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Laboratoire et équipements pour les Sciences de l’Ingénieur Académie de Lille Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert de Tourcoing 1.

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1 Laboratoire et équipements pour les Sciences de l’Ingénieur Académie de Lille Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert de Tourcoing 1

2 Document « ressources pour le cycle terminal » publié en juin 2011 Document téléchargeable sur éduscol : _ pdf Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 2

3 – un laboratoire de sciences de l’ingénieur d'au moins 100 m² pouvant accueillir au maximum une classe entière ; – une salle banalisée équipée des moyens de vidéo projection et située à proximité du laboratoire. Espace de formation Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 3

4 Organisation pédagogique Les élèves ont des activités différentes, qui conduisent aux mêmes acquisitions de compétences ou à des acquisitions de compétences complémentaires, le tout étant harmonisé lors des séances de synthèse. Que trouver sur un îlot ? Au-delà des postes informatiques (2 à 3), de leurs logiciels et des matériels de mesure (détaillés dans le document ressources), les îlots doivent comporter supports, sous-ensembles ou maquettes des supports, maquettes numériques des supports, … Installation en îlots : -installation structurelle, -mais aussi et surtout une organisation pédagogique visant au travail en groupe des élèves. Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 4

5 Thème Energie Problématique Quels sont les moyens mis en œuvre pour transformer l’énergie? Problèmes techniques Comment transmettre un effort et un mouvement ? Comment transformer l’énergie électrique ? Comment contrôler l’énergie électrique transformée ? Pilote TP32 Robot tondeur Volant à retour de force Illustration Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements Equipe 1 Equipes 2 et 4 Equipes 3 et 5 5

6 Les îlots permettent : – aux élèves de travailler individuellement ou par équipes, d’avoir accès à un système, de réaliser des mesures et d’utiliser l’outil informatique durant chaque activité ; – à l’enseignant d’intervenir de façon occasionnelle face à tous les élèves, par exemple lors des phases d’activation et de restitution. Chaque îlot doit permettre d’accueillir six élèves au maximum. Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 6

7 Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 7

8 Spécifications techniques du laboratoire Zone du professeur 2 points d’accès avec chacun 3 PC 230 V 10/16A + T et 3 prises RJ 45 Pour chaque îlot 6 PC 230 V 10/16A + T 4 PC 230 V 10/16A + T et 4 prises RJ 45 Equipements Un tableau Une surface de projection ou un TBI Des mobiliers pour construire 6 îlots Un bureau pour le poste informatique du professeur 37 fauteuils à hauteur réglable et sur roulettes Des moyens de rangement Un vidéo projecteur fixe 19 postes informatiques en réseau Un ordinateur portable Un moyen pour scanner et imprimer en réseau Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 8

9 Appareils de mesure de base équipant chaque îlot : Les îlots devront être équipés au minimum des appareils de mesure suivants : multimètre numérique ; sonde de courant ; deux sondes de tension différentielles ; oscilloscope 100 MHz, deux voies avec fonction de calcul sur les voies (addition, produit) ; générateur de fonctions numérique 20 MHz ; alimentation stabilisée 2x30 V réglables, 5 Volts - 3 A. Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 9

10 Logiciels informatiques Les postes informatiques devront être équipés au minimum des outils informatiques suivants : progiciel de CAO 2D et 3D ; module de simulation mécanique associé ou non au progiciel de CAO 3D ; progiciel d'analyse de trame ; progiciel de description du comportement par graphe d’état, logigramme, algorigramme avec module permettant de générer et implanter un programme dans un système cible ou une carte de développement ; progiciel incluant une approche causale ou acausale permettant de simuler le fonctionnement complet d’un système intégrant plusieurs sources d’énergie, plusieurs convertisseurs d’énergie et leurs commandes associées ; suite bureautique avec tableur-grapheur, traitement de texte, logiciel de présentation. Ces outils informatiques peuvent être acquis séparément ou intégrés dans un ou plusieurs produits. Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 10

11 Matériels pédagogiques Extrait du document ressources de juin 2011 : « Il est recommandé de choisir des supports d’enseignement dans le champ des matériels grand public et de l’environnement des élèves. Le coût unitaire doit être compatible avec des achats multiples et permettre des renouvellements fréquents afin de suivre les évolutions technologiques. » Ces matériels seront donc peu coûteux et légers permettant ainsi une implantation dans tous les lycées. Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 11

