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Introduction

En seconde année, comme en première année, le programme de physique de PC  prévoit un certain nombre d’approches documentaires, identifiées comme telles dans la colonne « capacités exigibles » de la partie « formation disciplinaire ».

Objectif de l'étude de documents

Comment introduire une étude de documents ?
Tout au long de votre formation, vous serez amenés à étudier des documents. Nous allons vous lister ci-dessous les compétences que vous aurez ou que vous avez développé afin d'y parvenir.

L’objectif de ces activités reste le même puisqu’il s’agit :

  • Dans la perspective d’une formation tout au long de la vie, d’habituer les étudiants à se cultiver en utilisant des documents variés (texte, schéma, graphe, vidéo, photo, …), démarche dans laquelle ils sont acteurs de leur formation ;
  • D’acquérir des éléments de culture (construction du savoir scientifique, histoire des sciences, étapes d’une démarche scientifique, raisonnements, ordres de grandeurs, avancée de la recherche sur des sujets contemporains, ouverture sur les problèmes sociétaux…) dans les domaines de la physique et de la chimie des XXème et XXIème siècles et de leurs applications ;
  • De mobiliser et de développer des compétences liées à la recherche, à l’extraction, à l’organisation, à l’analyse et à la synthèse de l’information recueillie ou fournie, compétences essentielles pour les futurs ingénieurs et chercheurs scientifiques. Ces compétences et des exemples de capacités associées sont présentés dans le tableau ci-dessous. Elles peuvent servir de support pour la formation et l’évaluation des étudiants.

À l’issue de l’activité documentaire, une synthèse finale est indispensable pour bien identifier les nouvelles connaissances, les nouveaux modèles et les éléments de culture générale que les étudiants doivent s’approprier.

Compétences à acquérir et les capacités associées

  • S’approprier
    • Dégager la problématique principale
    • Acquérir de nouvelles connaissances en autonomie
    • Identifier la complémentarité d’informations présentées sous des formes différentes (texte, graphe, tableau, ...)
  • Analyser
    • Identifier les idées essentielles et leurs articulations
    • Relier qualitativement ou quantitativement différents éléments du ou des
      documents
    • Identifier une tendance, une corrélation, une grandeur d’influence
    • Conduire un raisonnement scientifique qualitatif ou quantitatif.
    • S’appuyer sur ses connaissances et savoir-faire et sur les documents
      proposés pour enrichir l’analyse
  • Réaliser
    • Extraire une information d’un texte, d’un graphe, d’un tableau
    • Trier et organiser des données, des informations
    • Tracer un graphe à partir de données
    • Schématiser un dispositif, une expérience, une méthode de mesure,...
    • Décrire un phénomène à travers la lecture d’un graphe, d’un tableau,...
    • Conduire une analyse dimensionnelle
    • Utiliser un modèle décrit
  • Valider
    • Faire preuve d’esprit critique
    • Confronter le contenu du document avec ses connaissances et savoir-faire
    • Repérer les points faibles d’une argumentation (contradiction, partialité, incomplétude,...)
    • Estimer des ordres de grandeur et procéder à des tests de vraisemblance
  • Communiquer à l'écrit comme à l'oral
    • Rédiger/présenter une synthèse, une analyse, une argumentation,... (clarté, justesse, pertinence, exhaustivité, logique)
    • Résumer un paragraphe sous la forme d’un texte, d’un schéma, d’une carte mentale
    • Illustrer son propos par des schémas, des graphes, des développements mathématiques

Le TIPE : choisir un thème, une hypothèse et la valider ou l'invalider

Choisir son sujet

Pour un choix de sujet intelligent, il est conseiller de se rapprocher de ses passions et loisirs et d'en parler activement avec vos professeurs afin de les lier avec le thème de l'année. N'hésitez surtout pas à être original dans votre choix !

Faire valider son choix par un professeur

Comment poser une question pertinente ?
Il ne faut jamais hésiter à questionner vos professeurs : ils savent exactement ce que le jury attend de vous.

