identifier diverses contraintes qui provoquent des compromis lors du développement et de l'amélioration des technologies (p. ex. : identifier diverses contraintes telles que les coûts associés aux impacts environnementaux de l'utilisation du fréon pour réfrigérateurs et climatiseurs, ou la prise de décision associée au degré de raffinage du pétrole)
distinguer des questions scientifiques des problèmes technologiques (p. ex. : établir des distinctions entre des questions comme «comment est-ce que les PBC sont convertis en dioxines?» et des problèmes technologiques tels que déterminer «comment est-il possible de se débarrasser d'échantillons contaminés?»)
expliquer comment un grand jalon scientifique a transformé la pensée dans les milieux scientifiques (p. ex. : expliquer comment la conception de Kekulé de la structure cyclique du benzène a révolutionné la façon de voir la chimie)
expliquer comment des connaissances scientifiques évoluent à la lumière de nouvelles données (p. ex. : expliquer comment le concept de la structure cyclique du benzène a été la base de plusieurs nouvelles recherches en chimie organique)
décrire et évaluer la conception et le fonctionnement de solutions technologiques, en utilisant des principes scientifiques (p. ex. : évaluer le fonctionnement d'un herbicide qui ne serait pas toxique pour les humains et qui ne s'accumulerait pas dans l'environnement)
analyser des systèmes naturels et technologiques pour interpréter et expliquer leur structure et leur dynamique (p. ex. : analyser les nombreuses étapes du raffinage du pétrole afin d'obtenir de l'essence et divers additifs pour les moteurs de voiture)
débattre des mérites du financement de certaines poursuites scientifiques ou technologiques plutôt que d'autres (p. ex. : débattre des mérites du développement de médicaments pour combattre le sida plutôt que la recherche sur l'alcoolisme)
donner des exemples qui illustrent comment les sciences et la technologie sont une partie intégrante de sa vie et de sa communauté (p. ex. : donner des exemples tels que l'interdiction de l'essence avec plomb à cause de son impact sur l'environnement, qui a ainsi forcé les consommateurs à utiliser l'essence sans plomb)
analyser, selon diverses perspectives, des avantages et des inconvénients pour la société et l'environnement lorsqu'on applique des connaissances scientifiques ou on introduit une technologie particulière (p. ex. : analyser les avantages et les inconvénients de l'utilisation du DDT comme insecticide)
évaluer la conception et le fonctionnement d'une technologie en tenant compte de divers critères identifiés par l'élève (p. ex. : évaluer l'impact environnemental de divers réfrigérants)
définir et délimiter des problèmes facilitant la réalisation de recherches (p. ex. : définir et délimiter des problèmes tels que «quel alcane constitue la source d'énergie la plus efficace?» ou limiter l'étude du rendement d'une réaction organique à l'effet de la température seulement)
concevoir une expérience en identifiant et en contrôlant les variables importantes (p. ex. : concevoir une expérience pour mettre à l'épreuve la résistance à la chaleur et aux forces de divers plastiques)
sélectionner et intégrer des renseignements de diverses sources imprimées ou électroniques ou de différentes parties d'une même source (p. ex. : élaborer une recherche sur l'utilisation des composés organiques les plus communément synthétisés)
sélectionner et utiliser des instruments et des substances de façon sûre (p. ex. : sélectionner et utiliser des instruments de façon sûre lors de la distillation de l'alcool ou de la synthèse du nylon)
repérer les limites d'un système de classification donné, et identifier d'autres méthodes de classification qui tiennent compte des anomalies (p. ex. : identifier des exemples tels que la persistance de noms qui ne figurent pas dans la nomenclature UICPA, tels que «acétone» et «acide acétique»)
identifier et appliquer des critères, y compris la présence de préjugés, pour évaluer des données et des sources d'information (p. ex. : évaluer en ce qui à trait à ses réclames environnementales, la publicité pour les essences contenant de l'éthanol)
présenter un énoncé qui traite de la question ou du problème étudié, à la lumière du rapport entre les données et la conclusion (p. ex. : suggérer si oui ou non l'utilisation du fréon ou de l'essence contenant du plomb devrait être encouragée dans les pays en voie de développement)
communiquer des questions, des idées et des intentions, recevoir, interpréter, comprendre et soutenir les idées d'autrui, ainsi qu'y répondre (p. ex. : discuter en équipe des procédures lors d'une synthèse de l'acide acétylsalicilique au laboratoire)
faire la synthèse des renseignements provenant de différentes sources ou de textes complexes et longs, et en tirer des inférences (p. ex. : faire la synthèse des renseignements provenant de diverses sources sur l'utilisation future du DDT)
développer, présenter et soutenir une position ou une ligne de conduite basée sur des découvertes (p. ex. : débattre la question «le pétrole est-il plus utile à la société comme source d'énergie ou comme source de matériaux synthétiques?»)
expliquer le grand nombre et la variété des composés organiques en se référant à la nature unique de l'atome de carbone
écrire les formules et nommer, en fonction des règles de l'UICPA, divers composés organiques
définir isomère et illustrer les formules structurales de divers composés organiques
classifier divers composés organiques en déterminant à quelles familles ils appartiennent, d'après leur nom et leur structure
écrire et balancer des réactions chimiques pour prédire les réactions de certains composés organiques
décrire des processus de polymérisation et identifier certains polymères naturels et synthétiques importants
La chimie organique est une composante importante de l'étude de la biochimie, de la génétique, de la médecine et de la chimie moderne. L'élève devrait connaître les processus de conversion des ressources riches en carbone en des molécules organiques fondamentales, qui sont par la suite transformées en une grande variété de plastiques, de combustibles et de produits pharmaceutiques. Cet exemple porte une attention particulière sur les contextes social et environnemental des sciences et de la technologie.
