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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 2009 GROUPES : 0001-0002 NOM DU PROFESSEUR : RICHARD HAINCE COURRIEL : richard.haince@cegep-ste-foy.qc.ca 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-09 1. FINALITÉ DU PROGRAMME SCIENCES DE LA NATURE Le programme des Sciences de la nature au collégial vise à donner à l'étudiant 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. ...

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Langue Français

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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 2009

GROUPES : 0001-0002

NOM DU PROFESSEUR : RICHARD HAINCE

COURRIEL : richard.haince@cegep-ste-foy.qc.ca

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-09
1. FINALITÉ DU PROGRAMME SCIENCES DE LA NATURE

Le programme des Sciences de la nature au collégial vise à donner à l'étudiant 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'étudiant 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
Physique Mécanique 2 autres disciplines 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'étudiant 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'étudiant du
collégial 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’à l'étude des 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. Au collégial, les étudiants devront être vigilants et justifier leurs
explications.

De plus, les étudiants pourront effectuer de nombreux transferts avec les notions abordées
dans le cours de mathématiques qu’ils suivront en même temps.

Par la suite, 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
au collégial.

5. LES OBJECTIFS ET STANDARDS DU COURS DE MÉCANIQUE

Formulé sous la forme d’une compétence à atteindre par l'étudiant, 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.

Physique Mécanique 3 Cet objectif est décomposé en différents éléments qui viennent en préciser les
composantes essentielles.


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'étudiant 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, 4 , Montréal, ERPI, 2009

o Laboratoire : Entente N : …………



Physique Mécanique 4
B) Manuels de référence à la bibliothèque

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.
ed) SERWAY Raymond A , Physique 1 Mécanique , 4 éd., Montréal, Les éditions
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 étudiants, 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'étudiant participe en suivant attentivement,
en posant des questions et en répondant également à différentes questions posées par le
professeur. En classe, l'étudiant 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 étudiants 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
Physique Mécanique 5 moment privilégié pour développer chez l'étudiant des stratégies d’apprentissage efficaces
qui favoriseront la réussite des cours de l'enseignement supérieur.

B) Au laboratoire : 2 périodes par semaine

En équipe de deux, les étudiants 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
étudiants. 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

Au collégial, c'est bien sûr à l'étudiant de bien planifier son temps d’étude nécessaire à la
réussite de ses apprentissages. Le nombre d'heures requis peut évidemment varier d’un
étudiant à l’autre. Cette variation dépend de la perception que l'étudiant a de ses
compétences et de l'importance qu'il accorde à ses études et aux sciences, bref de sa
motivation.

Pour l'étudiant 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'étudiant de
développer ces stratégies d’apprentissage qui favoriseront son autonomie. Les habiletés que
l'étudiant développera pendant ces périodes d'encadrement lui permettront 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 étudiant 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, au collégial, c’est le devoir et la responsabilité de l'étudiant de faire les
lectures, les travaux, les exercices et problèmes suggérés par le professeur.


Physique Mécanique 6 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'étudiant 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.

Dans ce cours, on retrouve les deux principaux types d’évaluation formative et sommative.

A) ÉVALUATION FORMATIVE

Durant la session, le professeur distribuera aux étudiants des guides de travail afin de
faciliter leurs apprentissages. Ces guides sont également disponibles sur le site Web du
cours. En outre, le professeur proposera différentes activités d’évaluation formative afin de
vérifier la compréhension de la matière par les étudiants. Dans cette forme d’évaluation,
l'étudiant a le droit à l’erreur et c’est très important qu’il sache tirer une leçon de ses
erreurs. Car, comme dans la vie, on devrait apprendre beaucoup de ses erreurs. On
encourage aussi l'étudiant 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'étudiant 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'étudiant comment procéder, le professeur corrigera, à l’occasion, de
façon formative certains exercices, problèmes ou rapports de laboratoire.

Au collégial, à l’enseignement supérieur, les étudiants rencontrent surtout le professeur en
dehors des heurs de cours pour obtenir des explications supplémentaires. 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 étudiants doivent inscrire
leur nom à la porte du bureau ou lui faire parvenir un courriel de préférence la veille du
rendez-vous. Ces périodes seront choisies en fonction de celles durant lesquelles les
étudiants 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'étudiant
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
essentielles qu’ils doivent manifester au regard des sciences en général.

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'étudiant remettra. La précision des
termes utilisés, les phrases bien construites et l’absence de fautes d’orthographe sont des
Physique Mécanique 7 habitudes que l'étudiant 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 étudiants de tout changement de date. La note accordée aux examens
comptera pour environ 70 % des points.

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'étudiant devra prendre l’habitude de présenter une solution détaillée avec des schémas.

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 étudiant. 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'étudiant 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.

Physique Mécanique 8 c) Devoirs et tests

À quelques reprises durant la session, dans le but de favoriser l’intégration et le transfert
des apprentissages, l'étudiant 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'étudiant et l’équipe.

Finalement, pour réussir le cours de mécanique, l'étudiant doit avoir accumulé au moins 60
% des points de la session.
Politique départementale d’évaluation des apprentissages.

La politique concernant l’évaluation des apprentissages du département de physique
s’appuie sur la politique d’évaluation du collège (PEA). Les étudiants sont invités à
consulter cette politique dans leur agenda ou sur le site Web du collège en portant attention
aux points suivants; au sujet des fautes de français (pénalité 20% en physique),
présentation des travaux, des retards, de la présence au laboratoire, du plagiat, de la remise
des travaux (l’heure, date et lieu), etc. Les pénalités imposées par la PEA seront
retranchées de la note finale de l’étudiant.

À la réception de son bulletin, l’étudiant qui est insatisfait de sa note finale peut faire une
demande de révision selon les modalités décrites dans la PEA.

Finalement, il important de noter que selon un des règlements du collège:« Toute
utilisation d’un ordinateur portable, matériel électronique (téléphone cellulaire, lecteur de
disques, mp3, etc.) est interdite sans l’autorisation du professeur. Il est également interdit
de manger dans les laboratoires. C’est la responsabilité de tout bon étudiant de connaître
les règlements du collège qui le concernent.

En résumé, ce plan de cours décrit la compétence et les objectifs visés par le cours de
mécanique, l’organisation et le contenu de la matière, la méthodologie utilisée ainsi que les
différents modes d’évaluation et les critères de performance devant mesurer la maîtrise de
la compétence des apprentissages de l’étudiant.

Rappelons en terminant que pour s’assurer de la réussite de ce cours, l’étudiant, au
collégial, devra s’établir rapidement un horaire de travail afin de bien gérer son temps. Il
devra travailler régulièrement et fournir un effort constant pour garder la motivation
nécessaire jusqu’à la fin de la session.


BONNE SESSION À TOUTES ET À TOUS


24 août 2009 Professeur de physique
Physique Mécanique 9

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