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Le Projet Interdisciplinaire Fabien Saggiotto – Marc Mourton.

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1 Le Projet Interdisciplinaire Fabien Saggiotto – Marc Mourton

2 Préambule De montrer, par deux exemples, le déroulement type dun Projet Interdisciplinaire. PPE Ce diaporama a pour vocation : De comprendre le passage de lancien format des projets (PPE) au nouveau format (PI), TIMMINGTHEMATIQUESPHASAGEEVALUATION en détaillant les points suivants :

3 Vacances scolairesTIMMING PI: les nouveautés/PPE Validation des notes de cadrage par le corps dinspection à la mi-octobre Travail élèves pour les P.I. 70 h70 h À raison de 4h/semaine Lorganisation de lactivité de PI sur 35 semaines nest pas recommandée.

4 PI: les nouveautés/PPE THEMATIQUES DES PROJETS Mathématiques Humanités Sciences et vie de la terre Sciences physiques et chimiques Sciences de lingénieur Ces aspects peuvent être empruntés : Les thématiques retenues pour les projets doivent nécessairement croiser des aspects des aspectspluridisciplinaires

5 PROJETS Organisation des interventions des professeurs : PI: les nouveautés/PPE Conséquence :Conséquence : les professeurs encadrantles professeurs encadrant les élèves seront : les élèves seront : et/ou… Un professeur de SI Un professeur de français/langues Un professeur de mathématiques Un professeur de SVT Un professeur de physique Ils interviennent simultanément sur la séance… Ils interviennent simultanément sur une partie de la séance… Ils interviennent séparément sur la séance… Toujours ET… et/ou… et/ou…

6 Aux enjeux planétaires communs : PI: les nouveautés/PPE Le projet doit être à caractère sociétal affirmé. Les domaines concernés sont nombreux, Ils peuvent être liés : Aux questions déconomie dénergie : A lassistance aux personnes et la compensation du handicap : Aux structures et leur intégration dans lenvironnement : A la transmission et stockage de linformation : Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur dhistoire/géographie. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de physique. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de SVT. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de mathématique.

7 PI: les nouveautés/PPE PHASAGE DU PROJET « Un projet est une organisation temporaire spécifique mise en oeuvre dans le but dobtenir un nouveau produit, un nouveau service, une nouvelle organisation, etc., ce qui constitue lobjet ou le résultat du projet » Daprès lAFNOR référence FD X septembre 2005 et NF E août 2010 Les macro-tâches liées à cette organisation temporaire sont : INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE 10% - 7h 40% - 28h 10% - 7h 2 semaines 7 semaines 2 semaines Validation institutionnelle des notes de cadrage Soutenance du projet courant avril Quelque soit lorganisation retenue, les P.I. devront être achevés et évalués pour la fin mai de lannée en cours. (Date de la finale des Olympiades de Sciences de lIngénieur) Validation pédagogique des notes de cadrage

