PLAN DE COURS

Richard Haince

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PLAN DE COURS PROGRAMME : SCIENCES DE LA NATURE DÉPARTEMENT : PHYSIQUE TITRE DU COURS : MÉCANIQUE NUMÉRO DU COURS : 203-NYA-05 PONDÉRATION : 3-2-3 SESSION : AUTOMNE 2008 GROUPES : 2430-31-32-33 NOM DU PROFESSEUR : RICHARD HAINCE COURRIEL : [e-mail] LOCAL : C-261 Que chacun raisonne en son âme et conscience, qu’il se fasse une idée fondée sur ses propres lectures et non d’après les racontars des autres. A. Einstein CÉGEP DE SAINTE-FOY A-08 1. FINALITÉ DU PROGRAMME SCIENCES DE LA NATURE Le programme des Sciences de la nature vise à donner à l'élève une formation équilibrée, intégrant les composantes de base d’une formation scientifique et d’une formation générale rigoureuses qui le rend apte à poursuivre des études universitaires en sciences pures, en sciences appliquées, en sciences de la santé ou de la vie. 2. BUTS GÉNÉRAUX DU PROGRAMME Les buts généraux concrétisent la finalité du programme en faisant ressortir les connaissances, les habiletés et les attitudes susceptibles de favoriser sa cohérence de même que l’intégration et le transfert des apprentissages . Le programme comprend les douze (12) buts généraux suivants : 1. Appliquer la démarche scientifique; 2. résoudre des problèmes de façon rigoureuse; 3. utiliser des technologies appropriées de traitement de l’information; 4. raisonner ...

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RICHARD HAINCE

Que chacun raisonne en son âme et conscience, qu’il se fasse une idée fondée sur ses propres lectures et non d’après les racontars des autres. A. Einstein

AUTOMNE 2008

richard.haince@cegepstefoy.qc.ca

GROUPES : NOM DU PROFESSEUR :

PROGRAMME :

CÉGEP DE SAINTEFOY

SESSION :

NUMÉRO DU COURS :

MÉCANIQUE

PHYSIQUE

PLAN DE COURS

SCIENCES DE LA NATURE

203NYA05

323

DÉPARTEMENT :

LOCAL :

COURRIEL :

PONDÉRATION :

C261

A08

TITRE DU COURS :

2430313233

1. FINALITÉ DU PROGRAMME SCIENCES DE LA NATURE Le programme des Sciences de la nature vise à donner à l'élève une formation équilibrée, intégrant les composantes de base d’une formation scientifique et d’une formation générale rigoureuses qui le rend apte à poursuivre des études universitaires en sciences pures, en sciences appliquées, en sciences de la santé ou de la vie. 2. BUTS GÉNÉRAUX DU PROGRAMME Les buts généraux concrétisent la finalité du programme en faisant ressortir les connaissances, les habiletés et les attitudes susceptibles de favoriser sa cohérence de même que l’intégration et le transfert des apprentissages .Le programme comprend les douze (12) buts généraux suivants : 1. Appliquer la démarche scientifique; 2. résoudre des problèmes de façon rigoureuse; 3. utiliser des technologies appropriées de traitement de l’information; 4. raisonner avec rigueur; 5. communiquer de façon claire et précise; 6. apprendre de façon autonome; 7. travailler en équipe; 8. établir des liens entre la science, la technologie et l’évolution de la société; 9. définir son système de valeurs; 10. situer le contexte d’émergence et d’élaboration des concepts scientifiques; 11. adopter des attitudes utiles au travail scientifique; 12. traiter de situations nouvelles à partir de ses acquis. La biologie, la chimie, les mathématiques et la physique constituent les disciplines spécifiques au programme des Sciences de la nature. Chaque discipline identifiée par le collège pour la mise en œuvre du programme peut en tenir compte en se référant au vocabulaire et à la logique propre à cette discipline. Chaque cours doit contribuer à l’atteinte d’une partie, d’un ou de plusieurs de ces buts. 3. LA PLACE DE LA PHYSIQUE DANS LE PROGRAMME Les anciens cahiers de l’enseignement collégial décrivaient comme suit l’utilité des cours de physique dans l’ensemble des cours de sciences. La physique contribue de façon originale et indispensable à la formation scientifique de l’élève en lui offrant l’occasion : d’accomplir toutes les étapes de la démarche scientifique en raison de la simplicité relative des systèmes étudiés ; de saisir la nécessité des modèles physiques mais aussi leurs limites ; de faire le lien entre la physique, les autres disciplines

