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Ressources pour le cycle terminal Série S : enseignement spécifique de sciences

Ressources pour le cycle terminal Série S : enseignement spécifique de sciences de l'ingénieur Ces documents peuvent être utilisés et modifiés librement dans le cadre des activités d'enseignement scolaire, hors exploitation commerciale. Toute reproduction totale ou partielle à d’autres fins est soumise à une autorisation préalable du directeur général de l’Enseignement scolaire. La violation de ces dispositions est passible des sanctions édictées à l’article L.335-2 du Code la propriété intellectuelle. juin 2011 © MENJVA/DGESCO ►eduscol.education.fr/prog Ressources pour le lycée général et technologique eduscol TABLE DES MATIERES INTRODUCTION............................................................................................................................... 3 LA DÉMARCHE DE L’INGÉNIEUR................................................................................................... 6  Compétences visées et écarts observés.............................................................................. 6  Notion de systèmes réels ..................................................................................................... 8 Influence de l’environnement sur le comportement d’un système............................................. 8 Particularité des systèmes de grandes ou très petites dimensions ........................................... 8  Les modèles utilisés ............................................................................................................. 9 ÉLABORER UNE PROGRESSION PÉDAGOGIQUE ...................................................................... 9  Éléments pour l’élaboration d’une progression pédagogique .............................................. 9  Une progression construite avec une approche par compétences...................................... 9  Une progression qui organise les activités sur deux ans...................................................11 Organisation pédagogique .......................................................................................................11 Organisation d’une séquence ..................................................................................................13 Étude de cas ............................................................................................................................14 Exemple de thèmes sociétaux .................................................................................................14  Une approche concourante mais non séquentielle............................................................16  Les contraintes d’antériorité entre les séquences..............................................................17 EXEMPLES D’ORGANISATION D’UNE SÉQUENCE....................................................................17  Description des exemples de séquences pédagogiques...................................................17  Exemple N°1.......................................................................................................................18 Connaissances et capacités associées visées........................................................................18 Description de la séquence......................................................................................................19 Le système choisi.....................................................................................................................20 Description des séances ..........................................................................................................20 Description des travaux pratiques............................................................................................20 Description du travail dirigé de simulation................................................................................20 Description de la restitution......................................................................................................21 Évaluations...............................................................................................................................21 Organisation de la séquence ...................................................................................................21  Exemple N°2.......................................................................................................................26 Connaissances et capacités associées visées........................................................................26 Description de la séquence......................................................................................................26 Les systèmes choisis ...............................................................................................................27 Description des séances ..........................................................................................................28 Description du travail dirigé de simulation................................................................................28 Description de la restitution......................................................................................................29 Description du mini-projet ........................................................................................................29 Évaluations...............................................................................................................................29 Organisation de la séquence ...................................................................................................29  Exemple