expliquer comment un grand jalon scientifique a transformé la pensée dans les milieux scientifiques (p. ex. : expliquer comment les contributions de Galilée, de Descartes et de Newton ont amélioré notre compréhension des forces et du mouvement)
analyser pourquoi et comment une technologie particulière a été développée et améliorée au fil du temps (p. ex. : analyser des technologies utilisées pour réduire l'oscillation, causée par le vent, des grands édifices)
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 tels qu'une meilleure compréhension des niveaux supérieurs de l'atmosphère terrestre rendue possible grâce à l'utilisation de fusées munies d'instruments d'observation)
analyser et décrire des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique (p. ex. : analyser des exemples comme des lanceurs de missiles et des ceintures de sécurité)
décrire et évaluer la conception et le fonctionnement de solutions technologiques, en utilisant des principes scientifiques (p. ex. : évaluer des technologies telles que les coussins d'air permettant de réduire les blessures et la rotation de la station spatiale permettant de créer la gravité artificielle)
analyser des systèmes naturels et technologiques pour interpréter et expliquer leur structure et leur dynamique (p. ex. : analyser des systèmes de freinage)
analyser l'influence de la société sur des poursuites scientifiques et technologiques (p. ex. : analyser les pressions sociales menant au développement de dispositifs et procédures de sécurité liés au transport)
évaluer la conception et le fonctionnement d'une technologie en tenant compte de divers critères identifiés par l'élève (p. ex. : évaluer des systèmes de freins anti-blocage)
concevoir une expérience en identifiant et en contrôlant les variables importantes (p. ex. : concevoir une expérience permettant de mesurer l'accélération due à la gravité)
réaliser des procédures en contrôlant les variables importantes et en adaptant ou en poussant plus loin des procédures, au besoin (p. ex. : étudier les rapports entre la force, la masse et l'accélération, et des rapports entre la distance, le vecteur vitesse et le temps)
utiliser des instruments efficacement et avec exactitude pour la collecte de données (p. ex. : faire la collecte de données à l'aide de photobarrières et de chronomètres)
compiler et organiser des données selon des formats ou des traitements appropriés qui facilitent l'interprétation des données (p. ex. : organiser des données liées à une expérience ayant pour but la détermination des rapports entre la force, la distance et le travail)
identifier la droite la mieux ajustée d'un diagramme de dispersion et interpoler ou extrapoler en fonction de celle-ci (p. ex. : identifier la droite la mieux ajustée à partir des données obtenues lors d'expériences liées à l'étude du déplacement en fonction du temps)
interpréter des régularités et des tendances dans les données et inférer ou calculer des rapports linéaires et non linéaires entre des variables (p. ex. : interpréter et calculer les rapports entre le déplacement et le temps, à partir de graphiques et de données)
comparer des valeurs théoriques et des valeurs empiriques et expliquer des écarts (p. ex. : comparer des écarts entre les valeurs expérimentale et théorique de la gravité)
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. : expliquer des sources d'erreurs lors de la détermination de la valeur expérimentale de la gravité)
choisir et utiliser des modes de représentation numérique, symbolique, graphique et linguistique appropriés pour communiquer des idées, des plans et des résultats (p. ex. : utiliser des diagrammes de forces et des diagrammes incluant des vecteurs)
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 pour déterminer la puissance fournie par une machine construite par un groupe)
utiliser des vecteurs pour représenter la force, le vecteur vitesse et l'accélération
analyser quantitativement les mouvements horizontal et vertical d'un projectile
identifier le schème de référence d'un mouvement donné
appliquer les lois de Newton pour expliquer l'inertie, les rapports entre la force, la masse et l'accélération, et l'interaction des forces entre deux objets
analyser quantitativement les rapports entre la force, la distance et le travail
analyser quantitativement les rapports entre le travail, le temps et la puissance
analyser quantitativement le mouvement en deux dimensions, aussi bien sur un plan vertical que sur un plan horizontal
décrire et étudier le mouvement circulaire uniforme à l'aide d'analyses algébriques et vectorielles
expliquer quantitativement le mouvement circulaire en utilisant les lois de Newton
Notre compréhension des forces et du déplacement a un effet sur notre vie, que ce soit lors de la conduite d'une voiture ou d'une course folle dans les montagnes russes d'un parc d'amusement. Les lois de Newton étaient révolutionnaires, car elles expliquaient le comportement d'objets en mouvement et de systèmes sur la Terre et dans l'Univers. L'élève devrait avoir l'occasion d'étudier une variété de situations faisant intervenir les lois de Newton. Cet exemple porte une attention particulière aux interactions entre les sciences et la technologie et sur le concept unificateur changement et constance.
