Sciences de la nature – Parcours enrichi

Comment le corps humain parvient-il à maintenir des centaines de paramètres comme la pression artérielle, le pH sanguin et la glycémie à l’intérieur de limites acceptables? Qu’arrive-t-il quand un de ces paramètres varie et s’approche dangereusement de ses limites? Par l’étude du fonctionnement des divers systèmes du corps humain et des organes et tissus qui les composent, l’étudiant apprend à prédire les conséquences d’une variation d’un paramètre et à expliquer comment les systèmes vont interagir pour rétablir l’équilibre.

Est-ce que la grosseur de notre cerveau détermine notre intelligence? Est-ce vrai que certains aliments contiennent du bon cholestérol tandis que d’autres en contiennent du mauvais? Est-ce que, contrairement aux femmes, les hommes restent fertiles pendant toute leur vie? Le cours « Mythes et réalités en biologie » aborde trois grands thèmes en biologie, pour lesquels il est parfois difficile de distinguer le vrai du faux : la neurobiologie, la biologie de la sexualité et la nutrition. À travers une approche collaborative et à l’aide d’expériences de laboratoire, ce cours permet à l’étudiant d’explorer et d’évaluer différentes sources d’information et de développer son sens critique, tout en approfondissant ses connaissances sur le cerveau, le système reproducteur et le métabolisme chez l’humain.

Ce cours permet à l’étudiant de se familiariser avec des notions de calcul différentiel et intégral à plusieurs variables, qui se situent dans le prolongement de celles déjà abordées dans les deux cours de calcul précédents. Dans ce cours, l’étudiant est amené à approfondir ses connaissances sur les séries de Taylor. Il aborde également des thèmes avancés choisis tels que les fonctions à plusieurs variables, les dérivées partielles, la notion de gradient, les méthodes d’optimisation ou les intégrales multiples. À l’issue de ce cours, l’étudiant sera outillé pour résoudre de nombreux problèmes en sciences et en ingénierie. 

*Cours pouvant être crédité à Polytechnique sous certaines conditions. 

Ce cours permet d’explorer plusieurs thèmes fondamentaux qui contribuent à la richesse et à la beauté des mathématiques et qui ne sont pas couverts par les autres cours de mathématiques du collégial. Les sujets abordés seront, notamment, la logique, les méthodes de preuves, la division euclidienne et les congruences, les nombres premiers et la notion d’infini. Au terme du cours, toutes ces notions permettront à l’étudiant de consolider sa rigueur et d’approfondir sa culture mathématique.

Ce cours permet à l’étudiant d’acquérir de nombreuses connaissances de base en astronomie et de se familiariser avec les planètes, les étoiles, les galaxies et l’Univers à grande échelle. Le cours traite également de phénomènes plus complexes comme les supernovas, les étoiles à neutrons, les trous noirs, la matière sombre et la théorie du Big Bang.

Tout au long de la session, l’étudiant est amené d’une part à appliquer les théories classiques de la physique, par exemple la théorie de la gravitation universelle de Newton et les lois de Kepler, et ce, afin de comprendre et d’analyser les trajectoires des planètes ou encore des engins spatiaux. D’autre part, l’étudiant est initié aux théories plus modernes, comme la relativité restreinte et générale d’Einstein, elles-mêmes associées aux concepts de ralentissement du temps et de courbure de l’espace. Ce cours comporte un certain nombre de simulations numériques qui permettent à l’étudiant de réaliser des laboratoires virtuels afin d’approfondir et de consolider les notions théoriques enseignées en classe.

Le cours d’électronique est une initiation à la physique appliquée et au monde technologique. Une étude plus approfondie des circuits électriques est abordée à travers des composants comme la diode, le transistor, l’amplificateur opérationnel, le condensateur et l’inducteur, ainsi que leurs applications, notamment dans la télécommunication. En outre, ce cours jette les bases de l’électronique numérique et de la robotique. Dans ce cadre, l’étudiant est initié à la programmation de microcontrôleur, lequel peut être utilisé pour manipuler des montages faisant intervenir des capteurs (de température, de position à infrarouge ou à ultrason, de force, etc.).

