UE03 Bases scientifiques

Les finalités de l'UE

Cette unité d’enseignement regroupe deux activités d’apprentissage complémentaires : Mathématiques appliquées et Concepts scientifiques

L’unité d’enseignement vise à :

• Développer et consolider la capacité de raisonnement logique de l’étudiant.e.
• Offrir une culture mathématiques de base pour résoudre des problèmes concrets rencontrés par un futur cadre généraliste.
•  Permettre l’acquisition et la maîtrise de connaissances scientifiques fondamentales.
• Amener l’étudiant.e à mobiliser ces connaissances et ces formes de raisonnement pour résoudre des problèmes, interpréter une expérience ou comprendre un phénomène.
• Favoriser l’émergence d’un esprit critique face aux enjeux techniques et scientifiques.

Les contenus de l'UE

Cette unité comporte deux axes complémentaires : Mathématiques Appliquées et Concepts Scientifiques.

Les matières abordées dans l’activité Mathématiques sont

Algèbre élémentaire

• Représentations binaire, décimale et hexadécimale
• Opérations arithmétiques : addition, soustraction, multiplication, division, puissances et racines
• Manipulation d’inconnues
• Mise en équations et résolution d’équations du 1er et du 2e degré
• Applications pratiques : pourcentages, règle de trois, conversions dans le système métrique

Géométrie

• Étude des polygones et des angles
• Surfaces et volumes de formes régulières
• Géométrie du triangle (théorèmes de Thalès et de Pythagore)
• Introduction à la trigonométrie

Analyse

• Introduction aux fonctions
• Représentation graphique (repère cartésien)
• Fonctions polynomiales, exponentielles, logarithmiques et trigonométriques
• Fonctions de taux d’intérêt

Les notions abordées dans l’activité Concepts Scientifiques couvrent plusieurs grands domaines :

Mécanique : étude des grandeurs fondamentales que sont l’énergie, la force, la puissance et le travail, ainsi que des phénomènes liés aux frottements.

Électricité et magnétisme : exploration des charges électriques, de la conductivité et des phénomènes associés (effet Joule, électricité statique, loi d’Ohm). Introduction aux principes du magnétisme et au fonctionnement d’équipements tels que l’alternateur ou les systèmes en courant alternatif.

Thermique : compréhension des transferts et des échanges de chaleur, de l’énergie thermique et de la capacité calorifique. Analyse de la conductivité et de la dilatation des matériaux, ainsi que des modes de transmission de la chaleur (conduction, convection, rayonnement).

Les phases : étude des grandeurs physiques liées aux systèmes thermodynamiques (température, pression, densité). Introduction aux diagrammes de phase et à la loi des gaz parfaits.

Structure de la matière : description de la constitution de la matière (atomes, molécules), représentation par les structures de Lewis, et analyse des différents types de liaisons (covalentes, ioniques, métalliques, liaisons faibles).

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

À l’issue de cette UE, l’étudiant.e sera capable de :

AA1 – Mobiliser les outils mathématiques fondamentaux : traduire un problème simple en équation et résoudre des équations, effectuer des calculs géométriques, utiliser les fonctions fondamentales et établir des liens entre leurs expressions analytiques et leurs représentations graphiques.

AA2 – Maîtriser les concepts scientifiques fondamentaux : définir avec précision les concepts et grandeurs scientifiques étudiés et utiliser correctement le vocabulaire et les unités associés.

AA3 – Appliquer les concepts et lois scientifiques dans des situations concrètes : mobiliser les lois, principes et relations scientifiques pour résoudre des problèmes, notamment par la réalisation de calculs, les conversions d’unités, l’application de formules et l’interprétation de résultats.

AA4 – Analyser et communiquer un processus technique : analyser un processus technique en mobilisant des connaissances théoriques et pratiques et présenter cette analyse de manière structurée et argumentée.

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Mathématiques appliquées :

les notions sont introduites de manière progressive, à partir d’exemples concrets. Ces exemples servent de base à l’exploration des possibilités et limites des outils mathématiques.

Concepts scientifiques :

L’apprentissage des concepts scientifiques s’articule autour de plusieurs étapes :

• Introduction des notions lors de cours théoriques.
• Mise en pratique par des expériences en laboratoire illustrant ces concepts.
• Analyse des expériences à travers des hypothèses et des questionnements.
• Approche quantitative grâce à des exercices, applications et situations-problèmes.

En complément, les étudiant.e.s réalisent un dossier technique en autonomie, encadré par l’enseignant, qui sera présenté lors de la session d’examen. 

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

L’UE propose des concepts théoriques en vue de leur application pratique. La mémorisation des notions est nécessaire pour résoudre efficacement les problèmes.

Les étudiant.e.s sont encouragé.e.s à :

• retravailler régulièrement les notions et les exercices vus au cours ;
• préparer et exploiter les séances de laboratoire ;
• participer activement aux activités pratiques ;
• poser des questions afin de clarifier les notions et de vérifier leur compréhension ;
• établir des liens entre les connaissances théoriques et leurs applications pratiques.

Mathématiques appliquées – examen écrit (AA1)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Concepts scientifiques – examen écrit (AA2 et AA3)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Concepts Scientifiques - dossier technique (AA4)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'une présentation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés, avec un support (à projeter), avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Concepts scientifiques – évaluation continue en laboratoire (AA2 et AA3)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'une interrogation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Mathématiques appliquées - évaluation continue (AA1)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'une interrogation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.