L'élève demande aux fabricants d'automobiles des renseignements sur la conception et le fonctionnement de mécanismes de sécurité comme les ceintures de sécurité, les sièges d'auto pour enfants et les coussins d'air. À l'aide de ces renseignements, l'élève discute comment ces dispositifs de sécurité permettent de contrecarrer l'effet des forces agissants lors de collision.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Quels principes de la physique sous-tendent la conception de dispositifs de sécurité comme le coussin d'air?
En utilisant le scénario d'une collision automobile avec un mur, l'élève repère les forces agissant sur l'automobile et les passagers à différentes vitesses, selon la masse d'une voiture et avec ou sans des dispositifs de sécurité.
L'élève détermine les principes scientifiques et les hypothèses au sujet du comportement humain qui sous tendent la conception de dispositifs de sécurité.
L'élève considère si c'est une bonne idée, pour les fabricants, de permettre aux automobilistes de désactiver leurs coussins d'air, d'augmenter la vitesse d'activation actuelle des coussins d'air de 30 km/h à 55 km/h, ou de réduire l'accélération du déploiement du coussin d'air de 300m/s à 210 m/s.
L'élève suggère des façons d'améliorer le niveau de conformité en ce qui concerne l'utilisation de mécanismes de sécurité comme les ceintures de sécurité, les sièges d'auto pour enfants et les coussins d'air.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 116-4, 116-7
Habiletés : 214-5, 214-10, 215-2
Connaissances : 325-5, 325-8
Attitudes : 445, 449
identifier diverses contraintes qui provoquent des compromis lors du développement et de l'amélioration des technologies (p. ex. : identifier des enjeux tels que la conception, la disponibilité et le coût des dispositifs de prévention des blessures dans les sports)
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. : utiliser un langage approprié relié à l'énergie et à la quantité de mouvement lors de la description du fonctionnement des ceintures de sécurité au moment d'un accident d'automobile)
distinguer des questions scientifiques des problèmes technologiques (p. ex. : distinguer des questions scientifiques comme «qu'est-ce que la loi de la conservation de l'énergie?» et des problèmes technologiques comme «comment mettre en application ces concepts dans le développement de dispositifs de sécurité dans les automobiles?»)
analyser pourquoi et comment une technologie particulière a été développée et améliorée au fil du temps (p. ex. : analyser comment des ceintures de sécurité dans les automobiles ont été améliorées au fil du temps)
analyser et décrire des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique (p. ex. : décrire des exemples tels que des cordes à bungee et des pare-chocs permettant d'amortir les heurts)
décrire et évaluer la conception et le fonctionnement de solutions technologiques, en utilisant des principes scientifiques (p. ex. : décrire des technologies tels que les câbles d'escalade, les coussins d'air, et les casques protecteurs)
analyser pourquoi les sciences et la technologie ont lieu dans diverses situations faisant intervenir des groupes ou des individus (p. ex. : analyser des exemples montrant comment les enquêtes policières liées à des accidents automobiles, font référence à la loi de la conservation de la quantité de mouvement)
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. : distinguer des problèmes qui peuvent être résolus par la technologie tel que le développement de dispositifs améliorés de prévention des blessures dans les automobiles et ceux qui ne le peuvent pas tels que l'élimination des accidents)
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. : proposer un plan d'action face à l'idée de décider d'éliminer les limites de vitesse sur les autoroutes à quatre voies
identifier des questions à étudier découlant de problèmes pratiques et d'enjeux (p. ex. : identifier des questions telles que «comment augmenter l'efficacité des transformations de l'énergie?»)
