Première STI2D : 5 livres pour réussir son année

En première STI2D (sciences et technologies de l’industrie et du développement durable), l’élève doit progresser à la fois en culture générale et dans trois enseignements de spécialité : physique-chimie et mathématiques, innovation technologique et ingénierie et développement durable. Ces spécialités s’ajoutent aux matières communes (français, histoire-géographie, langues vivantes, éducation physique, enseignement moral et civique).

L’année prépare déjà les épreuves du baccalauréat : contrôle continu, épreuves anticipées de français, premières évaluations dans les spécialités, sans oublier la montée en exigence pour les futures épreuves de physique-chimie et mathématiques et d’ingénierie, innovation et développement durable à fort coefficient.

Le programme insiste sur la compréhension des systèmes techniques, la transition énergétique, l’impact environnemental des choix industriels, ainsi que sur la rigueur scientifique (énergie, incertitudes de mesure, matière, signaux, fonctions, dérivation, probabilités).

Les ouvrages présentés ci-dessous répondent aux attentes de la première STI2D. Chacun remplit une fonction précise : vue d’ensemble de toutes les matières, renforcement des sciences, soutien méthodologique, approfondissement de la spécialité d’ingénierie, appui sur un manuel de physique-chimie entièrement aligné sur le programme.

1. Objectif BAC – 1re STI2D – Toutes les matières (Hachette Éducation, 2025)

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Ce gros volume constitue un fil conducteur pour toute l’année. Il rassemble les cours dans toutes les matières de première STI2D : français, mathématiques, physique-chimie, histoire-géographie, langues vivantes, mais aussi ingénierie et développement durable ainsi qu’innovation technologique. Chaque chapitre rappelle les notions essentielles avec un vocabulaire clair et des exemples concrets tirés de situations industrielles ou du quotidien.

Le livre accorde une large place aux méthodes : comment rédiger une démonstration en mathématiques, structurer un commentaire de texte en français, analyser un document technique, ou encore organiser une résolution de problème mêlant mesures physiques et calculs algébriques. Les étapes sont détaillées, avec des modèles de réponses et de nombreux conseils pour éviter les erreurs typiques.

Enfin, l’ouvrage propose des exercices progressifs et des sujets-types d’évaluation, en particulier pour le bac de français (textes du programme, sujets corrigés, entraînement à l’oral) et pour les matières scientifiques. L’élève y trouve de quoi vérifier ses acquis immédiatement après le cours, mais aussi préparer les premières épreuves certificatives sans attendre la terminale.

Comment l’utiliser ?

Construire un rituel hebdomadaire toutes matières. Par exemple, chaque dimanche soir, choisir un chapitre de mathématiques (« fonctions et variations ») et un de physique-chimie (« énergie électrique »). Lire la double page de cours, puis traiter seulement trois exercices ciblés. Cela permet, avant une semaine chargée, de revoir la dérivée d’une fonction linéaire et, en parallèle, de recalculer la puissance d’un moteur de portail automatique à partir de la tension et de l’intensité.
Préparer un contrôle de physique-chimie et mathématiques combinées. Avant une interrogation sur les bilans d’énergie, l’élève peut suivre la série d’exercices où l’on calcule la consommation annuelle d’un chauffe-eau. Il commence par lire la méthode, puis refait un exercice similaire en temps limité. Il travaille ainsi la conversion kWh/j → kWh/an et la lecture attentive de l’énoncé, deux points souvent sources d’erreur.
Réviser efficacement le bac de français anticipé. Le jour où la classe étudie un extrait de théâtre, l’élève peut se reporter à la partie « français » pour revoir la méthode du commentaire : repérer la situation d’énonciation, dégager une problématique, construire un plan en deux ou trois axes. Il s’entraîne sur un sujet corrigé, puis rédige au propre l’introduction et une analyse d’une tirade, en vérifiant chaque étape avec la correction.
Suivre les matières technologiques au fil des projets. Lorsqu’un projet en ingénierie porte sur l’efficacité énergétique d’un éclairage public, l’élève peut consulter les pages « ingénierie et développement durable ». Il y trouve les définitions de rendement, d’impact environnemental et de cycle de vie, ainsi qu’un exemple de comparaison entre lampes à sodium et lampes à diodes électroluminescentes. En s’en inspirant, il rédige une courte argumentation pour justifier un choix de technologie dans son propre projet.

