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: Action de sensibilisation/formation de lycéens Pôle CNFM de Grenoble Francine PAPILLON, MINATEC, GIANT, CEA Grenoble Ahmad BSIESY, CIME Nanotech,

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1 : Action de sensibilisation/formation de lycéens Pôle CNFM de Grenoble Francine PAPILLON, MINATEC, GIANT, CEA Grenoble Ahmad BSIESY, CIME Nanotech, UJF – Grenoble I

2 Contexte ; CIME Nanotech, Pôle CNFM Grenoble Présentation Action : pourquoi, démarche, partenaires Action formation professeurs Action formation Lycéens Quelques exemples dAteliers Développement Conclusion

3 CIME Nanotech (créé en 1981 site Viallet, puis site Minatec en 2006) m 2 de plateformes technologiques pour lenseignement et la recherche (750 m 2 de salles blanches de classe 1000 up-gradable à 10 )

4 Salles BlanchesConception Circuits IntégrésBiotechnologiesNanomondeSystèmes Embarqués Hyperfréquence & Optique Guidée Caractérisation électrique & PVCapteurs et Microsystèmes Moyens du CIME Nanotech : 8 plateformes spécialisées

5 8 technology platforms dedicated to education and research 1500 students hosted each year (undergraduate Engineers, PhD and post-doc) hours/year in Education and Research 12 universities (nationwide) using the CIME Nanotech facilities each year (Lyon, Marseille, Strasbourg, Montpellier, Nices,….). 140 instructors (professors) supervising the education programs 15 persons in the technical staff Annual budget : ~ 3M CIME Nanotech Key data

6 Constat « global » : Moins dattraits pour la science dans les pays développés mais les jeunes sont férus de technologies Les Nanotechnologies à lécole, pourquoi ?

7 Faire une carrière scientifique ? « Je souhaite devenir un(e) scientifique » Peu de jeunes européens ont lintention de devenir scientifique ! Extrait du ROSE Report (the Relevance Of Science Education). Young People, Science and Technology. University of Oslo Centre for Science Education ERT event, Brussels Oct

8 CIME dans MINATEC : un environnement Nano unique, expertise scientifique et denseignement, CNFM Des objectifs convergents entre CIME, CNFM et académie: Diffusion de la culture scientifique, sensibilisation aux métiers scientifiques et technologiques Installer un enseignement de Physique et chimie moderne en prise avec lactualité de la recherche

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10 Particularité de lAction : Permettre à un grand nombre délèves daccéder aux moyens du CNFM Construire un parcours pédagogique cohérent (préparation au lycée, Expérimentation au CIME, restitution au lycée)

11 Formation Continue (PAF) «Physique et chimie des objets quotidiens » Deux sessions en 2012 : 55 stagiaires candidats ! Investigation pour lutilisation dexpériences nouvelles en classe de physique - chimie - svt ~100 profs Formation de professeurs aux ateliers novembre 2012 : 13 Profs sélectionnés par lacadémie et MINATEC Présentation, Ateliers au CIME, fiches pédagogiques 13 sessions De novembre à mai : 35 profs accompagnants PC-SVT Encadrée par 28 enseignants ou chercheurs EN + CIME + UJF + GreINP + MINATEC + INRIA

12 2 Stages profs lycée-collège (PAF ) « Physique et chimie modernes » Ateliers CIME o Ondes et télécom (F.Podevin & A.Morales - CIME) o Technologie microélectronique (M.Bonvalot - CIME) o Interfaces (M.Weidenhaupt - GreINP) o Solaire PV (A.Kaminski - CIME) o Effets de surface et agitation moléculaire (F.Marchi - UJF) o Stockage optique (F.Marchi - UJF) o Carbone et nanos (J.Chevrier – UJF & S.Redon - INRIA) 55 profs

13 Ateliers lycéens

14 Objectifs o Un projet de classe ambitieux pour les élèves o Une ouverture sur le monde de la recherche et les métiers scientifiques o aborder des problématiques liées au nanomonde o démarche dinvestigation au lycée & dans un laboratoire de recherche Démarche pédagogique o Une séquence élaborée par chaque lycéen/groupe o Un questionnement dans la durée (7 semaines) Fil rouge o Travail de groupe en amont dans la classe & construction de problématiques o Expérimentation sur le site du CIME-Nanotech en lien avec ces problématiques o Exploitation et valorisation au sein de létablissement

15 Journée au 9h-9h30Introduction 9h30-12hAteliers 12h-13h30Déjeuner 13h30-16hAteliers Salle Blanche BiotechNanomonde

16 Une classe de 1ère S toutes les 2 semaines au CIME Nanotech Offre pédagogique sur 1 jour : 2 ateliers (2x 2h30) Fiches pédagogiques enseignants (amont) Fiches techniques Ateliers chercheur (amont) Interventions en lycée, conférences (aval) Mises à disposition : professeur duniversité, prof lycée Appel à candidatures via lettre du Recteur (septembre) 12 classes : 330 lycéens et 35 accompagnateurs