concevoir une expérience en identifiant et en contrôlant les variables importantes (p. ex. : concevoir une expérience pour étudier la loi de la conservation de l'énergie)
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 des instruments lors de la préparation d'une expérience pour étudier la loi de la conservation de l'énergie)
réaliser des procédures en contrôlant les variables importantes et en adaptant ou en poussant plus loin des procédures, au besoin (p. ex. : contrôler les variables importantes lors d'expérimentations liées aux rapports entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle)
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. : créer des diagrammes de forces à l'aide d'un logiciel approprié)
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. : faire la synthèse des résultats obtenus lors d'études pertinentes en établissant des liens entre les données et la conclusion)
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. : mettre à l'essai des dispositifs variés lors de l'activité liée à la chute amortie d'un |uf)
évaluer un dispositif conceptualisé et fabriqué par soi-même en fonction de critères développés personnellement (p. ex. : développer des critères tels que l'utilisation de matériaux appropriés et la pertinence de la conception du dispositif lors de l'activité liée à la chute amortie d'un |uf)
choisir et utiliser des modes de représentation numérique, symbolique, graphique et linguistique appropriés pour communiquer des idées, des plans et des résultats (p. ex. : communiquer les résultats de recherches démontrant la loi de la conservation de l'énergie ou le rapport entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle)
identifier plusieurs perspectives qui influent sur une décision ou une question liée aux sciences (p. ex. : identifier des perspectives telles que la législation par rapport au coût et à la liberté individuelle en ce qui concerne les dispositifs de sécurité comme la ceinture de sécurité et les systèmes de résistance passive)
analyser quantitativement des rapports entre la masse, la hauteur, la vitesse et l'énergie calorifique en utilisant la loi de la conservation de l'énergie
appliquer quantitativement les lois de Newton aux impulsions et aux changements de la quantité de mouvement
appliquer quantitativement la loi de la conservation de la quantité de mouvement aux collisions à une ou deux dimensions et aux explosions
déterminer laquelle des lois de la conservation de la quantité de mouvement est plus appropriée à la résolution d'un problème pratique faisant intervenir des collisions élastiques et inélastiques
décrire quantitativement l'énergie mécanique comme étant la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle
analyser quantitativement des problèmes traitant de la cinématique et de la dynamique, en se servant du concept de l'énergie mécanique
analyser des situations courantes de transformation d'énergie à l'aide du principe reliant l'énergie au travail
déterminer le pourcentage de rendement de transformations d'énergie
appliquer quantitativement la loi de la conservation de la masse et de l'énergie, en se servant de l'équivalence masse-énergie proposée par Einstein
Pour marquer leur entrée dans l'âge adulte, les hommes d'une île du Pacifique attachaient leurs chevilles avec des plantes grimpantes et se jetaient dans le vide à partir de plate-formes construites à flanc de coteau. De nos jours, les grands sauts bungee sont devenus populaires auprès des amateurs de sensations fortes du monde entier. La conception des cordes bungee et le fait de déterminer une hauteur sécuritaire pour la plate-forme sont des considérations importantes dans la réduction des risques. L'élève devrait être en mesure de considérer les lois de la conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement lors de l'analyse de situations comme les sauts de bungee. Cet exemple porte une attention particulière sur la nature des sciences et de la technologie.
L'élève regarde en direct ou sur vidéo le grand saut bungee et note la séquence du déroulement d'un saut. L'élève examine et remarque les propriétés de la corde bungee utilisée pour le saut.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Comment pourrait-on concevoir un grand saut de bungee de sorte qu'il puisse accommoder des personnes dont la masse se situe entre 35 kg et 120 kg?
L'élève utilise la loi de la conservation de l'énergie pour déterminer le vecteur vitesse d'une personne au bas de la corde bungee à la fin du saut initial.
