Série S-SI. S SCIENCES DE LINGÉNIEUR BOEN SPÉCIAL N°9 DU 30 SEPTEMBRE 2010 Lycée G Apollinaire...

Série S-SI

Série S-SI

SSCIENCES DE L’INGÉNIEURBOEN SPÉCIAL N°9 DU 30 SEPTEMBRE 2010

Lycée G Apollinaire le 28 novembre 2011

Série S-SI

Horaire élève : 6 heures + une heure de TPE pluridisciplinaire en première ;

6 heures + 70 heures de Projet pluridisciplinaire en terminale.

Série S-SI

Aucune préconisation nationale ne concerne le découpage des activités pédagogiques mais celui-ci doit prendre en compte l’enveloppe horaire accordée à chaque division.

L’esprit du programme conduit à ce que l’enseignement soit assuré par un seul enseignant par division, sauf pour les activités de projet.

Série S-SI

Objectifs du programme de SI

Donner l’envie aux jeunes de poursuivre des études supérieures scientifiques et technologiques.

Participer à l’acquisition de démarches de l’ingénieur.

Favoriser une approche pluri-disciplinaire.

Série S-SI

Principes retenus pour la rénovation du programme de SI

Distinguer S-SI de STI2D, le premier étant plus conceptuel.

Ne pas se limiter aux seuls génie électrique et génie mécanique, en s’appuyant sur des systèmes pluri-technologiques complexes et non uniquement mécatroniques. Approcher les domaines du bâtiment et des ouvrages.

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Les stratégies pédagogiques doivent être élaborées selon la démarche ingénieur :

- vérifier les performances attendues d'un système complexe ;- élaborer et valider une modélisation à partir d'expérimentations ;- prévoir les performances d'un système à partir d'une modélisation, afin de décider ;- proposer des architectures de solutions, sous forme de schémas ou d’algorigrammes.

Stratégies pédagogiques

induit la notion d’écart

Série S-SI

Série S-SIReprésentation des différents écarts

Série S-SIReprésentation des différents écarts

Exemple 1 - SYSTÈME DE SURVEILLANCE À DISTANCE

Exemple 2 - SYSTÈME DE CONTRÔLE DE CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE À DISTANCE

L’efficacité énergétique

BesoinSurveiller à distance la consommation d’eau ou électrique

Indications quantifiées dans le cahier des charges

Disposer d’une autonomie suffisanteNombre de capteurs surveillésSeuils de déclenchement d’alerte par E-mail

Grandeurs mesurables

Débit et consommation d’eau Énergie électrique consomméePuissance instantanéeTempératures ambiante et eauVisualisation physique et logique des trames du réseau de terrainVisualisation des trames du réseau LAN

Grandeurs simulées

Grandeurs mécaniques et géométriquesGraphe d’état de la détection de débit et de fuite

Exemple 2 - SYSTÈME DE CONTRÔLE DE CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE À

DISTANCE

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Compétences terminales visées

L’enseignement des sciences de l’ingénieur a pour objectif de faire acquérir les compétences :

A - AnalyserB - ModéliserC - ExpérimenterD - communiquer

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• Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système

• Proposer ou justifier un modèle

• Résoudre et simuler • Valider un modèle

•Justifier le choix d’un protocole expérimental•Mettre en œuvre un

protocole expérimental

Analyser le besoin

Analyser le système

Caractériser des écarts

Rechercher et traiter des informations

Mettre en œuvre une communication

SYSTÈME

ANALYSER MODÉLISER

EXPÉRIMENTER

COMMUNIQUER

Série S-SIDifférences entre Bac S-SI et STI2D

Les cheminements sont différents :

S-SI : Analyser, STI2D : Expérimenter

Démarche :

S-SI : déductive, STI : inductive / déductive

Conséquences :

- Les laboratoires s’allègent, les équipements sont moins onéreux.

- Les TP ne sont plus une finalité.

- Il n’y a plus de PPE.

- S-SI doit pouvoir être développé dans tous les lycées.