L'élève identifie différents composés organiques synthétiques dans sa classe, son foyer et dans l'environnement. Aussi, l'élève identifie combien de ces composés organiques sont nuisibles ou utiles aux êtres vivants.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Quels sont les avantages et les inconvénients de la fabrication de nouveaux produits synthétiques pour la société et l'environnement?
L'élève élabore une recherche sur les propriétés uniques du carbone en portant une attention particulière sur la fonction des liaisons qui se forment entre les atomes de carbone. Les caractéristiques suivantes pourraient être considérées : la force de ces liaisons, les liaisons simples, doubles et triples et les structures longues, droites, en chaînes et en anneaux.
L'élève construit, illustre et nomme des modèles représentant une variété de composés organiques.
L'élève entreprend une analyse des avantages et des inconvénients des activités qui produisent des dioxines comme sous-produits. Ces activités pourraient comprendre le fait de brûler des déchets domestiques dans une cour, l'incinération de déchets toxiques, et d'autres processus industriels.
L'élève peut choisir un matériau synthétique et entreprendre une étude pratique de certaines propriétés comme la force physique, l'effet des solvants et la combustibilité. En lien avec cette étude, l'élève présente des renseignements reliés aux propriétés, le coût, les utilisations, les dangers possibles, les moyens de production et les effets socio-économiques du matériau choisi.
L'élève fait la synthèse d'un composé organique comme l'aspirine, le nylon ou un ester.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 117-5, 118-2, 118-4
Habiletés : 212-2, 213-8
Connaissances : 319-4, 319-5, 319-7, 319-8
Attitudes : 439, 443, 447
expliquer le rôle que jouent les données, les théories et les paradigmes dans l'élaboration de connaissances scientifiques (p. ex. : expliquer comment le fait de réaliser que certaines substances acides ne contiennent pas d'hydrogène dans leur formule a mené à la révision de la définition théorique des acides donnée par Arrhenius)
expliquer l'importance de communiquer les résultats d'une poursuite scientifique ou technologique en se servant d'un langage et de conventions appropriés (p. ex. : expliquer l'importance de l'utilisation de la terminologie appropriée lors de la discussion d'enjeux tels que les pluies acides ou le nettoyage de déversements de matières toxiques)
expliquer comment des connaissances scientifiques évoluent à la lumière de nouvelles données et alors que des lois et des théories sont subséquemment restreintes, révisées ou remplacées (p. ex. : tracer le développement des théories sur les acides et les bases jusqu'à, et y compris, la définition de Brönsted-Lowry)
analyser et décrire des exemples où la compréhension scientifique a été améliorée ou révisée en raison de l'invention d'une technologie (p. ex. : décrire des exemples démontrant comment l'utilisation de divers indicateurs utilisés pour déterminer le pH a permis d'améliorer la compréhension des acides et des bases)
analyser l'influence de la société sur des poursuites scientifiques et technologiques (p. ex. : analyser la demande de la société pour des produits ayant un certain pH tels que les shampooings et les antiacides)
identifier et décrire des carrières fondées sur les sciences et la technologie et ayant trait à la discipline scientifique à l'étude (p. ex. : décrire des carrières dans les domaines de la pharmacologie et du génie chimique)
établir des arguments pour appuyer une décision ou un jugement, en faisant appel à des données et des exemples et en reconnaissant diverses perspectives (p. ex. : suggérer des procédures qui pourraient être utilisées pour étudier un enjeu environnemental tel que le déversement de substances toxiques et les pluies acides)
énoncer une prédiction ou une hypothèse basée sur des données disponibles et des renseignements de fond (p. ex. : prédire l'acidité relative de différents agrumes et vérifier cette prédiction)
évaluer et sélectionner des instruments qui conviennent à la collecte de données, et des démarches qui conviennent à la résolution de problèmes, la recherche et la prise de décisions (p. ex. : sélectionner un indicateur acido-basique approprié pour procéder au titrage)
utiliser des instruments efficacement et avec exactitude pour la collecte de données (p. ex. : manipuler des burettes et d'autres instruments utilisés lors des titrages)
sélectionner et utiliser des instruments et des substances de façon sûre (p. ex. : manipuler, et ranger de façon sûre, des acides et des bases)
démontrer une connaissance des normes SIMDUT et sélectionner et utiliser des techniques convenables pour la manipulation et le rangement de matériel de laboratoire (p. ex. : utiliser des techniques appropriées associées à la manipulation et à l'élimination des acides et des bases)
décrire et appliquer une nomenclature et des systèmes de classification utilisés en sciences (p. ex. : nommer des acides et des bases en appliquant des règles de nomenclature)
identifier la droite la mieux ajustée d'un diagramme de dispersion et interpoler ou extrapoler en fonction de celle-ci (p. ex. : prédire la concentration d'un acide à l'aide d'un graphique qui établit un lien entre la concentration d'un acide et la concentration d'un antiacide neutralisant)