Axé fortement sur la pratique, ce cours permet à l’étudiant de mettre à profit ses acquis théoriques à travers de nombreuses séances de laboratoire. En voici quelques exemples : utilisation de microcontrôleur pour allumer des DEL, mesurer la température, enregistrer des valeurs expérimentales et établir des commandes sur des circuits; utilisation d’afficheur à cristaux liquides; contrôle d’un moteur électrique; oscillateur; amplificateur sommateur de signaux (console de mixage).

Dans ce cours, l’étudiant est initié aux bases de la géologie (roches, volcans, séisme et tectonique). Il se familiarise avec le géosystème et l’échelle des temps géologiques. Le cours aborde également des notions de sciences atmosphériques et d'océanographie permettant de modéliser et décrire les mécanismes de régulation du climat. Lors d’exercices et de travaux pratiques, l’étudiant applique les savoir scientifiques acquis lors de son parcours afin d’analyser différents phénomènes naturels qui structurent notre planète.

Ce cours initie l’étudiant à la chimie analytique utilisée sur des scènes de crime et lors d’enquêtes criminelles. Il explore une variété de techniques d’analyses chimiques (gravimétrie, chromatographie, luminescence, etc.) utilisées pour la détection et la quantification de drogues, de substances toxiques (poisons et métaux lourds), d’accélérants incendiaires ou d’explosifs, ainsi que pour l’analyse de traces de sang. En laboratoire, l’étudiant exécute des techniques de base qui l’aident à mieux saisir les concepts théoriques. À l’issue de ce cours, l’étudiant sera en mesure de mettre en application les principaux concepts de la chimie analytique et d’apprécier le rôle d’un expert chimiste dans le domaine des sciences judiciaires et de la criminalistique.

Ce cours permet à l’étudiant d’aborder la structure, la classification, la nomenclature et l’étude des principales fonctions organiques, dont certaines retrouvées dans les molécules biologiques. L’étude de différents types de réactions et des principaux mécanismes réactionnels lui permet de s’initier à la synthèse organique. Au laboratoire, l’étudiant réalise des expériences qui l’aident à mieux comprendre le contenu théorique, tout en explorant les techniques et méthodes expérimentales appropriées pour l’étude d’un composé organique. À l’issue de ce cours, l’étudiant appliquera les connaissances acquises à différents contextes interdisciplinaires, particulièrement à ceux reliés au domaine de la santé.

Ce cours permet à l'élève de développer sa connaissance des processus de la communication et des nombreux moyens actuels de transmission de l'information. L'élève sera amené, par le visionnement de productions et la lecture de documents divers, à repérer les particularités de la communication et de l'information contemporaines, en lien notamment avec sa formation.

Ce cours vise l’exploration des enjeux sociaux du théâtre en lien avec la formation de l’étudiant(e). L’étudiant(e) sera appelé(e) à développer tant sa connaissance formelle du théâtre, en assistant à des pièces de théâtre et en les analysant, que sa connaissance pratique du théâtre, en développant ses aptitudes créatrices dans divers ateliers pratiques.

Dans ce cours, l’étudiant(e) qui dispose de bonnes connaissances grammaticales, est appelé à réfléchir à la relation d’aide et à la mettre concrètement en pratique en travaillant comme moniteur, monitrice, au sein de l’équipe de L’Accord, le centre d’aide en français du Collège. Le cours oscille donc entre la théorie et la pratique : chaque semaine, l’étudiant(e) suit deux heures de cours théorique en classe (pour approfondir certaines notions grammaticales, acquérir des méthodes pédagogiques, explorer les processus de la communication, etc.) et passe deux heures à l’Accord pour encadrer des étudiant(e)s en difficulté sur le plan du français écrit. À noter que, pour être admis à ce cours, l’étudiant(e) doit réussir un examen de sélection organisé par les responsables de L’Accord et le ou la professeur(e) de monitorat de la session courante.