Série S-SI

La progression

Série S-SI

La progression

Elle est unique (et non plus référée au GM ou au GE).

On est sur une progression Sciences de l’ingénieur. L’entrée se fait par les compétences : Analyser, modéliser, expérimenter, communiquer, et non par les champs disciplinaires.

Série S-SI

Les trois stratégies

Les études de cas

Le projet

Les TPE

NB : Les TP ne sont plus une finalité mais des modalités pédagogiques

Série S-SIAugmentation progressive du niveau de maîtrise des compétences

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L’étude de cas

Série S-SI

Chaque situation problème relève :

d’un thème sociétal (par exemple : l’énergie)

et

d’une problématique (par exemple : rendre une maison plus économe en énergie)

L’ étude de cas

Série S-SI

Comment donner du sens ?

L’ étude de cas

Série S-SI

Les réponses aux besoins fondamentaux des hommes :• accès à l’eau,• accès à l’énergie,• accès à l’alimentation, • accès à l’habitat,• accès au transport,• accès à la santé,• accès à l’éducation et à l’information.

Les questions sociétales sont choisies parmi :

Thèmes sociétaux

ProblématiqueSystèmes

potentiellement à étudier

Énergie 

diminuer le besoin énergétique Rendre un ordinateur, un fauteuil roulant électrique ou une maison plus économe en énergie

augmenter l’autonomie énergétique Augmenter l’autonomie d’un véhicule grâce à une pile à combustible

assurer l’indépendance énergétique Rendre un voilier ou un habitat énergétiquement indépendant

Équipements, électroménager,

audiovisuel, informatique

Habitat, constructions et infrastructures

collectives

Moyens de production et de

gestion de l’énergie

Moyens de locomotion

Les problématiques (exemples)

S-SI

Le projet pluridisciplinaire

- Durée 70 h environ. Le projet est nécessairement interdisciplinaire. Il faudra obligatoirement lier le projet à une seconde discipline (au moins) autre que les SI.

S SI : le projet

Projet

Acquérir desCompétences

Mobilise desCompétences

Pluridisciplinaires

Sollicite la créativitéPour imaginer des

solutions

S SI: Le projet

- des architectures de solutions

– des documents – des supports de communication ;– un prototype ou une maquette numérique ou matérielle.

Par groupe d’élèves

S SI : le projetAnalyser

le problème

Imaginer des

solutions

Choisir une

solution

Formaliser la solution

Réaliser tout ou partie

Evaluer les performances

Les activités des élèves

Initialisation

Préparation

Réalisation

Clôture

Les grandes phases du projet

S SI : le projet

Choix, Faisabilité

C.D.C.F.

prototype

Communication,Présentation

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Le projet mobilise des compétences pluridisciplinaires, en particulier celles développées en sciences de l’ingénieur, en mathématiques, en sciences physiques, chimiques, fondamentales et appliquées, en sciences de la vie et de la Terre, et sollicite des démarches de créativité pour imaginer des solutions qui répondent à un besoin.

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Les TPE

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Les TPE en première

Les TPE sont pluridisciplinaires et intégrés dans l’horaire de sciences de l’ingénieur.

2 disciplines au moins doivent être impliquées SI + [Maths + SPCFA + SVT]

Série S-SI

Les centres d’intérêt

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Les Centres d’intérêt

La progression est bâtie selon des Centres d’intérêt qui sont au nombre de 5 : CI-1, CI-2, CI-3, CI-4, CI-5.On n’est plus dans une logique de TP tournants, on réalise avec les élèves une ou plusieurs études de cas, ou encore le projet.

Le processus « évaluer » est toujours présent : L’évaluation est formative pendant les séances d’étude de cas ou de projet. Toutes les 3 ou 4 séances, réaliser une évaluation sommative.