L'élève conçoit un prototype de grand saut bungee à l'échelle du laboratoire pouvant accommoder une certaine étendue de masses.
L'élève construit le prototype de grand saut bungee, le met à l'essai à l'aide d'une variété de masses et apporte des ajustements au besoin.
L'élève compare des données théoriques avec des données recueillies à partir de mises à l'essai du prototype.
L'élève extrapole les résultats des mises à l'essai du prototype à des conditions réelles en tenant compte de la masse des personnes qui font le saut, de la hauteur de la plate-forme pour le saut, de la distance de la chute libre, de la constance d'élasticité, et des énergies potentielles et cinétiques, sous formes mathématique et graphique.
L'élève repère des compromis dans la conception d'un grand saut bungee.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 114-4, 115-5
Habiletés : 212-3, 213-2, 214-3, 214-11
Connaissances : 326-1, 326-5
Attitudes : 449
expliquer le rôle que jouent les données, les théories et les paradigmes dans l'élaboration de connaissances scientifiques (p. ex. : expliquer le rôle des données dans le développement du modèle de la dualité ondulatoire corpusculaire de la lumière et le débat Newton-Huygens)
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 des expériences ont permis d'appuyer l'existence du photon)
analyser et décrire des exemples où la compréhension scientifique a été améliorée ou révisée en raison de l'invention d'une technologie (p. ex. : donner des exemples comme le spectroscope, les fibres optiques et les rayons X)
décrire et évaluer la conception et le fonctionnement de solutions technologiques, en utilisant des principes scientifiques (p. ex. : évaluer la conception et la fonction des tours de transmission de micro-ondes et des satellites de communication et autres dispositifs optiques)
analyser des systèmes naturels et technologiques pour interpréter et expliquer leur structure et leur dynamique (p. ex. : analyser les systèmes et composantes d'un dispositif muni de cellules photoélectriques permettant de détecter ou de surveiller un événement)
analyser l'influence de la société sur des poursuites scientifiques et technologiques (p. ex. : analyser des considérations liées à la santé qui ont mené au développement de lotions solaires)
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. : démontrer une conscience liée au fait que l'étude de la lumière et du son peut conduire à une carrière d'optométriste ou d'audiologue)
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 exemples tels que le four à micro-ondes, les téléphones cellulaires et l'utilisation médicale des rayons X)
évaluer la conception et le fonctionnement d'une technologie en tenant compte de divers critères identifiés par l'élève (p. ex. : évaluer des technologies comme les photoradars, les rayons X, les satellites utilisés pour établir des prévisions météorologiques et pour réaliser le monitorage environnemental ou agricole)
concevoir une expérience en identifiant et en contrôlant les variables importantes (p. ex. : concevoir des expériences pour mesurer la sensibilité de certains êtres vivants aux sons)
énoncer une prédiction ou une hypothèse basée sur des données disponibles et des renseignements de fond (p. ex. : prédire la régularité de la réception des ondes radiophoniques AM et FM en milieu urbain et en milieu rural)
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. : énoncer des prédictions et des hypothèses lors de la recherche sur le rayonnement d'un corps noir et l'effet photoélectrique)
mettre en |uvre des procédures d'échantillonnage appropriées (p. ex. : mettre en |uvre des procédures appropriées lors de la mesure de la radiation émise par des fours à micro-ondes ou des téléphones cellulaires)