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18 42 intervenants 400 heures Encadrement

19 Encadrants ( EC&C) : 25 h x 100 = 2500 Location des salles : 192 h x 7 = 1344 Repas : 40 personnes x 5 =

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22 Terminale S : Chaine de transmission dinformation Procédés physiques de transmission Propagation libre et guidée : (câble et par fibre optique ; notion de mode. Transmission hertzienne. Débit binaire. Atténuation

23 Transmettre linformation : câble ou fibre optique ? Parcours expérimental Spectre électromagnétique & télécom Propagation par câble ; aspects temporels Télécommunications par fibres optiques : Atténuation, modes; débit binaire Emetteurs & récepteurs hyperfréquences Diagrammes de rayonnement et diffraction Parcours recherche et innovation (avec IMEP-LAHC) expérimenter (chambre anéchoïde), simuler (ADS), innover (métapapiers), science & société, santé …

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25 Plateforme caractérisation Ouverture sur la recherche pluridisciplinaire matériaux & énergie LMGP Nouveau simulateur solaire au CIME

26 Première S Interaction lumière-matière, spectre solaire Sources dénergie renouvelables, Conversion dénergie dans un générateur, stockage Terminale S – spécialité Matériaux : semiconducteurs ; propriétés électriques Epreuve expérimentale BAC Terminale STI2D BAC : mission la tente de demain Toile solaire, Localisation, Stockage de lénergie

27 Semiconducteurs, Si-PV Silicium ou autres semiconducteurs ? Absorption ou émission de photons Diodes, Applications La physique des cellules SiPV A. Kaminski, CIME-Carac. Cellules Si-PV, Simulateur solaire Carac. électriques, rendement, Technologies Cellules solaires à colorant, problématiques pluridisciplinaires Extraction et spectres de colorants, photosynthèse, électrolytes E. Puyoo, LMGP- GreINP Cellule solaire à colorants : une photopile Réalisation é& caractérisation Matériaux nanostructuré (TiO 2 ) Construction dun parcours professeurs Cellules solaires : approche silicium ou colorant ?

28 Scénario & modalités de latelier ( A. Kaminski, G. Baudrant, E. Martinet ) Présentation de la problématique : lénergie solaire, processus quantiques s, diodes, … Problème 1 : Comment faire fonctionner un ventilateur solaire ? Essais-erreurs, association générateur/récepteur, point de fonctionnement, chaine énergétique, mesures électriques, bilan de puissance … Autre scénario : implantation de modules … Problème 2 : Comment un scientifique évalue-t-il et optimise-t-il les caractéristiques dune cellule solaire photovoltaïque au silicium Mise en œuvre du simulateur solaire, caractéristiques, rendement, ombrage, optimisation 5 sessions de cet atelier ; des élèves qui sengagent et communiquent Fiche Atelier, Support pédagogiques (présentation ppt, feuille de TP, notice, situation problème) Mise en place de lAtelier solaire-photovoltaïque avec les classes

29 Atelier CAO Laurent Fesquet, Katell Morin-Allory, Robin Rolland-Girod, Eric Martinet

30 Concevoir des systèmes complexes ? Comprendre les stratégies de conception des systèmes : comportant plusieurs centaines de millions de transistors Intégrant de nombreuses contraintes techniques (consommation, vitesse, surface, compatibilité EM, …) Exploitant des technologies avancées et ultimes (65 nm, 40 nm, 28 nm et bientôt 14 nm)

31 Appréhender le flot de conception Niveau 1 for i= 0 to 10 do case input of 1 : b = 5; 2 : b = 10; end; Niveau 2 posedge (clock) -> trig; if (trig = 1) a = b&c; end; Niveaux abstraction Plan de fabrication Algorithmes Schémas Niveau 5 Masques Logiciel Microwind : éditeur de Layout Masques Niveau 3 Portes logiques Niveau 4 Transistors Logiciel Dsch : éditeur de schemas Spécifications & contraintes

32 Visualiser les étapes de conception Simuler le circuit Dessiner le plan (masques) Visualiser le circuit en 3D

33 Mettre en oeuvre Réaliser un système automatique dadaptation aux conditions lumineuses dune caméra Ecriture dun code simple en VHDL pour réaliser la fonction Prototypage sur une carte FPGA équipée dune caméra Caméra CCD Carte FPGA Mire RVB

34 Un nouvel atelier pour 2013: Nano safety : mesures et prévention des nanos Mettre en œuvre des techniques de détections de particules aérosols dans le cadre dune démarche dévaluation des risques. Mettre en évidence la spécificité des nano-particules : comportement dans lair et lois déchelle (frottements vs gravité), réactivité, exposition par les voies aériennes (inhalation).

35 Direction : CIME Nanotech, MINATEC, Rectorat Pilotage : F.Papillon, A.Bsiesy, E.Excoffon Coordination : T. David, E. Martinet (prof du secondaire) Comité exécutif : T. David, E. Martinet, L. Chagoya-Garzon

36 Les élèves vous disent MERCI à tous pour votre contribution au programme


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