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Séminaire des chefs de travaux, lycée G. Monge, le 1 er février 2012 Stratégies pédagogiques I nspection P édagogique R égionale Groupe S.T.I. Enseignement.

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1 Séminaire des chefs de travaux, lycée G. Monge, le 1 er février 2012 Stratégies pédagogiques I nspection P édagogique R égionale Groupe S.T.I. Enseignement technologique en STI2D Structurer des séquences construisant des connaissances sur la matière, lénergie, linformation M E I M/E I/M E/I

2 Transversal O1 - Caractériser des systèmes privilégiant un usage raisonné du point de vue développement durable O2 - Identifier les éléments permettant la limitation de lImpact environnemental dun système et de ses constituants O3 - Identifier les éléments influents du développement dun système O4 - Décoder lorganisation fonctionnelle, structurelle et logicielle dun système O5 - Utiliser un modèle de comportement pour prédire un fonctionnement ou valider une performance O6 - Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en langue étrangère Le baccalauréat STI2D Lévaluation des compétences / épreuves Spécialités O7 - Imaginer une solution, répondre à un besoin O8 – Valider des solutions techniquesO9 – Gérer la vie du produit Epreuve écrite Décoder, analyser, justifier, … Epreuve écrite Décoder, analyser, justifier, … Projet année Concevoir, décider, représenter, … Projet année Concevoir, décider, représenter, … Projet oral Communiquer, décrire, justifier, argumenter, …

3 D. PETRELLA – IA-IPR STI - Versailles Un point de départ imposé pour : Identifier les connaissances de première Les liens avec les maths et la physique Les commentaires à associer au document daccompagnement Les connaissances du programme transversal STI2D ET– Organiser des séquences

4 Le pilotage pédagogique du chef de travaux STI2D ET– Organiser des séquences Il est indispensable que les chef des travaux prennent le pilotage de la mise en œuvre et de lorganisation pédagogique de lenseignement en STI2D. Support technique Une organisation des travaux de léquipe des enseignants intervenant en ETT et ES est attendue : 1 enseignant spécialiste de «M»… 1 enseignant spécialiste de «E»… 1 enseignant spécialiste de «I»… … produit des séquences sur M pour lETT … produit des séquences sur E pour lETT … produit des séquences sur I pour lETT Séquences exploitées en ETT par les 3 enseignants Séquences de ES (problématiques techniques plus approfondies) …qui produit des séquences de sa spécialité (ITEC ou EE ou SIN ou AC) Chacun est aussi un enseignant… Formation réciproque

5 L'utilisation d'un support doit d'abord permettre d'identifier des principes technologiques et pas forcément doptimiser des performances. Pas de supports de type professionnels destinés à garantir une production donnée. Systèmes didactiques possibles (et pas forcément des systèmes lourds didactisés) Chaque support réel doit d'abord permettre aux élèves de mener des activités pratiques concrètes Doit obligatoirement permettre lobservation, lanalyse, les réglages, le montage/démontage/ les mesures, etc.) Le cahier des charges des supports réels en STI2D STI2D ET– Organiser des séquences Un support technique peut être choisi parce quil garantit de répondre à une préoccupation dactivités pédagogiques sur M et E et I pour lETT; et pour au minimum lenseignement dans une spécialité (ITEC, EE, SIN, AC) Aucun support (réel ou virtuel) monotechnologique

6 Deux types de supports : Les supports réels disponibles dans le laboratoire, dédiés aux activités pratiques Les supports virtuels, numériques, accessibles éventuellement à distance, dédiés aux études de dossiers techniques Les supports didactiques La cible des CI permet de qualifier les supports, de les répartir sur les thèmes et de déterminer la politique dinvestissement à conduire STI2D ET– Organiser des séquences