mener des recherches à la bibliothèque ou à l'aide d'outils électroniques afin de recueillir des renseignements sur un sujet donné (p. ex. : élaborer une recherche sur les niveaux acceptables d'exposition à la radiation électromagnétique)
appliquer et évaluer d'autres modèles théoriques pour interpréter des connaissances dans un domaine donné (p. ex. : évaluer le modèle ondulatoire de la lumière et le modèle corpusculaire de la lumière)
évaluer la pertinence, la fiabilité et l'adéquation de données et de méthodes de collecte de données (p. ex. : évaluer des données obtenues lors d'une étude des ondes à l'aide d'une cuve à ondes)
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. : évaluer une recherche réalisée par un groupe au sujet du son ou de la pollution par le bruit)
décrire des caractéristiques des ondes longitudinales et transversales
appliquer l'équation d'une onde pour expliquer et prédire son comportement
expliquer quantitativement les rapports entre le déplacement, le vecteur vitesse, le temps et l'accélération, en ce qui a trait au mouvement harmonique simple
expliquer quantitativement le rapport entre les énergies potentielle et cinétique d'une masse en mouvement harmonique simple
comparer et décrire les propriétés de la radiation électromagnétique et du son
décrire comment le son et la radiation électromagnétique, en tant que formes d'énergie, sont produits et transmis
appliquer les lois de la réfraction et de la réflexion pour prédire le comportement des ondes
expliquer qualitativement et quantitativement les phénomènes d'interférence, de diffraction, de réflexion et de réfraction des ondes, ainsi que l'effet Doppler-Fizeau
décrire comment le concept de l'énergie quantique explique le rayonnement d'un corps noir et l'effet photoélectrique
expliquer qualitativement et quantitativement l'effet photoélectrique
résumer les données à l'appui des modèles ondulatoire et corpusculaire de la lumière
La compréhension des ondes mécaniques comme le son a des implications artistiques et esthétiques. Les ordinateurs, par exemple, sont équipés de cartes de son qui peuvent produire des sons semblables à ceux des instruments de musique conventionnels. La difficulté, pour les conceptrices et concepteurs de logiciels, consiste à faire en sorte que l'ordinateur reproduise les sons d'un instrument de musique. Il est important de permettre à l'élève de se familiariser avec des principes de base associés aux sons et de l'encourager à explorer ces phénomènes à l'aide de matériel concret. Cet exemple porte une attention particulière sur les interactions entre les sciences et la technologie et sur le concept unificateur changement et constance.
L'élève utilise une variété d'instruments pour produire le do du milieu du piano. Par exemple, l'élève pourrait écouter les sons du do pur et du do en utilisant une carte de son d'ordinateur.
L'élève décrit alors chaque son produit.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : Comment faire pour qu'un ordinateur produise le son do du milieu du piano exactement pareil à celui produit par un piano de concert?
L'élève utilise des termes comme le ton, la tonalité, la fréquence et le mixage de la fréquence pour décrire les ressemblances et les différences entre les sons produits par les différents instruments.
L'élève utilise la carte de son d'un ordinateur pour produire différents sons en mixant la fréquence d'un do à d'autres fréquences.
À l'aide d'un oscilloscope, l'élève produit des graphiques des sons produits par différents instruments.
L'élève utilise une méthode de tâtonnements lors du processus de mixage, pour faire en sorte que l'ordinateur produise les mêmes graphiques que ceux produits par le piano de concert pour le do du milieu du piano.
L'élève crée un profil de sons de différents instruments en utilisant la technologie appropriée.
