ATS Versailles SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L'INGENIEUR

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1 ATS Versailles SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L'INGENIEUR
STRATEGIES PEDAGOGIQUES EN ATS ET TSI Christel IZAC Kevin THORAVAL ATS Versailles

2 CAHIER DES CHARGES UN ENSEIGNEMENT DES SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L’INGENIEUR qui doit permettre D’acquérir des démarches et des méthodes transposables à tous les systèmes et dans un domaine à l’autre. pour répondre à cela La pédagogie doit être élaborée AUTOUR de TRAVAUX PRATIQUES sur des systèmes pluritechnologiques Cours-TD étant au service de la démarche ingénieur et non plus une finalité

3 un même profil d’étudiant
SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI 2 enseignants un laboratoire commun un même profil d’étudiant -une spécialisation avant la CPGE -une meilleure aptitude à comprendre à s’appuyant sur le concret 2 champs disciplinaires Une seule discipline

4 Presque les mêmes types d’épreuves aux concours
SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI Presque les mêmes types d’épreuves aux concours en TSI Epreuves écrites CSMP : SI1 4h Modélisation, validation de modèle, analyse de comportement de systèmes et validation de ses performances au regard d’un cahier des charges CSMP : SI2 4h Analyse de solutions constructives, propositions d’améliorations CCP 5h : les mêmes objectifs, mais sur une épreuve CSMP : 4h de TP appropriation de la problématique d’un système, manipulations, simulations, expérimentations, analyse et recherche de solutions CCP : 4h de TP idem Epreuves orales

5 Presque les mêmes types d’épreuves aux concours
SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI Presque les mêmes types d’épreuves aux concours en ATS Epreuves écrites Concours ENSEA : 5h Même esprit que pour l’épreuve CCP filière TSI * Une interrogation orale au tableau en Génie Electrique : 1h dont 1/2h de préparation ( exercices dépourvus de la moindre contextualisation) * Une interrogation orale sur table en Mécanique : 1h dont 1/2h de préparation ( étude de mécanisme à partir de plan 2 D) Epreuves orales Epreuves orales inadaptées à l’évaluation de la formation suivie par les étudiants

6 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
UNE DEMARCHE A PARTIR DU PROGRAMME ETABLIR UNE PROGRESSION ANNUELLE CONSTRUITE AUTOUR DE CENTRES D’INTERÊT ENSUITE A L’INTERIEUR D’UN CI TOUT BATIR AUTOUR D’ACTIVITES DE TRAVAUX PRATIQUES 1ère étape : LE PROGRAMME 2ème étape : LES CENTRES D’INTERÊT 3ème étape : LA PROGRESSION PEDAGOGIQUE 4ème étape : L’ECRITURE DES SUJETS DE TP PAR CI 5ème étape : DES INNOVATIONS PEDAGOGIQUES

7 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
1ère étape : Le programme Il est primordiale de faire une lecture attentive et approfondie du programme et du livret d’accompagnement Réécriture du programme d’ATS en

8 Il donne du sens aux apprentissages sur une période donnée.
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI Qu’est-ce qu’un CI ? Un centre d’intérêt est un fil conducteur pour un ensemble structuré d’activités (TP, Cours-TD) visant des objectifs clairement identifiés (une compétence générale ou une problématique). Il donne du sens aux apprentissages sur une période donnée. Il résulte de : - l’analyse des compétences et des savoirs associés décrits dans le programme. - de l’expérience de l’enseignant et de sa compétence en didactique qui lui permettent d’identifier les points clés du programme. Les CI peuvent varier d’une équipe pédagogique à une autre Les CI évoluent au fur et à mesure de l’exploration des systèmes et de la complicité de l’équipe pédagogique

9 COMMENCER PAR FAIRE L’INVENTAIRE DES SYSTEMES DU LABORATOIRE
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI DEFINIR SA LISTE DE CI COMMENCER PAR FAIRE L’INVENTAIRE DES SYSTEMES DU LABORATOIRE - étudier le fonctionnement des systèmes existants s’approprier les problématiques développées répertorier les solutions technologiques proposées Représentation souvent possible sur les systèmes des laboratoires Chaîne d’Information ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE Informations issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M A C T I O N Énergie disponible Chaîne d’Énergie Informations destinées aux autres systèmes et aux interfaces H/M ordres Matière d’œuvre Sortante Grandeurs physiques à acquérir Matière d’œuvre Entrante

