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Norbert Perrot IGEN STI Préparer les activités en SI Exemple dorganisation pédagogique et de contenus de séquences pour le cycle terminal des sciences.

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1 Norbert Perrot IGEN STI Préparer les activités en SI Exemple dorganisation pédagogique et de contenus de séquences pour le cycle terminal des sciences de lingénieur 22 novembre 2011 Philippe Lefèbvre IA-IPR Dijon

2 Préparer les activités en SI La mise en œuvre dune démarche en sciences de lingénieur La démarche en sciences de lingénieur en S Expérimenter Modéliser Analyser Vérifier les performances attendues dun système Proposer et valider des modèles dun système à partir dessais Prévoir les performances dun système à partir de modélisations Modifier les paramètres dun modèle Proposer des modifications structurelles pour améliorer les performances du système Agir sur le système La démarche en sciences de lingénieur en S Observer un système Modéliser le système Agir sur le système

3 Vérifier les performances attendues dun système, par lévaluation de lécart entre un cahier des charges et les réponses expérimentales (écart A-M) ; Proposer et valider des modèles dun système à partir dessais, par lévaluation de lécart entre les performances mesurées et les performances simulées (écart M-S) ; Prévoir les performances dun système à partir de modélisations, par lévaluation de lécart entre les performances simulées et les performances attendues au cahier des charges (écart A-S) ; Proposer des architectures de solutions, sous forme de schémas ou dalgorigrammes. Préparer les activités en SI La démarche de lingénieur en S

4 Cest un objectif terminal qui ne présuppose pas une progression pédagogique. Préparer les activités en SI Un programme rédigé avec une approche par compétences

5 Préparer les activités en SI Lobjectif poursuivi Proposer une série de séquences de formation pour les 2 années, associées à des fiches pédagogiques facilitant la construction des séances Compétences du programme Centres dIntérêt choisis pour constituer une progression pédagogique cohérente Supports didactiques ou réels pertinents, disponibles, et qui tiennent compte des contraintes de démarrage de la formation Durées de formation par CI - compétences compatibles avec la durée totale de formation À partir des…

6 Préparer les activités en SI Lobjectif poursuivi Compétences Centres dIntérêt Supports didactiques Durées de formation

7 SI – Enseignement Les éléments clés pour bâtir une progression Concept de séquence Centres dintérêt Organisation pratique des activités Construction de la matrice séquence/CI/supports Fiches synthétiques des 10 séquences par année Typologie des supports

8 Objectifs Chaque séquence vise le développement (découverte ou approfondissement) de compétences précises du référentiel, identifiées dans le programme Contenus Chaque séquence permet d'aborder de 1 à 2 CI au maximum, de manière à faciliter les synthèses et limiter le nombre de supports Thème de travail Chaque séquence correspond à un thème sociétal, porteur de sens pour les élèves et intégrant les CI utilisés Durée dune séquence Chaque séquence comprend de 2 à 4 semaines consécutives au maximum Durée de lannée scolaire 30 semaines par année scolaire, de façon à laisser une marge de manœuvre pédagogique 6 semaines par année scolaire à répartir entre les séquences permettant d'intégrer des remédiations, des évaluations, des sorties et visites, etc. Périodes de formations Elles correspondent à chaque période entre les vacances et intègrent de 2 à 3 séquences Séquence de synthèse Elle est proposée en fin dune période de formation et vise à favoriser lacquisition des compétences du programme 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 Évaluation des acquis Chaque séquence donne lieu à une évaluation sommative, soit intégrée dans son déroulement, soit prévue dans le cours d'une séquence suivante SI – Concept de séquence Le concept de séquence

9 Structure dune séquence en inductif Supports techniques Compétences DossierSystème Structuration des acquis xcwxcwx cw Centres dIntérêt Évaluation Activités dirigées dont simulations Cours Activités pratiques Activités pédagogiques Intentions pédagogiques, a priori Séquence Réflexion pédagogique a postériori SI – Concept de séquence La structure dune séquence en déductif ne pose pas de problème

10 Année scolaire S1S2S3S4S5S6S8S9S10S11S12 Séquence 3 Séquence 4 Lancement Ouverture externe Évaluation Chevauchement permettant le décalage entre cours et activités pratiques Séquence 1 Séquence 2 La planification des séquences SI – Concept de séquence

11 Une proposition de CI, identiques en première et terminale, est faite dans le document daccompagnement : elle permet une progression pédagogique cohérente ; elle respecte le cadre proposé dans le document daccompagnement (cible AMS/FSC). SI – Centres dintérêt Les centres dintérêt

12 Une approche progressive et structurée SI – Centres dintérêt Une progression pédagogique qui sorganise à partir des performances A-M-S ou des écarts : A-M, M-S, S-A. Les centres dintérêt pris seuls permettent une entrée par les performances, ou pris deux à deux par les écarts.