8 PI: les nouveautés/PPE INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE Détail des macro-tâches

9 PI: les nouveautés/PPE Identifier le besoin fondamental Etudier la faisabilité Idées de thème projet Note de cadrage Elèves Professeurs Elèves Professeurs Valider et rédiger note de cadrage Professeurs Non faisable Faisable Idées de thème projetNote de cadrage INITIALISATION Note de cadrage La « note de cadrage » remplace désormais la « fiche synopsis ». Comme vue précédemment, elle est à renseigner par léquipe des professeurs en charge des projets interdisciplinaires et doit être transmise au corps dinspection pour validation à la mi-octobre / 2013 TS1 28 Lycée Charles Jully 2 SAGGIOTTO Fabien SI GENEVAUX Paul SPCFA Conception et réalisation dun système daide au franchissement dobstacles pour un fauteuil roulant de personne handicapée.. Le projet sinscrit dans le domaine des aides matérielles aux personnes handicapées ou à mobilité réduite. Pour ces personnes, franchir un obstacle (trottoir ou marche descalier par exemple) est très souvent difficile voir impossible malgré laide dune personne tiers. Le besoin fondamental est donc la possibilité pour une personne handicapée daugmenter significativement son autonomie en lui permettant dinteragir plus facilement avec son environnement. - Le coût du système ne doit pas dépasser 20% du coût du fauteuil dans son état initial. Les composants du système seront de type modulaires aussi bien pour la partie mécanique quélectrique. GROUPE 1: Maxime B. Julien M. Arnaud S. GROUPE 2: Marion R. Michel P. Olivierr D. Gr 1: conception de la chaîne fonctionnelle permettant le basculement du fauteuil. Gr 2:conception de la chaîne fonctionnelle permettant lavancement du fauteuil. Maquette numérique de la structure électromécanique, Simulation dynamique de la partie mécanique du système, Simulation de la carte de commande, Prototype matériel à échelle réduite du système. Cette dernière mettait accent sur les fonctionnalités du produit à développer. Dans les cas de la note de cadrage, qui est rédigée en amont du CdCF, cest la notion de besoin fondamental qui est mise en avant. Létude de la faisabilité technique a permis denvisager 2 phases du mouvement du fauteuil pour franchir un obstacle : -Le basculement du fauteuil sur lequel travaillera le Gr 1, - Le déplacement du fauteuil sur lequel travaillera le Gr 2. Comme pour les PPE, les PI seront menés en groupes de 3 à 5 élèves, et il peut y avoir plusieurs groupes pour un même projet

10 PI: les nouveautés/PPE PREPARATION INITIALISATION REALISATION CLÔTURE Détail des macro-tâches (suite)

11 PI: les nouveautés/PPE Elaborer le CdCF PREPARATION Note de cadrage Dossier davant projet Choix dune solution Elèves Professeurs Elèves Modéliser, calculer, simuler Spécification des performances attendues Choix dune solution Note de cadrage Dossier davant projet Cest durant cette étape que le groupe délèves pourra réinvestir ce qui constitue le « fil rouge » du programme, à savoir la détermination de lécart de performances CdCF / modèle

12 PI: les nouveautés/PPE REALISATION PREPARATION INITIALISATION CLÔTURE Détail des macro-tâches (suite)

13 PI: les nouveautés/PPE Réalisation dun prototype matériel ou maquette numérique ou programme Essais, mise au point, évaluation des performances Elèves Choix dune solution Prototype matériel ou maquette Dossier davant projet numérique ou programme Prototype matériel ou maquette numérique ou programme REALISATION Dossier davant projet Choix dune solution Cest durant cette étape le groupe délèves pourra réinvestir ce qui constitue le « fil rouge » du programme, à savoir la détermination de lécart de performances modèle / prototype

14 PI: les nouveautés/PPE REALISATION PREPARATION INITIALISATION CLÔTURE Détail des macro-tâches (suite)

15 PI: les nouveautés/PPE Prototype matériel ou maquette numérique ou programme CLÔTURE Projet présenté Réaliser un support de communication Prototype matériel ou maquette numérique ou programme Projet présenté Communiquer Elèves … et cest durant cette étape le groupe délèves pourra faire la synthèse des écarts de performances CdCF / modèle / prototype

16 L EPREUVES DE SCIENCES DE LINGENIEUR AU BACCALAUREAT COMPORTE DEUX PARTIES : EVALUATION DES PROJETS PI: les nouveautés/PPE Pour une question de lisibilité de la notation, chacune des deux parties est notée sur 20 points Partie écrite comptant pour 15 points sur 20 pour 15 points sur 20 Partie orale (PI) comptant pour 5 points sur 20 La note globale de SI, donnée sur 20 points, sera donc obtenue en : - multipliant par 0,75 la note sur 20 de la partie écrite, - multipliant par 0,25 la note sur 20 de la partie orale (PI), et en additionnant les deux résultats obtenus Partie orale (PI) comptant pour 5 points sur 20 Lorsque lévaluation de cette partie est donnée sur 20 points : 10 points sont consacrés à lévaluation de la soutenance à lévaluation de la soutenance orale du projet Equipe de professeurs chargée du suivi du projet Equipe de professeurs externe au lycée 10 points sont consacrés à lévaluation du projet au cours de son déroulement 10 points sont consacrés à lévaluation du projet au cours de son déroulement … et deux moments dévaluation INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE Pas dévaluation 1ère évaluation 2ième évaluation 3ième évaluation Equipe de professeurs chargée du suivi du projet Equipe de professeurs externe au lycée 10 points sont consacrés à lévaluation de la soutenance orale du projet orale du projet … et un moment dévaluation