10 Modéliser avec des logiciels de simulation certaines fonctions
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI DIFFICULTES RENCONTREES Solutions possibles Modéliser avec des logiciels de simulation certaines fonctions Contacter les entreprises fournissant les systèmes Pour le champ disciplinaire Génie Electrique - Moins de systèmes didactisés - Peu de documentations pédagogiques ou de renseignements dans les dossiers ressources Laboratoire sous-équipé Négocier l’utilisation du matériel des sections de BTS ou SSI Etre vigilant sur les achats futurs de nouveaux matériels

11 CI 1 – Analyse globale et performances des systèmes
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI UN EXEMPLE DE LISTE DE CI CI 1 – Analyse globale et performances des systèmes Savoirs Compétences A – L’analyse fonctionnelle Analyse fonctionnelle (schémas fonctionnels, SADT, FAST) Identifier les fonctions assurées par le système et les structures qui les réalisent. B – Structure générale des systèmes Structure générale des systèmes (chaînes d'énergie et d'information, flux d’énergie) Décrire avec un vocabulaire adéquat les entrées et les sorties. Choisir un capteur pour mesurer une grandeur physique donnée. Donner le modèle de connaissance et de comportement d’ un système. C – Les systèmes linéaires continus invariants Systèmes linéaires continus invariants (schémas blocs, stabilité, précision, rapidité, correction), représentation temporelle et fréquentielle Régler les paramètres d’un correcteur pour obtenir un asservissement avec des performances données. Utiliser un logiciel de simulation (DID’ACSYDE …) D – Les systèmes séquentiels Les règles du grafcet Décrire , commenter et améliorer le fonctionnement séquentiel d’un système

12 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI
CI 2 – La Chaîne d’Energie avec une MCC ( Alimenter, Convertir, Distribuer) Savoirs Compétences MCC 1 - Structure et Fonctionnement d'une Machine à Courant Continu 2 - Convertisseurs statiques associés (pont PD2, pont tout thyristors, hacheurs) 3 - Transformateur monophasé parfait Structure et fonctionnement d'une Machine à Courant Continu Rôle et fonctionnement du transformateur monophasé Composants de l’électronique de puissance Choisir le type de convertisseur statique pour la commande d’une machine à courant continu en fonction de l’application. Déterminer les stratégies de commande des interrupteurs Analyser une solution constructive

13 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI
CI 3 – Acquisition et conditionnement des informations Savoirs Compétences -Mise en forme d’un signal issu de capteurs -Commande d’interrupteurs de la fonction « distribuer » Principes de Conversion A/N et N/A Filtrage analogique Montages à AOP Composants et fonctions logiques combinatoires et séquentielles Régler les paramètres d’une cellule de filtrage ou d’amplification, d’un montage astable, en fonction d’un cahier des charges. Réaliser des fonctions simples avec AOP, et composants logiques Utiliser un logiciel de simulation (PSpice, ..)

14 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI
CI 4 – La Chaîne d’Energie avec une MAS ( Alimenter, Convertir, Distribuer) Savoirs Compétences Moteur triphasé asynchrone 1 - Structure et fonctionnement d'une machine asynchrone 2 - Variateur de vitesse en U/f constant 3 – Système triphasé de tensions Structure , fonctionnement et commande d'une machine asynchrone Analyser une solution constructive

15 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI
CI 5 – Les performances des chaînes de transmission de puissance A - La cinématique B - Les actions mécaniques C - Dynamique, puissance et énergie D - Les chaînes de solides indéformables Savoirs Compétences A – La cinématique A.1 – Modélisation des liaisons Modélisation cinématique des systèmes (graphes des liaisons, schéma cinématique) A.2 - Paramétrage des mécanismes Identifier les paramètres d'entrées et les paramètres de sortie A.3 – La cinématique des solides Torseur cinématique Utiliser les fermetures de chaîne pour lier ces paramètres Quantifier le comportement cinématique Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème de cinématique A.4 – La cinématique des engrenages Rapport de transmission d’un engrenage Les trains épicycloïdaux B- Les actions mécaniques B.1 – Modélisation des actions mécaniques Modélisation des actions mécaniques (liaisons usuelles, graphe de structure, bilan des actions mécaniques, torseur d'action mécanique) Lois de Coulomb (frottement, adhérence) Associer à une liaison le torseur d’action mécanique correspondant Construire les schémas d’architecture B.2 – La statique Le PFS Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème de statique B.3 – Méthodologie de résolution d’un problème de statique Calcul du degré d’hyperstatisme Démarche d’isolement