L'élève se sert d'un ordinateur pour imprimer la notation musicale correspondant aux sons produits par la carte de son.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 116-6, 116-7
Habiletés : 213-1, 214-8, 215-7
Connaissances : 327-1, 327-2, 327-4
Attitudes : 441, 445
expliquer le rôle que jouent les données, les théories et les paradigmes dans l'élaboration de connaissances scientifiques (p. ex. : expliquer le rôle des données et des théories dans le concept de champs)
identifier diverses contraintes qui provoquent des compromis lors du développement et de l'amélioration des technologies (p. ex. : identifier des enjeux tels que le coût et la disponibilité des moteurs électriques pour les automobiles)
décrire l'importance de la revue par des pairs dans le développement des connaissances scientifiques (p. ex. : décrire des exemples tels que la critique des travaux publiés de Coulomb, Cavendish, Gilbert et Franklin)
expliquer comment un grand jalon scientifique a transformé la pensée dans les milieux scientifiques (p. ex. : expliquer comment la théorie des champs a aidé à comprendre le mouvement des corps célestes et le rôle des particules chargées dans des champs électromagnétiques)
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 tels que comment l'équipement utilisé par Coulomb et Cavendish a permis d'améliorer notre compréhension scientifique)
analyser des systèmes naturels et technologiques pour interpréter et expliquer leur structure et leur dynamique (p. ex. : analyser des systèmes tels que des moteurs et des génératrices, des systèmes d'alimentation de la batterie d'une voiture, des photocopieurs et des purificateurs d'air électrostatiques)
analyser l'influence de la société sur des poursuites scientifiques et technologiques (p. ex. : analyser le besoin de protéger les humains contre les champs électriques et magnétiques)
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. : démontrer une conscience du fait que des études avancées peuvent mener à des carrières en radiologie, en géologie et en génie électrique)
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. : décider si un nouveau développement domiciliaire devrait être autorisé près d'une ligne à haute tension)
définir et délimiter des problèmes facilitant la réalisation de recherches (p. ex. : étudier les rapports entre la force électrique et la charge en utilisant deux charges seulement)
concevoir une expérience pour identifier des variables spécifiques (p. ex. : concevoir une expérience permettant l'étude de la force électrique en se servant d'une balance à courant)
estimer des quantités (p. ex. : estimer des quantités lors de la mesure de champs électrique ou magnétique)
sélectionner et intégrer des renseignements de diverses sources imprimées ou électroniques ou de différentes parties d'une même source (p. ex. : élaborer une recherche liée aux nouveaux progrès dans le développement de la voiture électrique)
interpréter des régularités et des tendances dans les données et inférer ou calculer des rapports linéaires et non linéaires entre des variables (p. ex. : interpréter des tendances dans les données expérimentales lors de la vérification de la relation inverse au carré)
identifier et appliquer des critères, y compris la présence de préjugés, pour évaluer des données et des sources d'information (p. ex. : appliquer des critères pour évaluer des renseignements ayant trait aux effets nocifs des champs électromagnétiques)
identifier et corriger des problèmes pratiques dans le fonctionnement d'un dispositif ou d'un système technologique (p. ex. : réaliser des ajustements appropriés afin d'assurer le bon fonctionnement d'une balance à courant)
communiquer des questions, des idées et des intentions, recevoir, interpréter, comprendre et soutenir les idées d'autrui, ainsi qu'y répondre (p. ex. : débattre de la faisabilité de l'automobile électrique)
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 d'études liées à la protection des systèmes informatiques contre les champs électriques et magnétiques)
décrire des champs gravitationnel, électrique et magnétique comme étant des régions d'espace qui affectent la masse et la charge
décrire des champs gravitationnel, électrique, et magnétique en illustrant la source et la direction des lignes de force
décrire des champs électriques en termes de charges semblables et opposées et des champs magnétiques en termes de pôles
comparer la loi de la gravitation universelle de Newton et la loi de Coulomb, et appliquer quantitativement ces deux lois
analyser qualitativement et quantitativement les forces qui agissent sur une charge en mouvement et sur un courant électrique dans un champ magnétique uniforme
décrire le champ magnétique produit par un courant dans un solénoïde et dans un long conducteur rectiligne
analyser qualitativement et quantitativement l'induction électromagnétique produite par un flux magnétique changeant et par un conducteur en mouvement
développer et comparer des expressions utilisées dans la mesure de champs et de forces gravitationnels, électriques et magnétiques
comparer le fonctionnement d'un moteur et d'une génératrice à l'aide des principes de l'électromagnétisme
La télévision est utilisée conjointement avec les caméras vidéo, les vidéodisques et les magnétoscopes à une grande variété de fins, y compris divertissement, éducation, ingénierie et médecine. Les appareils électriques utilisent les principes de l'électromagnétisme et de l'énergie pour produire une image sur l'écran. L'élève devrait être capable d'appliquer ces principes au fonctionnement d'un tube-image d'un téléviseur. Cet exemple porte une attention particulière aux interactions entre les sciences et la technologie et au concept unificateur énergie.