7 Les supports didactiques STI2D – Organisation des activités

8 Typologie des supports didactiques 8 A compléter en situant ses propres équipements ou DT Transport Sports Loisirs Confort de lhabitat Domotique SantéHabitat Aménagement urbain La Communication, La transmission de linformation Robot MOWAY Portillon TAG HEUER Air Drone Serrure Biométrique Vidéo transmission HF SET Plateforme RFID KNx éco-énergie Portail solaire SET Hermomixer MAC FRID Plateforme RFID Léco-conception Malette chargeur de piles TS Malette compteur à gaz SET DT habitat éco-construit DT écoquartier Le développement durable DT sur plusieurs produitsMaison HQE DT écoquartier La programmation Robotino FESTO Robot MOWAY Air Drone Plateforme RFID KNx eco-énergie Les multi-énergies VAE DT Voiture Hybride VAE Eclairage hybride Luméa-D DT maison à énergie positive La Chaîne dénergie La gestion et léconomie dénergie Le bilan énergétique Véhicule Tamya E-Solex ERM Véhicule Tamya Panneau ILAND KNx eco-énergie E-pompe à chaleur SPEN Clim Monosplit Eclairage Luméa-D Portail solaire SET Hermomixer Destructeur daiguilles Photovolt site isolé BEMA Eclairage urbain photovolaique Le Design E-Solex ERM Robot MOWAY Air DroneSerrure Biométrique DT architecture Eclairage urbain photovoltaique Les Essais de matériaux Létude des matériaux Air Drone Cafetière à capsule Portail solaire SET La simulation associée Robot MOWAY Robotino FESTO Portillon TAG HEUER Hermomixer STI2D ET– Organiser des séquences

9 Lobjectif poursuivi Proposer une série de séquences de formation pour les 2 années Programme: Objectifs Compétences Items de connaissances Programme: Objectifs Compétences Items de connaissances Centres dIntérêt caractérisent une séquence et structurent leur ordonnancement Supports didactiques, (maquettes, systèmes, dossiers, …) pertinents, disponibles Durées des séquences de formation compatibles avec la durée totale de formation A partir … STI2D ET– Organiser des séquences

10 Items Chaque séquence vise l'acquisition (découverte ou approfondissement) de connaissances précises du programme Centres d'intérêt Chaque séquence permet d'aborder de 1 à 3 CI au maximum, de manière à faciliter les synthèses et limiter le nombre de supports Thème de travail Chaque séquence correspond à un thème unique de travail, porteur de sens pour les élèves et intégrant les CI utilisés Durée dune séquenceChaque séquence comprend de 2 à 4 semaines consécutives au maximum Séances de synthèse Elles visent à renforcer la cohérence entre enseignement transversal et spécialité Lancement Chaque séquence donne lieu à une séance de présentation à tous les élèves, explicitant les objectifs, l'organisation des apprentissages et les supports didactiques utilisés Evaluation des acquis Chaque séquence donne lieu à une évaluation sommative, soit intégrée dans son déroulement, soit prévue dans le cours d'une séquence suivante. Au cours de la séquence lenseignement peut faire lobjet dévaluation formative, notamment sur la communication. Le concept de séquence STI2D ET– Organiser des séquences

11 MATIERE ENERGIEINFORMATIONINFORMATION RELATION ENERGIE / INFORMATION RELATION INFORMATION / MATIERE RELATION MATIERE / ENERGIE Approche fonctionnelle Approche structurelle Approche comportementale 3 axes primaires : M, E, I… 3 axes secondaires : Les relations… Organiser les activités en STI2D Les centres dIntérêt de caractérisation de lenseignement CI15 CI13 CI14 CI7 CI8 CI6 CI5 CI2 CI1 CI11 CI12 CI10 CI9 CI4 CI3 STI2D ET– Organiser des séquences

12 Organiser les activités en STI2D Les Centres dIntérêt retenus CI 1Développement durable et compétitivité des produits M1 CI 2Design, architecture et innovations technologiques CI 3Caractérisation des matériaux et structuresM2 CI 4Dimensionnement et choix des matériaux et structuresM3 CI 5Efficacité énergétique dans l'habitat et les transportsME2 CI 6Efficacité énergétique liée au comportement des matériauxME3 CI 7Formes et caractéristiques de l'énergieE1 CI 8Caractérisation des chaînes d'énergieE2 CI 9Amélioration de l'efficacité énergétique dans les chaînes d'énergieE3 CI 10Efficacité énergétique liée à la gestion de l'informationEI2 CI 11Commande temporelle des systèmesEI3 CI 12Formes et caractéristiques de l'infoI1 CI 13Caractérisation des chaînes d'info.I2 CI 14Traitement de l'informationI3 CI 15Optimisation des paramètres par simulation globaleMEI Niveau 1: découverte et analyse fonctionnelle Niveau 2: compréhension et analyse structurelle Niveau 3: approfondissement et analyse comportementale STI2D ET– Organiser des séquences

13 Respectent le cadre proposé dans le document daccompagnement (cible MEI/FSC) Doivent permettre de proposer, en fin de première, un lien fort entre projet de spécialité et un CI de synthèse (CI 15) Les CI caractérisent les activités pédagogiques de chaque séquence mais ne structurent pas, dans le temps, la progression. Les Centres dIntérêt STI2D ET– Organiser des séquences

