Les épreuves orales

Les épreuves orales de l’agrégation externe de physique chimie option chimie sont constituées d’une leçon de chimie, d’un montage de chimie et d’une leçon de physique.

Leçon de chimie.

La leçon implique 4 heures de préparation, 40 minutes de présentation orale incluant une introduction de quelques minutes exposant le niveau de traitement choisi par le candidat et les pré-requis, et 40 minutes d’entretien avec les membres du jury. Les critères d’évaluation portent sur les compétences scientifiques et techniques, pédagogiques, didactiques, et de communication.

Les sujets sont découverts par les candidats en début de préparation de l’épreuve, sans indication de niveau de traitement des notions et modèles autre que « Licence ». Ils contiennent trois éléments concentriques destinés à cerner le contenu de la leçon :

  1. Un domaine de la chimie qui en fournit l’arrière-plan. La liste des grands domaines de la chimie traditionnellement enseignés au niveau de la licence de chimie est fournie ci-dessous ;

  2. Un thème qui en précise le cadre général et en colore les développements. Une liste non exhaustive des thèmes associés à chaque domaine est fournie entre parenthèses ci-dessous ;

  3. Un élément imposé qui doit faire l’objet d’un traitement explicite tel qu’il serait proposé dans le cadre d’un cours dispensé au niveau licence.

Domaines et thèmes de la chimie servant de cadre aux sujets de leçon :

  1. Autour de la classification périodique (évolution des propriétés, familles d’éléments, organisation)

  2. Liaisons intra et intermoléculaires (théorie de la liaison intramoléculaire, liaisons intermoléculaires, structures moléculaires)

  3. Phases condensées (solides, liquides, solvants, milieux organisés)

  4. Principes thermodynamiques appliqués à la chimie (premier principe, évolution de systèmes chimiques, potentiel chimique, changement de phase, de l’idéal au réel, aspects expérimentaux)

  5. Aspects cinétiques de la réactivité en chimie (modèles cinétiques, aspects expérimentaux, catalyse, contrôle des transformations chimiques)

  6. Méthodes d’analyse en chimie (analyses quantitatives, spectroscopies, critères de choix des méthodes)

  7. Méthodes de séparation en chimie (principes, applications)

  8. Transfert d'électrons en chimie (oxydo-réduction, électrochimie analytique, conversions énergie électrique-énergie chimique)

  9. Chimie moléculaire (chimie organique, chimie inorganique moléculaire, relations structure - propriétés)

  10. Chimie macromoléculaire (synthèse, analyse, relations structure - propriétés)

  11. Du laboratoire aux procédés (contraintes industrielles, changement d’échelles)

  12. Chimie dans la matière vivante (constitution de la matière vivante, réactivité dans le vivant)

Deux exemples de sujet de leçon de chimie :

- Sujet 1 : (i) Domaine : Chimie moléculaire ; (ii) Thème : Chimie organique ; (iii) Elément imposé : Hémiacétals, acétals et cétals

- Sujet 2 : (i) Domaine : Principes thermodynamiques appliqués à la chimie ; (ii) Thème : Potentiel chimique ; (iii) Elément imposé : Ebullioscopie

Il est attendu des candidats qu’ils construisent des exposés permettant au jury d’apprécier la maîtrise disciplinaire du domaine (i), et plus précisément du thème (ii) à traiter, la qualité du raisonnement et les compétences pédagogiques et didactiques. L’élément imposé (iii) doit être abordé au cours de la leçon. Plus ou moins « pointu », il peut être utilisé au libre choix des candidats pour bâtir l’intégralité de leur leçon ou bien être intégré dans le cadre élargi du thème (ii) tout en devant alors constituer une part significative de l’exposé.

L'exposé ne doit pas se résumer à un "défilé" de diapositives ; une telle pratique fait perdre tout intérêt à la leçon et pénalise fortement le candidat. Il est demandé à chaque candidat de montrer sa capacité effective à conduire des développements au tableau.

L’entretien avec le jury s’inscrit dans le cadre choisi par le candidat pour le traitement de l’intitulé et aborde les aspects scientifiques et techniques, pédagogiques, et didactiques.