12 Les supports d’enseignement Proposition du guide d’équipement à paraître : Il est indispensable de s’assurer que les indications du cahier des charges fonctionnel doivent pouvoir pour tout ou partie être quantifiées par des mesures expérimentales de grandeurs physiques sur le système réel ou par la simulation à l’aide des modèles. Les modèles sont considérés comme faisant partie du système ; ils peuvent être acquis auprès des fournisseurs d’équipements en même temps que le système matériel, ou pourront être développés dans le cas de systèmes existants déjà dans le laboratoire. Les supports d’enseignement permettent d’aborder aussi bien les thèmes vus en enseignement d'exploration sciences de l'ingénieur tels que la mobilité, le sport, la sante, l’habitat, les équipements publics, l’énergie, la communication, la culture et les loisirs, la bionique, la dématérialisation des biens et des services que les thèmes préconisés dans le document ressources pour la classe. 12

13 Exemple de descriptif et des possibilités pédagogiques d’un support d’enseignement Exemple Thème : Énergie Système : Projecteur de scène motorisé Besoin Animer une scène par des effets lumineux Indications quantifiées dans le cahier des charges Vitesse angulaire, position angulaire, intensité lumineuse, nombre de couleurs Grandeurs mesurables La vitesse angulaire, l’intensité lumineuse, la position, la consommation d’énergie, possibilité de visualisation physique et logique des trames Grandeurs simulées La vitesse angulaire, la position, la consommation d’énergie, génération logique des trames Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 13

14 Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements Besoin, finalités, contraintes, cahier des charges Analyse fonctionnelle externe Expression fonctionnelle du besoin Fonctions d’usage, de service, d’estime Système Frontière d’étude Environnement Architectures fonctionnelle et organique d’un système Impact environnemental Matière d’œuvre, valeur ajoutée, flux Chaîne d’information Chaîne d’énergie Systèmes logiques évènementiels Langage de description : graphe d’états, logigramme, GRAFCET, algorigramme Systèmes asservis Composants réalisant les fonctions de la chaîne d’énergie Composants réalisant les fonctions de la chaîne d’information Réversibilité d’une source, d’un actionneur, d’une chaîne de transmission Système de numération, codage Modèle OSI Réseaux de communication Support de communication, notion de protocole, paramètres de configuration Notion de trame, liaisons série et parallèle Architecture d’un réseau (topologie, mode de communication, type de transmission, méthode d’accès au support, techniques de commutation) Matériaux Comportement du solide déformable Analyse des écarts 14

15 Liste des matériels de mesures adaptés à chaque support Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements Projecteur motorisé pour l’éclairage de scène Compteur d’énergie électrique, oscilloscope, deux sondes de tension différentielles, sonde de courant, luxmètre, accéléromètre 6 axes 15

16 Regard sur les systèmes actuels: Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements SystèmeThème sociétalRemarque Pousse seringueSanté Cordeuse de raquettesConfort / Sport Dérailleur MektronicConfort / Sport Peu de grandeurs mesurables Store SomfyConfort / Domotique IL existe des solutions technologiques plus récentes. Ouvre portail FaacConfort / Domotique IL existe des solutions technologiques plus récentes. Tondeuse MédiaConfort / Jardinage Sécateur InfacoConfort / Jardinage Epaule GiroticcConfort / Robotique Système de production. A supprimer Bras SchraderConfort / Robotique Système de production. A supprimer Réseau CaméraProtection / Communication IL existe des solutions technologiques plus récentes et moins coûteuses. A remplacer 16

17 Exemple de support Tapis de course pour joggeur Faible coût (400 euros) « Didactisable » Porteur de sens Domaine peu investi Solutions techniques simples 2 chaînes d’énergie indépendantes Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements Tapis TC

18 -Un dossier technique -Une modélisation Solidworks -Deux modélisations Matlab: -Une issue du modèle Solidworks (simMechanics) -Une issue de la modélisation de la chaîne de la bande de roulement Ressources Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 18

19 Stratégies pédagogiques possibles Question sociétale Comment faciliter et optimiser les phases de préparation sportive? Problématique Comment adapter le système à l’effort souhaité? Problèmes techniques possibles Comment adapter la vitesse? Comment adapter la dépense énergétique? Comment évaluer la dépense énergétique? Comment adapter l’inclinaison du tapis? Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 19

20 Système souhaité Système simulé Système réel Activité 1 : évaluer la dépense énergétique Stratégie pédagogique retenue pour une séquence. Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 20

21 Activité 2 : Adapter le système à l’effort souhaité Système souhaité Système simulé Système réel Académie de Lille – Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing Laboratoire et équipements 21

22 Merci de votre attention Académie de Lille Séminaire S SI – 11 mai 2012 – Lycée Colbert Tourcoing 22


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