13 Les Centres dIntérêt retenus SI – Centres dintérêt Point de vueCentres dintérêt Système souhaité CI1 : analyser un système. fonctionnellement et structurellement. Système réel CI2 : expérimenter et mesurer sur un système réel pour évaluer ses performances. CI3 : analyser des constituants dun système réel dun point de vue structurel et comportemental. Système simulé CI4 : concevoir et utiliser un modèle relatif à un système en vue dévaluer les performances de la chaîne dinformation. CI5 : concevoir et utiliser un modèle relatif à un système en vue dévaluer les performances de la chaîne dénergie.

14 SYSTÈME FonctionnelStructurelComportemental Performances Attendues Définir le besoin. Définir les fonctions de service. Identifier les contraintes. Traduire un besoin fonctionnel en problématique technique. Définir, justifier la frontière de tout ou partie dun système et répertorier les interactions. Identifier lorganisation structurelle.Identifier les éléments transformés et les flux. Écart A-S Comparer les résultats simulés avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts. Modifier les paramètres du modèle pour répondre au cahier des charges. Valider un modèle optimisé fourni. Performances Simulées Choisir et mettre en œuvre une méthode de résolution. Identifier lorganisation structurelle. Modifier ou proposer un modèle. Choisir les grandeurs et les paramètres influents en vue de les modéliser. Simuler le fonctionnement de tout ou partie dun système à laide dun modèle fourni. Associer un modèle à un système ou à son comportement. Préciser les limites de validité du modèle utilisé. Interpréter les résultats obtenus. Écart S-M Comparer les résultats expérimentaux avec les résultats simulés et interpréter les écarts. Traiter les données mesurées en vue danalyser les écarts. Modifier les paramètres du modèle pour répondre au cahier des charges. Valider un modèle optimisé fourni. Performances Mesurées Identifier et ordonner les fonctions techniques qui réalisent les fonctions de services et respectent les contraintes. Décrire les liaisons entre les blocs fonctionnels. Identifier lorganisation structurelle ; Identifier les matériaux des constituants et leurs propriétés en relation avec les fonctions et les contraintes. Décrire une chaîne dacquisition. identifier les grandeurs physiques à mesurer. Conduire les essais en respectant les consignes de sécurité à partir dun protocole fourni. identifier le comportement des composants. interpréter les résultats obtenus. Justifier le choix des essais réalisés. Écart M-A Comparer les résultats expérimentaux avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts. Traiter les données mesurées en vue danalyser les écarts. Une approche progressive et structurée STI2D – Centres dintérêt

15 SI - Enseignement Couverture centre dintérêts - compétences Écart A/S Performance Attendue Performance Simulée Performance Mesurée Écart M/S Écart A/M Compétences A1 - Analyser le besoin A2 - Analyser le système A3 – Caractériser les écarts B1 - Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système B2 - Proposer ou justifier un modèle B3 - Résoudre et simuler B4 - Valider un modèle C1 - Justifier le choix dun protocole expérimental C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental D1 – Rechercher et traiter des informations D2 – Mettre en œuvre une communication Comportemental Structurel Fonctionnel A1 A3 A2 B1 B2-B3-B4 C2 CI1 CI3 CI4 & CI5 CI2 C1 La compétence COMMUNIQUER peut être développée sur tous les points de la cible

16 SI - Enseignement Écart A/S Performance Attendue Performance Simulée Performance Mesurée Écart M/S Écart A/M Compétences A1 - Analyser le besoin A2 - Analyser le système A3 – Caractériser les écarts B1 - Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système B2 - Proposer ou justifier un modèle B3 - Résoudre et simuler B4 - Valider un modèle C1 - Justifier le choix dun protocole expérimental C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental D1 – Rechercher et traiter des informations D2 – Mettre en œuvre une communication Comportemental Structurel Fonctionnel A1 A3 A2 B1 B2-B3-B4 C2 CI1 CI3 CI4 & CI5 CI2 C1 La compétence COMMUNIQUER peut être développée sur tous les points de la cible Couverture centre dintérêts - compétences

17 Les activités en classe entière Chaque séquence intègre des phases de cours ou des activités dirigées en classe entière correspondant à des apports structurés des connaissances ainsi qu'un lancement, une synthèse, des évaluations. La place du cours par rapport aux activités à effectifs réduits correspond au choix dune stratégie pédagogique durant chaque séquence (inductive ou déductive). Les activités à effectifs réduits Une séquence peut donner lieu à des activités à effectifs réduits qui peuvent correspondre à des activités expérimentales, numériques, … à des mini projets. Les activités à effectifs réduits privilégient les démarches spécifiques de la technologie : projet, résolution de problème technique, investigation… Lorganisation pratique des activités SI – Organisation des activités

18 Approche inductive Activités pratiques Appréhender et découvrir un concept nouveau Cours et synthèses Formaliser le nouveau concept Évaluation Formative ou sommative Cours et activités dirigées Appréhender et formaliser un concept nouveau Activités pratiques Appliquer et conforter le concept Évaluation Formative ou sommative Approche déductive Ces approches impliquent un décalage entre les cours et les activités pratiques Les approches didactiques SI – Organisation des activités

19 Un exemple possible (mais il y en a dautres) : répartition 2h cours et 2h TD en classe entière et de 2h de TP (ou AN * ) en groupe allégé. Choisir une organisation hebdomadaire SI – Organisation des activités Cours CE 2 h Activités dirigées CE ou Activités numéri- ques Groupe 2 h Activités pratiques Groupe 2 h AP de 2 h possible TPE 1 h projet 2 h * AN : activités numériques ; activités dirigées sur ordinateur pour la simulation

20 Trois types de supports : les supports réels disponibles dans le laboratoire ; les supports virtuels ou numériques ; les supports réels ou virtuels accessibles à distance. Les supports didactiques SI – Typologie des supports

21 L'utilisation d'un support doit d'abord permettre de caractériser les trois écarts, ce qui correspond à une approche descendante et externe. Pas de supports de type professionnels. Petits 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, en particulier lexpérimentation. Chaque support doit obligatoirement permettre lobservation, lanalyse, la simulation, les mesures, etc.). Le cahier des charges des supports réels en SI SI – Typologie des supports

22 Ces supports sont caractéristiques des thèmes sociétaux issus du document ressources - Confort, Énergie, Environnement, Santé, Mobilité, Protection, Assistance au développement – ou du programme de lEE SI. Les supports didactiques SI – Typologie des supports

23 Les supports didactiques SI – Typologie des supports Thème : Culture et loisir Modèle réduit de buggy 4x4 Besoin Participer à une compétition de modèles réduits Référence Indications quantifiées dans le cahier des charges Accélération, vitesse, autonomie Grandeurs mesurables Accélération, vitesse, force motrice, autonomie Grandeurs simulées Accélération, vitesse, force motrice Coût indicatif 300 Euros non didactisé 1800 euros didactisé

24 Les supports didactiques SI – Typologie des supports Les indications dans le cahier des charges doivent pouvoir, pour tout ou partie, être quantifiées par des mesures de grandeurs physiques sur le système réel ou par la simulation à laide des modèles. Les modèles sont considérés comme faisant partie du système et peuvent être acquis auprès des fournisseurs déquipements en même temps que le système matériel.

25 Les supports didactiques SI – Typologie des supports Outils informatiques Progiciel de CAO 3D, Modules de simulation mécanique associés ou non au Progiciel de CAO 3D, Progiciel de description du comportement par graphe détat, logigramme, algorigramme avec module permettant de générer et implanter un programme dans un système cible,

26 Les supports didactiques SI – Typologie des supports Progiciel permettant de simuler le fonctionnement complet dun système intégrant plusieurs sources dénergie, plusieurs convertisseurs dénergie et les commandes associées. Suite bureautique : tableur-grapheur, traitement de texte, logiciel de présentation Ces outils informatiques peuvent être acquis séparément ou intégrés dans un ou plusieurs produits.

27 1.Choisir des horaires par regroupement de connaissances-capacités du programme. 2.Vérifier si les CI concernés par ce regroupement de connaissances-capacités ne sont pas plus de deux sur un axe AMS ou sur un écart A-M, M-S, S-A. 3.Calculer le total horaire par CI-compétences. 4.Ajuster et valider la répartition des horaires par rapport au total de 210 h (240 h). Les étapes itératives de répartition des heures de formation SI – Matrice des séquences Répartition horaire du programme Relations programme et CI Répartition des heures par CI Calcul des horaires par CI Equilibrage horaire programme et CI

28 Centre dintérêt Construction de la matrice Programme -CI Compétences SI A – Analyser A1. Analyser le besoin A2. Analyser le système A3. Caractériser des écarts SI – Matrice des séquences B - Modéliser B1. Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système B2. Proposer ou justifier un modèle B3. Résoudre et simuler B4. Valider un modèle C - Expérimenter C1. Justifier le choix dun protocole expérimental C2. Mettre en œuvre un protocole expérimental D - Communiquer D1. Rechercher et traiter des informations D2. Mettre en œuvre une communication


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