À l'aide d'une source de courant continu, de fils, de solénoïde et d'une boussole, l'élève étudie les caractéristiques d'un champ magnétique et se sert d'un tube à rayons cathodiques pour observer les effets d'un aimant sur un faisceau d'électrons.
L'élève étudie le développement de la technologie télévisuelle, à l'aide de sources écrites et électroniques.
L'exploration ci-dessus peut mener à la question suivante : La qualité de l'image produite par un téléviseur de 27 pouces est-elle supérieure à celle produite par un téléviseur de 54 pouces?
L'élève analyse de manière qualitative et quantitative les forces produites par l'entremise de courants électriques transmis dans un fil. L'élève met au point un plan visant à comparer la qualité de l'image de petits et grands tubes-images en déterminant certains des principaux critères et variables.
L'élève énumère les difficultés rencontrées dans la conception d'un téléviseur de 54 pouces par rapport à la fabrication d'un téléviseur de 27 pouces; et les changements dans la conception, si la qualité de l'image du téléviseur de 54 pouces devait correspondre à celle du téléviseur de 27 pouces.
L'élève détermine s'il serait préférable, pour l'acheteur, que le fabriquant de téléviseurs pour l'Amérique du Nord renouvelle l'écran couleur 25 fois par seconde plutôt que 30 fois par seconde, comme c'est le cas actuellement, et que le faisceau d'électrons trace 625 lignes sur l'écran plutôt que 525, comme le veut la norme actuelle.
L'élève explique la synchronisation du tube à rayons cathodiques d'une caméra de télévision et d'un téléviseur.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 114-4
Habiletés : 212-2, 212-6, 213-7
Connaissances : 328-3, 328-5, 320-6
Attitudes : 441, 443
comparer des démarches scientifiques avec des démarches technologiques (p. ex. : comparer les démarches utilisées dans le développement du modèle de l'atome de Bohr avec celles utilisées dans le développement du photomètre d'une caméra)
expliquer comment un grand jalon scientifique a transformé la pensée dans les milieux scientifiques (p. ex. : expliquer l'impact sur la physique moderne de la théorie de Planck traitant des quanta d'énergie)
analyser pourquoi et comment une technologie particulière a été développée et améliorée au fil du temps (p. ex. : analyser la conception des réacteurs nucléaires pour répondre aux besoins énergétiques et aux exigences de sécurité)
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 le développement de la théorie atomique fondé sur de nouvelles données)
analyser et décrire des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique (p. ex. : analyser et décrire des exemples comme l'invention des semiconducteurs et du microscope électronique)
décrire et évaluer la conception et le fonctionnement de solutions technologiques, en utilisant des principes scientifiques (p. ex. : décrire des exemples tels que la thérapie du cancer par le cobalt et le détecteur de fumée)
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 liés à l'utilisation de radiations dans diverses technologies médicales)
analyser des exemples de la contribution canadienne aux sciences et à la technologie (p. ex. : analyser des exemples tels que le développement de la technologie liée au réacteur nucléaire CANDU)
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. : distinguer des questions qui peuvent être répondues par les sciences comme «quels sont les principes scientifiques derrière la datation au carbone?» et celles qui ne le peuvent pas comme «comment est-ce que la datation au carbone peut fournir des renseignements complets au sujet du passé?»)
formuler des définitions opérationnelles de variables importantes (p. ex. : définir opérationnellement la notion de demi-vie)
développer des procédures d'échantillonnage appropriées (p. ex. : développer des procédures d'échantillonnage pour détecter du radon dans les sous-sol des maisons)
sélectionner et utiliser des instruments et des substances de façon sûre (p. ex. : manipuler de façon sûre des substances radioactives)
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. : démontrer une connaissance des normes SIMDUT lors de la manipulation de matériaux radioactifs)
expliquer comment des données confirment ou infirment l'hypothèse ou la prédiction (p. ex. : analyser des données obtenues sur la désintégration radioactive)
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. : proposer des solutions alternatives liées à l'entreposage des déchets radioactifs)
identifier de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de ce qui a été appris (p. ex. : identifier des questions telles que «qu'elle est l'origine de la vie?» et «quel est l'âge de la Terre?»)