N°3.......................................................................................................................33 Connaissances et capacités associées visées........................................................................33 Description de la séquence......................................................................................................34 Le système choisi.....................................................................................................................34 Description du mini-projet ........................................................................................................35 Organisation de la séquence ...................................................................................................37 Ministère de l’éducation nationale, de la jeunesse et de la vie associative DGESCO Sciences de l’ingénieur Page 1 sur 55 www.eduscol.education.fr/ Ministère de l’éducation nationale, de la jeunesse et de la vie associative DGESCO Sciences de l’ingénieur Page 2 sur 55 www.eduscol.education.fr/ LE PROJET INTERDISCIPLINAIRE...............................................................................................41  Les objectifs du projet interdisciplinaire..............................................................................41  Le choix du projet ...............................................................................................................41  La démarche de projet........................................................................................................41  Les grandes phases du projet............................................................................................42 La phase d’initialisation ............................................................................................................42 La phase de préparation ..........................................................................................................42 La phase de réalisation ............................................................................................................43 La phase de clôture..................................................................................................................43  L’évaluation du projet au cours de son déroulement .........................................................43 Évaluation de la phase de préparation.....................................................................................43 Évaluation de la phase de réalisation ......................................................................................43 Évaluation de la phase de clôture............................................................................................43  L’organisation du projet interdisciplinaire ...........................................................................44 Annexe 1 – Exemple de note de cadrage du projet interdisciplinaire en sciences de l’ingénieur ..47 Annexe 2 - GLOSSAIRE PÉDAGOGIQUE .....................................................................................48 GUIDE D'ÉQUIPEMENT DU LABORATOIRE DE SCIENCES DE L'INGÉNIEUR.........................52  OBJECTIFS DU GUIDE D'ÉQUIPEMENT.........................................................................52  ORGANISATION DE L’ESPACE DE FORMATION...........................................................52 Le laboratoire de sciences de l’ingénieur.................................................................................52 Définition fonctionnelle .............................................................................................................52 Les îlots ....................................................................................................................................52 Les supports d’enseignement ..................................................................................................53 La salle banalisée.....................................................................................................................53  DIFFÉRENTS CAS D’IMPLANTATION D’UN LABORATOIRE.........................................53 Cas d'un établissement possédant déjà un enseignement de sciences de l’ingénieur...........53 Cas d’une création ou du maintien d’un enseignement de sciences de l’ingénieur dans un établissement proposant la série sti2d.....................................................................................53  LA PRÉVENTION DES RISQUES.....................................................................................54 Formation à la prévention des risques d’origine électrique......................................................54 Remarques particulières ..........................................................................................................54  Annexe : quelques éléments pour l’architecture et les spécifications techniques du laboratoire de sciences de l’ingénieur .........................................................................................55 DOCUMENT RESSOURCE POUR FAIRE LA CLASSE - SÉRIE S ENSEIGNEMENT SPÉCIFIQUE DES SCIENCES DE L’INGÉNIEUR INTRODUCTION L’objectif de ce document est de préciser les finalités et les orientations du programme de l’enseignement spécifique des sciences de l’ingénieur de la série S. Il doit aider les enseignants à percevoir et à appréhender la rupture, donc les évolutions fondamentales, du nouveau programme publié au BOEN spécial N°9 du 30 septembre 2010 par rapport à celui publié au BOEN spécial N°6 du 30 août 2001. Après cette introduction, des préconisations et des suggestions sont proposées, mais il ne s’agit en aucun cas de prescriptions qui entravent la liberté pédagogique de l’enseignant