16 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI
CI 5 – Les performances des chaînes de transmission de puissance A - La cinématique B - Les actions mécaniques C - Dynamique, puissance et énergie D - Les chaînes de solides indéformables Savoirs Compétences C - Dynamique, puissance et énergie C.1 – La cinétique des solides Les éléments d’inertie Le torseur cinétique C.2 – La dynamique Torseur dynamique PFD Dynamique des solides en translation Dynamique des solides des solides en rotation d'un axe fixe. Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème de dynamique. C.3 – Etude énergétique Puissance des efforts extérieurs et intérieurs à un système de solides indéformables Théorème de l'énergie cinétique Rendement Établir les relations entre les actions mécaniques et les mouvements qu’elles provoquent Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème d’énergétique Savoir mesurer une puissance et un rendement, localiser et quantifier les pertes. C.4 Puissance électrique Réversibilité Quadrants de fonctionnement Définir les quadrants de fonctionnement du moteur d’un système D – Les chaînes de solides indéformables Les chaînes de solides indéformables Classification des chaînes de transmission de puissance Justifier l’utilisation d’un type de système de transmission et de transformation de mouvement

17 Les outils de la communication technique
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI CI 6 – La relation Produit / Procédé / Matériau A – Les outils de la communication technique B – Spécification des conditions fonctionnelles C - Les solutions constructives associées aux liaisons D – Les matériaux E – Obtention de brut A – Les outils de la communication technique Savoirs Compétences Les outils de la communication technique Lire un plan d’ensemble Lire des documents techniques de type schémas et dessins Utiliser la documentation industrielle Décrire le fonctionnement B – Spécification des conditions fonctionnelles Savoirs Compétences B.1 – Les ajustements Les ajustements Mettre en place la cotation fonctionnelle relative aux ajustements sur un dessin d’ensemble. B.2 – Les chaînes de cotes Les chaînes de cotes Etablir une chaîne de cotes à partir de conditions données. B.3 – Les spécifications géométriques Les spécifications géométriques Reconnaître une spécification de position, de forme et d’état de surface sur un dessin de définition.

18 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
CI 6 – La relation Produit / Procédé / Matériau A – Les outils de la communication technique B – Spécification des conditions fonctionnelles C - Les solutions constructives associées aux liaisons D – Les matériaux E – Obtention de brut C - Les solutions constructives associées aux liaisons Savoirs Compétences C.1 – La liaison encastrement Surfaces fonctionnelles pour transmettre les efforts et assurer la mise en position. Dimensionnement des clavettes Identifier, analyser, justifier les solutions retenues. C.2 – La liaison pivot Réalisation par glissement et par roulement Durée de vie des roulements Vérifier les dimensions des éléments constituant la liaison. C.3 - La liaison glissière Proposer des solutions constructives et déterminer les plus adaptées au problème à résoudre C.4 - la liaison hélicoïdale Idem C.5 – La liaison rotule C.6 - Lubrification et étanchéité Lubrification onctueuse à l’huile ou à la graisse Etanchéité statique et dynamique Choisir un joint adapté à un problème d’étanchéité

19 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI
CI 6 – La relation Produit / Procédé / Matériau A – Les outils de la communication technique B – Spécification des conditions fonctionnelles C - Les solutions constructives associées aux liaisons D – Les matériaux E – Obtention de brut D – Les matériaux Savoirs Compétences D - Les matériaux Composition d’un alliage. Interpréter une courbe d’essai de traction. Interpréter une spécification de dureté. E – Obtention de brut Savoirs Compétences E - Obtention des bruts Décrire les principaux procédés (soudage, fonderie, estampage, emboutissage)

20 CI1 CI3 CI2 CI5 CI4 CI6 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape : Les CI CI1 Grandeurs physiques à acquérir Chaîne d’Information Informations Destinées aux autres systèmes et aux interfaces H/M CI3 ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER Informations issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M Matière d’oeuvre Entrante ordres A C T I O N ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE Énergie disponible Chaîne d’Énergie CI2 Matière d’oeuvre Sortante CI5 CI4 CI6

21 COMMENCER PAR DETERMINER LES CYCLES DE TP
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 3ème étape : La progression pédagogique COMMENCER PAR DETERMINER LES CYCLES DE TP En Commun (3h) CI 1 (analyse globale et performances des systèmes) CI 5 (énergies, rendement) Par Champ Disciplinaire (1h30) Durée d’un cycle de 2 à 4 semaines A partir d’1 ou 2 Centres d’Intérêt Fin de chaque cycle par une séance de synthèse La séance de synthèse : Permet de : -Recenser et structurer les connaissances acquises en TP -Généraliser les compétences acquises en TP à la résolution de problèmes industriels complexes Moyens utilisables : -Structuration des savoirs sur support papier -Utilisation de diaporamas -Présentation de méthodes ou de résultats par les étudiants -Possibilité de changer de système pour chaque point abordé