interpréter des régularités et des tendances dans les données et inférer ou calculer des rapports linéaires et non linéaires entre des variables (p. ex. : utiliser une courbe de pH pour déterminer le point de virage)
identifier de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de ce qui a été appris (p. ex. : identifier des problèmes environnementaux qui peuvent être créés lors de tentatives de neutralisation de déversements d'acides)
choisir et utiliser des modes de représentation numérique, symbolique, graphique et linguistique appropriés pour communiquer des idées, des plans et des résultats (p. ex. : présenter un rapport expérimental détaillé selon des normes particulières)
travailler en collaboration avec des membres d'une équipe pour élaborer et réaliser un plan et traiter des problèmes au fur et à mesure qu'ils surviennent (p. ex. : travailler en collaboration lors de la réalisation de titrage)
décrire diverses définitions sur les acides et les bases jusqu'à la définition de Brönsted-Lowry
prédire des produits des réactions acido-basiques
comparer des bases et des acides forts et faibles à l'aide du concept d'équilibre
calculer le pH d'une base forte ou d'un acide fort à partir de sa concentration, et vice versa
décrire les interactions entre des ions H+ et OH- en se servant du principe de Le Châtelier
déterminer la concentration d'une solution acide ou basique en utilisant la st|chiométrie
expliquer comment les indicateurs acido-basiques fonctionnent
L'élève utilise régulièrement différentes solutions comprenant des acides et des bases. Il est important que l'élève puisse démontrer sa compréhension des acides et des bases en les sélectionnant correctement, lors dans une tâche donnée. Aussi, l'élève devrait prendre conscience de l'effet possible de ces produits chimiques sur l'environnement. La connaissance et l'intérêt de l'élève seront enrichis quand elle ou il comprendra le rapport entre les théories liées aux acides et aux bases et différentes réactions acido-basiques prenant place dans son milieu. Cet exemple porte une attention particulière sur la nature des sciences et de la technologie.
L'élève identifie des produits courants où des acides et des bases sont utilisés, comme les shampooings, la nourriture et des produits à nettoyer. On devrait encourager l'élève à tenter de décrire comment les acides et les bases réagissent dans ces situations.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Pourquoi des acides et des bases spécifiques sont utilisés dans des situations particulières?
En étudiant le développement historique de la théorie acido-basique l'élève sera capable de démontrer comment les théories évoluent à la lumière de nouvelles données expérimentales.
L'élève formule également une définition opérationnelle des acides et des bases basée sur des observations en laboratoire.
Dans une situation de laboratoire, l'élève détermine la concentration d'un acide ou d'une base, la concentration d'acide citrique d'un citron, ou le contenu d'acide acétylsalicylique (AAS) d'un comprimé.
L'occasion de considérer une question environnementale pertinente aux acides et aux bases devrait être présentée à l'élève. Dans le cadre d'un travail d'équipe il serait attendu de l'élève qu'elle ou il présente des arguments en ce qui concerne diverses perspectives.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 114-2, 115-7
Habiletés : 213-8, 214-4, 215-2
Connaissances : 320-1, 320-7
Attitudes : 447, 449
expliquer le rôle que jouent les données, les théories et les paradigmes dans l'élaboration de connaissances scientifiques (p. ex. : expliquer la superconductivité en utilisant la théorie des liaisons)
expliquer comment des connaissances scientifiques évoluent à la lumière de nouvelles données et alors que des lois et des théories sont subséquemment restreintes, révisées ou remplacées (p. ex. : expliquer comment notre compréhension des liaisons chimiques s'est améliorée grâce à l'usage de technologies plus avancées)
analyser et décrire des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique (p. ex. : utiliser des exemples tels que divers équipements sportifs, dont certains son faits à partir d'alliages et de nouveaux matériaux comme des composites, et le plombage des dents avec des résines composites plutôt qu'avec des alliages)
analyser des exemples de la contribution canadienne aux sciences et à la technologie (p. ex. : analyser des exemples comme les travaux de Raymond Lemieux sur la reconnaissance moléculaire des oligosaccharides)
analyser, selon diverses perspectives, des avantages et des inconvénients pour la société et l'environnement lorsqu'on applique des connaissances scientifiques ou on introduit une technologie particulière (p. ex. : analyser une technologie particulière telle que le changement des liaisons formées en utilisant l'ozone plutôt que le chlore pour désinfecter l'eau et ainsi prévenir la formation d'hydrocarbones chlorinés toxiques dans les réserves d'eau traitée)
identifier la base théorique sur laquelle une recherche est fondée et mettre au point une prédiction ou une hypothèse qui concorde avec la base théorique (p. ex. : utiliser la théorie des liaisons pour prédire des propriétés de composés)
mener des recherches à la bibliothèque ou à l'aide d'outils électroniques afin de recueillir des renseignements sur un sujet donné (p. ex. : collecter de l'information liée aux propriétés chimiques et physiques des composés)