17 PI: les nouveautés/PPE Critères dévaluation à lissue de chacune des 3 phases concernées : PREPARATION Appréhender le besoin fonctionnel Identifier des solutions existantes Réaliser une étude de faisabilité Proposer des solutions innovantes Prédire des performances à partir de moyen de simulation Capacité du groupe à : Réinvestissement de lE.S.I * Nouvelle compétence Réinvestissement de lE.S.I * E.S.I : enseignement des SI

18 PI: les nouveautés/PPE Critères dévaluation à lissue de chacune des 3 phases concernées : Justifier la solution retenue Organiser et conduire le développement et la mise en oeuvre de la solution Illustrer les performances, du prototype ou de la maquette pour répondre au besoin fonctionnel Capacité du groupe à : REALISATION Nouvelle compétence Réinvestissement de lE.S.I

19 PI: les nouveautés/PPE Critères dévaluation à lissue de chacune des 3 phases concernées: Produire des ressources Choisir et utiliser des outils de communication adaptés Montrer les écarts CdCF/simulation /prototype matériel Capacité du groupe à : CLÔTURE Nouvelle compétence Réinvestissement de lE.S.I

20 PI: les nouveautés/PPE Le séminaire S-SI national qui sest déroulé le 27 mars 2012 au lycée Raspail à Paris précise les modalités dévaluation des projets. Une grille de notation, extraite du programme, identifie les compétences à évaluer ainsi que le poids de chacune delle et ce pour chacune des 3 revues de projet. Se conférer au diaporama « Présentation de réflexions sur le projet » issu des actes du séminaire. (Envoi par le corps dinspection aux chefs des travaux le 03 Avril 2012)

21 PI: les nouveautés/PPE Dadopter un système de notation qui cherche à valoriser la démarche. Dans le cas dune réalisation matérielle, il ne sagit en aucun cas de lévaluer vis-à-vis de sa conformité à des règles de lart. Dans tous les cas, léquipe de professeurs cherchera à valoriser la capacité de lélève à : - développer des propositions créatives et originales, - réinvestir les capacités pluridisciplinaires dans le cadre du projet Plus généralement, pour lévaluation en cours et à lissue du projet, il sagit:

22 EXEMPLES Exemple 2 : Autostadt, ascenseur robotisé Exemple 1 : Chariot support de détecteur de canalisation

23 EXEMPLE 1 Projet Interdisciplinaire Terminale S - SI Création dun chariot pour un détecteur de canalisation

24 EXEMPLE 1 - Le projet consiste à réaliser un chariot support de détecteur de canalisation Identifier le besoin fondamental Etudier la faisabilité Idée de thème projet Valider et rédiger note de cadrage 2 -La règlementation impose à GrDF de connaître avec précision limplantation des conduites de gaz. Les élèves sorienteront vers la réalisation dun prototype matériel du système Cest le travail des professeurs… Idées de thème projetNote de cadrage INITIALISATION Avant certains travaux, GrDF doit repérer sur le terrain les conduites de gaz Avant certains travaux, GrDF doit repérer sur le terrain les conduites de gaz. Avec lappareillage actuel cette activité pourrait engendrer des TMS (Troubles Musculeux Squelettiques). Note de cadrage Cest également durant cette phase dinitialisation que les élèves, guidés par les professeurs, établiront : Une répartition des tâches à réaliser, sous la forme dun O.T.P. par exemple… Une répartition des tâches à réaliser, sous la forme dun O.T.P. par exemple… …et une planification des tâches à réaliser, sous forme dun tableau excel pour ce projet. Tâches Membres JauneOrangeRouge Bleu clair Bleu foncé VioletRoseVert BlancNoir André mise en place du compteur Baptiste Jordane Vincent Programmation Diagramme de GANT oct.-09nov.-09dec 09janv.-10fev 10mars-10avr.-10mai Présentation du projet par GrDF + analyse Rédaction de la fiche synopsis et cahier des charges Plans du système + découverte des contraintes Réalisation de la partie avant Réalisation de la maquette du système de guidage Réalisation du système de peinture Mise en place du système de guidage fonctionnel Réalisation de l'attache de la caisse Programmation et mise en place du compteur kilométrique Finalisation du chariot et présentation