Une fois que vous avez choisi votre sujet, il faut mettre en place une problématique qui servira de colonne vertébrale pour votre projet. En effet, vous devez être certain du niveau scientifique de votre projet pour qu'il soit au moins égal à celui des classes préparatoires. C'est d'ailleurs ici que vos professeurs vous épauleront puisqu'ils connaissent le programme de l'année et pourront ainsi vous guider sur le choix des outils et des connaissances à apporter et à utiliser. Ainsi, vous saurez si votre idée est réalisable afin de ne pas perdre trop de temps.

Le sujet étant défini, la problématique posée, il faut se mettre au travail le plus vite possible, en surfant sur l’enthousiasme des promesses du sujet. Par quoi commencer pour réussir le TPE ? Voici quelques pistes.

Débuter le projet

Votre compte-rendu devra être propre, soigné et clair dans son cheminement.

La première expérience

Pour faire un bon choix de première manipulation, n'hésitez pas à faire appel à vos professeur ou aux préparateurs qui pourront vous conseiller des protocoles assez complets. Vous pouvez également vous rapprocher d'internet.

Servez vous des anciens sujets

Ils vous permettront de faire naître des idées et des réflexions dans vos esprits puisqu'ils correspondent au niveau qui sera attendu de vous en fin d'année lorsque vous devrez présenter votre projet. Vous pourrez alors utiliser les lois, mais aussi les démonstrations ou encore des noms de scientifiques ayant travaillé sur un thème semblable au votre.

Utilisez les livres !

Bien sûr, il est conseillé de se servir de revues scientifiques ou encore de thèses ou de doctorat afin d'étoffer vos références bibliographiques. Pensez alors à archiver les liens ou à télécharger les pdf les document qui vous seront utiles.

Se demander s'il faut changer de sujet ou non

Après les vacances de la Toussaint, vous devrez faire le point sur votre travail et faire un choix :

  • Si votre sujet vous plaît et que vous commencez à avoir des résultats qui peuvent aboutir vers des développements complets alors confirmez votre choix de sujet et approfondissez votre problématique tout en prenant note et en synthétisant les résultats déjà obtenus.
  • Si votre sujet vous plaît mais qu'au court de vos expériences vous avez découvert une piste plus intéressante alors gardez ce sujet, mais changez de problématique afin de rendre celle-ci plus pertinente. Sachez en tout cas que le travail commencé n'est pas perdu car il vous a permis d'en savoir plus sur le sujet.
  • Si le sujet ne vous plaît pas ou qu'il vous semble trop difficile à réaliser alors il est encore temps pour vous de changer de sujet. Avant de statuer, n'hésitez surtout pas à demander conseil à vos professeurs.

La théorie et les expériences

Il ne faut surtout pas négliger la partie théorique de votre TPE car celle-ci doit être parfaitement maîtrisée. C'est pourquoi il peut parfois être pertinent de revoir à la baisse son ambition scientifique. En effet, on ne vous demande pas de restituer la totalité d'une thèse mais de comprendre le cœur de votre sujet et de savoir redémontrer la totalité de celui-ci.

Ne faites pas des expériences pour dire que vous faites des expériences puisqu'effectivement une expérience doit servir votre projet et confirmer votre hypothèse ou soulever une question. Pensez aux incertitudes et relevez les différents aléas de manipulation, il ne faut pas les cacher mais les exploiter : vous n'êtes pas des robots, vous avez le droit à l'erreur et vous devez les reconnaître.

Lorsque vous avez besoin de matériel pour vos manipulations, faites le correctement et par écrit afin de faciliter le travail des laborantins. Et même si votre expérience ne se passe pas comme prévue et vous donne un résultat totalement différent de ce à quoi vous vous attendiez, prenez en note dans un coin afin de vous en resservir peut-être plus tard.

Les manipulations à pratiquer afin d'étoffer le TIPE

Comment manipuler sérieusement en physique chimie ?
Les manipulations sont très importantes car elles vous permettront d'étoffer votre propos.

Comprendre l'énoncé du TP pour mieux l'exécuter

Le plus important avant de commencer votre TP est de lire une ou plusieurs fois l'énoncé afin de le comprendre. Au besoin, ressortez vos cours et revoyez les notions que vous allez avoir à travailler pour être au point. Si vous considérez qu'il vous manque d'importantes informations pour commencer, demandez de l'aide à vos camarades ou vos professeurs.