sélectionner et intégrer des renseignements de diverses sources imprimées ou électroniques ou de différentes parties d'une même source (p. ex. : étudier l'utilisation des propriétés chimiques et physiques des composés dans divers contextes)
décrire et appliquer une nomenclature et des systèmes de classification utilisés en sciences (p. ex. : mettre en application les règles de la nomenclature UICPA des composés ioniques)
repérer les limites d'un système de classification donné, et identifier d'autres méthodes de classification qui tiennent compte des anomalies (p. ex. : identifier les limites de l'utilisation des valeurs de l'électronégativité pour déterminer la nature polaire d'une liaison covalente spécifique)
compiler et afficher des données et des renseignements, manuellement
ou par ordinateur, sous divers formats, y compris des diagrammes,
des organigrammes, des tableaux, des graphiques et des diagrammes
de dispersion
(p. ex. : présenter visuellement des modèles qui expliquent des
forces intermoléculaires et intramoléculaires)
Communication et travail d'équipe
choisir et utiliser des modes de représentation numérique, symbolique, graphique et linguistique appropriés pour communiquer des idées, des plans et des résultats (p. ex. : représenter des composés ioniques et moléculaires par leurs formules et noms reconnus)
illustrer et expliquer la formation de liaisons ioniques, covalentes et métalliques
illustrer et expliquer les liaisons hydrogène et les forces van der Waals
écrire et nommer les formules de composés ioniques et moléculaires en suivant des règles simples de l'UICPA
identifier et décrire les propriétés de composés ioniques de composés moléculaires et des substances métalliques
décrire comment les forces intramoléculaires expliquent les propriétés des composés ioniques et moléculaires et des substances métalliques
classifier des substances ioniques, moléculaires et métalliques selon leurs propriétés
établir des liens entre les propriétés d'une substance et son modèle structural
expliquer le modèle structural d'une substance en termes des diverses liaisons qui la caractérisent
La chimie moderne est directement impliquée dans le développement de nouveaux matériaux. Dépendant de leurs applications prévues, des matériaux peuvent maintenant être synthétisés en conséquence de propriétés spécifiques telles que la masse, la résistance à la chaleur, la flexibilité, la malléabilité et la conductivité électrique. Afin de synthétiser des nouveaux matériaux, il est essentiel d'avoir une compréhension de l'arrangement des électrons, et ainsi, du type de liaison dans les matériaux. Pour l'élève, une connaissance de la nature des liaisons est importante parce que ces liaisons sont fondamentalement responsables pour les propriétés physiques et chimiques des matériaux. Cet exemple porte une attention particulière sur la nature des sciences et de la technologie.
L'élève identifie des changements dans la composition et la structure d'objets communs. L'évolution de la bicyclette et de l'automobile sont de bons exemples pour montrer comment des caractéristiques des matériaux, comme le fait d'être léger et résistant à la rouille, ont amélioré le rendement de ces types de véhicules.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Comment est-ce que la nature des liaisons détermine les propriétés des matériaux?
L'élève prédit et explique les différents types de forces intramoléculaires et intermoléculaires pour un certain composé. L'élève devrait se servir de modèles acceptés pour illustrer ces forces. Les composés étudiés devraient être nommés et représentés en fonction des conventions établies.
L'élève pourrait survoler des travaux importants réalisés par des scientifiques qui établissent des liens entre la structure et les propriétés moléculaires.
L'élève recherche des nouveaux matériaux tels que les composites, les résines, les alliages et la céramique et établit des liens entre les propriétés de ces matériaux et leur liaisons.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 115-7, 116-4, 117-11
Habiletés : 213-6, 214-1, 214-3
Connaissances : 321-6, 321-10
Attitudes : 443, 439
distinguer des questions scientifiques des problèmes technologiques (p. ex. : distinguer des questions comme «qu'est-ce que le processus de corrosion?» de problèmes technologiques comme «comment peut-on prévenir la corrosion?»)
analyser pourquoi et comment une technologie particulière a été développée et améliorée au fil du temps (p. ex. : analyser le développement de la pile électrochimique au fil du temps, à partir de gros appareils lourds jusqu'à des piles minuscules)
décrire et évaluer la conception et le fonctionnement de solutions technologiques, en utilisant des principes scientifiques (p. ex. : décrire l'évolution des piles électrochimiques en référence à la théorie d'oxydoréduction)
analyser des systèmes naturels et technologiques pour interpréter et expliquer leur structure et leur dynamique (p. ex. : analyser des exemples de systèmes tels que piles à hydrogène, batteries d'automobile, piles au nickel cadmium)
évaluer la conception et le fonctionnement d'une technologie en tenant compte de divers critères identifiés par l'élève (p. ex. : évaluer la conception et le fonctionnement de technologies de prévention de la corrosion pour l'entretien de ponts, de navires et d'autres structures en acier)
identifier des questions à étudier découlant de problèmes pratiques et d'enjeux (p. ex. : identifier des questions comme «comment prévenir la corrosion d'un pipeline?»)