Série S-SI

Organisation pédagogique construite à partir des centres d’intérêt (se limiter à 1 ou 2 CI lors d’une

séquence)Point de vue Centres d’intérêt

Cahier des charges – Dossier Technique(Système souhaité)

CI1 : Analyser sur les plans fonctionnel et structurel des systèmes

Système réel

CI2 : Expérimenter et mesurer sur un système réel complexe pour évaluer ses performances CI3 : Analyser sur les plans structurel et comportemental des constituants d’un système réel

Système simulé

CI4 : Concevoir et utiliser un modèle relatif à un système complexe en vue d’évaluer les performances des échanges informationnels.CI5 : Concevoir et utiliser un modèle relatif à un système complexe en vue d’évaluer les performances des échanges énergétiques

Série S-SI

Epreuves du futur baccalauréat(proposition non encore validée)

Série S-SI

Ne pas complexifier la structure actuelle : 2 épreuves

- 1 épreuve ponctuelle écrite 4 h coef : 3x

- 1 épreuve d’évaluation et de soutenance du projet  durée 20 mn coef : 1x

Sur 10 : suivi des travaux par l’équipe pluridisciplinaireSur 10 : soutenance face à des professeurs différents

des formateurs

+ 1 épreuve Oral de contrôle1h préparation ; 20 mn entretien

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Le Laboratoire et les équipements

Série S-SIL’espace de formation se compose de plusieurs secteurs

–un laboratoire de sciences de l’ingénieur d'au moins 150 m² de surface utile pour

pouvoir accueillir au maximum une division ;

–un espace enseignants d’environ 40 m², attenant au laboratoire ;

–une salle banalisée capable d’accueillir une division. Elle est équipée de moyens de

vidéo projection et se situe à proximité du laboratoire.

Série S-SI

Surface : 150 m² minimum et 6 îlots

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Série S-SIÉquipement des îlots

•un support d’enseignement (système réel instrumenté ou non, système didactisé, maquette réelle ou virtuelle) ;

•de plusieurs postes informatiques (2-3);

•une gamme d’appareils de mesure permettant aux élèves de compléter les investigations menées sur les systèmes.

Série S-SILe laboratoire de sciences de l’ingénieur

•Les îlots permettent :

–aux élèves de travailler individuellement ou par équipes, d’avoir accès à un système, de réaliser des mesures et d’utiliser les outils informatiques

dans chaque activité ;–à l’enseignant d’intervenir occasionnellement

face à tous les élèves par exemple lors de phases d’activation et de restitution.

• Chaque îlot doit pouvoir accueillir six élèves au maximum.

Série S-SIAttention : petits établissements et petits flux

Exemple 18 élèves en S-SI et 18 élèves en STI2D.•Taux occupation faible (y compris EE SI & CIT)

UN SEUL LABORATOIRE SI-STI2D ?Un laboratoire d’étude des systèmes.

Série S-SIEquipements : Les changements par rapport à l’ancien programme

Élimination des systèmes mono-technologiques

Évolution des systèmes pluri-technologiques (possibilité de caractérisation des 3 erreurs)Acquisition de nouveaux systèmes (prix <

2000€, durée de vie trois-cinq ans) représentatifs des technologies innovantes,

et motivants pour les élèvesIntroduction de maquettes du domaine des

ouvrages et du bâtiment

Série S-SI

Les logiciels

Aucun logiciel particulier n’est préconisé par l’IGEN. Le choix relève des équipes pédagogiques qui se réfèrent aux fonctionnalités permettant d’atteindre les objectifs du programme.

MERCI

Série S-SILes activités des élèves sont organisées, par groupes, autour d’une démarche qui consiste à :

– analyser le problème à résoudre ;– imaginer des solutions ;– choisir une solution et justifier le choix d’un point de vue scientifique, technologique, socio-économique ;– formaliser la solution ;– réaliser tout ou partie de la solution ;– évaluer les performances de la solution ;– présenter la démarche suivie.

Série S-SI

Les productions attendues peuvent être :

– des justifications scientifiques, technologiques, socio-économiques... validant la solution proposée ;

– des architectures de solutions sous forme de schémas, croquis, blocs, diagrammes fonctionnels et structurels ou d’algorithmes ;

– des documents de formalisation de la solution imaginée ;

– des supports de communication ;

– un prototype ou une maquette numérique ou matérielle.