identifier et évaluer des applications possibles des découvertes (p. ex. : examiner des solutions alternatives à la surveillance associée à l'entreposage des déchets radioactifs)
identifier plusieurs perspectives qui influent sur une décision ou une question liée aux sciences (p. ex. : identifier plusieurs perspectives qui devraient être prises en compte lors de la construction d'un réacteur nucléaire dans une communauté pour lui procurer de l'énergie électrique)
développer, présenter et soutenir une position ou une ligne de conduite basée sur des découvertes (p. ex. : défendre une certaine position sur l'utilisation et l'entreposage d'armement nucléaire ou de combustibles nucléaires épuisés)
expliquer quantitativement l'effet Compton et l'hypothèse de Broglie, en utilisant les lois de la mécanique, la conservation de la quantité de mouvement et la nature de la lumière
expliquer quantitativement le modèle atomique de Bohr comme étant une synthèse des concepts classiques et quantiques
expliquer le rapport entre les niveaux d'énergie du modèle de Bohr, la différence d'énergie entre les niveaux, et l'énergie des photons émis
décrire les produits de la désintégration radioactive, ainsi que les caractéristiques des radiations alpha, bêta et gamma
décrire des sources de radioactivité dans des milieux naturels et fabriqués
comparer qualitativement et quantitativement la fission et la fusion nucléaires
expliquer à l'aide du modèle de la mécanique quantique des phénomènes lumineux naturels
Les humains sont exposés quotidiennement à diverses sources de radiation. Dans certaines situations la radiation, comme celle des rayons X, procure des avantages. Dans d'autres situations, la radiation, comme celle provenant du Soleil, pose certains risques. L'élève évaluera les avantages et les inconvénients du contact avec la radiation à partir de sources de radiations naturelles et artificielles. Cet exemple porte une attention particulière sur les contextes social et environnemental des sciences et de la technologie et les concepts unificateurs énergie et changement et constance.
À l'aide de matériaux disponibles comme des pièces de monnaie, des jetons de couleur et de bonbons, l'élève participe à une activité visant à démontrer la demi-vie. L'élève trace ensuite un graphique. Ce graphique peut par la suite être mis en rapport avec des courbes de désintégration reliées à d'autres substances radioactives obtenues de sources d'information variées.
En équipe, l'élève s'emploie à mettre au point un processus d'échantillonnage convenable qui servira à déterminer le niveau de radiation auquel son corps est exposé à la maison ou à l'école.
L'exploration ci-dessus peut mener aux questions suivantes : Quel est le degré de radiation auquel sont exposés les humains dans une journée typique et quels sont les avantages et les inconvénients de ces contacts avec la radiation?
À l'aide d'un compteur Geiger, l'élève mesure la radioactivité d'une variété de sources comme des détecteurs de fumée et des gaz de radon dans des sous-sols.
À l'aide de sources écrites électroniques, l'élève repère et résume des renseignements sur les sources communes de radiation, les périodes radioactives et le degré d'exposition radioactive par année. L'élève détermine ensuite le degré de radiation auquel son corps est exposé.
L'élève compare les causes de mortalité dues à la radiation, à d'autres causes comme les accidents automobiles, le tabagisme, dans l'exercice de fonctions ou dans le cadre d'activités liées aux loisirs.
L'élève organise une analyse des avantages et des inconvénients du contact avec des sources de radiation artificielles ou des traitements biomédicaux comme les traitements au cobalt et les traceurs radioactifs utilisés pour les diagnostics médicaux.
Cet exemple donne des pistes possibles pour l'atteinte des résultats d'apprentissage suivants :
STSE : 114-7, 118-8
Habiletés : 212-7, 212-9, 215-4, 215-5
Connaissances : 329-4, 329-5
Attitudes : 436, 437, 442, 447
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