définir et délimiter des problèmes facilitant la réalisation de recherches (p. ex. : se référer à une pile «modèle» simple avant d'essayer d'expliquer le fonctionnement d'une «pile pamplemousse»)
formuler des définitions opérationnelles de variables importantes (p. ex. : définir opérationnellement l'anode et la cathode)
réaliser des procédures en contrôlant les variables importantes et en adaptant ou en poussant plus loin des procédures, au besoin (p. ex. : mettre à l'épreuve une prédiction quant au voltage que produira une pile électrochimique)
sélectionner et utiliser des instruments et des substances de façon sûre (p. ex. : mettre dans un contenant approprié les déchets provenant des piles électrochimiques qui contiennent du plomb)
comparer des valeurs théoriques et des valeurs empiriques et expliquer des écarts (p. ex. : comparer le voltage théorique et empirique d'une pile)
évaluer la pertinence, la fiabilité et l'adéquation de données et de méthodes de collecte de données (p. ex. : évaluer la fiabilité de la mesure du voltage dans un laboratoire d'école secondaire)
construire et mettre à l'essai un prototype d'un dispositif ou d'un système et traiter des problèmes au fur et à mesure qu'ils surviennent (p. ex. : construire une pile électrochimique afin d'assister à l'explication du fonctionnement de la pile)
évaluer un dispositif conceptualisé et fabriqué par soi-même en fonction de critères développés personnellement (p. ex. : évaluer une pile électrochimique en utilisant des critères tels que le voltage produit et la fiabilité de la pile)
identifier et évaluer des applications possibles des découvertes (p. ex. : identifier et évaluer des applications parallèles pour des piles connues, telles que l'utilisation d'une batterie d'automobile dans un fauteuil roulant)
évaluer les procédures utilisées par des individus et des groupes dans la planification, la résolution de problèmes, la prise de décisions et l'accomplissement d'une tâche (p. ex. : revoir, en équipe, les contributions individuelles de chacun des membres du groupe qui avait pour tâche de fabriquer un appareil électrochimique)
définir, expérimentalement et théoriquement, l'oxydation et la réduction
écrire et équilibrer des demi-réactions et des réactions nettes
comparer des réactions d'oxydoréduction avec d'autres types de réactions
illustrer et étiqueter les parties d'une pile électrochimique et d'une pile électrolytique et expliquer leur fonctionnement
prédire, d'après leur potentiel de réduction, si des réactions d'oxydoréduction sont spontanées
prédire le voltage de diverses piles électrochimiques
comparer des piles électrochimiques et électrolytiques, en fonction de leur efficacité énergétique, du flux et du transfert d'électrons et des changements chimiques
expliquer les procédés de l'électrolyse et de la galvanoplastie
expliquer comment l'énergie électrique est produite dans une pile à hydrogène
L'élève utilise souvent des applications électrochimiques durant sa vie de tous les jours. En étudiant la conception et le fonctionnement de diverses technologies, l'élève comprendra mieux l'interaction entre les sciences et la technologie liées au progrès, à l'évolution et aux nombreux usages des technologies liées aux piles électrochimiques. D'autres processus et applications électrochimiques tels que la corrosion, la protection contre la corrosion et l'électrolyse peuvent aussi être étudiés au sein de ce contexte. Cet exemple porte une attention particulière sur les interactions entre les sciences et la technologie.
L'élève discute des différentes utilisations des piles et des batteries qu'elle ou il a observées dans sa vie quotidienne, par exemple, l'utilisation de piles ou de batteries dans les automobiles, les stimulateurs cardiaques, les audiophones et l'équipement électronique. Des différences entre ces piles et ces batteries, telles que leur nature alcaline ou rechargeable, seraient mentionnées.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Comment pouvons-nous augmenter le rendement des piles électrochimiques pour l'usage dans notre vie quotidienne?
L'élève manipule et «dissèque» plusieurs types de batteries et de piles électrochimiques. Ceci permet à l'élève de comparer leurs structures internes et de faciliter leur explication à savoir comment chacune des batteries et des piles électrochimiques fonctionne en termes de principes électrochimiques.
L'élève fait la conception et la construction d'une pile électrochimique dont elle ou il a prédit le voltage à l'avance. Par la suite, l'élève met à l'épreuve la pile fabriquée en vérifiant le voltage qu'elle produit et suggère comment il pourrait être possible d'en augmenter le rendement.
Dans le cadre d'un travail d'équipe, l'élève fait un rapport sur l'utilisation des piles électrochimiques dans divers contextes. Il serait attendu que l'équipe évalue la pertinence de ces applications.