Montage de chimie

L’épreuve de montage implique 4 heures de préparation et 1h20 au maximum de présentation et d’interactions avec les membres du jury. Il est attendu que le candidat mette en œuvre une diversité de techniques et de gestes expérimentaux. Les critères d’évaluation accordent une importance primordiale aux gestes de la chimie ainsi qu’à leur compréhension, aux protocoles mis en œuvre ainsi qu’à leur appropriation et à l’exercice du regard critique.

Il n’y a pas de liste de sujets de montages publiés en amont mais des champs d’activités expérimentales du chimiste tels qu’ils sont couramment pratiqués au niveau de la Licence de Chimie ; c’est dans ces champs et dans les domaines d'activités expérimentales indiqués ci-dessous que s’inscrit chaque sujet de montage fourni aux candidat(e)s en début de préparation.

Chaque sujet comporte deux éléments :

- Le premier élément s’inscrit dans un domaine d’activité expérimentale faisant partie de la liste ci-dessous. Cet élément donne lieu à la réalisation d’illustrations au libre choix du candidat et il fait l’objet d’une préparation assistée par l’équipe technique. Il peut porter sur l’illustration d’une notion, d’une propriété, d’un modèle, d’une activité ou d’une technique ;

- Le second élément s’appuie sur un protocole expérimental (indifféremment rédigé en français ou en anglais) extrait de manuels scolaires, de livres d’expériences ou de revues publiées sous forme papier ou en ligne. Ce protocole, considéré comme à tester par un enseignant en vue d’une séance de travaux pratiques d’une durée de deux heures maximum, au niveau lycée ou enseignement supérieur (CPGE, STS ou Licence), donne lieu à une mise en œuvre intégralement réalisée par le candidat au cours de la préparation. Il est attendu du candidat un regard critique sur le protocole et d’éventuelles propositions d’amélioration.

Le couplage des deux éléments permet de proposer des thèmes différents et de couvrir un champ large de capacités expérimentales ; tous deux participent à l’attribution des niveaux de maîtrise des compétences évaluées lors de cette épreuve.

Domaines pour les activités et protocoles expérimentaux :

  • Synthèses en chimie moléculaire incluant les manipulations sous gaz inerte (aménagement fonctionnel, construction de squelettes hydrogénocarbonés, …)

  • Activations moléculaires en chimie (catalyse, photochimie, oxydo-réduction, …)

  • Séparations (extraction, distillations, recristallisation, chromatographies, …)

  • Analyses quantitatives (calibrations, dosages, titrages, spectres, potentiels d’oxydo-réduction, ...)

  • Caractérisations structurales en chimie (conditionnement des échantillons pour l’analyse, point de fusion, RMN, UV, IR, Spectrométrie de masse, …)

  • Déterminations de grandeurs thermodynamiques et cinétiques

  • Electrochimie (diagramme potentiel-pH, potentiométrie, voltamétrie, conductimétrie, électrolyse, batteries, ...)

  • Environnement numérique (traitement des données, connaissance des bases d’informations et des sources de littérature, recherche de données, …)

  • Règles de sécurité au laboratoire et impact environnemental

Exemples de sujets de montage :

- Premier élément. Selon le principe concentrique appliqué en leçon de chimie, le premier élément inclut un domaine pris dans la liste ci-dessus qui en fournit l’arrière-plan et un thème qui en précise le cadre et en colore les développements. Exemples : (i) Domaine : Synthèses en chimie moléculaire, Thème : Synthèses des alcools ; (ii) Domaine : Séparations, Thème : Distillations.

- Second élément. Protocole à mettre en œuvre : Titrages direct et indirect de l’aspirine (protocoles extraits d’un manuel scolaire, par exemple)

L’organisation du candidat lors de la préparation de l’épreuve reste à son initiative ; il en est de même pour l’ordre de présentation devant le jury des deux éléments de l’épreuve. Les deux éléments du montage doivent être traités. En revanche, il n’y a pas de cadrage fixe quant au développement attendu de chacun d’eux. Le candidat doit chercher à mettre en valeur sa connaissance, sa compréhension, et sa maîtrise de techniques et de gestes expérimentaux, et veiller à exploiter les illustrations expérimentales qu’il réalise. Dans ce cadre, mieux vaut un nombre limité d’illustrations pertinentes plutôt qu’une collection d’expériences inabouties.

