L’option spécifique « Biologie – Chimie » s'appuie sur les objectifs pédagogiques des branches fondamentales, les approfondit et les élargit grâce à une mise en relation ciblée des deux disciplines. L'enseignement est à la fois spécifique à chaque discipline et interdisciplinaire.

Les élèves développent une compréhension approfondie du processus de la démarche scientifique (observation, hypothèse, expérience, vérification et élaboration de théories) et analysent des concepts de recherche modernes ainsi que sur leurs répercussions sociales. L'accent est mis sur le travail en propédeutique scientifique et le travail expérimental dans le contexte des sciences de la vie, des questions environnementales et des processus chimiques clés.

Au cours des travaux pratiques, ils prennent conscience de l’importance des expériences en tant que fondement de la connaissance scientifique.

Cette branche prépare aux filières scientifiques et médicales et favorise la capacité à traiter de manière autonome des problématiques complexes, à utiliser de manière réfléchie des outils numériques et basés sur l’IA, ainsi qu’à évaluer de manière critique les résultats scientifiques. Parallèlement, les élèves acquièrent les compétences nécessaires pour agir de manière éclairée et responsable dans les domaines de la vie liés aux sciences naturelles et à la technologie, et pour s’orienter vers les filières professionnelles correspondantes.

Les titulaires d’un certificat de maturité gymnasiale sont capables:

• d’observer, de décrire et de comparer avec précision et de planifier et mener des expériences de collecte de données de manière autonome

• de collecter des données, les représenter quantitativement, les analyser et les interpréter, ainsi qu’utiliser des méthodes d’évaluation et de simulation ;

• de se familiariser avec des problématiques complexes et utiliser des modèles de réflexion appropriés ;

• de dégager le sens de contenus chimiques et biologiques à partir de textes spécialisés et les reformuler de manière correcte avec leurs propres mots ;

• d’utiliser de manière ciblée des outils numériques pour l’analyse, la modélisation et la recherche, et vérifier les résultats de manière critique ;

• de travailler de manière autonome et gérer de manière responsable le matériel.

Les titulaires d’un certificat de maturité gymnasiale sont capables :

• de gérer de manière constructive les incertitudes, les résultats contradictoires et les questions ouvertes, et adopter une attitude scientifique ;

• de relever des défis théoriques et pratiques et développer de la persévérance, de la tolérance à la frustration et de la résilience ;

• de développer leur curiosité et leur créativité dans la réflexion scientifique et agir de manière responsable et durable ;

• de considérer l’être humain comme faisant partie de la nature et réfléchir aux conséquences de ses propres actions.

Les titulaires d’un certificat de maturité gymnasiale sont capables de :

• communiquer des contenus chimiques et biologiques complexes de manière adaptée et compréhensible pour le public visé, ainsi que défendre ses propres positions en s’appuyant sur des arguments scientifiques ;

• travailler de manière constructive en équipe, ainsi que reconnaître, défendre et peser différents intérêts ;

• reconnaître la désinformation, les représentations simplistes et les arguments pseudoscientifiques, et les évaluer ou les réfuter de manière scientifiquement fondée.

La contribution de l’option spécifique Biologie – Chimie aux compétences de base en langue maternelle s’appuie sur celle des branches fondamentales et l’approfondit (EC, PS).

La contribution de l’option spécifique Biologie – Chimie aux compétences de base en mathématiques s’appuie sur celle des branches fondamentales, l’approfondit et la complète par les compétences suivantes.

Les titulaires d’un certificat de maturité gymnasiale sont capables :

• d'appliquer et approfondir les structures et méthodes mathématiques (par exemple, la proportionnalité, les équations, les puissances, les logarithmes, les ordres de grandeur et les chiffres significatifs);

• de représenter des données de mesure et des résultats numériques sous forme de graphiques appropriés ;

• d'analyser et interpréter des données de manière quantitative et extraire des informations pertinentes à partir de représentations graphiques ;

• d'appliquer des concepts statistiques fondamentaux (p. ex. distribution normale, mesures de position et de dispersion).

En option spécifique Biologie – Chimie, la propédeutique scientifique est approfondie. Les élèves élaborent de manière autonome des questions, formulent des hypothèses, planifient et réalisent des expériences, et documentent et discutent les résultats à la manière de travaux scientifiques (par exemple, un journal de laboratoire).