L'élève travaille en collaboration dans l'élaboration d'une pile électrochimique permettant de faire fonctionner un appareil motorisé ou une lampe de poche, et identifie des façons d'en améliorer le rendement.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 116-6, 116-7
Habiletés : 213-2, 213-8, 215-7
Connaissances : 322-4, 322-6
Attitudes : 440, 445
expliquer le rôle que jouent les données, les théories et les paradigmes dans l'élaboration de connaissances scientifiques (p. ex. : expliquer comment la théorie des liaisons peut aider à expliquer certaines propriétés colligatives)
identifier diverses contraintes qui provoquent des compromis lors du développement et de l'amélioration des technologies (p. ex. : identifier des contraintes industrielles où l'augmentation du rendement est technologiquement réalisable mais n'est pas rentable)
comparer des démarches scientifiques avec des démarches technologiques (p. ex. : comparer la stoechiométrie utilisée en sciences ainsi qu'en technologie)
expliquer comment un grand jalon scientifique a transformé la pensée dans les milieux scientifiques (p. ex. : expliquer comment l'hypothèse d'Avogadro a révolutionné la façon de voir la chimie)
analyser et décrire des exemples où la compréhension scientifique a été améliorée ou révisée en raison de l'invention d'une technologie (p. ex. : identifier des exemples tels que l'invention d'outils et de techniques d'analyse, comme le spectroscope de masse et l'ionisation par la flamme qui ont amélioré notre compréhension des impuretés qui s'accumulent dans les systèmes d'alimentation en eau)
analyser et décrire des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique (p. ex. : donner des exemples tels qu'un appareil de mesure sensible de la conductivité, utilisé pour déterminer la concentration des impuretés ioniques dans l'eau et basé sur la théorie ionique)
analyser l'influence de la société sur des poursuites scientifiques et technologiques (p. ex. : analyser des pressions sociales qui ont mené à l'interdiction des phosphates dans les détergents)
identifier et décrire des carrières fondées sur les sciences et la technologie et ayant trait à la discipline scientifique à l'étude (p. ex. : identifier des carrières dans des domaines tels que le traitement des eaux et la chimie analytique)
concevoir une expérience en identifiant et en contrôlant les variables importantes (p. ex. : concevoir une expérience pour mettre à l'épreuve expérimentalement la méthode st|chiométrique en utilisant une réaction donnée)
énoncer une prédiction ou une hypothèse basée sur des données disponibles et des renseignements de fond (p. ex. : prédire la masse du produit formé en se servant de la stoechiométrie)
développer des procédures d'échantillonnage appropriées (p. ex. : développer des procédures d'échantillonnage pour mesurer le taux d'oxygène dissous dans l'eau)
mettre en |uvre des procédures d'échantillonnage appropriées (p. ex. : analyser l'eau provenant de sources communautaires afin de déterminer le taux de solides dissous)
utiliser des instruments efficacement et avec exactitude pour la collecte de données (p. ex. : utiliser une balance pour mesurer la masse de précipité formé dans une réaction chimique)
estimer des quantités (p. ex. : estimer le volume en excès nécessaire à la réalisation d'une expérience ayant trait à la st|chiométrie)
compiler et organiser des données selon des formats ou des traitements appropriés qui facilitent l'interprétation des données (p. ex. : compiler et organiser des données à partir de l'analyse d'échantillons d'eau provenant du système d'alimentation en eau d'une certaine communauté)
identifier et expliquer des sources d'erreurs et d'incertitude dans les mesures et exprimer des résultats en faisant état du degré d'incertitude (p. ex. : comparer, afin de trouver tout écart, la solubilité du chlorure de sodium obtenue en laboratoire avec une valeur acceptée)
expliquer comment des données confirment ou infirment l'hypothèse ou la prédiction (p. ex. : expliquer les différences entre le rendement prédit et le rendement réel d'un procédé industriel)
identifier et corriger des problèmes pratiques dans le fonctionnement d'un dispositif ou d'un système technologique (p. ex. : identifier des problèmes tels que la détermination des masses correctes lors d'expériences de stoechiométrie)
communiquer des questions, des idées et des intentions, recevoir, interpréter, comprendre et soutenir les idées d'autrui, ainsi qu'y répondre (p. ex. : présenter un rapport oral qui fait état d'une expérience de stoechiométrie réalisée à l'école)
définir la masse molaire, et calculer le nombre de moles d'une substance pure à partir de sa masse et vice versa
décrire le phénomène de la dissolution en se servant des concepts de forces intramoléculaires et intermoléculaires
définir le concept de l'équilibre en ce qui concerne les solutions
expliquer la solubilité en utilisant le concept de l'équilibre
expliquer comment différents facteurs affectent la solubilité, en utilisant le concept de l'équilibre
déterminer la solubilité molaire d'une substance pure dans l'eau
expliquer les variations dans la solubilité de diverses substances pures, étant donné un même solvant
utiliser les généralisations de la solubilité pour prédire la formation de précipités
expliquer l'effet des solutés sur le point de fusion de l'eau solide, en utilisant des forces intermoléculaires
identifier des rapports molaires entre réactifs et produits à partir d'équations chimiques équilibrées
exécuter des calculs st|chiométriques relatifs à des équations chimiques
identifier diverses applications de la st|chiométrie
prédire comment le rendement d'un procédé chimique particulier peut être maximisé
Il est important pour l'élève de comprendre que la majorité des réactions chimiques fait intervenir la dissolution d'un ou de plusieurs produits chimiques dans un médium tel que l'eau. L'élève devrait avoir l'occasion d'étudier la nature des solutés, les solvants, le concept de la mode, le balancement d'équations et la st|chiométrie. Ces concepts permettent à l'élève de mieux comprendre la nature des réactions chimiques. Cet exemple porte une attention particulière sur la nature des sciences et de la technologie.