25 EXEMPLE 1 - Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION La note de cadrage étant établie, il sagit de démarrer la phase de préparation en élaborant le CdCF du système à développer… …et, en précisant les fonctions techniques relatives à la fonction FP1. Le système doit : FP1 : permettre à lutilisateur de détecter les canalisations souterraines. FC1 : sadapter aux variations du sol des chantiers. FC2 : résister aux différentes conditions climatiques. FC3 : être conforme aux normes en vigueur. FC4 : pouvoir accueillir une bombe de peinture. FC5 : être dirigeable par lutilisateur. Permettre à lutilisateur de pouvoir soulever le détecteur pour mesure complémentaire Permettre un accès facile des commandes du détecteur par lutilisateur Permettre dobtenir une perpendicularité du détecteur par rapport au sol Permettre une translation du détecteur de plus ou moins 30 cm de chaque côté Note de cadrage Elaborer le CdCF Elèves Professeurs Spécification des performances attendues Elèves Modéliser, calculer, simuler Choix dune solution Dossier davant projet Cette phase na pas été réalisée dans le cadre de ce projet, qui était un PPE. Les diapos qui suivent donnent quelques pistes didées pouvant être exploitées durant cette phase et ce dans le cas dun PI.

26 EXEMPLE 1 – Réalisation dun détecteur de canalisation simplifié (En collaboration avec le professeur de sciences physiques dans le cadre dun PI) Extrait du programme de terminale S en sciences physiques Ce qui justifie pleinement la collaboration avec le professeur de sciences physiques dans ce cas. La réalisation du capteur simplifié pourrait alors être un sous-projet du projet principal, et mobiliser un groupe de 3 ou 4 élèves qui adopterait la démarche suivante : Etude de lexistant : RécepteurGénérateur Etude des principes de détection : Cas des conduites métalliques Cas des conduites non métalliques Evolution du projet (PPE PI)

27 EXEMPLE 1 - Cas des conduites métalliques Le générateur est relié par une pince à la terre et par une autre à la canalisation directement (chaque canalisation possède une borne à la surface). Création d'un champ magnétique autour de la conduite à l'aide d'un générateur. Localisation à la surface du sol du champ magnétique circulant autour de la conduite à laide dun récepteur. Détection de la conduite à l'axe du champ magnétique. Cas des conduites non métalliques Principe : Introduction dans la conduite d'une sonde émettrice ou d'un jonc en fibre muni de fils métalliques et permettant de créer un champ magnétique. Localisation à la surface du sol du champ magnétique à l'aide d'un récepteur électromagnétique. Principe : Evolution du projet (PPE PI)

28 EXEMPLE 1 - Donc : Etude des principes de détection Etude de lexistant Modélisation et simulation (utilisation de PROTEUS) Réalisation dun prototype matériel Essais et mise au point Evolution du projet (PPE PI) … en collaboration étroite avec le professeur de sciences physiques.