dans le cadre général du programme. La rénovation de ce programme s’inscrit dans le cadre de la réforme du lycée, et en particulier de la série S. De trop nombreux bacheliers ne poursuivent pas d’études supérieures scientifiques et technologiques longues, il importe donc de recentrer cette série sur ses objectifs. Le baccalauréat S affirme sa vocation scientifique et conceptuelle. Le programme de sciences de l’ingénieur a été élaboré dans ce sens, il est clairement ancré dans la série S. Tout doit concourir à donner aux élèves de la série S le goût pour la poursuite d’études supérieures scientifiques et technologiques longues. Les sciences de l’ingénieur sont un enseignement spécifique du baccalauréat scientifique. Comme les autres disciplines expérimentales de ce baccalauréat, la pédagogie mise en œuvre valorise une démarche scientifique (figure 1). Figure 1 – Démarche scientifique La démarche scientifique en sciences de l’ingénieur mobilise des compétences scientifiques et technologiques pour s’intéresser aux systèmes pluri technologiques répondant aux besoins de l’Homme. Ministère de l’éducation nationale, de la jeunesse et de la vie associative DGESCO Sciences de l’ingénieur Page 3 sur 55 www.eduscol.education.fr/ L’ingénieur travaille en équipe et en relation avec de nombreux acteurs. Il doit aussi maîtriser des compétences de communication. Figure 2 – Démarche scientifique en sciences de l’ingénieur Les activités pédagogiques au niveau du cycle terminal proposent aux élèves d’aborder la démarche de l’ingénieur, qui consiste à :  vérifier les performances attendues d’un système, par l’évaluation de l’écart entre un cahier des charges et les réponses expérimentales (figure 3, écart 1) ;  proposer et valider des modèles d’un système à partir d’essais, par l’évaluation de l’écart entre les performances mesurées et les performances simulées (figure 3, écart 2) ;  prévoir les performances d’un système à partir de modélisations, par l’évaluation de l’écart entre les performances simulées et les performances attendues au cahier des charges (figure 3, écart 3) ;  proposer des architectures de solutions, sous forme de schémas ou d’algorigrammes. Figure 3 – Représentation des différents écarts Donner du sens aux activités pédagogiques impose de les centrer autour de cette démarche de l’ingénieur en particulier par l’analyse de ces trois écarts. Celle-ci conduit éventuellement à la remise en cause des protocoles expérimentaux, des mesures effectuées, des modèles retenus, dans le cadre d’une véritable réflexion scientifique de l’ingénieur. Ministère de l’éducation nationale, de la jeunesse et de la vie associative DGESCO Sciences de l’ingénieur Page 4 sur 55 www.eduscol.education.fr/ Ministère de l’éducation nationale, de la jeunesse et de la vie associative DGESCO Sciences de l’ingénieur Page 5 sur 55 www.eduscol.education.fr/ L’acquisition de cette démarche ne peut se faire efficacement que sur des systèmes pluri technologiques complexes. La dichotomie génie électrique - génie mécanique, qui prévalait jusqu’alors, disparaît au profit d’une approche mieux adaptée pour aborder les différents domaines de l’ingénierie, notamment ceux des bâtiments et ouvrages. Ce programme de sciences de l’ingénieur favorise une approche pluridisciplinaire qu’il est souhaitable de mettre en œuvre en toute occasion, au-delà du TPE et du projet interdisciplinaire. Le professeur de sciences de l’ingénieur devra organiser sa progression pédagogique en relation avec son collègue de mathématiques et de celui de SPCFA. Cette progression doit s’appuyer sur des activités expérimentales. Celles-ci ne sont pas une finalité, mais constituent uniquement une modalité pédagogique. Cette pluridisciplinarité doit être organisée pour les activités de TPE et de projet qui sollicitent des démarches de créativité pour imaginer des solutions qui répondent à un besoin. Les sciences de l’ingénieur ne sont pas une application des mathématiques et des SPCFA. Ce nouveau programme permet aux sciences de l’ingénieur de se distinguer des sciences appliquées par ses démarches spécifiques, nécessaires à l’étude et à l’analyse des systèmes pluri technologiques complexes. Six heures d’enseignement doivent être consacrées au programme de sciences de l’ingénieur aussi bien en première qu’en terminale. Dans le cadre de l’autonomie des établissements, elles peuvent être équitablement réparties entre cours, TP et TD, ces derniers comportant des activités de simulation. La septième heure en première est consacrée au TPE. Le principe de base pour le TPE est la pluridisciplinarité, deux disciplines au moins doivent être impliquées : les sciences de l’ingénieur ainsi que, par exemple, les mathématiques, la physique-chimie ou encore les sciences de la vie et de la Terre Soixante dix heures en terminale sont consacrées au projet interdisciplinaire en collaboration avec les disciplines scientifiques ou encore les disciplines de l’enseignement commun. LA DÉMARCHE DE L’INGÉNIEUR COMPETENCES VISEES ET ECARTS OBSERVES L’équipe pédagogique des classes de première et de terminale doit bâtir une progression qui permet la mise en œuvre de la démarche de l’ingénieur décrite à la figure 3. L’objectif terminal est de mettre en évidence les écarts entre les performances des différents systèmes représentés sur la figure 4. Les entrées du programme peuvent se faire par les différents systèmes (souhaité, réel et simulé) ; la démarche de l’ingénieur a pour objectif de minimiser les écarts entre les systèmes souhaité, réalisé et simulé. Les écarts permettront, si nécessaire, de compléter la connaissance des modèles, uploads/Ingenierie_Lourd/ lyceegt-ressources-si-t-series-182147.pdf