Ils apprennent à analyser des données de manière critique, à distinguer l'observation, l'interprétation et la conclusion, et à juger de la validité de résultats scientifiques. Ils appliquent également les principes de l'intégrité scientifique, notamment dans le traitement des sources et dans la distinction entre leurs propres travaux et des contributions externes.

Grâce à l'analyse d'expériences plus complexes et à la conception autonome d’expériences, les élèves développent leur créativité et une réflexion scientifique approfondie. Ils renforcent leurs compétences méthodologiques et acquièrent la capacité de présenter des résultats de manière objective et compréhensible.

Cette option spécifique encourage l'utilisation approfondie et réfléchie d'outils numériques, de systèmes de bases de données, de simulations ainsi que d'applications pour l'analyse, la modélisation et la recherche. Les élèves apprennent à utiliser comme outils de manière ciblée les médias numériques et les systèmes basés sur l'IA, à examiner leurs résultats d'un œil critique et à identifier d'éventuelles erreurs ou distorsions.

De plus, ils sont sensibilisés à une utilisation responsable des outils numériques, notamment en matière de protection des données, de droits d'auteur et d’honnêteté intellectuelle. Ils développent ainsi la capacité d'utiliser les ressources numériques pour le travail en sciences naturelles de manière transparente, pertinente, réfléchie et éthiquement fondée.

L’option spécifique Biologie – Chimie favorise l’interconnexion entre différentes disciplines. Les élèves reconnaissent en particulier les liens étroits, tant sur le plan du contenu que de la méthode, entre la biologie et la chimie : des concepts chimiques tels que la structure moléculaire, les réactions et interactions permettent une compréhension approfondie des processus biologiques au niveau moléculaire, par exemple le métabolisme, le traitement de l’information génétique ou les réactions enzymatiques.

Sur cette base, ils établissent des rapports avec d’autres sciences naturelles. En lien avec la physique, ils explorent des phénomènes tels que la conversion d’énergie, la diffusion ainsi que les flux de matière et d’énergie dans les systèmes vivants et non-vivants. Les mathématiques fournissent ici des outils indispensables pour la modélisation, l’analyse des données et l’évaluation statistique. Cette mise en relation interdisciplinaire permet une compréhension globale des relations complexes en sciences naturelles.

Au-delà des sciences naturelles, les contenus s’inscrivent dans des perspectives liées aux sciences humaines et sociales. Les questions relatives à la santé, à la démographie et à l’environnement relient la biologie et la chimie à la géographie et à l’économie, tandis que les développements technologiques en biologie et en chimie soulèvent des questions éthiques fondamentales et établissent des liens avec la philosophie.

Les élèves apprennent ainsi à analyser de manière intégrée des problématiques scientifiques complexes, ainsi qu’à situer les connaissances scientifiques dans des contextes sociaux – par exemple dans les domaines de la santé, de l’environnement et de la technologie – et à développer une réflexion critique.

Les élèves analysent des problématiques complexes en chimie, biochimie et biologie dans le contexte du développement durable. Ils comprennent les interactions entre différents acteurs (êtres vivants, activités humaines et environnement), ainsi que les cycles écologiques fondamentaux (par exemple le cycle du carbone ou de l’eau), le fonctionnement des écosystèmes et la biodiversité.

Sur cette base, ils évaluent les conséquences des activités humaines en rapport à la consommation d’énergie et de matières, le changement climatique, la déforestation ou la perte de biodiversité, et réfléchissent de manière approfondie aux conflits d’objectifs entre les intérêts écologiques, économiques et sociaux.

Les élèves développent ainsi une vision globale et critique de la durabilité et acquièrent la capacité de prendre des décisions responsables et réfléchies dans leur vie quotidienne et dans des contextes sociaux.

Cette option spécifique permet une réflexion approfondie sur des thèmes scientifiques pertinents sur le plan politique et social. Les élèves acquièrent les connaissances et les méthodes nécessaires pour participer aux processus décisionnels sociétaux grâce aux connaissances de biologie et chimie. Ils comprennent les débats sur des thèmes d’actualité tels que la santé, les vaccinations, les pandémies, le développement de médicaments, les biotechnologies, la chimie environnementale ou l’utilisation durable des matériaux, et sont capables de développer leurs propres positions de manière fondée.