2. Guide – Physique-chimie et mathématiques – 1re/Tle STI2D (Nathan, 2026)

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Ce guide couvre le programme de physique-chimie et mathématiques pour la première et la terminale STI2D. Il suit la logique officielle : mesures et incertitudes, énergie, matière et matériaux, ondes et information en physique-chimie, puis fonctions, dérivation, nombres complexes, probabilités et statistique en mathématiques. Chaque notion apparaît sur une double page structurée : rappel de cours, méthode clé, petite application immédiate.

L’ouvrage insiste sur les méthodes de résolution de problème. Avant de se lancer dans les calculs, l’élève est guidé pour identifier les données utiles, choisir les relations physiques, puis traduire la situation en équations. Des encadrés montrent comment présenter un raisonnement complet, avec phrase d’introduction, étapes numérotées et phrase de conclusion, ce qui correspond exactement aux attentes des correcteurs.

En fin de chapitre, des séries d’exercices corrigés de difficulté croissante permettent de consolider chaque thème. L’ouvrage se termine par un sujet de bac complet, entièrement corrigé, qui combine modélisation mathématique et interprétation de résultats expérimentaux. Cet ensemble en fait un support précieux pour prendre de l’avance en première et entrer en terminale avec des bases solides.

Comment l’utiliser ?

Reprendre une notion de mesure et d’incertitudes après le cours. Supposons que la classe ait déterminé la capacité thermique massique d’un métal au laboratoire. L’élève ouvre le chapitre « mesures et incertitudes », relit la méthode pour calculer l’incertitude relative, puis refait l’exercice-type qui porte sur la mesure de masse et de température. Il recommence ensuite les calculs de son propre compte-rendu avec cette méthode sous les yeux afin de justifier chaque valeur.
Muscler le lien entre fonctions et phénomènes physiques. Lors d’une séquence sur le refroidissement d’une pièce, l’enseignant introduit une fonction exponentielle qui modélise la température. L’élève peut travailler le chapitre dédié : il y apprend à reconnaître une fonction décroissante, à interpréter le paramètre de temps caractéristique, puis à utiliser la dérivée pour discuter la vitesse de refroidissement. Il applique ensuite cette démarche à un exercice où il s’agit d’estimer à quel moment une salle atteint 19 °C.
Préparer un contrôle sur l’énergie électrique. La veille d’une évaluation, l’élève se concentre sur deux pages : formules de puissance, d’énergie et de rendement. Il recopie sur une feuille les relations essentielles (P = U × I, E = P × t, η = E_utile / E_fournie), puis résout un exercice du guide qui demande de choisir la bonne section de câble pour limiter les pertes par effet Joule dans un atelier. Il vérifie non seulement le calcul, mais aussi la qualité de la phrase de conclusion.
S’entraîner en conditions quasi-réelles d’examen. Un week-end sur deux, l’élève sélectionne un exercice de synthèse où un système technique (par exemple un ascenseur ou un vélo à assistance électrique) sert de fil rouge. Il se donne 30 minutes pour répondre sans le corrigé, en présentant données, schéma, calculs et conclusion. Ensuite, il compare à la solution du livre et souligne en rouge chaque étape manquante (conversion d’unités, justification d’une formule, commentaire du résultat). Au bout de quelques séances, la rigueur de sa rédaction progresse nettement.

3. Mémo-Labo – Physique-Chimie / Mathématiques – 1re STI2D (Nathan, 2019)

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Ce petit format tient dans un sac et joue le rôle de mémo de secours pour la première STI2D. Chaque double page condense une notion clé de physique-chimie ou de mathématiques : rappel de la formule, schéma simple, exemple numérique. L’essentiel du programme y figure, notamment les chapitres délicats comme les conversions d’unités, les puissances de dix ou la composition de mouvements.

Le livre propose de nombreux QCM (questionnaires à choix multiples) et des exercices courts corrigés. Ils servent à vérifier rapidement si une formule est su, si un calcul de dérivée est maîtrisé, ou si l’on sait passer d’un graphique tension-temps à la valeur efficace d’un signal. L’élève obtient ainsi un retour immédiat sur ses points faibles.

Sa force tient à la simplicité visuelle : peu de texte, beaucoup de schémas, des tableaux de formules rangées par thème. Le mémo s’utilise facilement dans les transports, entre deux cours, ou juste avant un devoir. Il complète à la fois les manuels et les gros ouvrages de révision, en fournissant une vue ultra synthétique.

Comment l’utiliser ?

Vérifier une formule au milieu d’un exercice de devoir maison. Imaginons que l’élève doive calculer le volume d’eau qui traverse un tuyau en une minute pour dimensionner une pompe. Il bloque sur la relation entre débit volumique, section et vitesse d’écoulement. En ouvrant le mémo, il retrouve le schéma, la formule Q = S × v et un exemple numérique. Il applique immédiatement cette relation à son exercice sans perdre de temps à chercher dans un gros manuel.
S’échauffer en dix minutes avant un cours de laboratoire. Avant une séance de physique-chimie sur les transferts énergétiques, l’élève pioche un QCM sur les puissances et les unités. Il répond mentalement, puis corrige en bas de page. Cette courte mise en route l’oblige à refaire les conversions W → kW ou J → kWh, ce qui évite plus tard les erreurs grossières dans les calculs de rendement d’un moteur ou d’une résistance chauffante.
Consolider les automatismes en mathématiques. Après une leçon sur la dérivée, beaucoup d’élèves confondent les règles pour (ax + b)², sin x ou e^x. Le mémo regroupe ces formules en une seule page. L’élève recopie la liste sur une feuille en masquant le livre, puis vérifie. Il peut, par exemple, s’entraîner à dériver la fonction qui modélise la vitesse d’un ascenseur en fonction du temps pour étudier l’accélération maximale supportée par les passagers.
Réviser en période d’examens sans se disperser. Une semaine avant un devoir commun, l’élève choisit trois pages correspondant aux thèmes annoncés : « énergie », « incertitudes » et « fonctions affines ». Pour chacune, il relit le rappel de cours, refait l’exemple chiffré, puis coche au crayon le QCM qu’il estime encore fragile. Le soir, il ne rouvre que ces questions ciblées, ce qui lui évite de feuilleter des dizaines de pages et le rassure sur le volume réellement à maîtriser.

4. Guide – Ingénierie, innovation et développement durable – 1re/Tle STI2D (Nathan, 2026)

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Ce guide se concentre sur l’enseignement de spécialité Ingénierie, innovation et développement durable (I2D), cœur de la filière STI2D. Il suit la progression officielle : analyse fonctionnelle des systèmes, étude des chaînes d’énergie et d’information, choix des matériaux, efficacité énergétique, impact environnemental et démarche de projet.

Chaque chapitre commence par une situation technique : portail automatique, mini-éolienne, serre connectée, véhicule électrique, etc. Le livre décortique le système : besoin, fonctions assurées, solutions techniques envisagées, contraintes de développement durable. Des schémas très lisibles montrent le cheminement de l’énergie et de l’information, ce qui aide à passer d’un simple dessin à une représentation structurée exigée à l’examen.

La dernière partie prépare directement aux épreuves de spécialité : questions de synthèse, analyse de documents techniques, rédaction d’argumentaires pour justifier un choix de solution. L’ouvrage sert aussi de repère méthodologique pour le projet de première, qui doit mobiliser créativité, modélisation et prise en compte de l’environnement.

Comment l’utiliser ?

Comprendre en profondeur un système étudié en classe. Si la classe travaille sur une porte de garage motorisée, l’élève ouvre le chapitre consacré aux chaînes d’énergie. Il repère les fonctions « alimenter », « convertir », « transmettre » et « agir ». Puis il transpose ce découpage à l’exemple vu en cours en identifiant l’alimentation secteur, le moteur, la transmission par courroie et le tablier. En comparant avec les schémas du livre, il corrige ses propres diagrammes et les enrichit.
Préparer pas à pas le projet de première. Pour un projet autour d’un système d’arrosage automatique, l’élève peut suivre la démarche proposée : analyser le besoin, lister les contraintes (consommation d’eau, coût, maintenance), proposer plusieurs solutions et les comparer. Il s’appuie sur les tableaux de critères fournis par le guide pour construire une matrice de choix : il y note, par exemple, la différence entre capteurs d’humidité enterrés et capteurs de pluie, et justifie pourquoi l’un convient mieux à un potager urbain.
Anticiper les questions d’impact environnemental. Dans un chapitre consacré au cycle de vie d’un produit, le livre propose des exemples chiffrés d’empreinte carbone et de recyclabilité. L’élève peut reprendre ce cadre pour analyser, par exemple, un smartphone reconditionné et un smartphone neuf dans le cadre d’un devoir. Il s’entraîne à rédiger un court paragraphe argumenté qui compare les deux solutions en termes de rareté des matériaux, durée de vie et réparabilité.
S’entraîner à la rédaction attendue le jour de l’épreuve. Le guide montre des réponses de type examen, avec un niveau de précision et une longueur réaliste. Une fois par quinzaine, l’élève choisit une question du type : « Justifier le choix d’un moteur à courant continu plutôt que d’un moteur pas à pas pour ce système. » Il rédige sa réponse en dix minutes, puis la compare avec la proposition du livre : a-t-il bien mentionné la vitesse de réponse, la précision de positionnement, le coût, la consommation ? Il souligne ce qu’il oublie régulièrement pour y faire attention la fois suivante.

5. Physique-Chimie 1re STI2D – Livre élève (Hachette Éducation, 2024)

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Ce manuel est conçu spécifiquement pour la physique-chimie en première STI2D. Il suit l’ordre officiel du programme : d’abord un chapitre sur les mesures et les incertitudes, puis des blocs consacrés à l’énergie, à la matière et aux matériaux, aux signaux et à l’information. Chaque chapitre commence par une activité documentaire qui part d’une situation concrète (chauffage d’une maison, batterie d’un vélo électrique, panneau photovoltaïque, capteur connecté).

Le cours reprend ensuite les notions rencontrées dans l’activité, avec des schémas soignés et des exemples numériques détaillés. Un encadré « l’essentiel » présente, sous forme de carte mentale, les relations à retenir et les grandeurs importantes. Viennent enfin des exercices nombreux : échauffement, applications technologiques, entraînement et préparation aux futures épreuves du bac STI2D.

Le manuel propose également des ressources numériques associées (vidéos d’expériences, activités interactives) utiles pour visualiser un phénomène avant ou après la manipulation en laboratoire. Utilisé régulièrement, il permet de structurer le travail personnel : lire le cours, refaire un exemple, tenter deux exercices, puis vérifier point par point.

Comment l’utiliser ?

Lire un peu en avance pour arriver en cours avec des questions précises. La semaine où la classe va aborder les incertitudes de mesure, l’élève peut lire la première page du chapitre : définition d’incertitude, exemple de mesure de longueur avec un réglet. Il surligne ce qu’il ne comprend pas encore, comme « incertitude absolue » ou « incertitude relative ». En cours, il écoute alors plus activement, car chaque explication répond à une question qu’il s’est déjà posée.
Exploiter à fond les exercices d’applications technologiques. Après une leçon sur l’énergie, le manuel propose par exemple un exercice sur le chauffage d’un ballon d’eau chaude. L’élève calcule la quantité d’énergie nécessaire, puis la puissance minimale de la résistance, en suivant les étapes du corrigé. Il peut ensuite inventer une variante : même exercice, mais avec une température initiale différente, et vérifier si ses résultats restent cohérents.
Utiliser les cartes mentales de l’« essentiel » pour réviser. En fin de chapitre, l’élève cache la carte mentale et tente de reconstruire sur une feuille les grandeurs, les unités et les formules (par exemple autour de la puissance et de l’énergie). Il compare ensuite avec le schéma original : tout ce qui manque est recopié en rouge. Cette petite routine, répétée pour les chapitres « énergie » ou « signaux », évite les trous de mémoire le jour du contrôle.
Articuler le manuel avec les séances de laboratoire. Avant une séance sur la détermination de la capacité thermique massique, l’élève regarde la vidéo associée ou relit l’activité d’ouverture. Il y repère le rôle du thermomètre, du calorimètre, et la manière d’exploiter la courbe température-temps. Après la séance, il refait un exercice similaire dans le manuel en prenant soin de justifier chaque approximation (négligence des pertes thermiques, par exemple). Cette démarche renforce le lien entre manipulations concrètes et rédactions exigées dans les évaluations.

Conseils supplémentaires pour réussir son année

La régularité de travail reste déterminante. Mieux vaut revoir ses cours un peu chaque jour plutôt que de tout reprendre à la veille d’un devoir : relire les notes, reformuler les idées essentielles et refaire un ou deux exercices ciblés permet de consolider durablement les acquis.

Il est également important d’oser poser des questions en classe ou en soutien, dès qu’un point semble flou, afin d’éviter que les incompréhensions ne s’accumulent.

Enfin, un rythme de vie équilibré (sommeil suffisant, pauses régulières, temps de détente) aide à rester concentré et à garder le moral, deux conditions indispensables pour tirer pleinement profit de la filière STI2D tout au long de l’année.