22 ORGANISER LA POSITION DES COURS-TD AUTOUR DE CES CYCLES DE TP
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 3ème étape : La progression pédagogique ORGANISER LA POSITION DES COURS-TD AUTOUR DE CES CYCLES DE TP Repérer les parties pouvant être traitées de façon INDUCTIVE (effets des correcteurs sur les systèmes asservis, grafcet, hacheurs...) ou de façon DEDUCTIVE

23 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
3ème étape : La progression pédagogique UN EXEMPLE DE PROGRESSION PEDAGOGIQUE Progression Rentrée - Toussaint

24 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
3ème étape : La progression pédagogique Progression Toussaint - Noël

25 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
3ème étape : La progression pédagogique Progression Noël -Hiver

26 MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
3ème étape : La progression pédagogique Progression Hiver - Pâques

27 Ecrire des textes avec une trame commune pour tous les supports.
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 4ème étape : Ecriture des TP Sur un cycle de TP : Ecrire des textes avec une trame commune pour tous les supports. Ecrire des documents réponses propres à chaque support Établir des dossiers ressources avec uniquement les éléments utiles pour le cycle de TP L’étudiant: identifie mieux la problématique conceptualise mieux, répertorie les solutions constructives différentes, Acquièrt petit à petit de l’autonomie. Avantages:

28 Ecrire un texte de TP à partir de questions
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 4ème étape : Ecriture des TP Ecrire un texte de TP à partir de questions Que veut-on faire ? Définition du problème technique Comment résoudre ce problème ? Apport de cours ou utilisation de connaissances établies en cours Modélisation par modèle de connaissance ou de comportement Analyse de la solution constructive Analyse des performances, Critiques, Propositions ou Réalisations d’améliorations

29 Documents élèves Documents à consulter Travail à réaliser Evaluation
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 4ème étape : Ecriture des TP Problème technique posé Centre d’intérêt : Prise en main et Analyse du besoin d’un système, Elaboration d’un premier modèle de connaissance ou description du fonctionnement séquentiel CI 1 : Analyse Globale et performance d’un système Connaissances nouvelles Pré requis Analyse fonctionnelle externe: Intéracteurs Analyse fonctionnelle interne: SADT, FAST, schéma fonctionnel, grafcet Introduction à l’analyse des systèmes Compétences nouvelles Logiciels et supports complémentaires Identifier et caractériser les fonctions assurées par le système et identifier les structures qui les réalisent. Etablir un premier schéma bloc pour un système asservi Décrire le fonctionnement séquentiel d’un système séquenteil Logiciel d’acquisition et de traitement de données de chaque système Documents élèves Documents à consulter Texte de TP, documents réponses, documents techniques Dossier technique, Cours Travail à réaliser Evaluation Completer les documents réponse, réaliser les expérimentations, exploiter les résultats Travail en autonomie Remise du compte rendu à la fin de la séance Supports : -Axe Emeric -Cordeuse -DAE -Capsuleuse -Pilote automatique -Portail -Bras Maxpid -Dialyseur

30 Objectif: Ne ’’faire qu’une seule discipline’’ aux yeux des étudiants
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 5ème étape : innovations pédagogiques Objectif: Ne ’’faire qu’une seule discipline’’ aux yeux des étudiants Un sujet de cours partagé la même semaine par les 2 enseignants Analyse fonctionnelle interne et externe h enseignant GM 1ère semaine de cours Analyse Fonctionnelle Structure interne d’un système pluritechnologique h enseignant GE Le TD commun Un sujet sur un support pluritechnologique fait en entier par chacun des deux enseignants avec un groupe Une seule moyenne pour l’étudiant

31 - retiennent mieux (problématiques issues des systèmes)
BILAN Sur les étudiants - sont plus attentifs et réceptifs (comprennent la finalité des modèles utilisés) - retiennent mieux (problématiques issues des systèmes) - ont une vision plus globale du cours et en comprennent mieux la progression - acquièrent des compétences - abordent la complexité des systèmes réels Sur les enseignants - émulation intellectuelle - travail à deux, partage - envie d’acquérir une double compétence besoin d’une bonne entente un énorme travail