Les questions environnementales sont au cœur de l’actualité et de notre vie. Ce champ se veut une étude des principaux enjeux philosophiques, moraux et politiques, soulevés par les défis environnementaux ainsi que par les divers rapports que nous pouvons entretenir avec la nature. Des sujets tels que le statut moral et les droits des animaux, l’écologie, les rapports entre consommation et environnement, les changements climatiques, les réfugiés environnementaux, la surpopulation, la possibilité d’attribuer des droits à la nature et la biodiversité pourront être abordés lors de la session. L’objectif de ce champ est d’initier l’étudiant(e) aux divers enjeux touchant l’environnement dans ses dimensions éthiques et politiques ainsi que de permettre l’application des concepts et théories philosophiques abordés en classe à ces enjeux.

Les lois apparaissent, disparaissent et changent, entre autres à cause des transformations sociales et politiques qui façonnent notre histoire. Voilà qui permet d’ouvrir sur une multitude de réflexions philosophiques : des sujets tels que la drogue, la prostitution, l’aide médicale à mourir, l’avortement, la peine de mort, la désobéissance civile ou professionnelle, les inégalités sociales, le rapport entre les droits individuels et collectifs, le rôle des médias, les limites de la liberté d’expression dans le domaine artistique et des réflexions sur les droits des minorités pourront être abordés. L’objectif de ce champ est d’initier l’étudiant(e) à divers enjeux sociaux dans leurs dimensions éthique et politique ainsi que de permettre l’application des concepts et théories philosophiques abordés en classe à ces enjeux.

La technologie est une entreprise tout à fait intéressée de soutien au bonheur individuel et collectif, à la fois source de bien des agréments et d’au moins quelques maux. Elle peut avoir un impact important sur nos vies, par exemple, par le biais de l’intelligence artificielle, des véhicules autonomes, de l’armement, de la génétique, des communications et des enjeux de vie privée qu’elles soulèvent. L’objectif de ce champ est d’initier l’étudiant(e) à divers enjeux scientifiques ou technologiques dans leur dimension éthique et politique et de permettre l’application des concepts et théories philosophiques abordés en classe à ces enjeux.

Comment le corps humain parvient-il à maintenir des centaines de paramètres comme la pression artérielle, le pH sanguin et la glycémie à l’intérieur de limites acceptables? Qu’arrive-t-il quand un de ces paramètres varie et s’approche dangereusement de ses limites? Par l’étude du fonctionnement des divers systèmes du corps humain et des organes et tissus qui les composent, l’étudiant apprend à prédire les conséquences d’une variation d’un paramètre et à expliquer comment les systèmes vont interagir pour rétablir l’équilibre.

Les microorganismes peuvent avoir mauvaise réputation; pourtant, la plupart jouent un rôle écologique essentiel, tant au niveau de la santé humaine que dans l’environnement. Ce cours permet à l’étudiant d’acquérir des connaissances sur les structures et le fonctionnement des virus et des microorganismes comme les bactéries et de comprendre leurs rôles positifs et négatifs sur les êtres vivants. Il apprend aussi comment manipuler les microbes de manière sécuritaire et comment contrôler leur croissance pour prévenir la contamination. L’étudiant explore également les biotechnologies, c’est-à-dire l’utilisation dans diverses industries de microbes sélectionnés pour leurs caractéristiques génétiques, afin d’améliorer notre qualité de vie.

Ce cours permet à l’étudiant de se familiariser avec des notions de calcul différentiel et intégral à plusieurs variables, qui se situent dans le prolongement de celles déjà abordées dans les deux cours de calcul précédents. Dans ce cours, l’étudiant est amené à approfondir ses connaissances sur les séries de Taylor. Il aborde également des thèmes avancés choisis tels que les fonctions à plusieurs variables, les dérivées partielles, la notion de gradient, les méthodes d’optimisation ou les intégrales multiples. À l’issue de ce cours, l’étudiant sera outillé pour résoudre de nombreux problèmes en sciences et en ingénierie. 

*Cours pouvant être crédité à Polytechnique sous certaines conditions. 

Ce cours permet à l’étudiant d’approfondir plusieurs sujets mathématiques afin de les mettre en application dans des domaines tels que la cryptographie, l’intelligence artificielle, la résolution numérique d’équations différentielles, etc. Il apprend également à appliquer ces notions dans la résolution de problèmes en sciences, et ce, en utilisant un outil informatique. À la fin ce cours, l’étudiant sera mieux outillé pour aborder de nouveaux contextes d’application des mathématiques.

Ce cours permet à l’étudiant d’acquérir de nombreuses connaissances de base en astronomie et de se familiariser avec les planètes, les étoiles, les galaxies et l’Univers à grande échelle. Le cours traite également de phénomènes plus complexes comme les supernovas, les étoiles à neutrons, les trous noirs, la matière sombre et la théorie du Big Bang.

Tout au long de la session, l’étudiant est amené d’une part à appliquer les théories classiques de la physique, par exemple la théorie de la gravitation universelle de Newton et les lois de Kepler, et ce, afin de comprendre et d’analyser les trajectoires des planètes ou encore des engins spatiaux. D’autre part, l’étudiant est initié aux théories plus modernes, comme la relativité restreinte et générale d’Einstein, elles-mêmes associées aux concepts de ralentissement du temps et de courbure de l’espace. Ce cours comporte un certain nombre de simulations numériques qui permettent à l’étudiant de réaliser des laboratoires virtuels afin d’approfondir et de consolider les notions théoriques enseignées en classe.

Dans ce cours, l’étudiant explore quelques notions avancées de physique mécanique et d’électromagnétisme, ainsi que certains compléments intéressants de physique des ondes et de physique moderne. Il peut par exemple analyser des situations liées à la mécanique quantique, à des phénomènes de résonance dans différents contextes, ou encore à la physique atomique (de la thermodynamique au modèle quantique). Tout au long de la session, l’étudiant utilise certaines techniques numériques et réinvestit ses acquis mathématiques et physiques pour résoudre des problèmes issus de contextes variés. Le cours met à contribution leurs acquis dans des applications particulièrement pertinentes pour les étudiants qui se destinent aux sciences pures et au génie. L’étudiant analyse également certains phénomènes en laboratoire, en développant là aussi des méthodes potentiellement utiles pour ce genre de parcours universitaire.

Ce cours permet à l’étudiant d’aborder la structure, la classification, la nomenclature et l’étude des principales fonctions organiques, dont certaines retrouvées dans les molécules biologiques. L’étude de différents types de réactions et des principaux mécanismes réactionnels lui permet de s’initier à la synthèse organique. Au laboratoire, l’étudiant réalise des expériences qui l’aident à mieux comprendre le contenu théorique, tout en explorant les techniques et méthodes expérimentales appropriées pour l’étude d’un composé organique. À l’issue de ce cours, l’étudiant appliquera les connaissances acquises à différents contextes interdisciplinaires, particulièrement à ceux reliés au domaine de la santé.

Ce cours permet à l’étudiant d’analyser les principaux constituants des aliments (eau, protéines, lipides, glucides) et leurs interactions. L’étudiant est amené à établir des liens entre la structure des constituants alimentaires, leurs propriétés physicochimiques et les réactions observées lors de l’entreposage, la manutention et la transformation des aliments. Il apprend également à appliquer ces concepts théoriques lors d’expériences de laboratoire. À l’issue du cours, l’étudiant sera en mesure d’expliquer les principaux concepts de la chimie alimentaire et de prendre conscience que cuisiner, c’est faire de la chimie !

Dans ce cours, l’étudiant poursuit son apprentissage de la programmation et des possibilités qu’elle offre dans un contexte scientifique. L'accent est mis sur la visualisation des données, dans le but de faciliter leur interprétation et leur partage. L’étudiant, en collaboration avec d’autres membres de son équipe, apprend comment acquérir, stocker, manipuler et représenter des données scientifiques de divers formats et sources. Pour y arriver, il utilise un langage de programmation ainsi que des bibliothèques graphiques et des outils professionnels de visualisation. Il se familiarise avec des moyens de communication graphique efficaces, tels que la couleur et la représentation en 2D ou 3D. L’étudiant sera ainsi capable de faciliter la compréhension des données, car comme on le dit souvent une image vaut mille mots!

Dans ce cours, l'étudiant démontre l'intégration de ses acquis en Sciences de la nature en réalisant un projet de nature scientifique, allant de la formulation de la question jusqu'à la présentation des résultats du projet. Le projet s'articule autour d'une problématique multidisciplinaire, mais est supervisé par un enseignant dont la discipline est en lien direct avec cette problématique. La réalisation du projet pourra inclure un volet expérimental, un volet calculatoire, de la programmation informatique, une simulation et/ou un volet analyse/recherche documentaire, selon la démarche qui est pertinente en regard de la problématique. 

Exemples de projets qui pourraient être réalisés avec biologie comme discipline principale :

• raits associés à des variations génétiques chez les humains, à l’aide de lignages familiaux et de techniques de biologie moléculaire, afin de prédire les phénotypes des générations futures.
• Comparaison du degré de contamination microbienne de diverses surfaces/objets, suivie d’une analyse statistique de la fiabilité des résultats.
• Études physiologiques à l’aide d’instruments de mesure (ex. électrocardiogramme, spiromètres), dans le but de relier la physiologie humaine aux principes de physique associés à ces fonctions.
• Évaluation de la capacité qu’auraient divers extraits de substances naturelles, ou diverses molécules organiques synthétisées en laboratoire, d’empêcher la croissance microbienne ou d’affecter le métabolisme d’un organisme simple.

Dans ce cours, l'étudiant démontre l'intégration de ses acquis en Sciences de la nature en réalisant un projet de nature scientifique, allant de la formulation de la question jusqu'à la présentation des résultats du projet. Le projet s'articule autour d'une problématique multidisciplinaire, mais est supervisé par un enseignant dont la discipline est en lien direct avec cette problématique. La réalisation du projet pourra inclure un volet expérimental, un volet calculatoire, de la programmation informatique, une simulation et/ou un volet analyse/recherche documentaire, selon la démarche qui est pertinente en regard de la problématique. 

Exemples de projets qui pourraient être réalisés avec chimie comme discipline principale:

• Du sang à détecter ? Synthèse et utilisation du luminol, une molécule chimiluminescente utilisée en criminalistique pour détecter les faibles traces de sang laissées sur les scènes de crime.
• Étude de la composition du lait : comparaison des quantités de gras, des protéines et de sucre entre types de lait (de vache régulier, sans lactose, microfiltré, etc.)
• Étude des phénomènes physiques et chimiques applicables à la purification de l’eau : élaboration d’un kit de purification de l’eau.
• Synthèse d’un antibiotique (sulfanilamide) et évaluation de son activité antimicrobienne.
• Étude et explication des réactions chimiques impliquées dans la création de la bière.
• Évaluation du nombre d’Avogadro et détermination de l’énergie nécessaire pour décomposer une mole d’eau en ses deux éléments gazeux (H2 et O2) par électrolyse.

Investigations alimentaires : études sur la création de molécules impliquées dans la conservation (benzoate de sodium) ou dans les arômes (esters) des aliments et études sur la quantification du gras (croustilles) et du sel (soupe).

Dans ce cours, l'étudiant démontre l'intégration de ses acquis en Sciences de la nature en réalisant un projet de nature scientifique, allant de la formulation de la question jusqu'à la présentation des résultats du projet. Le projet s'articule autour d'une problématique multidisciplinaire, mais est supervisé par un enseignant dont la discipline est en lien direct avec cette problématique. La réalisation du projet pourra inclure un volet expérimental, un volet calculatoire, de la programmation informatique, une simulation et/ou un volet analyse/recherche documentaire, selon la démarche qui est pertinente en regard de la problématique.