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et la technologie moderne ; de mesurer l’influence profonde qu’a eue l’évolution des idées et des connaissances en physique sur l’évolution sociale de l’humanité. Deux fins sont toujours assignées à l’enseignement de la physique au collégial : rendre l’élève capable d’appréhender les phénomènes physiques, de comprendre les réalisations importantes de la technologie et de suivre l’évolution des connaissances ; d’une façon plus générale, et ce de concert avec les autres disciplines, amener l’élève à acquérir un mode de pensée scientifique fondé sur l’analyse critique et la confrontation des idées. 4. LA PLACE DE LA MÉCANIQUE DANS LE PROGRAMME Le cours de mécanique est un peu la suite de votre cours de physique de cinquième secondaire qui est en fait le préalable au cours de mécanique. Ce cours, premier des trois cours obligatoires de physique, s’intéresse essentiellement à la description du mouvement des objets ainsi qu’aux causes physiques de ce mouvement. Étant donné la facilité avec laquelle on peut directement observer ces mouvements, la mécanique permet l’usage de notions simples et familières qui conduisent parfois à des impressions de déjà vu. Les élèves devront vigilants et justifier leurs explications. De plus, les élèves pourront effectuer de nombreux transferts avec les notions abordées dans le cours de mathématiques qu’ils suivront en même temps. Plus tard, la réutilisation des concepts de la mécanique cette fois dans le cours d’électricité et magnétisme ainsi que dans celui sur les ondes, l’optique et la physique moderne favorisera une meilleure intégration des connaissances et des méthodes utilisées en physique. Il en sera de même pour un des cours en fin de programme qui vise l’intégration des apprentissages en général et qui se définit comme la compétence à réutiliser les connaissances et les méthodes propres aux sciences dans des situations nouvelles. Cette compétence constitue depuis peu un enjeu majeur du programme des sciences de la nature. 5. LES OBJECTIFS ET STANDARDS DU COURS DE MÉCANIQUE Formulé sous la forme d’une compétence à atteindre par l'élève, l’objectif du cours mécanique s’énonce de la façon suivante: Analyser différentes situations et phénomènes physiques à partir des principes fondamentaux reliés à la mécanique classique. Cet objectif est décomposé en différents éléments qui viennent en préciser les composantes essentielles.

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On retrouve les cinq éléments suivants :  Décrire le mouvement de translation et de rotation des corps.   Appliquer les concepts et les lois de la dynamique à l’analyse du mouvement des corps.  Effectuer des calculs de travail et d’énergie dans des situations simples.  Appliquer les principes de conservation de la mécanique.  Vérifier expérimentalement quelques lois et principes reliés à la mécanique. C’est l’atteinte de l’objectif et des standards qui assureront à l'élève l’acquisition ou la maîtrise de la compétence associée au cours de mécanique. Les standards (niveaux de performance) sont déterminés à partir des critères suivants : Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes. Schématisation adéquate des situations physiques. Utilisation d’une terminologie appropriée. Représentation graphique et mathématique adaptée à la nature du mouvement. Justification des étapes retenues pour l’analyse des situations.  Application rigoureuse des lois de Newton et des principes de conservation. Jugement critique des résultats. Interprétation des limites des modèles. Expérimentation minutieuse. Présence des éléments constituants d’un rapport de laboratoire selon les normes établies. C’est sur la base de ces standards que seront établies les modalités d’évaluation du cours de mécanique. Nous y reviendrons plus loin. 6 MÉDIAGRAPHIE A) Documents obligatoires : e  Théorie: BENSON, Harris,Physique 1 Mécanique, 3 , Montréal, ERPI, 2004 o  Laboratoire : Entente N : 20349 B) Manuels de référence à la bibliothèque