Ils apprennent à identifier les enjeux, à peser les conflits d’intérêt et à analyser de manière critique la désinformation. Parallèlement, ils sont sensibilisés à leur responsabilité individuelle et collective et réfléchissent aux répercussions de leurs actions sur la santé, l'environnement et la société.

Cette option favorise ainsi non seulement les compétences techniques, mais aussi le jugement éthique, la solidarité et la capacité à s’impliquer activement dans les débats de société en tant que citoyennes et citoyens responsables.

L’enseignement de l’option spécifique s’appuie sur les bases acquises dans la discipline fondamentale correspondante, il les approfondit et les élargit spécifiquement à la branche sur le plan méthodologique et expérimental. Il tient compte aussi bien des spécificités de la chimie et de la biologie en tant que sciences expérimentales.

En tant que science expérimentale, le travail pratique en laboratoire revêt une importance encore plus grande dans l’option spécifique. La part du travail expérimental est augmentée de manière significative par rapport à la matière de base. Le travail en laboratoire permet un travail expérimental approfondi, visant toujours plus d’autonomie et de responsabilité.

Outre la réalisation d’expériences, l’option spécifique accorde une importance particulière à l’analyse approfondie, à l’interprétation et à la documentation des résultats. Des outils informatiques adaptés sont mis à disposition à cet effet, notamment pour la saisie de données, les simulations, la modélisation ainsi que pour la recherche et la présentation. L’utilisation réfléchie et transparente des outils numériques et de l’IA reste au cœur de cette démarche.

Contrairement à la discipline fondamentale, des thèmes choisis sont approfondis et, en partie, traités de manière autonome par les élèves. Ces travaux s’inscrivent souvent dans des formes d’apprentissage coopératif et peuvent revêtir un caractère de projet. Ils peuvent également inclure des activités en dehors des cours réguliers, telles que le travail sur le terrain ou la collaboration avec des partenaires externes (p. ex. hautes écoles, autres écoles, industrie ou instituts de recherche). Les élèves acquièrent ainsi un aperçu des méthodes de travail scientifiques et des applications actuelles de la chimie et de la biologie.

Les contenus prévus dans le plan d'études permettent en outre une collaboration interdisciplinaire renforcée entre la chimie et la biologie. Celle-ci peut prendre différentes formes d'organisation, par exemple :

• des cours coordonnés ou communs dans les deux disciplines

• la planification et la réalisation communes de travaux pratiques

• des projets interdisciplinaires, par exemple dans le cadre de semaines d'étude

• des cours en co-enseignement (team teaching)

• travail sur le terrain en commun

L'évaluation en option spécifique s'appuie sur les compétences disciplinaires et transdisciplinaires formulées en discipline fondamentale, mais tient compte d’un contenu plus approfondi ainsi que des exigences méthodologiques élargies.

Outre la compréhension des concepts chimiques et biologiques et de leur application à de nouvelles problématiques, l’option spécifique met particulièrement l'accent sur :

• la planification, la réalisation et l'évaluation autonomes d'expériences

• l'analyse approfondie et l'interprétation critique de données

• la capacité à représenter et à réfléchir sur des relations complexes

• la maîtrise du langage technique ainsi que de différentes formes de représentation

En complément aux formes d'évaluation mentionnées dans la discipline fondamentale, les éléments suivants prennent de l'importance en option spécifique :

• des rapports ou des journaux de laboratoire

• des travaux de type projet (par exemple, travaux de groupe, projets de recherche ou d'approfondissement)

• des présentations et des documentations

• des examens pratiques

Dans le cadre des travaux pratiques et orientés projet, en plus des résultats, le processus de travail, l'autonomie, la coopération ainsi que le respect des normes scientifiques et de sécurité sont aussi pris en compte.

Les énoncés visent tout particulièrement la compréhension approfondie, la capacité de transfert ainsi que l'analyse, la justification et la réflexion.

Comme dans la discipline fondamentale, l'intégrité scientifique doit être respectée. Les sources doivent être correctement citées, et l'utilisation d'outils numériques ainsi que de l'IA doit être transparente et contribuer à une compréhension scientifiquement fondée.