Dans la pratique, pour chacun des éléments, le candidat établit une liste de matériel et de produits) qui lui seront fournis par l’équipe technique. Par ailleurs, il la complète aussi par les protocoles expérimentaux (imprimés ou photocopiés ; possiblement annotés ou accompagnés de demandes, remarques, …) qu’il souhaite réaliser, avec ou sans assistance de l’équipe technique dont il assure la supervision. L’ensemble de ces documents sera fourni au jury et constituera un élément de l’évaluation.

Le matériel et les produits utilisables sont ceux que l’on peut trouver habituellement dans un lycée proposant des formations de type post-bac (CPGE et BTS).

Les domaines relatifs à « la sécurité » et « l’environnement numérique » au laboratoire sont mis en contexte dans le cadre de l’illustration ou de l’étude de notions, de propriétés, de modèles, d’activités du chimiste. Aucun environnement numérique n’est imposé, mais le candidat doit maîtriser au moins un environnement pour l’acquisition, le traitement, et la recherche de données.

Leçon de physique

La leçon de physique implique 4 heures de préparation, 40 minutes de présentation orale incluant une introduction exposant le niveau de traitement et les pré-requis, et 40 minutes d’entretien avec les membres du jury.

Les sujets des leçons de physique s’appuient sur les thèmes ci-dessous et intègrent également un élément imposé, découvert en même temps que le sujet, qui doit impérativement être traité pendant la leçon. Cet élément incite le candidat à adopter un plan et un déroulement originaux et cohérents qui sont valorisés. Il n’est cependant pas obligatoire que l’élément imposé constitue le fil rouge de l’exposé.

Lors de sa leçon, le candidat fait appel à des contextes ou à des applications qui motivent et donnent un intérêt à la leçon ainsi qu’à une ou plusieurs expériences et des illustrations qui enrichissent l’exposé.

La leçon permet d’évaluer le candidat sur :

  • sa maîtrise des concepts, des modèles et des lois de la discipline ;

  • sa capacité à illustrer et à expliciter le formalisme utilisé par une reformulation en langage courant sans renoncer à la rigueur scientifique ;

  • son recul sur le sujet traité et sa culture scientifique ;

  • sa capacité à faire des ponts entre champs de la discipline ;

  • son aisance dans l’usage des outils mathématiques et la conduite des calculs ;

  • sa préoccupation à identifier les obstacles que pourrait rencontrer quelqu’un qui découvre les notions abordées ;

  • sa capacité à choisir, conduire et exploiter des expériences.

Le candidat peut faire appel à des simulations et, d’une manière générale, le traitement numérique des données et/ou des résultats est attendu.

Les sujets des leçons pourront porter sur le cycle terminal des classes de lycée et sur les deux premières années de l’enseignement supérieur. Ce niveau sera précisé sur le sujet.

Exemple de sujet de leçon : Thème : images et couleurs (cycle terminal de l’enseignement secondaire) ; Élément imposé. L’absorption et la diffusion appliquées à la synthèse des couleurs

Thèmes susceptibles d’être choisis pour les leçons de physique de la session 2022 :

  • Ondes mécaniques

  • Phénomènes acoustiques

  • Aspects ondulatoires en optique

  • Effet Doppler

  • Phénomènes de polarisation optique

  • Aspects énergétiques de phénomènes physiques

  • L’énergie, conversion et transferts

  • Transmission de l’information

  • Images et couleurs

  • Instruments optiques

  • Sources de lumières

  • Gravitation et poids

  • Transferts thermiques

  • Interactions lumière-matière

  • Mouvements, interactions et notion de champ

  • Modélisation de l’écoulement d’un fluide

  • Transmission et stockage de l’information

  • Spectres

  • Effet Doppler

  • Conservation de l’énergie

  • Acquisition et traitement de données

  • Transferts thermiques

  • Phénomènes de diffusion

  • Oscillations

  • Mesures et contrôle

  • Régimes transitoires

  • Mouillage

  • Machines thermiques

  • Phénomènes de transport

  • Filtrages

  • Viscosité

  • Écoulements de fluides

  • Irréversibilité

  • Phénomènes de polarisation optique