L'élève compare les propriétés de différentes solutions à l'aide de diverses technologies et établie des classes de solutions telles que électrolyte/non électrolyte ou acide/base.
L'importance de contrôler la concentration d'une solution peut être illustrée en rappelant à l'élève qu'une solution d'ions fluorure très diluée est bénéfique, car elle freine la carie dentaire, mais qu'une solution d'ions fluorure concentrée est très toxique. Cet exemple devrait convaincre l'élève qu'il est essentiel de contrôler la concentration de cette solution.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Pourquoi est-ce que la capacité de prédire le type et la quantité de produit dans une réaction est-elle importante dans une recherche scientifique ou dans un processus chimio-industriel?
L'élève fait des calculs sur la concentration molaire d'une solution, ce qui mènera à la préparation d'une solution ionique d'une concentration connue. L'utilisation du matériel de laboratoire approprié dans la préparation de ce genre de solutions, comme une balance, une fiole volumétrique, un entonnoir et un bécher, devrait être accentué.
L'élève prédit, en utilisant la méthode st|chiométrique, la quantité de réactif utilisée ou produite dans un système chimique, étant donné une quantité précise d'un autre réactif utilisé ou produit dans cette réaction.
L'élève fait des recherches quantitatives dans le but de mettre à l'essai la capacité de prédiction de la méthode st|chiométrique et des analyses quantitatives pour déterminer une quantité inconnue dans un système chimique, comme la concentration inconnue d'une solution ou la masse inconnue d'un soluté.
L'élève discute, avec une ou un spécialiste en chimie industrielle, de l'utilité de la méthode st|chiométrique utilisée en sciences et met en évidence des applications industrielles de la st|chiométrie.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 114-4, 114-7
Habiletés : 213-3, 214-12, 215-1
Connaissances :323-10, 323-11
Attitudes : 439, 444, 445
décrire l'importance de la revue par des pairs dans le développement des connaissances scientifiques (p. ex. : utiliser des exemples tels que les premières expériences en fusion à froid, menées par Fleischman et Pons, qui semblaient indiquer une grande production d'énergie, mais ces résultats n'ont pas pu être reproduits et par conséquent la notion de fusion à froid a été discréditée)
Interactions entre les sciences et la technologie
analyser et décrire des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique (p. ex. : décrire des exemples tels que diverses essences pour la course automobile, les briquets, les cuisinières à propane et la fiole de Dewar)
analyser pourquoi les sciences et la technologie ont lieu dans diverses situations faisant intervenir des groupes ou des individus (p. ex. : analyser des exemples illustrant comment plusieurs techniciennes et techniciens, scientifiques et agences partagent leur travail dans la détermination du rendement énergétique des aliments, des combustibles et des explosifs)
analyser des connaissances et des habiletés acquises dans son étude des sciences afin d'identifier des domaines d'études ultérieures liées aux sciences et à la technologie (p. ex.: expliquer que les connaissances et les habiletés liées à la calorimétrie sont essentielles à la formation d'une ou d'un spécialiste en génie chimique)
analyser, selon diverses perspectives, des avantages et des inconvénients pour la société et l'environnement lorsqu'on applique des connaissances scientifiques ou on introduit une technologie particulière (p. ex. : analyser des avantages et des inconvénients liés à la combustion du charbon ou d'autres matériaux pour générer de l'électricité)
distinguer d'une part les questions qui peuvent être répondues par les sciences de celles qui ne le peuvent pas, et d'autre part, les problèmes qui peuvent être résolus par la technologie de ceux qui ne le peuvent pas (p. ex. : énoncer que les sciences peuvent prédire la valeur énergétique des combustibles fossiles et que la technologie peut développer des méthodes permettant d'exploiter cette énergie; ni les sciences ni la technologie peuvent nous dire la meilleure utilisation possible de ces ressources importantes)
proposer un plan d'action pour des questions sociales liées aux sciences et à la technologie, en tenant compte de diverses perspectives, y compris celle de la durabilité (p. ex. comparer les émissions des gaz à effet de serre provenant de diverses sources et proposer un plan d'action pour les réduire)
concevoir une expérience en identifiant et en contrôlant les variables importantes (p. ex. : concevoir une expérience permettant de déterminer par calorimétrie un changement d'enthalpie)
évaluer et sélectionner des instruments qui conviennent à la collecte de données, et des démarches qui conviennent à la résolution de problèmes, la recherche et la prise de décisions (p. ex. : utiliser un calorimètre dans des expériences de transfert de chaleur)
mener des recherches à la bibliothèque ou à l'aide d'outils électroniques afin de recueillir des renseignements sur un sujet donné (p. ex. : obtenir des renseignements de diverses sources concernant la quantité de chaleur pouvant être légalement libérée dans un lac ou une rivière)