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a) AUGER André,Physique mécanique, SainteFoy, Les éditions Le Griffon d’argile, 1987. b) GIANCOLI, Douglas,Mécanique, Montréal, CEC, 1993 c) HALLIDAY David, RESNICK Robert, WALKER Jearl,Mécanique Physique 1 , Montréal, ERPI, 2004. e d) SERWAY Raymond A ,Physique 1 Mécanique , Montréal, Les éditions4 éd.,  HRW ltée,1996. e) BOISCLAIR, Gilles, PAGÉ, Jocelyne e  Guide des sciences expérimentales, 3 éd., Montréal, ERPI, 2004 7 CONTENU DU COURS (HABILETÉS ET SAVOIRS) Les habiletés et savoirs visés par la compétence du cours de mécanique sont détaillés dans un document commun (Devis de cours) à l’ensemble des professeurs de mécanique. Ce devis est disponible sur le site Web du département de physique via la page d’accueil du site Internet du collège ainsi que sur le site du cours. 8  MÉTHODES PÉDAGOGIQUES ET MODALITÉS DE PARTICIPATION La pondération de ce cours de mécanique est 323. Ces nombres désignent le nombre de périodes d’apprentissage normalement consacrées à ce cours. À la demande du comité de programme, le collège a ajouté depuis quelques années, une période d'encadrement qui servira à développer l’autonomie des élèves, à diminuer leur charge de travail, à faciliter leurs apprentissages et ainsi favoriser la réussite du cours. La répartition des périodes d’apprentissage s’établit comme suit : A) En classe: 4 périodes par semaine : 3 pour les cours plus une période d'encadrement Le cours se déroule habituellement sous forme d’exposés magistraux informels, à l’aide de présentations «Power Point» au cours desquels l’élève participe en suivant attentivement et en posant des questions. En classe, l’élève prend également en note l’essentiel de la matière. Il complète ses notes de cours en consultant par la suite le site Web du cours et le manuel de référence. Les élèves profiteront de la période d'encadrement pour développer leur autonomie et pour parfaire leurs stratégies d'apprentissage. Ils participeront activement aux différentes activités d'apprentissage qui leur seront proposées. Ces activités porteront sur leurs acquis du secondaire, sur des exercices et des problèmes effectués en équipe ainsi que sur l'utilisation des outils informatiques. Bref, la période d’encadrement constitue donc un moment privilégié pour développer chez l’élève des stratégies d’apprentissage efficaces. B) Au laboratoire : 2 périodes par semaine

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En équipe de deux, les élèves effectuent des mesures et des calculs qui leur donnent l’occasion de s’initier aux différentes étapes d'une démarche expérimentale. Ces travaux leur permettent également de vérifier les lois déduites préalablement durant le cours ou de mettre en évidence des propriétés physiques qui seront formulées théoriquement par la suite. Finalement, ces travaux servent à les familiariser avec l’utilisation adéquate d’un certain nombre d’instruments de mesure. À l’approche des examens, les périodes de travaux pratiques sont remplacées en alternance par des ateliers durant lesquels, le professeur répondra principalement aux questions des élèves. Il pourra également, selon le cas, effectuer des démonstrations, aborder des nouvelles notions, poursuivre des exemples commencés durant les cours, superviser des exercices ou proposer différentes activités d’apprentissage nécessitant l'utilisation de l'ordinateur. C) Travail personnel : 3 périodes par semaine C'est bien sûr à l’élève de bien planifier son temps d’étude nécessaire à la réussite de ses apprentissages. Le nombre d'heures requis peut bien sûr varier d’un élève à l’autre. Cette variation dépend de la perception que l’élève a de ses compétences et de l'importance qu'il accorde à ses études, bref de sa motivation. Pour l’élève motivé, trois périodes par semaine d'études en utilisant des stratégies efficaces sont suffisantes. Pour les autres, quelques heures de plus seront nécessaires au début. Les périodes d'encadrement ont justement pour but de permettre à l'élève de développer ces stratégies d’apprentissage qui favoriseront son autonomie. Les habiletés que l'élève développera pendant ces périodes d'encadrement lui permettra de travailler plus efficacement durant ses heures d'études personnelles et donc de réduire d'autant sa charge de travail. L’horaire de travail consacré à l’apprentissage (l’ensemble des cours, laboratoires, et étude) d’un élève en sciences à sa première session au collégial est d’environ quarante cinq (45) d’heures par semaine. Il est donc absolument nécessaire qu'il se fasse un plan d’étude efficace pour répartir et maintenir convenablement son temps d’étude. Par conséquent, le temps consacré au travail rémunéré ne devrait pas dépasser 15 h par semaine. En fin de compte, c’est le devoir et la responsabilité de l’élève de faire les lectures, les travaux, les exercices et problèmes suggérés par le professeur. 9  ACTIVITÉS D’ÉVALUATION DES APPRENTISSAGES Dans l’approche par compétences, c’est l’atteinte de l’objectif et des standards qui assureront à l'élève l’acquisition ou la maîtrise de la compétence associée au cours. C’est sur la base des critères de performances mentionnés précédemment que seront établies les modalités d’évaluation du cours de mécanique.

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Dans ce cours, on retrouve les deux principaux types d’évaluation formative et sommative. A) ÉVALUATION FORMATIVE Durant la session, le professeur distribuera des guides de travail afin de faciliter l’apprentissage des élèves. Ces guides sont également disponibles sur le site Web du cours. En outre, le professeur proposera différentes activités d’évaluation formative afin de vérifier l'apprentissage des élèves. Dans cette forme d’évaluation, l’élève a le droit à l’erreur et c’est très important qu’il sache tirer une leçon de ses erreurs. On encourage l’élève à faire les exercices et les problèmes ainsi qu’à répondre aux questions de préférence en équipe. Cette façon de faire engendre des discussions qui souvent contribuent à une meilleure compréhension de la matière. Cependant l’élève doit s’assurer qu’il a bien compris et qu’il sera en mesure, à l’examen, de réussir seul des exercices et des problèmes comparables et de pouvoir répondre à des questions similaires. Afin d’indiquer à l’élève comment procéder, le professeur corrigera, à l’occasion, de façon formative certains exercices, problèmes ou rapports de laboratoire. Au collégial, les élèves rencontrent souvent le professeur en dehors des heurs de cours. Pour ce faire, le professeur affichera son horaire et ses heures de disponibilité sur Omnivox, sur le site du cours et à la porte de son bureau. Pour prendre rendezvous, les élèves doivent inscrire leur nom au moins douze (12) heures à l'avance à la porte du bureau. Ces périodes seront choisies en fonction des périodes durant lesquelles les élèves n’ont pas de cours. Finalement, les activités d’apprentissage qui se dérouleront pendant le période d’encadrement pourront être évaluées de façon formative : par le professeur, par l’élève lui même ou par ses pairs. Ces évaluations permettront aux élèves de réfléchir à la pertinence des stratégies qu’ils mettent en œuvre durant le cours, ainsi qu’aux attitudes qu’ils manifestent au regard des études en sciences. B) ÉVALUATION SOMMATIVE Conformément à la politique d’évaluation des apprentissages du collège (PEA), la qualité du français sera évaluée dans tous les travaux que l’élève remettra. La précision des termes utilisés, les phrases bien construites et l’absence de fautes d’orthographe sont des habitudes que l’élève doit développer davantage au niveau collégial. Cellesci l’aideront à structurer sa pensée et à mettre de l’ordre dans ses idées.

a) Examens Il y aura trois séances d’examens : les deux premiers seront deux heures et le dernier de trois heures. Le premier examen comptera pour 15 % des points, le deuxième pour 25 % et le dernier, qui est un examen final de synthèse pour 30 % des points. La date à laquelle chaque examen a lieu est indiquée au calendrier (voir plus loin) et le professeur peut convenir avec les élèves de tout changement de date. La note accordée aux examens comptera pour environ 70 % des points.

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Les questions d’examens sont élaborées à partir entre autres des points suivants : 1) objectifs décrits dans le guide de travail, 2) démonstrations théoriques effectuées dans le manuel ou au tableau, 3) questions et problèmes semblables à ceux suggérés dans le guide et 4) questions et problèmes nouveaux mais comparables aux précédents et destinés à vérifier la compréhension des principes de base en mécanique. Dans la plupart des cas, l’élève devra prendre l’habitude de présenter une solution détaillée. Remarque importante : l’examen final est un examen synthèse. Il comptera pour 30 % des points de la session au départ ou 100 % de la note accordée pour les examens destinés à vérifier l'atteinte des éléments de compétence théorique, selon le mode de calcul le plus favorable à chaque élève. Autrement dit, si l’examen final est bien réussi, seule cette note comptera pour les examens. Cette possibilité est offerte uniquement aux étudiants qui ont obtenu au moins 50 % pour les examens et qui se sont présentés à tous les examens. De plus, les pénalités imposées selon la PEA seront éventuellement retranchées de la note de l’examen synthèse.

b) Rapports de laboratoire La plupart du temps, en guise de rapport, l’élève remettra une partie de ce qui est demandé dans le texte de laboratoire. Le Guide des sciences expérimentales de Boisclair et Pagé sert d’ouvrage de référence. Les rapports seront remis par chaque membre de l’équipe ou par l’équipe selon le cas. À moins d'avis contraire, ces rapports se feront fait normalement à l’ordinateur, selon les normes de présentation matérielle des travaux écrits du collège. Toutefois, les équations et les calculs pourront être présentés sous forme manuscrite pour cette sessionci. À défaut d’une entente avec le professeur, l’absence à un laboratoire entraîne la note zéro pour l’évaluation du travail en laboratoire. La note allouée pour l’ensemble de ces rapports est de 20 % des points.

c) Devoirs et tests À quelques reprises durant la session, dans le but de favoriser l’intégration et le transfert des apprentissages, l'élève répondra à des petits tests synthèses et remettra des devoirs, seul ou en équipe. Ces derniers pourront être constitués soit d’un problème de synthèse touchant plusieurs notions théoriques ou expérimentales, d’un résumé de lecture ou d’une brève recherche documentaire, etc. Une note de 10 % des points est allouée pour l’ensemble de ces travaux. Ce pourcentage est réparti entre l’élève et l’équipe. Finalement, pour réussir le cours de mécanique, l’élève doit avoir accumulé au moins 60 % des points de la session.

Politique départementale d’évaluation des apprentissages .

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Cette politique est incluse dans celle de l’évaluation des apprentissages du collège (PEA). Selon la PEA, c’est la responsabilité de l’étudiant de prendre connaissance de la politique, d’évaluation notamment en consultant le site Web du collège ou l’agenda étudiant. Lors de cette consultation, les étudiants obtiendront ainsi plus de détails au sujet de la politique du français, des retards, de la présence au cours, du plagiat, de la remise des travaux, la révision des notes, etc. En résumé, ce plan de cours contient les objectifs visés par le cours de mécanique du programme Sciences de la nature, l’organisation et le contenu de la matière, la méthodologie utilisée ainsi que les différents modes d’évaluation devant mesurer la maîtrise des apprentissages de l’élève et de l’atteinte de la compétence du cours. Pour s’assurer la réussite de ce cours, l’élève, comme il le sait probablement déjà, devra rapidement s’établir un horaire de travail qui lui permettra de bien gérer son temps tout au long de la session. Il doit se rappeler que c’est avant tout pour lui qu’il étudie et que cela devrait constituer sa principale source de motivation et de satisfaction. Bien que les études en sciences exigent beaucoup de travail et d’efforts, l’élève doit se rappeler que les perspectives d’emplois dans le domaine des sciences sont excellentes pour ceux et celles qui les entreprennent dans ces annéesci. BONNE SESSION À TOUTES ET À TOUS Le 25 août 2008 Votre professeur de physique,

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