Exemples de projets qui pourraient être réalisés avec informatique comme discipline principale:

• Programmation d'une application qui calcule et illustre le fonctionnement de la réflexion et de la réfraction.
• Programmation d'une application qui calcule et illustre le rebond d'un objet en fonction de sa vitesse vectorielle, en utilisant le produit scalaire.
• Programmation d'une application qui acquiert, nettoie et traite les données GPS d'une séance de course à pied ou de vélo et produit diverses statistiques telles que la vitesse et l’accélération moyenne et maximale, et identifie les pentes les plus abruptes rencontrées.
• Programmation d'une application qui calcule la progression d'un objet en mouvement tel une voiture en considérant sa masse, sa vitesse, son accélération, le frottement et la force de freinage.
• Programmation d'une application qui utilise les lois de Kirchhoff et les matrices pour calculer l'intensité du courant électrique et la différence de potentiel dans un circuit.
• Programmation d’une application qui compile les données de bornes météorologiques (climatedata.ca) et en fait l'analyse statistique (tel constater le réchauffement climatique par exemple).
• Développement d’un simulateur de portes logiques permettant d'effectuer une opération mathématique telle l'addition.

Dans ce cours, l'étudiant démontre l'intégration de ses acquis en Sciences de la nature en réalisant un projet de nature scientifique, allant de la formulation de la question jusqu'à la présentation des résultats du projet. Le projet s'articule autour d'une problématique multidisciplinaire, mais est supervisé par un enseignant dont la discipline est en lien direct avec cette problématique. La réalisation du projet pourra inclure un volet expérimental, un volet calculatoire, de la programmation informatique, une simulation et/ou un volet analyse/recherche documentaire, selon la démarche qui est pertinente en regard de la problématique. 

Exemple de projets qui pourraient être réalisés avec mathématiques comme discipline principale:

• Les statistiques et le sport : au-delà du nombre de buts ou de points marqués, comment peut-on déterminer qui est le meilleur joueur dans une équipe?
• Les systèmes dynamiques et la théorie du chaos : un système dynamique décrit l’évolution d’un ou de plusieurs objets à travers le temps à l’aide d’équations différentielles. La sensibilité aux conditions initiales génère des effets fascinants et met en évidence des phénomènes comme celui dit de l’effet papillon ou de la constante de Feigenbaum.
• L’histoire des mathématiques regorge d’exemples de découvertes qui ont dû attendre de nombreuses années avant de trouver une utilité dans les sciences expérimentales. Par exemple, la connaissance des nombres premiers date de l’antiquité et pourtant, nous ne pourrions pas nous en passer pour crypter nos données aujourd’hui.
• La théorie des jeux est une branche des mathématiques qui s’intéresse aux stratégies souvent très contre-intuitives qui permettent aux joueurs de gagner selon les situations et les règles de ces jeux.

Qu’est-ce que le hasard? On dit que si on laisse un singe suffisamment longtemps devant une machine à écrire, il finira par produire toutes les œuvres de Shakespeare… peut-on vraiment penser que le hasard existe? Comment les machines font-elles pour générer des nombres aléatoires? L’analyse combinatoire et les probabilités peuvent nous aider à mieux appréhender ces notions.

Dans ce cours, l'étudiant démontre l'intégration de ses acquis en Sciences de la nature en réalisant un projet de nature scientifique, allant de la formulation de la question jusqu'à la présentation des résultats du projet. Le projet s'articule autour d'une problématique multidisciplinaire, mais est supervisé par un enseignant dont la discipline est en lien direct avec cette problématique. La réalisation du projet pourra inclure un volet expérimental, un volet calculatoire, de la programmation informatique, une simulation et/ou un volet analyse/recherche documentaire, selon la démarche qui est pertinente en regard de la problématique. 

Exemples de projets qui pourraient être réalisés avec physique comme discipline principale:

• Détecteur de particules (chambre à brouillard);
• Étude algébrique ou numérique de trajectoires orbitales et mécanique spatiale;
• Étude quantitative de la physique d’un sport (plongée sous-marine, hockey, etc.);
• Charge sans fil par induction magnétique ou autre projet d'électronique;
• Diffraction et découverte de la structure de l'ADN;
• Analyse de différentes méthodes pour terraformer Mars ou étude d’un autre projet futuriste;
• Étude de la forme d’un câble suspendu dans un contexte de génie civil;
• Vulgarisation de l’informatique quantique, de la matière sombre, ou des trous noirs.