Élaborer un protocole afin de travailler proprement et efficacement

La deuxième étape de votre travail est de commencer à réfléchir au cheminement de votre TP. En effet, il faut que vous sachiez où vous voulez aller et ce que vous avez à démontrer pour commencer à envisager les moyens à utiliser. C'est ce que l'on appelle la rédaction de votre protocole expérimental. C'est votre plan de travail. Au brouillon, notez vos idées. Reprenez-les une par une et pensez à la façon dont vous comptez mettre en œuvre et réaliser l'expérience.

  • Cette expérience répond-t-elle à la question posée dans l'énoncé ? ;
  • Suis-je en mesure d'effectuer cette expérience ? ;
  • Ai-je les connaissances nécessaires pour interpréter les résultats de mon expérience ?

Une fois cette check-list validée, vous pouvez rédiger au propre votre protocole expérimental. Pour cela, écrivez proprement et lisiblement en utilisant des phrases courtes et des mots clairs. Inutile de vous noyer dans des explications trop poussées. Vous devez utiliser des verbes d'action qui traduisent uniquement les actes que vous allez réaliser durant votre expérience. En fin de rédaction du protocole expérimental, pensez à surtout mentionner les mesures de sécurité à prendre pour la réalisation de votre expérience. mentionnez les équipement de sécurité nécessaires : lunettes, gants, blouse, hotte aspirante, etc. Vous pouvez aussi agrémenter le protocole d'un schéma de l'expérience en détaillant de manière précise le matériel utilisé et en soignant votre dessin.

Énoncer ses hypothèses avant le début des manipulations

Ecrivez les hypothèses que vous souhaitez démontrer à l'issue de votre expérience. Indiquez dans quels cas elles sont validées et dans quels cas elle sont réfutées.

Réaliser en toute sécurité l'expérience demandée

Maintenant que le protocole et les hypothèses ont été posés et établis, vous pouvez vous mettre à la pratique. Utilisez bien les équipements de protection utiles à la réalisation de l'expérience. Procédez avec calme et rigueur. Suivez pas à pas les étapes du protocole expérimental. N'hésitez pas à prendre des notes pendant l'expérience, vous pourrez ainsi en rendre compte. Inscrivez vos problèmes rencontrés ou éventuellement les modifications que vous avez du apporter au protocole pour rendre l'expérience réalisable.

Rédiger proprement le compte-rendu

Dans votre compte-rendu, vous devez rapporter le résultat de votre expérience tout en validant ou en réfutant votre ou vos hypothèses. Notez bien le déroulement de votre expérience et les conclusions que vous en avez tiré. Vous pouvez y ajouter des remarques sur la réalisation de l'expérience. On peut également ajouter des documents tels que des photographies de l'expérience ou encore des croquis et des graphiques.

Conclure le TP dans le compte-rendu

Pour finir, vous devez rédiger une conclusion. Dans cette dernière, reprenez l'énoncé et apportez y une réponse, en vous servant de votre expérience pour la justifier. Soignez bien cette partie, c'est elle qui solde votre TP et votre note en dépend beaucoup.

Manipuler en sécurité durant une manipulation

Au cours de votre année scolaire, vous serez amenés à manipuler :

  • De la verrerie fragile ;
  • Des appareils de chauffage ;
  • Des produits chimiques.

C'est pourquoi il est important pour la sécurité de vos camarades, votre sécurité et celle du matériel de suivre certaines règles et de veiller à garder une attitude adaptée afin que le danger reste éloigné.

Quelques règles concernant le comportement général

  • Ne pénétrer dans une salle qu'en présence du professeur ou d'une personne responsable.
  • Ne jamais courir, ni se bousculer dans la salle. S'interdire tout jeu ou plaisanterie.
  • Porter une blouse en coton et la boutonner complètement ainsi que des lunettes de protection.
    • Vous ne devez pas vous habiller ou vous déshabiller devant votre paillasse mais plutôt au fond de la salle ;
    • Les vêtements ne doivent pas être posé sur ou à côté des paillasses mais être accrochés à un endroit où ils ne risquent rien.
  • Maintenir ses cheveux longs par un bandeau ou en les glissant dans la blouse par exemple de même, il est interdit de porter des vêtements flottants comme une écharpe.
  • Les sacs doivent être rangés sous les paillasses et ne jamais encombrer les allées.
  • Ne pas porter de bijoux pour éviter de les altérer par des gaz, ou par le contact avec du mercure.
  • Ne pas toucher les appareils ou les flacons de produits chimiques disposés sur les tables avant d'être informé des précautions à prendre.
  • Veiller à la propreté des mains ; en protégeant une éventuelle plaie par un pansement et en les lavant après chaque souillure et après la séance de TP.
  • Ne jamais porter ses mains au visage et surtout aux yeux.