14 Programme denseignement transversal Thème Séquence denseignement Supports Structurer des séquences denseignement C I STI2D ET– Organiser des séquences

15 Séquence Programme denseignement transversal Des centres dintérêt définis à partir du programme Des séquences thématisées et structurées à laide des centres dintérêt Synthèse de connaissances Evaluation Séquence 1 Séquence 2 Séquence 3 Séquence n Séquence 1 Séquence 2 Séquence 3 Séquence n Activités de formation Des séquences visant des connaissances précises du programme Structurer des séquences denseignement STI2D ET– Organiser des séquences 1 ère Tle

16 1.Éco-construction des produits 2.Design et architecture des produits 3.Structure et matériaux dans l'habitat 4.Énergie dans l'habitat 5.Information dans l'habitat 6.Efficacité énergétique et matériaux 7.Efficacité énergétique et systèmes dinformation 8.Structures et matériaux des systèmes mécatroniques 9.Énergie dans les systèmes mécatroniques 10.Information dans les systèmes mécatroniques 11.Comportement des systèmes Les séquences choisies en première STI2D ET– Organiser des séquences

17 1.Traitement de linformation 2.Dimensionnement des structures 3.Solutions constructives et comportement des structures dans lhabitat 4.Solutions constructives et comportement de lénergie dans lhabitat 5.Gestion de linformation dans lhabitat 6.Éco-conception, éco construction et choix des matériaux 7.Performances et pilotage des systèmes multisources 8.Solutions constructives et comportement des structures dans les systèmes mécatroniques 9.Solutions constructives et comportement de lénergie dans les systèmes mécatroniques 10.La commande temporelle des systèmes mécatroniques 11.Modélisation et comportement des systèmes Les séquences choisies en terminale STI2D ET– Organiser des séquences

18 Nombre d'élèves d'une séance à effectif réduit Au choix de chaque établissement. Loptimum est sans doute à 18 ou 20 élèves. Répartition classe entière et effectif réduit En première : 3h en classe entière (cours) 1h de STI en LV1 4h de travail en groupe allégé = 2 x 2h En terminale : 3h en classe entière (cours) 1h de STI en LV1 2h de travail en groupe allégé Durée des séancesChoix dun « modulo 2 heures » Lorganisation pratique des activités Quelques éléments de réflexion … STI2D ET– Organiser des séquences

19 Séquence denseignement Etude de dossier Projet Activités pratiques Cours Structuration des Connaissances (synthèse) Structuration des Connaissances (synthèse) Evaluation des savoirs Programme denseignement transversal ConnaissancesConnaissances CompétencesCompétences Lancement du thème Lancement du thème Structurer des séquences denseignement 1 thème STI2D ET– Organiser des séquences Des Centres dintérêt Toutes les activités doivent être initiées par la résolution dun problème et viser à la mises en œuvre par la démarche dinvestigation.

20 Démarche dinvestigation Structuration des Connaissances (synthèse) Structuration des Connaissances (synthèse) Travail collaboratif Professeur + classe Travail collaboratif Professeur + classe Rappel : Létude dun dossier technique RESTRUCTURER EXPLICITER COMPRENDRE Validation des hypothèses Validation des hypothèses Phase de restitution Phase de restitution SAPPROPRIER Brainstorming Situation Problème Situation Problème STI2D ET– Organiser des séquences Proposition hypothèses Proposition hypothèses

21 Avantages : Travail des îlots indépendants Restitution riche Mise à disposition des supports expérimentaux. Inconvénients : Restitution des élèves limité au niveau de lintérêt. Possible manque de matériel. Risque de travail « collaboratif » entre ilots. Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°2 Etude de dossier technique n°2 Etude de dossier technique n°… Etude de dossier technique n°… Structuration Des Connaissances Par complémentarité Structuration Des Connaissances Par complémentarité Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°1 Etude de dossier technique n°1 Structuration Des Connaissances Par comparaison Structuration Des Connaissances Par comparaison Avantages : Un seul dossier technique à mettre en œuvre. Inconvénients : Multiplicité des études de dossier technique Organisation des activités détude de dossier Deux organisations possibles… Plusieurs études complémentairesPlusieurs analyse de la même étude STI2D ET– Organiser des séquences

22 22 Rappel : Les activités pratiques Activité pratique mobilisant la démarche dinvestigation Elève seul ou en binôme Elève seul ou en binôme ProblèmeTechniqueauthentique à résoudre ProblèmeTechniqueauthentique Phase dactivité pratique et de recherche interactive Phase dactivité pratique et de recherche interactive Structuration des Connaissances (synthèse) Structuration des Connaissances (synthèse) RESTRUCTURER EXPLICITER COMPRENDRE SAPPROPRIER Phase de restitution Phase de restitution Résultats Vérification interprétation Résultats Vérification interprétation Travail collaboratif Professeur + classe Travail collaboratif Professeur + classe STI2D ET– Organiser des séquences

23 Structurer des séquences denseignement Une année scolaire organisée autour de 11 thèmes abordés au cours de 11 séquences STI2D ET– Organiser des séquences

24 N° Thème de séquence en classe de 1 ère MMEEEII 1 Éco-construction des produits111 2 Design et architecture des produits1 3 Structure et matériaux dans l'habitat Énergie dans l'habitat Information dans l'habitat Efficacité énergétique et matériaux Efficacité énergétique et systèmes dinformation Structures et matériaux des systèmes mécatroniques Énergie dans les systèmes mécatroniques Information dans les systèmes mécatroniques Comportement des systèmes333 Préparation dune séquence thématisée M E I M/E I/M E/I STI2D ET– Organiser des séquences

25 Séquence 4 Lénergie dans l'habitat Séquence 4 Lénergie dans l'habitat L'objectif global de cette séquence est de découvrir l'utilisation et l'optimisation des énergies mises en œuvre pour le confort thermique dune habitation, tout en explicitant la chaîne d'énergie. Cette approche permet de présenter, de justifier les fonctions des principaux constituants et d'aborder l'efficacité énergétique en lien avec le rendement. Eau froide Eau chaude Chauffer Air à θ1 Air à θ2 Clima-tiser Lumière L1 Lumière L2 Eclairer STI2D ET– Organiser des séquences

26 Eléments de la Synthèse des connaissances La chaîne dénergie et ses fonctions La structure dun système de chauffage La structure dun système de climatisation Les besoins énergétiques dun bâtiment La mesure de puissance Le rendement Lefficacité énergétique … 1.1 Compétitivité et créativité 1.Efficacité énergétique dun système Organisation fonctionnelle dune chaîne d'énergie Caractérisation des fonctions relatives à lénergie : production, transport, distribution, stockage, transformation, modulation Représentation du réel Représentations symboliques Représentation symbolique associée à la modélisation des systèmes : diagrammes adaptés SysML, graphe de flux dénergie, schéma cinématique, schéma électrique, schéma fluidique Comportement énergétique des systèmes Physique Chimie : formes de lénergie (grandeurs caractéristiques associées aux énergies – électrique, électromagnétique, thermique, chimique, fluidique, rayonnante, nucléaire – unités, ordres de grandeur, travail, puissance. Conservation dénergie, pertes et rendements, principe de réversibilité Natures et caractéristiques des sources et des charges Transformateurs et Modulateurs dénergie associés Adaptateurs dénergie : réducteurs mécaniques, transformateurs électriques parfaits et échangeurs thermiques Actionneurs et modulateurs : moteurs électriques et modulateurs, vérins pneumatiques et interfaces, vannes pilotées dans lhabitat pour des applications hydrauliques et thermiques Convertisseurs d'énergie : ventilateurs, pompes, compresseurs, moteur thermique Éclairage Stockage dénergie - thermique : chaleur latente et chaleur sensible Physiques- chimie Séquence 4 Lénergie dans l'habitat Séquence 4 Lénergie dans l'habitat

27 STI2D ET– Organiser des séquences Séquence 4 Lénergie dans l'habitat Séquence 4 Lénergie dans l'habitat

28 Lancement du thème Lancement du thème Quels sont les besoins énergétique de lhabitat ? Séquence 4 Lénergie dans l'habitat Séquence 4 Lénergie dans l'habitat Apport sur la chaîne dénergie, les fonctions, le stockage….. ED1 :Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) ED2 : La Pompe à chaleur (PAC) AP1 : Identification de la chaine dénergie et de ses composants Mesure de puissance et analyse des paramètres de fonctionnement thermiques, électriques AP2 : Identification de la chaîne dénergie Mesures des paramètres de fonctionnement thermique détermination de lefficacité énergétique Bouilloire électrique Climatiseur Monosplit Réversible Inverter

29 Merci pour votre attention STI2D ET– Organiser des séquences


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