sélectionner et intégrer des renseignements de diverses sources imprimées ou électroniques ou de différentes parties d'une même source (p. ex. : relever des renseignements de nature économique sur la meilleure façon de générer l'électricité dans sa région)
compiler et afficher des données et des renseignements, manuellement ou par ordinateur, sous divers formats, y compris des diagrammes, des organigrammes, des tableaux, des graphiques et des diagrammes de dispersion (p. ex. : utiliser une grille de prise de décision pour déterminer quel est le meilleur combustible pour réchauffer les bâtiments au Canada)
appliquer et évaluer d'autres modèles théoriques pour interpréter des connaissances dans un domaine donné (p. ex. : prédire un changement d'enthalpie et comparer le résultat expérimental aux résultats prévus de façon à évaluer la loi de Hess, la méthode de l'énergie de liaisons et la calorimétrie)
proposer d'autres solutions à un problème pratique donné, identifier les forces et les faiblesses possibles de chacune et en choisir une comme point de départ pour l'élaboration d'un plan (p. ex. : identifier des forces et des faiblesses de diverses façons permettant de générer de l'électricité)
identifier plusieurs perspectives qui influent sur une décision ou une question liée aux sciences (p. ex. : décider de la meilleure façon de se débarrasser de polluants provenant de centrales électriques, en utilisant des perspectives économique, scientifique, technologique, écologique et éthique)
travailler en collaboration avec des membres d'une équipe pour élaborer et réaliser un plan et traiter des problèmes au fur et à mesure qu'ils surviennent (p. ex. : réaliser des expériences pour mesurer la chaleur utilisée ou libérée dans diverses réactions chimiques)
écrire et équilibrer des équations chimiques pour les réactions de la combustion des alcanes
définir la réaction endothermique, la réaction exothermique, la chaleur massique, l'enthalpie, l'énergie de liaison, la chaleur de réaction et l'enthalpie molaire
calculer et comparer l'énergie intervenant lors des changements d'état et celle des réactions chimiques
calculer les changements d'énergie de diverses réactions chimiques, en utilisant l'énergie de liaisons, la chaleur de formation et la loi de Hess
illustrer à l'aide de diagrammes d'énergie potentielle les changements d'énergie de diverses réactions chimiques
déterminer expérimentalement les changements d'énergie de diverses réactions chimiques
comparer les enthalpies molaires de diverses réactions de combustion faisant intervenir des composés organiques
Au Canada, plusieurs centrales électriques dépendent de la combustion de combustibles tels que le charbon, le diesel, les copeaux de bois et le gaz naturel. Comme la production d'énergie et l'utilisation subséquente de cette énergie coûte de l'argent, il existe un besoin d'assurer une démarche efficace permettant de produire et d'utiliser de l'énergie. L'élève devrait avoir l'occasion de produire et d'utiliser de l'énergie. L'élève devrait avoir l'occasion d'étudier le concept ainsi que les enjeux reliés à l'utilisation de la chaleur pour produire de l'électricité. Cet exemple porte une attention particulière aux contextes social et environnemental des sciences et de la technologie et sur le concept unificateur énergie.
L'élève compare les différentes façons de produire de l'électricité au Canada. Des méthodes telles que l'énergie nucléaire, l'hydroélectricité, l'énergie éolienne et d'autres sources d'énergie seront probablement mentionnées mais l'on devrait progressivement amener l'élève à se concentrer sur les méthodes utilisant des réactions de combustion.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Quel est le meilleur combustible à utiliser dans les centrales électriques?
L'élève devrait prédire la quantité de chaleur générée par diverses réactions de combustion en se servant des énergies de liaisons, des chaleurs de formations et de la Loi de Hess. Ses calculs menant à des prédictions peuvent être communiqués en se servant de diagrammes d'énergie potentielle.
L'élève mène des expériences en se servant de calorimétrie de base pour mesurer la chaleur utilisée ou produite dans diverses réactions chimiques; par après, elle ou il compare ses résultats expérimentaux avec ses prédictions.
L'élève visite une centrale électrique pour apprécier l'ampleur et la complexité de la technologie impliquée. Elle ou il pourrait alors associer sa compréhension théorique à des applications technologiques directes et à des carrières possibles.
L'élève prépare un rapport recommandant l'utilisation d'un combustible particulier pour une centrale électrique. Sa recommandation devrait prendre en compte une comparaison de l'émission de gaz à effet de serre et d'autres polluants découlant des réactions. Le rapport devrait aussi comporter des perspectives économique, scientifique, technologique, écologique et éthique. Par conséquent, la question de la durabilité doit être soulignée dans le rapport.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 117-9, 118-10
Habiletés : 213-7, 214-3, 215-4
Connaissances : 324-4, 324-6
Attitudes :441, 446
Table des matières du cadre commun de résultats d'apprentissage ou résultats d'apprentissage présentés par année scolaire ou section suivante ou page de titre