Les règles basiques de manipulation

  • Manipuler avec précaution et proprement.
  • Il est important de toujours manipuler debout. Ainsi, les tabourets et les chaises doivent être rangés sous la paillasse afin de ne pas encombrer les allées.
  • Vous ne devez prendre que le minimum d'affaire sur votre paillasse et ne jamais manipuler au dessus d'un classeur ouvert.
  • Minimisez au maximum vos déplacements.
  • Ne jamais pipeter à la bouche sans pro-pipette.
  • Lors du prélèvement d'un produit dans un flacon, tenir le bouchon à la main et reboucher le flacon immédiatement après usage. N'utiliser les flacons que les uns après les autres. Ne pas permuter les bouchons de deux flacons.
  • Pour introduire une poudre dans un tube à essais, utiliser une feuille de papier propre pliée en deux.
  • Ne jamais remplir complètement un tube à essai, surtout s'il faut chauffer : ne pas dépasser 1 cm de hauteur pour un liquide et 0,5 cm de hauteur pour un solide.
  • Ne jamais retourner un tube sur le pouce.
  • Ne jamais diriger l'ouverture d'un tube à essais vers vous ou votre voisin.
  • Pour déceler une odeur, ne jamais mettre le récipient sous le nez.
  • Ne jamais prélever de produit en pipetant directement dans le flacon : Il faut verser un peu de produit dans un verre à pied avant de pipeter.
  • Pour un produit solide en poudre ou granulés, il faut verser un peu de
    produit dans une soucoupe puis en prélever avec une spatule.
  •  Ne jamais remettre dans le flacon le produit resté inutilisé.

Pour chauffer le contenu d'un tube à essais en toute sécurité

  • Prendre le tube près de son ouverture par une pince tenue par le manche.
  • Placer la surface de séparation air-liquide dans la partie chaude de la flamme (sommet du cône bleu), en orientant l'ouverture du tube vers un endroit neutre.

A la fin de la séance, il ne faut pas oublier de

  • Vider (en suivant les instructions du professeur) et rincer la verrerie.
  • Nettoyer la table et jeter  les papiers qui traînent.
  • Éteindre les appareils et ranger la table.

Quelques conseils de base pour mieux réussir

Pendant la séance, travaillez étape par étape dans l'objectif de rester clair dans son raisonnement

Un élève qui ne restitue que des tableaux de mesures sans les interpréter n'aura rien compris et se verra sanctionner par le professeur lors de la notation. On termine complètement, rédaction et conclusion incluses, une expérience avant de commencer la suivante.

Ne perdez pas votre temps en recopiant l'énoncé

Inutile de recopier le texte de l'énoncé du TP ! Aucun professeur ne juge le travail d'un élève au poids de sa copie ! De plus, cela vous ferait perdre un temps précieux à la réalisation de vos expériences.

Par contre, doivent y figurer pour chaque expérience: un schéma clair qui explique la manipulation et les conditions expérimentales (attention, ce n'est pas un dessin d'art donc ne pas y passer trop de temps ), la théorie, les tableaux de valeurs avec les unités,  le ou les graphes éventuels, les calculs éventuels et une conclusion.

Faire de beaux graphiques correctement légendés

Comment gagner des points bonus ?
Faire de beaux graphiques vous permettront d'améliorer vos notes !

Ne pas oublier d'indiquer le titre, les grandeurs correspondant à l'abscisse et l'ordonnée avec leur unité et l'échelle utilisée.

Les "points" seront préférentiellement des croix "droites": trait horizontal + trait vertical bien visibles!

Si la courbe est censée être une droite, vérifier l'alignement des points (et le préciser dans le compte-rendu) et tracer une droite "moyenne". Calculer son coefficient (sa pente), quasiment toujours utilisée pour conclure.

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Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !