficacité, le rendement énergétique, la qualité et la sécurité. * élaborer un plan pour composer avec une panne d'électricité prolongée (p. ex., repérer les sources d'énergie de rechange disponibles dans la communauté). * reconnaître les retombées environnementales de la consommation d'électricité et de l'utilisation d'appareils électroménagers au Canada et proposer des solutions pour remédier aux problèmes relevés (p. ex., débattre de la tendance à se défaire des vieux appareils électriques; déterminer les avantages et les inconvénients du recyclage du matériel informatique désuet). Micro-organismes Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * décrire les caractéristiques et les modes de reproduction et de croissance de micro-organismes, à domicile, au travail et à l'école. * examiner en laboratoire la croissance des micro-organismes et décrire leur utilisation dans diverses situations. * évaluer l'utilisation des micro-organismes en technologie ainsi que leur incidence sur la société et l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire les caractéristiques principales d'un organisme représentatif des bactéries, des protistes, des virus et des champignons. * comparer le cycle vital d'organismes représentatifs des bactéries, des protistes, des virus et des champignons. * expliquer les modes de reproduction d'un organisme représentatif des bactéries, des protistes, des virus et des champignons. * décrire l'anatomie et la physiologie d'un organisme représentatif des bactéries, des protistes, des virus et des champignons. * décrire la nature et la fonction des vaccins. * décrire les effets pathologiques et bénéfiques des bactéries, des virus, des protistes et des champignons sur le corps humain. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * identifier au microscope des spécimens de bactéries, de protistes et de champignons sur des lames préparées et des montages humides. * cerner des questions ou des problèmes qui portent sur les micro-organismes (p. ex., quelle est la différence entre une bactérie et un virus? comment pourrait-on utiliser certaines bactéries à des fins utiles?). * vérifier en laboratoire le comportement de micro-organismes en contrôlant les variables importantes (p. ex., démontrer l'effet des antibiotiques sur certaines bactéries; comparer l'efficacité de divers rince-bouche en ce qui a trait au contrôle des bactéries; faire des prélèvements dans la salle de classe pour déterminer la présence de micro-organismes). * préparer un produit à partir de micro-organismes (p. ex., faire cuire du pain au levain; confectionner du yogourt). * décrire divers micro-organismes en utilisant correctement les systèmes de classification et la nomenclature propres à la biologie (p. ex., distinguer les bactéries, les protistes, les virus et les champignons). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * en collaboration avec les membres de son équipe, compiler des renseignements sur l'incidence des micro-organismes sur la société et les présenter dans un format approprié (p. ex., utilisation industrielle de cultures bactériennes pour fabriquer du yogourt, pour nettoyer des déversements de pétrole, pour contrôler des microbes et des maladies transmises sexuellement; potentiel destructeur des armes biologiques; bactéries résistant aux antibiotiques; syndrome des immeubles envahis par des moisissures; purificateurs d'air pour éviter les allergies; rôle des micro-organismes dans le sol et le compost). * décrire les défis associés à la mise au point de technologies de contrôle et d'inhibition des micro-organismes (p. ex., se renseigner sur la production de vaccins pour combattre des virus en mutations constantes). Le système immunitaire et la santé Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du système immunitaire chez l'être humain et de sa capacité à combattre les maladies. * vérifier expérimentalement la capacité des micro-organismes de causer des maladies. * expliquer de quelle façon les antibiotiques et les vaccins aident le système immunitaire à combattre les agents pathogènes et analyser l'incidence sur la santé de facteurs sociaux et environnementaux. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire, de façon globale, les composantes cellulaires et chimiques du système immunitaire (p. ex., expliquer de quelle façon la membrane cellulaire des globules blancs réagit à une infection; expliquer le rôle des substances chimiques du système immunitaire qui s'attaquent aux protéines étrangères ou anormales). * distinguer les maladies transmissibles des maladies non transmissibles. * décrire le rôle des constituants du sang qui combattent les agents pathogènes (p. ex., facteurs de coagulation, globules blancs, anticorps). * identifier les causes et les symptômes de maladies associées au système immunitaire et décrire les traitements médicaux (p. ex., pour le sida). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * effectuer divers essais standard en laboratoire pour identifier des substances associées au système immunitaire (p. ex., recueillir et cultiver différentes bactéries afin de mesurer l'efficacité des agents antibactériens). * utiliser de façon sécuritaire les instruments appropriés pour recueillir des données sur le système immunitaire (p. ex., observer au microscope divers micro-organismes pathogènes ou des cellules du sang humain). * effectuer une recherche documentaire sur un sujet relié à la santé et en présenter les résultats (p. ex., se renseigner sur le sida, la typhoïde ou le choléra). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer de quelle façon des antibiotiques ou des vaccins spécifiques sont utilisés pour prévenir ou combattre une maladie (p. ex., rougeole, rage, tétanos, tuberculose). * décrire comment la consommation excessive d'antibiotiques peut entraîner le développement de souches de bactéries résistant aux antibiotiques. * analyser les progrès accomplis dans le domaine de la santé grâce à une meilleure compréhension de la pathogénie et de la génétique et de l'amélioration des conditions sanitaires et de l'hygiène corporelle (p. ex., la mise au point d'un vaccin contre la variole par le Dr Edward Jenner ou du vaccin antipoliomyélitique par Jonas Salk; l'élaboration de règles par les services de santé publique concernant la manipulation et la préparation des aliments). Impact de l'activité humaine sur l'environnement Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de l'incidence de l'activité humaine sur l'environnement et évaluer les lignes de conduite qui pourraient en minimiser les répercussions nuisibles. * évaluer, à partir d'expériences et de recherches documentaires, l'impact sur la société et l'environnement d'une nouvelle technologie ou de la présence ou de l'absence de mesures protectrices pour un milieu particulier. * analyser quelques-uns des facteurs sociaux, environnementaux et technologiques qui influent sur la pérennité de la population humaine sur la Terre. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * analyser les interactions entre les activités humaines et l'environnement (p. ex., analyser les rapports d'interdépendance entre les facteurs abiotiques et biotiques dans le dépotoir municipal). * définir le concept de la croissance démographique et déterminer les facteurs qui influent sur la croissance démographique. * évaluer le rapport entre la capacité limite de la Terre et le niveau d'exploitation des ressources naturelles, en tenant compte de la croissance démographique. * expliquer la production, la répartition et l'utilisation des ressources alimentaires à l'aide de la pyramide des énergies. * expliquer l'importance de la biodiversité quant à la pérennité des espèces (p. ex., expliquer pourquoi les espèces à faible variabilité génétique courent de plus grands risques de disparaître; commenter certaines inquiétudes des agronomes quant à la diminution du nombre de variétés de blé cultivées dans le monde). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * poser des questions pertinentes sur les effets de diverses conditions et de polluants sur la vie aquatique, concevoir et effectuer une expérience pour les vérifier et rédiger un rapport sur les résultats obtenus (p. ex., quels sont les effets de l'acidité, de la température, des phosphates ou du mazout sur le taux de croissance des algues?). * effectuer une étude environnementale à partir de ses recherches documentaires et en communiquer les résultats sous diverses formes telles que des schémas, des tableaux, des graphiques et des diagrammes (p. ex., se renseigner sur les retombées environnementales de la construction d'une ligne de transport d'électricité sur les terrains marécageux). * examiner des solutions de rechange à un problème environnemental et, suite à une analyse des points forts et des points faibles, sélectionner une des solutions comme base d'un projet (p. ex., rechercher des solutions pour assurer la gestion écologiquement rationnelle des déchets de sa communauté). * déterminer, à partir de recherches documentaires, les préoccupations et les facteurs qui influent sur une décision dont les retombées s'exercent sur l'environnement (p. ex., la décision de protéger des plantes sauvages ou de préserver des habitats naturels; la décision de construire un terrain de golf tout en tenant compte des problèmes que causent les engrais utilisés pour l'entretien). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire l'évolution d'une technologie et analyser de quelle façon celle-ci a progressé (p. ex., retracer l'historique de la fertilisation des sols cultivés). * examiner une question environnementale en considérant les arguments appuyant différents points de vue (p. ex., devrait-on déposer les déchets dans des carrières abandonnées en dépit des inquiétudes des résidents? les pratiques agricoles actuelles sont-elles viables?). * reconnaître les avantages qui découlent de la participation des gens et de la communauté à la planification, à la résolution de problèmes, à la prise de décisions et à l'exécution des tâches en ce qui concerne les questions environnementales (p. ex., effectuer une recherche sur l'agriculture écologiquement viable). * analyser les avantages et les risques que présente une nouvelle technologie pour la société, l'économie et l'environnement (p. ex., production d'électricité à partir de centrales nucléaires; élimination d'agents polluants à partir de micro-organismes manipulés génétiquement; utilisation de bassins d'algues pour traiter les eaux usées). Sciences, 12e année, cours préuniversitaire/précollégial (SNC4M) Ce cours permet à l'élève, y compris l'élève qui n'a pas l'intention de s'inscrire à des programmes scientifiques lors de ses études postsecondaires, de mieux comprendre les sciences et leurs applications technologiques. L'élève étudie un nombre important de sujets, dont les produits organiques d'usage courant, les agents pathogènes et les maladies, les sources d'énergie de substitution et leur incidence mondiale, les systèmes de télécommunications, ainsi que les découvertes et les questions scientifiques de l'époque contemporaine. Le cours met l'accent sur le rapport entre ces sujets et les perspectives mondiales et quotidiennes, et permet à l'élève de parfaire ses habiletés en expérimentation, en recherche, en pensée critique et en analyse. Préalable : Sciences, 11e année, cours préuniversitaire/précollégial Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les déchets de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., manipulation de composés organiques). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment. * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences en laboratoire pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et les présenter en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment. * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats et rédiger des rapports de laboratoire clairs et précis en respectant les formules appropriées. * appliquer ses connaissances scientifiques pour comprendre diverses situations à l'extérieur de l'école. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en sciences (p. ex., installateur de câbles téléphoniques, technicienne de laboratoire). Produits organiques d'usage courant Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * décrire les propriétés de produits organiques courants, les avantages et les dangers qu'ils comportent et leur utilité dans la vie quotidienne, dans l'industrie et en agriculture. * vérifier les propriétés des produits organiques courants, tout en démontrant des habiletés en expérimentation et en recherche documentaire. * analyser l'incidence de l'utilisation de produits organiques sur la qualité de la vie et l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples, des termes tels que : savon, détergent, émulsion, agent émulsifiant, herbicide, pesticide. * comparer les propriétés et la structure de substances organiques et inorganiques (p. ex., illustrer à partir de diagrammes les similitudes et les différences entre les molécules organiques et inorganiques). * expliquer les principes scientifiques sous-jacents à la fabrication et à l'utilisation de savons et de détergents (p. ex., comparer les liaisons chimiques dans une molécule de savon à celles d'un détergent). * décrire, et illustrer par des exemples, l'action d'un agent émulsifiant (p. ex., l'effet de détergents pour la vaisselle sur les graisses). * expliquer les processus scientifiques sous-jacents au raffinage du pétrole (p. ex., la distillation fractionnée du pétrole brut pour obtenir du gazole, de l'essence, de la vaseline et de l'alcool). * décrire les propriétés des pesticides et des engrais chimiques et expliquer leur emploi en agriculture. * expliquer, à partir de principes scientifiques, les dangers que présentent les rayons ultraviolets pour la peau et résumer l'action des crèmes de protection solaire (p. ex., comparer des crèmes qui ont un facteur de protection solaire de 15, 20 et 30). * expliquer l'action de produits pharmaceutiques courants à usage thérapeutique (p. ex., l'aspirine, les antiacides gastriques, les vitamines). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * décrire le lien entre la structure et la fonction de divers produits organiques en construisant un modèle moléculaire et en identifiant les divers groupements fonctionnels (p. ex., tracer le modèle d'une molécule de savon et identifier les parties hydrophobes et hydrophiles). * vérifier expérimentalement la nature des agents émulsifiants et des émulsions (p. ex., préparer une sauce mayonnaise ou une crème pour les mains). * illustrer, par le biais d'expériences en laboratoire ou de simulations à l'ordinateur, les principes scientifiques sous-jacents à la distillation fractionnée du pétrole brut. * comparer, d'après ses recherches documentaires, la nature et l'action des engrais chimiques et naturels. * effectuer des recherches en laboratoire sur les propriétés et l'activité chimiques de produits pharmaceutiques courants (p. ex., vérifier expérimentalement la fonction d'antiacides gastriques ou de l'aspirine). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * analyser les inconvénients, les avantages et l'utilisation de produits organiques et évaluer leur incidence sur l'environnement (p. ex., quelles sont les retombées environnementales des détergents avec phosphates?). * examiner des moyens de lutter contre les insectes et les animaux nuisibles sans recourir à des produits organiques (p. ex., que pourrait-on utiliser en agriculture? à la maison?). * examiner l'emploi et la fabrication au cours du temps de produits organiques représentatifs (p. ex., les cosmétiques et autres produits pharmaceutiques). Agents pathogènes et maladies Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des effets biologiques des micro-organismes et des maladies qu'ils causent ainsi que des moyens de défense de l'organisme et du milieu. * examiner, par le biais d'expériences et de recherches documentaires, la nature et le développement de micro-organismes pathogènes représentatifs, la réponse du système immunitaire ainsi que le recours à des médicaments et à des techniques aseptiques. * évaluer le rôle des gouvernements et à l'incidence des progrès technologiques et scientifiques dans la lutte contre les maladies. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples, des termes tels que : micro-organisme, agent pathogène, parasite, maladie, épidémiologie, pathogénie, vecteur. * décrire les caractéristiques et les cycles de reproduction d'agents pathogènes représentatifs (p. ex., le cycle lysogène, le cycle lytique et le cycle infectieux de la malaria). * repérer et décrire les différents modes de transmission des maladies, notamment la transmission par les insectes (p. ex., la malaria, l'encéphalite), par l'air (p. ex., la grippe, la tuberculose), par l'eau (p. ex., le choléra, la poliomyélite), par voie sexuelle (p. ex., le sida), par les aliments (p. ex., la maladie de la vache folle, la trichinose, l'intoxication alimentaire). * décrire et expliquer la réponse immunitaire de l'organisme à une infection (p. ex., comment l'organisme se défend-il contre la salmonellose alimentaire? la trichinose?). * décrire l'utilité des vaccins, des antibiotiques, des antiseptiques et autres traitements dans la lutte contre les agents pathogènes. * décrire des mesures préventives pour se protéger contre les agents pathogènes (p. ex., techniques aseptiques, hygiène corporelle). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * examiner en laboratoire, en utilisant des techniques aseptiques, les caractéristiques de bactéries non pathogènes et leur développement (p. ex., comparer différents types de bactéries sur des lames préparées). * effectuer une analyse comparative des divers modes de transmission des maladies. * illustrer, en fonction de ses recherches, la réponse immunitaire de l'organisme humain à un agent pathogène. * déterminer en laboratoire les effets de produits pharmaceutiques sur des agents pathogènes (p. ex., effectuer une expérience sur l'action de rince-bouche ou de la pénicilline sur le développement de bactéries). * démontrer en laboratoire de quelle façon la stérilisation détruit les agents pathogènes (p. ex., examiner les effets de la pasteurisation des produits laitiers). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire des mesures élaborées par les organismes et les gouvernements dans le but de lutter contre la propagation des maladies, tant à l'échelle locale que mondiale (p. ex., quelles mesures sa localité a-t-elle prises à cet égard?). * évaluer les conséquences de la surconsommation d'antibiotiques sur l'individu et la société (p. ex., examiner les liens de causalité entre l'emploi d'antibiotiques, les mutations chez les virus et le développement de souches bactériennes résistantes). * expliquer, d'après ses recherches, l'incidence sur la lutte contre les maladies de l'emploi de techniques avancées dans la préparation et la conservation des aliments (p. ex., congélation, pasteurisation, appertisation). * démontrer l'importance des techniques aseptiques en milieu de travail (p. ex., examiner les mesures prises dans les usines de préparation des aliments ou les restaurants pour prévenir les intoxications alimentaires ou la propagation des maladies). * évaluer l'incidence des progrès technologiques sur les populations dans la lutte contre la propagation des maladies (p. ex., consulter les archives des cimetières et des bibliothèques pour étudier les changements démographiques et la mortalité infantile, et faire le lien avec le recours aux vaccins et aux antibiotiques). Les sources d'énergie de substitution Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principes scientifiques s'appliquant aux sources d'énergie classiques et de substitution. * comparer diverses sources d'énergie de substitution en effectuant des recherches et des analyses de rentabilité. * évaluer les sources d'énergie classiques et de substitution en fonction des besoins de la société et des retombées environnementales. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples le cas échéant, des termes tels que : joule, gray, watt, fission, fusion, réaction en chaîne, énergie d'activation, sources d'énergie renouvelables, sources d'énergie non renouvelables, sources d'énergie classiques, sources d'énergie de substitution). * illustrer les similitudes et les différences entre les sources d'énergie classiques et de substitution (p. ex., tracer un diagramme pour montrer les similitudes et les différences dans l'utilisation de combustibles fossiles et de sources d'énergie géothermique). * décrire des technologies qui ont été conçues suite à la diminution des sources d'énergie non renouvelables (p. ex., les centrales solaires, les voitures électriques). * comparer les quantités relatives d'énergie libérées lors de diverses transformations physiques, chimiques et nucléaires (p. ex., préparer des tableaux comparatifs de l'énergie libérée par la condensation de la vapeur d'eau, la combustion d'essence et la fission du noyau de l'atome). * expliquer les principes scientifiques sous-jacents à la fission et à la réaction en chaîne utilisées dans les centrales nucléaires (p. ex., étudier le fonctionnement du réacteur CANDU). * comparer la fission et la fusion nucléaires en fonction de critères tels que la faisabilité, le coût et le rendement énergétique (p. ex., préparer un schéma conceptuel pour illustrer ces processus). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * déterminer, suite à une analyse de données, les activités humaines qui consomment le plus d'énergie et préciser quels changements de comportement permettraient de réduire la consommation totale d'énergie (p. ex., examiner sa consommation d'énergie et repérer les changements qu'il lui serait possible d'apporter pour faire des économies d'énergie). * évaluer, suite à une analyse expérimentale ou documentaire, les technologies de substitution et de pointe qui pourraient conduire à une approche plus responsable de l'utilisation de l'énergie (p. ex., examiner les dispositifs des maisons solaires et des voitures électriques; vérifier les possibilités d'emploi de biocarburants ou du processus de fermentation des déchets). * évaluer, d'après ses recherches documentaires, les avantages et les inconvénients de la technologie nucléaire (p. ex., l'utilisation de la technologie nucléaire permet de réduire les gaz à effet de serre, mais il en résulte des déchets nucléaires). * justifier, d'après ses recherches et selon des principes scientifiques, le recours à un système utilisant une source d'énergie de substitution (p. ex., cuisinière solaire, capteur solaire). * concevoir, fabriquer et tester le prototype d'un système fondé sur une source d'énergie de substitution (p. ex., éolienne, voiture à énergie solaire). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * déterminer, d'après ses recherches documentaires, les retombées environnementales à court et à long terme des sous-produits des centrales nucléaires. * relever de nouvelles applications des sources d'énergie classiques (p. ex., étudier les possibilités des véhicules électriques à accumulateur). * évaluer l'impact sur l'environnement d'une source d'énergie de substitution (p. ex., effectuer une enquête sur le recours à une source d'énergie de substitution afin de déterminer quel en est le coût et de quelle façon se fait la gestion des déchets produits). * analyser les inconvénients et les avantages pour la société de l'utilisation de sources d'énergie de substitution et évaluer leur incidence à l'échelle mondiale (p. ex., examiner le recours à des éoliennes dans différents pays). * relever, d'après ses recherches, les possibilités d'utiliser des sources d'énergie de substitution dans diverses régions canadiennes, compte tenu de la disponibilité des ressources naturelles (p. ex., préparer une carte de corrélation du Canada montrant la répartition des ressources naturelles, notamment l'eau, les combustibles fossiles, les puits thermiques, les marées, le vent). Systèmes de télécommunications Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * expliquer les principes scientifiques fondamentaux sur lesquels reposent les systèmes de télécommunications. * expliquer, suite à des recherches expérimentales, le fonctionnement de systèmes de télécommunications. * évaluer les avantages et les inconvénients que présentent les systèmes de télécommunications sur le plan social et individuel. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir, et illustrer par des exemples, des termes tels que : onde, longueur d'onde, fréquence, semi-conducteur, spectre électromagnétique, câble à fibres optiques. * reconnaître et décrire les technologies utilisées dans divers systèmes de télécommunications (p. ex., les technologies du système de localisation GPS ou du réseau Internet). * expliquer les principes scientifiques de base des télécommunications (p. ex., pourquoi utilise-t-on des fibres optiques dans la transmission des images de télévision?). * expliquer, d'après ses recherches documentaires, la production et la transmission de l'énergie électromagnétique. * reconnaître et décrire les applications des différentes régions du spectre électromagnétique (p. ex., préparer un schéma conceptuel montrant les propriétés et les applications des différentes régions du spectre électromagnétique). * reconnaître et décrire les applications du spectre électromagnétique dans les systèmes de télécommunications (p. ex., la radio, la télévision, le téléphone, les radars, les satellites, les câbles à fibres optiques, les convertisseurs). * reconnaître et expliquer la fonction des semi-conducteurs dans les systèmes de télécommunications (p. ex., examiner, dans une usine de dispositifs électroniques, l'utilisation de semi-conducteurs dans la fabrication des ordinateurs et des processeurs graphiques). * expliquer les transformations d'énergie qui permettent la transmission et la réception des signaux dans les systèmes de télécommunications (p. ex., comment le son, les images et les signaux électriques sont-ils transmis?). * expliquer la réception, l'analyse et la reproduction électronique de l'énergie sonore (p. ex., expliquer les transformations d'énergie se produisant dans les microphones et les haut-parleurs). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * expliquer les résultats de ses analyses en utilisant les termes scientifiques appropriés au domaine des télécommunications à l'étude (p. ex., pour expliquer les principes scientifiques sur lesquels repose le réseau Internet). * utiliser de façon sécuritaire l'équipement électronique en respectant la Loi sur la santé et la sécurité au travail et le code de prévention des incendies (p. ex., expliquer les précautions à prendre lors d'expériences). * concevoir, construire et tester un dispositif simple qui transforme l'énergie d'une forme à une autre (p. ex., le prototype d'une cellule photovoltaïque, d'une sonnette, d'un haut-parleur). * vérifier expérimentalement le fonctionnement d'appareils de télécommunications (p. ex., un appareil téléphonique, une radio). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * évaluer l'incidence de nouveaux systèmes de télécommunications dans la société, sur le plan personnel et professionnel (p. ex., effectuer une étude sur l'utilisation du téléphone cellulaire à l'échelle locale). * évaluer les avantages et les risques que présentent de nouveaux systèmes de télécommunications par rapport à la protection de la vie privée, tant au niveau individuel qu'au niveau collectif (p. ex., cerner les questions que soulèvent le recours à des caméras de surveillance dans des endroits publics et l'utilisation du réseau Internet pour faire des achats). * prédire l'incidence de l'utilisation accrue de systèmes de télécommunications, à l'échelle locale et mondiale (p. ex., l'incidence sur la gestion du temps, l'établissement de réseau-contacts, les échanges commerciaux). L'actualité et les sciences Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la nature et de l'évolution des connaissances scientifiques qui ont mené à des découvertes scientifiques contemporaines. * évaluer, en considérant des questions d'actualité, les points forts et les limites des connaissances et des processus scientifiques. * évaluer, selon différentes perspectives, les répercussions sociales et environnementales qu'entraînent des découvertes scientifiques contemporaines et leurs applications technologiques. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * définir des termes tels que : principe, loi, théorie, fait, inférence, causalité, observation, concept. * expliquer l'évolution des connaissances scientifiques qui résulte de la découverte de nouvelles preuves et de la modification des lois et des théories (p. ex., préparer un schéma chronologique pour montrer la relation entre la preuve expérimentale, la déduction scientifique et la théorie). * expliquer l'importance des preuves, des théories et des paradigmes dans une découverte scientifique contemporaine (p. ex., rédiger un rapport sur les recherches de James D. Watson et de Francis H. C. Crick sur la structure physique de l'ADN, en mettant en relief le lien entre le raisonnement scientifique, la preuve expérimentale et la nature de la théorie). * expliquer de quelle façon une découverte scientifique peut entraîner un changement d'attitude dans la société (p. ex., la découverte de bactéries gastriques et le traitement de maladies liées au mode de vie, telles que les ulcères). * présenter un exemple d'une application technologique qui découle d'une découverte scientifique (p. ex., la lampe à incandescence résulte de recherches sur les filaments à haute résistance). * relever des cas où les progrès technologiques ont fait avancer les connaissances scientifiques (p. ex., résumer les dernières données sur Mars que le télescope spatial Hubble nous a permis de recueillir). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * démontrer, lors d'une recherche en laboratoire, d'une étude de cas ou d'une simulation à l'ordinateur, des habitudes intellectuelles scientifiques telles que l'objectivité, la démarche expérimentale, la consistance et la rigueur (p. ex., étudier l'incidence possible du milieu sur l'expression génétique). * analyser et interpréter une preuve scientifique pertinente dans l'étude d'un sujet d'actualité, à la suite d'essais en laboratoire, d'études de cas ou de simulations à l'ordinateur (p. ex., étudier la relation entre la chloration et la formation de composés organochlorés). * justifier, d'après ses recherches et selon un point de vue scientifique, les renseignements diffusés dans les médias sur une question actuelle (p. ex., lire un article sur l'aide offerte par le gouvernement aux personnes souffrant de l'hépatite, résumer le point de vue exprimé et en évaluer le bien-fondé de façon scientifique). * évaluer, suite à des entrevues et à des recherches, la perspective de divers groupes ethnoculturels sur un sujet se rapportant à des connaissances scientifiques (p. ex., quelles sont les conceptions traditionnelles des Premières Nations à propos de l'équilibre naturel et des médecines douces?). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer la perception de divers groupes à l'égard d'une technologie découlant d'une découverte scientifique (p. ex., étudier les avantages et les risques qui sont associés à l'hormone de croissance bovine dans la production laitière). * évaluer les aspects positifs et négatifs d'une découverte scientifique par rapport aux répercussions sociales et environnementales (p. ex., examiner les retombées du projet Génome humain). * analyser l'influence de la société sur les recherches scientifiques et technologiques (p. ex., étudier les questions que soulèvent les niveaux du financement consacré à la recherche sur le sida au cours des dernières années). * expliquer les processus de collaboration entre les secteurs privés et publics pour lancer et financer des projets scientifiques et technologiques au Canada. Sciences, 12e année, cours préemploi (SNC4E) Ce cours fournit à l'élève les connaissances et les compétences scientifiques nécessaires pour pouvoir prendre des décisions éclairées au travail et dans sa vie personnelle. L'élève étudie un nombre important de sujets, dont la chimie des produits de consommation, les télécommunications, les technologies médicales, le jardinage, l'horticulture, l'aménagement paysager, la sylviculture et les environnements contrôlés. Le cours met l'accent sur l'établissement d'un lien direct entre ces sujets et les expériences de l'élève dans le monde du travail et la vie quotidienne. Préalable : Sciences, 11e année, cours préemploi Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., sondes et interface, pH-mètre). * concevoir et effectuer rigoureusement des expériences en laboratoire pour démontrer ou déduire les concepts à l'étude. * communiquer ses idées, ses projets et ses résultats en utilisant la terminologie exacte et en recourant à des moyens graphiques, numériques et symboliques qu'il ou elle a choisis sciemment (p. ex., exprimer par une équation la relation entre les variables d'un pendule oscillant). * recueillir des renseignements dans des imprimés et des médias électroniques (p. ex., revues scientifiques, Internet), les interpréter et les présenter sous diverses formes appropriées (p. ex., diagrammes, tableaux, graphiques), produites manuellement ou à l'ordinateur. * expliquer ses méthodes de recherche et ses résultats à un auditoire (p. ex., vérifier les propriétés physiques et chimiques du polyéthylène, du polystyrène expansé, du nylon, des polyesters et de la mélamine). * rédiger des rapports de laboratoire en respectant les méthodes de présentation qu'il ou elle a choisies sciemment. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions qui requièrent des connaissances en sciences (p. ex., exterminateur, monteuse du son, mécanicienne d'aéronef, apiculteur, aide géomètre, embaumeuse). Chimie des produits de consommation Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la structure, des propriétés et des réactions de composés organiques d'usage courant à domicile, dans l'industrie et en agriculture. * vérifier expérimentalement les propriétés de divers composés organiques d'usage courant. * évaluer l'incidence des composés organiques sur la société et l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * illustrer et expliquer la formation de liaisons covalentes, notamment celles impliquant de l'hydrogène (H), du carbone (C), de l'azote (N) ou de l'oxygène (O). * expliquer le caractère hydrophobe, hydrophile et amphiphile de molécules organiques comprenant de l'oxygène, de l'azote ou d'autres ions. * prédire la solubilité de composés organiques courants dans des solvants aqueux et non aqueux en fonction de leurs affinités avec des composés aux propriétés chimiques similaires (p. ex., les substances polaires et ioniques sont généralement solubles dans des solvants polaires alors que les substances non polaires sont solubles dans des solvants non polaires). * expliquer le comportement d'agents émulsifiants (p. ex., savons, jaunes d'œufs). * exprimer, sous forme d'équations nominatives, des réactions simples de condensation et d'hydrolyse. * décrire la réaction de polymérisation, lorsqu'une ou deux molécules simples sont raccordées d'une façon répétitive dans une très grande structure, et nommer des produits résultant de cette réaction (p. ex., de l'éthylène au polyéthylène; du glucose à l'amidon; de l'acide adipique et de l'hexaméthylène diamine au nylon). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * expliquer ses idées, ses méthodes et ses résultats en recourant à la terminologie scientifique appropriée, notamment les termes justes en chimie (p. ex., condensation, hydrolyse, miscible, émulsion, hydrophile, hydrophobe, amphiphile). * déterminer, d'après ses observations, la miscibilité de divers liquides organiques l'un avec l'autre et avec de l'eau. * planifier et effectuer des expériences sur les émulsions (p. ex., déterminer l'effet, sur la stabilisation d'émulsions, d'émulsifiants et de désémulsifiants tels que le savon, le sel et les jaunes d'œufs). * effectuer des expériences pour déterminer les quantités relatives de savon et de détergent nécessaires pour former des émulsions dans de l'eau dure et de l'eau douce. * préparer des produits organiques courants par émulsion, condensation, hydrolyse et polymérisation (p. ex., crème solaire, mayonnaise, aspirine, savon, nylon). * effectuer des expériences pour déterminer quelques-unes des propriétés physiques et chimiques de polymères synthétiques courants (p. ex., la solubilité aqueuse et non aqueuse, la fusibilité et la combustibilité du polyéthylène, du polystyrène expansé, du nylon, des polyesters et de la mélamine). * vérifier expérimentalement les propriétés de polymères naturels et de leurs équivalents synthétiques, tels que le coton et le nylon, la soie et la rayonne, et les comparer. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * effectuer des recherches sur une application importante de la condensation, de l'hydrolyse ou de l'émulsion et communiquer ses résultats dans un format approprié (p. ex., la préparation industrielle de vinaigrette, de crème hydratante ou de rouge à lèvres; l'importance chez les organismes vivants des réactions de condensation et d'hydrolyse dans la synthèse et la digestion de macromolécules). * préparer et présenter un rapport sur les conséquences sociales, environnementales et économiques de l'emploi de produits organiques et de leur mise au rebut (p. ex., les plastiques d'addition courants, les copolymères, les plastiques thermodurcissables, les substances vulcanisées, les textiles naturels et synthétiques). Télécommunications : son, image et information Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des principes fondamentaux du fonctionnement des appareils audiovisuels et de télécommunications utilisés à domicile et au travail. * effectuer des recherches sur les concepts scientifiques des télécommunications et examiner le fonctionnement d'appareils de télécommunications d'usage courant. * évaluer l'incidence de divers appareils de télécommunications sur la qualité de la vie et les conditions de travail. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire et illustrer les propriétés d'un objet vibrant, et expliquer la source des ondes produites (p. ex., la peau tendue des tambours, les cordes des guitares). * expliquer qualitativement comment la fréquence, l'amplitude et la forme des vibrations influent sur la hauteur, l'intensité et le timbre des sons produits par un instrument de musique. * décrire et distinguer les propriétés des ondes transversales et longitudinales. * expliquer comment l'énergie transmise par des ondes est transformée d'une forme d'énergie à une autre (p. ex., transformation d'une énergie sonore en énergie mécanique, et d'une énergie lumineuse en énergie électrique). * décrire qualitativement l'interférence de deux ondes et expliquer comment ce phénomène est utilisé en télécommunications (p. ex., un signal AM résulte de l'interférence de deux ondes). * expliquer, à l'aide des propriétés des ondes, comment différentes matières transmettent, réfléchissent et absorbent l'énergie provenant d'appareils de télécommunications (p. ex., expliquer le fonctionnement des détecteurs de mouvement, du téléphone sans fil et de la télécommande d'un téléviseur). * illustrer et décrire qualitativement les effets produits par la réfraction et la réflexion totale de la lumière visible à travers différents milieux transparents, et expliquer comment ces effets sont utilisés dans l'audiovisuel et les télécommunications (p. ex., se renseigner sur l'emploi de lentilles et de prismes dans une caméra de télévision). * décrire le fonctionnement des transducteurs dans des appareils de télécommunications d'usage courant (p. ex., les microphones, les cellules photoélectriques, les antennes, les écouteurs, les haut-parleurs, les lecteurs de code des produits, les écrans de télévision). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * poser des questions pertinentes sur les ondes (p. ex., comment les ondes FM et les signaux de télévision se propagent-ils?). * déterminer, d'après ses expériences, les rapports entre les variables d'un objet vibrant (p. ex., rechercher la relation entre la longueur ou l'amplitude d'un pendule et sa fréquence d'oscillation). * estimer la valeur de grandeurs associées aux ondes (p. ex., la période et la fréquence d'un pendule; la note produite par un instrument de musique; l'intensité en décibels d'un son; la distance entre un observateur et le lieu d'un éclair). * utiliser des instruments de mesure et de l'équipement de télécommunications pour recueillir et présenter des données (p. ex., mesurer la fréquence d'un son en se servant d'un oscilloscope ou d'un fréquencemètre; se servir d'une caméra vidéo, d'un magnétoscope ou d'un magnétophone pour faire des enregistrements). * analyser en laboratoire la production de sons par des objets vibrants (p. ex., analyser le timbre de différents instruments de musique). * construire et tester un système de communication simple ou une composante d'un système de télécommunications, et proposer des modifications pour l'améliorer (p. ex., concevoir un interphone constitué d'un microphone, d'un amplificateur et d'un haut-parleur). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * retracer l'évolution d'un système de télécommunications courant (p. ex., téléphone, radio, télévision, téléphones cellulaires, satellites de télécommunications). * expliquer le fonctionnement d'appareils de télécommunications domestiques et industriels à l'aide de principes scientifiques (p. ex., analyser la transformation, la transmission, la réception et le décodage de l'information par un télécopieur ou par un téléphone cellulaire). * illustrer par des exemples la contribution canadienne à l'essor des télécommunications (p. ex., les découvertes d'Alexander Graham Bell et la contribution de l'industrie canadienne à l'avancement des télécommunications à l'échelle mondiale). * décrire les répercussions des appareils de télécommunications sur la qualité de la vie et les conditions de travail (p. ex., télétravail, lieu de travail flexible, communications à l'échelle mondiale, mondialisation de l'information, protection des données informatisées contre la fraude et les virus). Technologies médicales Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension du rôle de diverses technologies, notamment la biotechnologie et la génétique, dans le diagnostic et le traitement des maladies chez l'être humain. * analyser des données scientifiques recueillies par des appareils ou des procédés techniques semblables à ceux utilisés en médecine. * évaluer l'incidence de découvertes récentes en sciences et en technologie sur le diagnostic et le traitement des maladies, et analyser en équipe une question que soulève la biotechnologie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * reconnaître la signification de termes utilisés dans les technologies médicales et de la reproduction (p. ex., clonage, génie génétique, hérédité, caryotype, lignée). * expliquer l'utilisation de la technologie dans le diagnostic des maladies (p. ex., lasers, échographie, imagerie par résonance magnétique, rayons X, fibres optiques). * décrire l'utilisation de la technologie biomédicale pour remplacer des organes ou en améliorer le fonctionnement (p. ex., prothèses, organes artificiels, chirurgie plastique). * décrire et illustrer le rôle des chromosomes dans la transmission de l'information génétique d'une cellule à l'autre et expliquer les anomalies génétiques possibles. * décrire l'utilisation des caryotypes et des lignées comme outils diagnostiques pour dépister les maladies génétiques (p. ex., analyser les caryotypes ou la lignée à partir de l'étude de cas d'une personne trisomique). * expliquer les principes scientifiques et technologiques fondamentaux du génie génétique (p. ex., production d'insuline par des bactéries; identification par l'ADN). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * effectuer une expérience en prenant pour modèle une technique courante utilisée en médecine (p. ex., la dialyse des nutriments par la diffusion du glucose à travers une membrane artificielle). * formuler une hypothèse et une prédiction portant sur un problème médical à partir d'un ensemble de données (p. ex., analyser une lignée ou un caryotype dans le cas d'une anomalie génétique). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * illustrer par des exemples l'incidence de découvertes récentes en sciences et en technologie sur le diagnostic et le traitement des maladies ainsi que sur la qualité de la vie (p. ex., rayons X, ultrasons, fauteuils roulants motorisés, organes artificiels, prothèses, technologies de reproduction, chirurgie par laser, tomographie axiale). * effectuer en équipe une recherche qui porte sur un aspect de la technologie génétique et présenter un rapport dans un format approprié (p. ex., problèmes éthiques que pose le clonage d'animaux ou d'humains; acceptabilité d'une preuve génétique par les tribunaux; insertion de gènes animaux dans des végétaux; propriété de l'information génétique). Jardinage, horticulture, aménagement paysager et sylviculture Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des conditions nécessaires à la croissance des plantes ainsi que des techniques et des processus associés au jardinage, à l'horticulture, à l'aménagement paysager et à la sylviculture. * vérifier expérimentalement les effets de diverses conditions sur la croissance des plantes et appliquer les techniques de jardinage, d'horticulture et d'aménagement paysager en se servant des outils appropriés. * démontrer sa compréhension de l'importance des plantes cultivées et des plantes sauvages pour la société, l'économie et l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * déterminer les conditions essentielles à la croissance des plantes et identifier les conditions de croissance optimales pour des espèces spécifiques. * décrire les principales étapes de la culture des plantes, à partir des graines (p. ex., scarification, semis, germination, éclaircissage). * diagnostiquer des maladies de plantes par l'examen de symptômes tels que le flétrissement, la décoloration des feuilles, la chute de bourgeons ou de feuilles, le pourrissement des tiges et des racines et la présence de parasites. * distinguer des plantes communes d'intérieur et de jardin ainsi que des arbres indigènes et les classer selon leur cycle vital (p. ex., plantes annuelles, bisannuelles ou vivaces). * décrire des méthodes de jardinage utilisées pour contrôler les conditions de croissance des plantes (p. ex., culture hydroponique, culture organique, jardinage en serre). * décrire des méthodes courantes d'aménagement forestier (p. ex., coupe à blanc, coupe sélective, émondage, lutte contre les ravageurs et contre l'incendie). * décrire les éléments de conception, les matériaux et les techniques de l'aménagement paysager (p. ex., couleur, texture, équilibre, contraste, harmonie, répétition; espèces de plantes, matériaux de construction, terreau, engrais, quantité d'eau). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * concevoir et effectuer une expérience pour déterminer l'effet de divers facteurs sur la croissance des plantes (p. ex., température, quantité et qualité de la lumière, hormones). * tester une variété de sols et comparer ses résultats avec les conditions optimales de croissance pour diverses plantes (p. ex., vérifier le pH et le pourcentage d'azote, de phosphore et de potassium). * examiner diverses méthodes utilisées pour contrôler la croissance des plantes (p. ex., visiter une serre, une pépinière, une installation hydroponique). * faire pousser des plantes pour la vente ou pour son usage personnel, et maintenir un registre de leur croissance (p. ex., semer des graines et transplanter les semis dans le jardin familial; planter de jeunes arbres sur le terrain de l'école). * déterminer les critères de sélection pour un site d'aménagement paysager et tracer un plan à l'échelle pour aménager un site de sa localité (p. ex., terrain de l'école, parc public). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer l'importance de préserver la diversité des milieux naturels pour fournir un habitat à un large éventail de plantes (p. ex., énumérer les conditions essentielles à une plante par rapport à la composition du sol et à l'ensoleillement). * illustrer par des exemples le degré de dépendance des populations humaines par rapport aux plantes en analysant les sources des approvisionnements en nourriture, en fibres textiles, en combustibles et en matériaux de construction. * expliquer l'importance des forêts en tant qu'habitat pour des plantes et des animaux, y compris les espèces menacées et en voie d'extinction (p. ex., décrire les retombées environnementales, économiques et sociales de la coupe à blanc, d'une exploitation rationnelle de la forêt d'un point de vue écologique). * analyser les facteurs sociaux, économiques et environnementaux de l'application de méthodes de jardinage, d'horticulture, d'aménagement paysager et de sylviculture (p. ex., les problèmes de la monoculture; l'importance de préserver la biodiversité en horticulture). Environnements contrôlés Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des conditions et des interactions nécessaires à la viabilité d'un environnement contrôlé. * analyser les principales variables qui influent sur les conditions de vie et les interactions nécessaires à la viabilité d'un environnement contrôlé. * rendre compte de ce que nécessiterait, en fait d'équipement et de préparation, le fonctionnement d'un environnement contrôlé où peuvent vivre les humains, et comparer un tel environnement à celui de la Terre. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * identifier les conditions essentielles au maintien de la vie dans tout environnement (p. ex., facteurs biotiques et abiotiques). * décrire les besoins en nourriture, en énergie, en air et en eau dans un environnement contrôlé. * déterminer les composantes d'un environnement contrôlé et les interactions essentielles pour assurer la viabilité dans un tel milieu (p. ex., énergie, atmosphère, recyclage ou élimination des déchets). * décrire les systèmes utilisés pour éliminer les déchets et les gaz toxiques produits dans un environnement contrôlé (p. ex., filtration de l'air). * décrire les difficultés en apesanteur que rencontrent les humains dans un environnement contrôlé (p. ex., élongation de la colonne vertébrale, atrophie des muscles). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * déterminer expérimentalement les facteurs qui influent sur un environnement contrôlé (p. ex., analyser des données sur la suspension de la levure, la culture de drosophiles, un aquarium ou un terrarium). * poser des questions pertinentes sur les environnements contrôlés (p. ex., comment approvisionne-t-on un tel environnement? comment se débarrasse-t-on des déchets?). * utiliser des organigrammes pour illustrer les entrées, les sorties et les interactions des diverses composantes qui permettent le maintien de la vie dans un environnement contrôlé (p. ex., flux d'énergie, circulation de l'air, systèmes d'échappement). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * analyser des environnements contrôlés et suggérer des moyens de les améliorer ou de les développer (p. ex., station spatiale internationale, biodômes, sous-marins atomiques, plateformes de forage pétrolier en mer). * évaluer une contribution canadienne à l'expérimentation concernant les environnements contrôlés (p. ex., biodôme de Montréal). * comparer les techniques utilisées pour maintenir la vie dans des environnements contrôlés aux processus qui assurent le maintien de la vie dans un milieu naturel (p. ex., comparer le procédé mécanique que constitue un système de purification d'air au procédé naturel de purification assuré par les arbres). * analyser les avantages et les inconvénients sur le plan social, économique et environnemental du recours à des environnements contrôlés à diverses fins (p. ex., la création d'un tel environnement sur la Lune permettrait l'exploitation de mines sur ce satellite, mais serait-ce rentable?). Sciences de la Terre et de l'espace Sciences de la Terre et de l'espace, 12e année, cours préuniversitaire (SES4U) Ce cours porte sur la planète Terre ainsi que sur les concepts et les théories de base des sciences de la Terre et leur importance dans la vie quotidienne. L'élève étudie la place de la Terre dans le système solaire et, après une introduction générale aux sciences de la Terre, explore plus en détail les matériaux qui constituent notre planète, les processus internes et superficiels qui la gouvernent ainsi que son histoire. Le cours présente, en s'inspirant de l'astronomie, de la biologie, de la chimie, des mathématiques et de la physique, les processus géologiques que l'on peut observer directement ou déduire de preuves géologiques. Préalable : Sciences, 10e année, cours théorique Attentes génériques Tout au long du cours, l'élève doit pouvoir : * manipuler, entreposer et éliminer les substances de laboratoire en respectant notamment les consignes du Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT) (p. ex., suivre les consignes de sécurité pour faire l'échantillonnage des roches, utiliser le matériel d'identification des minéraux et des roches de façon sécuritaire) et en prenant les précautions nécessaires pour assurer sa sécurité et celle d'autrui (p. ex., porter des lunettes de protection pour l'échantillonnage et un casque de protection dans des zones d'affleurement ou des carrières). * faire des observations et recueillir des données à l'aide d'instruments qu'il ou elle a choisis sciemment, et les utiliser correctement et prudemment (p. ex., loupe simple, microscope polarisant). * suivre les mesures de sécurité appropriées pour se protéger les yeux lors de l'observation du ciel pendant le jour et choisir des endroits tout à fait sûrs pour observer le ciel la nuit. * énoncer les procédures d'urgence en laboratoire. * choisir et utiliser les formes graphiques, numériques et symboliques appropriées ainsi que la terminologie exacte pour communiquer ses idées, ses projets et les résultats obtenus (p. ex., utiliser l'échelle de temps appropriée pour représenter le temps géologique ou les unités appropriées pour représenter les distances astronomiques). * rechercher des renseignements ou des données dans diverses sources, tels que des documents imprimés et des médias électroniques, afin de se renseigner sur un sujet à l'étude (p. ex., faire des recherches sur Internet pour connaître les régions d'intense activité volcanique et comparer la fréquence et l'intensité de cette activité en la présentant dans un graphique). * expliquer avec exactitude ses méthodes de recherche et ses résultats à l'aide de tableaux, de graphiques et de rapports de laboratoire, préparés manuellement ou à l'ordinateur (p. ex., préparer un tableau des minéraux connus et inconnus regroupés selon leurs propriétés physiques, telles que la dureté, le trait et la couleur). * exprimer le résultat des calculs de données expérimentales en utilisant le nombre approprié de chiffres significatifs ou de chiffres décimaux. * choisir et utiliser les unités SI appropriées, et appliquer les techniques de conversion appropriées. * recenser et décrire des professions liées aux sciences de la Terre et de l'espace (p. ex., hydrologue, météorologue, géologue, minéralogiste, astronome, spécialiste de la télédétection). La planète Terre Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension des propriétés de la Terre et des processus géologiques et cosmiques qui la gouvernent et les comparer avec d'autres astres du système solaire. * examiner et analyser la place de la Terre dans le système solaire ainsi que les effets des processus géologiques et cosmiques sur la Terre et d'autres astres du système solaire. * expliquer comment l'observation de la Terre et d'autres astres du système solaire, faite à partir de la Terre ou de l'espace, permet de mieux comprendre les milieux naturels et artificiels de la Terre. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * représenter et décrire la taille, la forme et les mouvements des corps célestes qui composent le système solaire et indiquer la place qu'occupe la Terre dans ce système. * retracer l'origine de la Terre et d'autres astres du système solaire et identifier les forces et les processus fondamentaux qui ont contribué à leur évolution. * comparer les propriétés de la Terre à celles d'autres astres du système solaire, notamment en ce qui concerne sa masse, sa taille, sa composition, sa rotation et son champ magnétique. * décrire et expliquer les processus externes et les phénomènes qui influent sur la Terre : le rayonnement solaire et les particules provenant du Soleil lors des phases calme et active, la gravité et les marées provoquées par l'attraction luni-solaire ainsi que l'effet des matériaux provenant d'astéroïdes et de comètes. * décrire les propriétés de l'espace circumterrestre. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * formuler des questions scientifiques sur la nature, l'origine et l'évolution de la Terre et d'autres astres du système solaire. * représenter et décrire, à partir de recherches documentaires, la taille, la forme et les mouvements des corps célestes qui composent le système solaire, et comparer la Terre à d'autres planètes et astres du système solaire. * identifier, à partir de recherches documentaires, les forces et les processus qui agissent sur l'intérieur, la surface et l'atmosphère de la Terre et d'autres astres du système solaire. * identifier les caractéristiques de la surface de la Terre et d'autres astres du système solaire (p. ex., cratères, failles, volcans) à l'aide d'images dans le visible, de l'infrarouge et des ondes radio-radar. * examiner, à partir de recherches documentaires ou de travaux pratiques en laboratoire, l'interaction du rayonnement solaire et des particules entrant en contact avec des éléments du milieu terrestre, tels que l'air, l'eau et les roches. * évaluer les risques associés aux rayons ultraviolets du Soleil et à la collision entre la Terre et des matériaux provenant d'astéroïdes et de comètes. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer comment l'étude des autres planètes et d'autres astres du système solaire a permis de mieux comprendre la Terre (p. ex., l'étude de l'effet de serre sur Vénus permet de mieux comprendre l'effet de serre sur la Terre). * reconnaître les retombées historiques, culturelles et esthétiques qui découlent des changements de perception et d'une meilleure compréhension de la place de la Terre dans l'espace (p. ex., évaluer l'impact des images représentant la planète Terre vue de l'espace). * expliquer comment les observations et les mesures de la Terre faites depuis l'espace permettent d'étudier et de mieux comprendre les composantes des milieux naturels (p. ex., croûte terrestre, eau, air) et des milieux artificiels de la Terre (p. ex., cultures céréalières, villes, pollution de l'air et de l'eau). * décrire les défis que présentent la conception d'engins spatiaux pilotés par des personnes ou des robots et leur fonctionnement dans l'espace circumterrestre. * analyser, à partir de recherches documentaires, la contribution canadienne à l'étude de la Terre depuis l'espace circumterrestre (p. ex., Radarsat, Station spatiale internationale). * évaluer les effets néfastes de l'activité humaine sur l'espace circumterrestre (p. ex., débris spatiaux, pollution du spectre électromagnétique). Introduction aux sciences de la Terre Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * identifier et décrire les composantes et les interactions dynamiques des systèmes naturels de la Terre. * examiner la structure fondamentale de la Terre et les processus géologiques connexes et expliquer, à partir de ces connaissances, les principales interactions entre l'hydrosphère, la lithosphère, la biosphère et l'atmosphère. * évaluer l'effet des forces et des systèmes naturels sur les milieux physiques et artificiels de la Terre ainsi que l'incidence de l'activité humaine sur l'environnement. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * décrire les diverses échelles physiques utilisées dans le domaine des sciences de la Terre (p. ex., de l'échelle de la planète à l'échelle atomique). * décrire les principales interactions entre les quatre sphères de la Terre, soit l'atmosphère, l'hydrosphère, la lithosphère et la biosphère. * expliquer de quelle façon le recyclage continu des principaux types de roches démontre que la Terre a une longue et complexe histoire et apporte des preuves de l'apparition tardive de l'être humain dans l'évolution géologique. * retracer diverses preuves qui suggèrent que les formes de vie, le climat, l'emplacement des continents et la croûte terrestre ont changé au cours des années (p. ex., extinction des dinosaures, anciennes glaciations, existence de la Pangée et du continent de Gondwana). Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * interpréter des données sur l'origine des catastrophes naturelles, évaluer les processus physiques en cause et rendre compte des explications que fournissent les sciences de la Terre pour de tels sinistres. * décrire, de façon générale, les principaux outils et les principales techniques de recherche (p. ex., sismographe, signature magnétique des fonds océaniques) utilisés par les spécialistes des sciences de la Terre (p. ex., sismologues, géophysiciens) pour analyser la structure fondamentale de la Terre et les processus géologiques connexes. * expliquer, avec des preuves documentaires à l'appui, l'interdépendance des processus physiques, chimiques et biologiques de la Terre (p. ex., les plantes se développant dans la biosphère tirent leurs éléments nutritifs et autres substances qui leur sont essentielles des trois autres sphères de la Terre, auxquelles elles apportent d'importantes substances). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * expliquer les interactions de l'atmosphère et de l'hydrosphère dans le cycle hydrologique et préciser leur incidence sur l'être humain. * expliquer les effets des systèmes naturels sur les milieux physiques et artificiels de la Terre et souligner les détériorations croissantes que subissent certains systèmes naturels en raison de l'activité humaine. * analyser, en équipe, des projets nationaux et internationaux qui nous permettent de mieux comprendre la croûte terrestre (p. ex., Lithoprobe, Programme de sondage des fonds marins) et évaluer le bien-fondé du financement de tels projets. * évaluer l'incidence des progrès technologiques sur notre compréhension de la Terre et des processus géologiques (p. ex., mise au point de sonars pour dresser la carte des fonds océaniques). Matériaux géologiques Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * distinguer les minéraux des roches et décrire leurs caractéristiques ainsi que les processus de leur formation. * effectuer une série de tests spécifiques permettant d'identifier les minéraux et les roches, notamment sur des spécimens locaux, et déterminer leurs propriétés physiques. * expliquer l'importance des matériaux géologiques ainsi que l'incidence des progrès technologiques sur l'exploration et l'exploitation minières et rendre compte des retombées de l'utilisation et de l'extraction des ressources de la Terre sur les milieux naturels et artificiels. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * identifier différents minéraux en étudiant leurs propriétés physiques et chimiques et reconnaître que les minéraux sont des constituants des roches. * décrire la formation des roches ignées (plutoniques et volcaniques) ainsi que leurs caractéristiques particulières (p. ex., composition et comportement de l'écoulement; caractéristiques des roches volcaniques qui indiquent le type de volcan dont elles proviennent). * décrire la formation des sédiments clastiques et chimiques ainsi que des roches sédimentaires correspondantes. * décrire les différents processus de formation des roches métamorphiques (changements de température, de pression et de conditions chimiques) et reconnaître les facteurs qui concourent à la variété de celles-ci (p. ex., variations de la roche-mère). * expliquer (p. ex., en interprétant le cycle géologique) le processus de recyclage continu des roches et des minéraux. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * effectuer une série de tests (p. ex., évaluer la dureté, le trait et la densité) pour identifier des minéraux communs (p. ex., quartz, calcite, feldspath potassique, feldspath plagioclase, muscovite, biotite, talc, graphite, or, argent). * identifier et classer des échantillons de minéraux inconnus à partir de leurs propriétés physiques (p. ex., les regrouper en fonction de leur dureté, de leur couleur et de leur trait). * effectuer une série de tests pour identifier des roches ignées communes (p. ex., granite, obsidienne, andésite, basalte, gabbro, péridotite) et classer chacune selon son origine (p. ex., volcanique, plutonique), sa texture (p. ex., à gros grains, à grains fins, vacuolaire, vitreuse) et sa composition (p. ex., mafique, felsique, intermédiaire). * effectuer une série de tests pour identifier des roches sédimentaires (p. ex., conglomérat, brèche, grès, shale, calcaire, chert, gypse, sel gemme, charbon) et classer chacune selon son origine (p. ex., clastique, chimique), sa texture (p. ex., à gros grains, à grains fins, détritique, cristalline) et sa composition. * effectuer une série de tests pour identifier et classer des roches métamorphiques (p. ex., ardoise, phyllade, schiste, gneiss, quartzite, marbre) et faire le lien entre les caractéristiques de chacune et la roche-mère, la température, la pression et les conditions chimiques à l'origine de sa formation. * analyser et décrire la formation géologique de sa région (p. ex., examiner le cadre géologique du lit d'une rivière ou des rives d'un lac et identifier et classer les types de roches en se fondant sur des échantillons représentatifs de l'endroit). Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire l'importance des minéraux et d'autres ressources de la Terre (p. ex., sable, gravier, pierre de taille, pétrole, gaz naturel) et préciser l'incidence de leur exploration sur les économies locale, provinciale et nationale. * évaluer l'importance de matériaux géologiques dans l'élimination sécuritaire des déchets industriels et ménagers et des substances toxiques. * décrire l'utilisation des roches, des minerais, des minéraux industriels et autres et des ressources minérales énergétiques (p. ex., or, argent, nickel, cuivre, sable, gravier, agrégat, pétrole, gaz naturel, chaux, gypse, gemme), et évaluer leur importance économique. * décrire l'utilisation de la pierre de taille (p. ex., construction de bâtiments, pierres tombales) et expliquer comment de nouvelles technologies ont influé sur les types de pierres utilisés dans sa région (p. ex., mettre en évidence les liens entre les nouveaux types de pierres utilisés et les progrès technologiques réalisés dans l'exploitation des carrières et la taille des pierres). * décrire certaines des technologies utilisées pour extraire les ressources naturelles et en évaluer les retombées économiques, sociales et environnementales (p. ex., le recours à des technologies de pointe dans les mines de nickel a permis de réduire la main-d'œuvre et de restaurer les sites). Processus internes et superficiels de la Terre Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * identifier les processus qui s'opèrent à l'intérieur de la Terre (p. ex., tectonique des plaques, tremblements de terre, formation de volcans) et à la surface de la Terre (p. ex., ruissellement, altération et érosion, mouvement de masse, glaciation), et décrire le rôle de ces processus dans la formation du relief terrestre. * examiner, en utilisant des modèles et en analysant les renseignements tirés de diverses sources, la nature des processus internes et superficiels de la Terre et la façon dont on peut les mesurer. * démontrer sa compréhension de l'interdépendance entre les processus géologiques internes et superficiels (p. ex., tremblements de terre, éruptions volcaniques, inondations, érosion) et de leurs conséquences pour la société. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * démontrer sa compréhension des preuves utilisées par les scientifiques de la Terre pour expliquer la tectonique des plaques (p. ex., emboîtement des côtes africaines et sud-américaines; fossiles). * distinguer les failles des diaclases. * décrire les caractéristiques des trois principaux types d'ondes sismiques, soit les ondes P, S et L, et expliquer la nature de chacune ainsi que leur vélocité et leur comportement. * distinguer l'érosion de l'altération et décrire les processus et les effets de l'altération physique, chimique et biologique. * expliquer l'importance de différents facteurs et processus érosifs et décrire les types et les causes des mouvements de masse (p. ex., glissement de terrain) tout en précisant leur rôle dans la transformation du relief canadien. * identifier les types de transport des sédiments (p. ex., vent, eau, glacier) et comparer la taille et la forme des particules, leur tri et les structures sédimentaires produites. * identifier les divers types de sédiments fluviatiles (solution, suspension et traction) et décrire leur déplacement dans un cours d'eau. * reconnaître l'importance des aquifères et souligner les dangers de contamination et d'épuisement auxquels ils sont exposés. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * décrire, à partir de ses recherches documentaires, les divers types de frontières de plaques lithosphériques (p. ex., convergente, divergente, transformante, activité intraplaque) et les types de processus internes qu'ils produisent dans chaque cas. * représenter schématiquement les formations suivantes et les reconnaître sur des cartes et des photographies : failles normales, failles inverses, failles de chevauchement, failles de décrochement (transformantes), dômes, bassins, plis anticlinaux et synclinaux. * représenter, à l'aide de ressorts et de ficelles, chaque type d'ondes sismiques et décrire leur propagation et le mouvement qu'elles provoquent dans les roches qu'elles traversent. * comparer les méthodes qualitative et quantitative servant à mesurer l'intensité et la magnitude d'un tremblement de terre (p. ex., l'échelle de Mercalli et l'échelle de Richter). * représenter schématiquement, ou reproduire à l'échelle, l'intérieur de la Terre de façon à différencier les couches et leurs caractéristiques (p. ex., effectuer des coupes transversales pour indiquer la taille de la croûte terrestre, du manteau et du noyau interne et externe, et tracer les courbes de temps de parcours des diverses ondes sismiques pour indiquer les caractéristiques de chaque couche). * concevoir et fabriquer un modèle de sismographe et expliquer son fonctionnement. * indiquer l'épicentre d'un tremblement de terre à partir des données sismiques appropriées (p. ex., les courbes de temps de parcours enregistrées par trois observatoires surveillant le même phénomène). * concevoir et mettre à l'essai des méthodes de contrôle du mouvement de masse. * établir le lien entre les caractéristiques de sédiments (p. ex., taille, forme et composition des grains) et la vélocité et la direction des courants sur une plage ou dans un cours d'eau (p. ex., examiner l'érosion et le dépôt de sédiments sur les bords d'un cours d'eau de sa région). * démontrer et expliquer la relation entre une carte géologique, une coupe transversale et un bloc-diagramme ainsi que leur façon de représenter la structure souterraine ou l'histoire géologique d'une région. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * décrire les méthodes de surveillance et de prévision des tremblements de terre, des tsunamis et des éruptions volcaniques. * expliquer comment l'invention du sismographe a permis de mieux comprendre la structure interne de la Terre. * repérer et présenter des innovations technologiques et des adaptations en ingénierie qui sont utilisées dans les régions affectées par le pergélisol (p. ex., dans les domaines de la construction de pipelines, de l'exploration pétrolière, de la prospection de gaz naturel, de la construction d'habitations et de villes). * repérer et présenter des innovations technologiques et des adaptations en ingénierie qui sont utilisées pour amoindrir les dommages causés par les tremblements de terre (p. ex., dans les domaines de la conception architecturale, de la construction routière, des services d'urgence). * expliquer les hypothèses utilisées pour prévoir les tremblements de terre ainsi que leurs limites, et évaluer les implications de ces hypothèses pour la population du Canada et d'ailleurs. * identifier les principales régions d'activité tectonique dans le monde (p. ex., Japon – frontière convergente; Islande – frontière divergente; Californie – frontière transformante) en examinant la relation entre les tremblements de terre, les volcans et les frontières de plaques (p. ex., indiquer sur une mappemonde, pour une période donnée, les endroits où on a enregistré des tremblements de terre et des volcans en activité). * expliquer de quelle façon l'érosion et le dépôt de sédiments dans les cours d'eau sont modifiés par le type de déplacement des sédiments, la pente d'écoulement, la forme du chenal, la composition des sédiments et l'activité humaine. Histoire de la Terre Attentes À la fin du cours, l'élève doit pouvoir : * démontrer sa compréhension de la notion de temps géologique. * analyser et évaluer les preuves géologiques qui suggèrent que les formes de vie, le climat, l'emplacement des continents et la croûte terrestre ont changé au cours des années. * expliquer l'importance des archives géologiques et des fossiles dans les sciences de la Terre, et décrire leur utilité du point de vue de l'économie. Contenus d'apprentissage Pour satisfaire aux attentes, l'élève doit pouvoir : Compréhension et interprétation des concepts * expliquer les différences entre les techniques de datation relative et absolue appliquées aux systèmes naturels. * décrire et expliquer les diverses techniques de datation isotopique en indiquant, pour chacune, le nom de l'isotope, sa demi-vie et sa période de datation effective, et préciser les matériaux utilisés pour faire la datation (p. ex., minéraux, roches). * décrire les étapes du processus de fossilisation (p. ex., préservation originale, carbonisation, remplacement, perminéralisation, formation de moules et d'empreintes fossiles) et dessiner un fossile représentatif de foraminifères, de mollusques, de brachiopodes, d'échinodermes, d'arthropodes, de cœlentérés, de vertébrés, de graptolites et de plantes. * décrire la diversité des formes de vie à l'ère protérozoïque, paléozoïque, mésozoïque et cénozoïque et les variétés d'importants groupes de fossiles datant de chaque ère. Acquisition d'habiletés en résolution de problèmes, en recherche scientifique et en communication * retracer l'histoire géologique d'une région (p. ex., l'Ontario), suite à l'interprétation de renseignements tirés de sources appropriées (p. ex., un diagramme séquentiel, des cartes géologiques illustrant les principales régions géologiques et les types de roches qui s'y trouvent). * examiner et analyser divers types de preuves géologiques préservées qui démontrent les changements subis par la Terre au cours de son histoire (p. ex., anciennes glaciations, activité tectonique, mouvement des plaques). * démontrer sa compréhension de l'évolution de la vie sur la Terre en s'appuyant sur l'analyse des fossiles. * utiliser l'échelle de temps géologique pour interpréter l'histoire d'une séquence de strates. * analyser et interpréter l'importance d'une discordance présente dans une séquence de strates (p. ex., le contact entre roches paléozoïques et précambriennes dans le sud de l'Ontario). * examiner la désintégration radioactive d'éléments et expliquer le concept de détermination de demi-vie (p. ex., concevoir une expérience simple et sans danger pour représenter la demi-vie après la désintégration d'un élément radioactif). * analyser la preuve utilisée pour déterminer l'âge de la Terre (p. ex., datation radiométrique de matériaux géologiques) et retracer les diverses tentatives effectuées pour établir la chronologie de l'histoire de la Terre. Rapprochement entre les cultures scientifique et technologique et l'environnement * illustrer l'échelle de temps géologique et la comparer à l'échelle des générations humaines (p. ex., créer une série de lignes de temps représentant sa vie, son arbre généalogique, l'histoire du Canada, l'histoire de la civilisation, l'histoire géologique de sa région et les principaux phénomènes ayant marqué l'histoire de la Terre, et comparer les échelles nécessaires pour présenter ces données sur une bande d'un mètre de long). * expliquer la portée des changements de paradigmes dans le domaine des sciences de la Terre (p. ex., comparer le principe de l'uniformitarianisme et du catastrophisme). * reconnaître l'importance des fossiles pour l'industrie pétrolifère et minière en tant qu'outils de corrélation biostratigraphique et indicateurs de milieux sédimentaires. * décrire la contribution canadienne à la datation de l'âge absolu et à la mise au point des applications technologiques qui en découlent. Quelques considérations concernant la planification du programme Lors de la planification, l'enseignante ou l'enseignant tiendra compte des consignes qui sont énoncées dans le document complémentaire Le curriculum de l'Ontario, de la 11e à la 12e année – Planification des programmes et évaluation, 2000. Ce document présente des renseignements essentiels en ce qui concerne notamment les points suivants : * le contexte de l'éducation en langue française; * les différents types de cours au palier secondaire; * l'éducation des élèves en difficulté; * la place de la technologie dans le curriculum; * les programmes d'appui dans la langue d'enseignement : actualisation linguistique en français et perfectionnement du français; * les programmes d'English et d'anglais pour débutants; * la formation au cheminement de carrière; * l'éducation coopérative et l'expérience de travail; * la santé et la sécurité. On trouvera ci-dessous des consignes supplémentaires pour le programme-cadre de sciences. L'éducation des élèves en difficulté. La Loi sur l'éducation et les règlements pris en application de celle-ci exigent des conseils scolaires qu'ils fournissent aux élèves en difficulté des programmes et des services pour l'enfance en difficulté qui répondent à leurs besoins. On doit élaborer et tenir à jour un plan d'enseignement individualisé (PEI) pour chaque élève identifié comme étant en difficulté par le comité d'identification, de placement et de révision. Le PEI doit préciser, selon le cas, quelles sont les attentes modifiées ou différentes du curriculum ainsi que les adaptations, telles que la prestation de soutien et de services spécialisés, qui sont nécessaires pour répondre aux besoins de l'élève. Le PEI doit aussi préciser les méthodes à utiliser pour suivre les progrès de l'élève. Pour les élèves en difficulté de 14 ans et plus (à l'exception des élèves qui sont uniquement identifiés comme étant surdoués), le PEI doit aussi comprendre un plan pour aider ces élèves à faire la transition vers des études postsecondaires, des programmes d'apprentissage d'un métier ou un milieu de travail, et à optimiser leur autonomie au sein de la communauté. On pourra aussi élaborer un plan d'enseignement pour les élèves qui bénéficient de programmes et de services pour l'enfance en difficulté, mais qui n'ont pas été identifiés comme des élèves en difficulté par le comité d'identification, de placement et de révision. En planifiant le programme de sciences, l'enseignante ou l'enseignant devrait reconnaître que les élèves en difficulté peuvent avoir besoin d'un meilleur encadrement et d'un enseignement spécialisé ainsi que d'instructions plus précises pour pouvoir utiliser l'équipement. Les élèves en difficulté ne peuvent participer efficacement au travail de laboratoire tant que toutes les questions portant sur la sécurité, notamment la capacité de l'élève de lire les manuels et d'utiliser l'équipement de laboratoire, n'auront pas été réglées. On pourrait donc modifier le matériel didactique en mettant en relief les principaux points sur les textes imprimés ou en utilisant d'autres textes adaptés au niveau de lecture, on encore en fournissant des feuilles d'activités en gros caractères. Les stratégies d'évaluation devraient permettre aux élèves de démontrer leur compréhension des concepts scientifiques de diverses façons, en effectuant des expériences, par exemple, ou en réalisant un montage ou une maquette, ou en enregistrant leurs observations sur audiocassette. On peut aussi utiliser des programmes informatiques pour simuler des expériences scientifiques et pour enregistrer les résultats. En sciences, le programme comme le milieu d'apprentissage peuvent faire l'objet de modifications diverses, telles que les adaptations ci-dessous : * des installations aménagées pour faciliter la mobilité des élèves ayant un handicap physique; * des programmes modifiés comprenant davantage d'activités pratiques pour les élèves ayant des difficultés d'apprentissage; * des programmes enrichis pour les élèves considérés comme surdoués; * des symboles portant sur la sécurité; * des stratégies d'évaluation qui tiennent compte d'une gamme diversifiée de styles et de besoins d'apprentissage. La place de la technologie dans le curriculum. L'élève devra apprendre à utiliser les programmes informatiques conçus pour le travail scientifique, notamment des programmes de simulation, des ressources multimédias, des bases de données et des modules d'apprentissage assisté par ordinateur. L'élève devra aussi utiliser les programmes informatiques pour perfectionner ses habiletés générales en écriture, en résolution de problèmes et en recherche. En sciences, l'élève peut acquérir une expérience pratique en ce qui concerne la technologie dans ses activités de laboratoire. L'utilisation d'appareils variés, tels que des balances électroniques et des fioles de jaugée en chimie, des microscopes et des boîtes de Pétri en biologie, et des tables pneumatiques et des ampèremètres en physique, donne à l'élève des expériences d'apprentissage pertinentes et uniques. Les ordinateurs peuvent servir pour appuyer des expériences ou des recherches en laboratoire; prenons, par exemple, les capteurs électroniques qui sont couramment utilisés pour suivre les variations de température, de pH ou d'accélération. On peut également utiliser des logiciels pour traiter des données, simuler des situations dans l'environnement ou l'industrie ou effectuer des dissections d'animaux. Il faut cependant veiller à ce que l'élève n'ait accès à des programmes informatiques que dans des situations où cela ne nuit pas au développement de ses compétences telles que l'analyse des données et leur représentation graphique. Le réseau Internet constitue un outil important pour les activités de recherche; on devrait encourager l'élève à s'en servir. Certains programmes permettent aux élèves d'effectuer une recherche scientifique et d'utiliser ensuite les outils de communication électronique pour comparer leurs résultats et leurs analyses avec ceux d'autres élèves de l'Ontario ou d'ailleurs. L'actualité linguistique en français et le perfectionnement du français. Les écoles de langue française offrent un programme d'actualisation linguistique en français (ALF) pour les élèves qui, à leur arrivée à l'école, parlent peu le français ou pas du tout. Le programme de perfectionnement du français (PDF) s'adresse aux élèves qui s'expriment dans une variété de français régionale très différente du français standard ou qui ont besoin de se familiariser avec leur nouveau milieu socioculturel. Les cours du programme-cadre de sciences fournissent aux élèves inscrits dans un programme ALF l'occasion d'améliorer leur compétence linguistique et d'acquérir un vocabulaire spécialisé, celui des sciences. Ces cours tiennent également compte des besoins des élèves inscrits dans un programme PDF qui doivent se familiariser avec les particularités du système éducatif franco-ontarien et de leur nouveau milieu. La formation au cheminement de carrière. Les découvertes scientifiques incessantes et l'évolution rapide de la technologie ont contribué à créer un environnement stimulant où fleurissent la créativité et l'innovation et où se multiplient les nouvelles possibilités de carrière. Les employeurs d'aujourd'hui cherchent des candidats capables de penser de façon critique, de résoudre des problèmes et de travailler en équipe. Les cours du programme-cadre de sciences contribuent à développer ces habiletés; par exemple en sciences, l'élève apprend à définir un problème, à effectuer une recherche, à effectuer des expériences, à résoudre des problèmes, à présenter ses résultats et à travailler à des projets individuellement ou en équipe. Le programme de sciences devrait être conçu pour donner aux élèves une occasion d'explorer les nombreux choix à sa portée en matière d'études et de carrières dans le domaine des sciences. L'éducation coopérative et l'expérience de travail. En participant à des stages en sciences dans les secteurs commerciaux, industriels, gouvernementaux ou dans des laboratoires de recherche, l'élève a l'occasion d'appliquer les connaissances et les habiletés d'un domaine particulier des sciences qu'il ou elle a acquises en classe. Ces expériences lui permettent de découvrir des milieux professionnels où le français est utilisé, d'approfondir sa pensée critique, de développer ses habiletés en résolution de problèmes et en travail d'équipe, et d'utiliser de façon exacte et sécuritaire des procédés et des instruments scientifiques. De plus, ces expériences lui donnent une meilleure idée de la nature des carrières qui requièrent des connaissances en sciences. Il importe que l'élève comprenne que l'étude des sciences peut l'aider à développer ses propres intérêts et à contribuer, de façon concrète, au bien-être de la collectivité. La santé et la sécurité. Il incombe au personnel enseignant d'assurer la sécurité des élèves en classe et d'enseigner aux élèves les attitudes et les règles de conduite leur permettant de prendre leurs responsabilités à l'égard de leur propre sécurité et de celle des autres. Conformément aux politiques du conseil scolaire et du ministère, l'enseignante ou l'enseignant montrera aux élèves la façon sécuritaire de procéder et les informera des règles de sécurité qu'il faut suivre. Afin d'assurer la sécurité dans les cours de sciences, il est nécessaire que les élèves : * connaissent bien le matériel, l'équipement, les démarches et les processus scientifiques; * possèdent les compétences nécessaires pour exécuter les tâches de laboratoire; * connaissent les consignes concernant la santé et la sécurité et la façon de prendre soin des organismes vivants (plantes et animaux) qui sont conservés dans la classe; * se préoccupent de leur santé et de leur sécurité ainsi que de celles d'autrui. Les élèves démontrent qu'ils ou elles ont acquis les connaissances, les habiletés et les attitudes reliées à la sécurité en sciences lorsqu'ils réussissent à se conformer, notamment, aux consignes suivantes : * bien organiser et bien ordonner leur aire de travail; * suivre les instructions et l'exemple de l'enseignante ou l'enseignant; * reconnaître et signaler immédiatement les dangers potentiels; * suivre les mesures de sécurité établies; * suggérer et appliquer des mesures de sécurité appropriées dans de nouvelles situations; * respecter les mesures législatives relatives au Système d'information sur les matières dangereuses utilisées au travail (SIMDUT). Grille d'évaluation du rendement La grille d'évaluation du programme-cadre de sciences porte sur les quatre compétences suivantes : connaissance et compréhension; recherche; communication; rapprochement. Ces quatre compétences ont été déterminées en tenant compte des attentes énoncées pour chacun des cours de sciences. Des niveaux de rendement sont décrits pour chacune des compétences présentées dans la grille d'évaluation. (On trouvera de plus amples renseignements sur les niveaux de rendement, l'évaluation et la communication des résultats dans le document complémentaire Le curriculum de l'Ontario, de la 11e à la 12e année – Planification des programmes et évaluation, 2000.) Le personnel enseignant pourra se servir de la grille d'évaluation pour : * planifier l'enseignement et les activités d'apprentissage, de façon à permettre aux élèves de satisfaire aux attentes du cours; * planifier les méthodes d'évaluation qui lui permettront de déterminer avec exactitude le rendement des élèves à l'égard des attentes du cours; * sélectionner des exemples de travaux de ses élèves qui représentent le mieux leur rendement; * offrir aux élèves une rétroaction détaillée sur leur rendement et leur suggérer des moyens pour s'améliorer; * déterminer, vers la fin du cours, le niveau de rendement que l'élève atteint le plus fréquemment pour chacune des compétences, selon ce qu'indiquent ses travaux; * choisir une méthode pour effectuer l'évaluation finale; * déterminer la note finale. Pour leur part, les élèves pourront utiliser la grille d'évaluation pour : * évaluer leur apprentissage; * planifier, en collaboration avec le personnel enseignant, des stratégies leur permettant d'améliorer leur rendement. L'uniformité de l'évaluation à travers la province repose, en grande partie, sur le recours à la même grille dans une discipline pour évaluer le rendement des élèves. De la documentation sera fournie au personnel enseignant afin de l'aider à adapter ses méthodes d'évaluation. Le ministère fera parvenir les ressources suivantes aux conseils scolaires à des fins de distribution au personnel enseignant : * un bulletin provincial ainsi qu'un guide explicatif; * des documents sur la planification de l'enseignement; * des vidéocassettes sur l'évaluation; * de la documentation pour la formation; * un planificateur électronique pour le curriculum. En planifiant son programme, le personnel enseignant s'assurera de relier les attentes et les compétences énumérées dans la grille d'évaluation. L'enseignement incorporera toutes les attentes du cours, et l'évaluation des attentes se fera en fonction de la compétence appropriée. Le personnel enseignant déterminera le rendement de l'élève en se fondant sur les descripteurs des quatre niveaux de rendement. Les élèves auront des occasions multiples et diverses de démontrer jusqu'à quel point ils ou elles ont satisfait aux attentes du cours et ce, pour chacune des quatre compétences. Le personnel enseignant pourrait leur fournir des exemples de travaux qui illustrent les différences entre les niveaux de rendement. Le niveau 3 de la grille d'évaluation correspond à la norme provinciale. On peut définir le rendement escompté au niveau 3 en combinant les descripteurs de la colonne intitulée « 70 – 79 % (Niveau 3) ». [page 176 chart omitted] Le ministère de l'Éducation tient à remercier toutes les personnes, les groupes et les organismes qui ont participé à l'élaboration et à la révision de ce document. ISBN 0-7778-9624-9 © Copyright 2000, Imprimeur de la Reine pour l'Ontario