29 EXEMPLE 1 - Dans le cadre de ce PPE, il sagissait alors, pour les élèves, de faire un choix de support de détecteur… Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION La canne mono roueLa canne trois piedsLe chariot de golf … à partir dune matrice de choix multi-critères. Chariot de golfcanne 3 piedscanne monoroue Coefficient Réalisation Poids à soutenir5415 Poids3452 Faisabilité4333 Coût de réalisation3243 Fonctionnalité Fiabilité5345 Réglages4334 Simplicité de montage3245 Encombrement2454 Adaptabilité du détecteur4245 Tout terrain4253 Facteurs périphérique Entretien3452 Ergonomie des commandes5435 Capacité de transport5103 NOTE TOTALE NOTE SUR 5 433,5

30 EXEMPLE 1 - Note de cadrage Elaborer le CdCF Elèves Professeurs Elèves Modéliser, calculer, simuler Choix dune solution Dossier davant projet Un choix de support a effectivement été réalisé, mais sans modèle préalable, ni calculs ni simulation. Dans le cadre dun PI, il sagirait plutôt de … Evolution du projet (PPE PI)

31 EXEMPLE 1 - Evolution du projet (PPE PI) Réaliser un modèle numérique du support : (Utilisation dAUTODESK INVENTOR 2012 par ex.) Réaliser une étude en résistance des matériaux : (Utilisation dAUTODESK SIMULATION par ex.)(ou RDM (ex RDM Le Mans))

32 EXEMPLE 1 - Réalisation dun prototype matériel ou maquette numérique ou programme Elèves Choix dune solution Maquette numérique et matérielle du système Dossier davant projet Il sagit maintenant de réaliser le prototype matériel du chariot support… Choix dune solutionPrototype REALISATION La roue Le système de guidage et la poignée Le support de la caisse à outils …en y intégrant le système de marquage au sol…… et en y intégrant le compteur kilométrique. Compteur Capteur … et le budget global (sans main dœuvre)… le chariot complet…

33 EXEMPLE 1 - Prototype du systèmeProjet présenté CLÔTURE Prototype matériel CLÔTURE Projet présenté

34 EXEMPLE 2 Projet Interdisciplinaire Terminale S SI AUTOSTADT Ascenseur robotisé

35 EXEMPLE 2 La ville allemande de Wolfsburg, située au centre de lAllemagne près de Braunschweig, à fait construire un parc automobile un peu particulier. En effet lAutostadt de Wolfsburg est un chef dœuvre architectural à la pointe de la technologie. Cest pourquoi le constructeur Volkswagen a choisi de construire deux tours de 48 mètres de haut comportant chacune quelques 400 places. Ces gigantesques parking cylindriques sont entièrement automatisés. Notre projet consiste à la réalisation dun ascenseur de parking robotisé.

36 EXEMPLE 2 – Le projet consiste à réaliser un ascenseur de parking robotisé. Identifier le besoin fondamental Etudier la faisabilité Idée de thème projet Valider et rédiger note de cadrage 2 - Gain de place en zone urbaine - Les véhicules sont garés de manière automatique Les élèves sorienteront vers une version maquetisée du système en utilisant des briques LEGO Cest le travail des professeurs… Note de cadrage Cest également durant cette phase dinitialisation que les élèves, guidés par les professeurs, établiront : Une répartition des tâches à réaliser, sous la forme dun O.T.P. par exemple. Une répartition des tâches à réaliser, sous la forme dun O.T.P. par exemple. Une planification des tâches à réaliser, en utilisant un planificateur, GanttProject par exemple. Idées de thème projetNote de cadrage INITIALISATION Benjamin Anthony Maxime Guillaume Tous

37 EXEMPLE 2 – La note de cadrage étant établie, il sagit de démarrer la phase de préparation en élaborant le CdCF du système à développer, Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION … avec un travail préliminaire en liaison avec le cours dallemand. Les élèves ont donc rédigé une lettre à lattention de la société Autostadt de Wolfsburg pour demander de la documentation… Sehr geehrte Damen und Herren, Wir sind vier französische Gymnasiasten, wir besuchen das Gymnasium La Briquerie in Thionville. Zur Zeit sind in der 11. Klasse und bereiten uns auf ein wissenschaftliches Abitur vor. Unser Leitungskurs ist Ingenieurwissenschaft und eine von unseren Abiturprüfungen besteht darin, ein Technisches System zu analysieren und vor einer Jury zu präsentieren. Wir haben den Autolift von den Volkswagen Türmen in der Autostadt Wolfsburg ausgewählt. Für diese Arbeit, brauchen wir Informationen und technische Dokumente, die das genaue Funktionieren des Autolift beschreiben. Wir würden uns sehr auf eine Antwort freuen. Wir hoffen, dass Sie uns senden können was wir brauchen oder uns sagen, wen wir am besten erreichen können. Eine Antwort würde sehr geschätzt so bald wie möglich. Sie könnten ein von die Team-Mitglieder am diese - Adresse kontaktieren:

38 EXEMPLE 2 – Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION … puis, se sont rendus sur le site en Allemagne. Auparavant les élèves avaient préparé cette visite avec leur professeur dallemand pour définir des questions pertinentes à poser au guide. Situation géographique Thionville Wolfsburg Les 2 tours la nuit Et lintérieur dune tour avec son ascenseur.

39 EXEMPLE 2 – Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION Maquette ascenseur Voitures miniatures Design Support Energie Utilisateur FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 Note de cadrage Elaborer le CdCF Elèves Professeurs Libellé des fonctions. Tableau des fonctions, critères, niveaux et flexibilités. FP1 : Déplacer des voitures miniatures par rapport à un support FC1 : La maquette doit sadapter au support FC2 : Sadapter à lénergie électrique (piles) FC3 : Lutilisateur doit pouvoir placer facilement les voitures FC4 : Lutilisateur doit pouvoir programmer le déplacement des voitures FC5 : La maquette doit plaire à lutilisateur … qui donnera la spécification des performances attendues Graphe des interacteurs Spécification des performances attendues Les élèves peuvent maintenant réaliser le CdCF du système maquetisé.

40 EXEMPLE 2 – Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION Toujours durant la phase de préparation… Elèves Modéliser, calculer, simuler Choix dune solution Dossier davant projet Spécifications des performances attendues - Réalisant une modélisation cinématique du système : - Construisant un modèle global de comportement dynamique : SCHEMA CINEMATIQUE Système de transformation de mouvement Réducteur Moteur - Simulant le modèle sur MapleSim pour déterminer la fréquence de rotation, le couple et la puissance nécessaire au niveau des actionneurs: : …les élèves effectuent un choix de solution de motorisation en :

41 EXEMPLE 2 – Note de cadrageChoix dune solution PREPARATION Les élèves peuvent maintenant réinvestir le cours en analysant lécart entre les performances attendues (CdCF) et celles issues des résultats de simulation du modèle dynamique….et en tirer des conclusions. Ecart 3

42 EXEMPLE 2 – Choix dune solutionPrototype REALISATION Réalisation dun prototype matériel ou maquette numérique ou programme Elèves Choix dune solution Maquette numérique et matérielle du système Dossier davant projet Il s sagit maintenant de réaliser le prototype du système… - En construisant la maquette numérique de la structure sur un modeleur 3D : - En construisant le prototype matériel de la structure : - En agençant, au sein de la structure, le système de déplacement des voitures qui comprend : un module de déplacement vertical, un module de rotation, un module de déplacement horizontal. Une brique programmable Lego NXT permet dexecuter le programme de déplacement de lascenseur. Le programme est divisé en plusieurs parties, chacune correspondant à une action de lun des servomoteurs. Aperçu du programme réalisé avec le logiciel Légo. Et, pour finir, les élèves réalisent les essais, la mise au point et lévaluation des performances du système réalisé.

43 Projet Interdisciplinaire Terminale S SI AUTOSTADT Ascenseur robotisé EXEMPLE 2 – Prototype du systèmeProjet présenté CLÔTURE Les élèves réalisent un support de communication… Réaliser un support de communication Prototype matériel et maquette numérique Elèves Un diaporama dans ce cas. Projet présenté … et présentent leur diaporama à un jury. Communiquer Elèves Projet Interdisciplinaire Terminale S SI AUTOSTADT Ascenseur robotisé

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