Définition et Objectifs, Outil de Validation Exemples Remarques Le Projet en SSI Définition et Objectifs, Outil de Validation Exemples Remarques Gilles Cayol / Olivier Ruiz

Les compétences générales Analyser B Modéliser Epreuve écrite Projet Concevoir C Expérimenter D Communiquer Réaliser

Modèle comportemental Les trois écarts Modèle comportemental 2 3 Système réel CdCF 1

Le projet en STI2D Projet STI2D: Concevoir et réaliser la réponse à un besoin Modèle comportemental Système réel CdCF

Le nouveau projet en S SI Projet S SI Affiner le modèle prédictif de la réponse à un besoin Modèle comportemental Système réel CdCF

Le projet commence par le choix d’un support d’étude: Un système réel en état de fonctionnement : Déjà existant dans le laboratoire non-didactisé (sinon le protocole de mesure est faussé). Proposé et apporté par un élève. Exploitable en dehors du laboratoire.

Démarche du projet SI Identifier la performance Définir le protocole Modéliser Définir le protocole Simuler Mesurer Analyser les résultats Analyser les résultats ? Comparer les résultats ?

Compétence A Analyser Compétence D Communiquer Démarche du projet SI Identifier la performance Compétence A Analyser Compétence B Modéliser Compétence C Expérimenter Modéliser Définir le protocole Compétence D Communiquer Simuler Mesurer Analyser les résultats Analyser les résultats ? Comparer les résultats ?

Démarche du projet SI Identifier la performance Définir le protocole Modéliser Définir le protocole Simuler Mesurer Analyser les résultats Analyser les résultats ? Comparer les résultats ?

La performance provient d’une documentation technique : Démarche du projet SI Identifier la performance La performance provient d’une documentation technique : Fiche technico-commerciale du constructeur, dossier technique. Normes et réglementations dans le domaine du système support. Cahier des Charges Fonctionnel « rétro-ingénierie ». Modéliser Définir le protocole Simuler Mesurer Analyser les résultats Analyser les résultats ? Comparer les résultats ?

Quel modèle fournir aux élèves ? Modèle fonctionnel ? Eventuellement Modéliser : Identifier la performance Quel modèle fournir aux élèves ? Modèle fonctionnel ? Eventuellement Modèle structurel ? Eventuellement Modèle comportemental ? Si oui alors il doit être incomplet Que doivent faire les élèves ? Créer ou compléter le modèle comportemental Modéliser Définir le protocole Simuler Mesurer Analyser les résultats Analyser les résultats ? Comparer les résultats Grille d’eval ?

Analyser les résultats Simuler : Modéliser Simuler Analyser les résultats La simulation numérique repose sur la mise en œuvre de modèles théoriques Outils de simulation dynamique qui permettent d’obtenir des résultats exploitables : Simulink (Matlab) Xcos (Scilab) Meca3D, MotionWorks SolidWorks Simulation, SolidWorks Motion Proteus VSM Outils de simulation ne permettant pas d’obtenir des résultats exploitables pour le projet, ils peuvent être utilisés mais ne sont pas suffisants : SolidWorks Animator : simule le mouvement des pièces dans un assemblage. Flowcode : simule le comportement logiciel du système

Expérimenter : Identifier la performance Niveau 1: Mesure directe : ne nécessite qu’un seul appareil de mesure Niveau 2 : Mesure indirecte : nécessite un calcul et/ou plusieurs appareils de mesure Niveau 3 : Mesure avec traitement (nécessite un outil de traitement logiciel) Niveau 4 : Mesure avec maquette (nécessite la réalisation d’une chaîne d’acquisition dédiée) Modéliser Définir le protocole Simuler Mesurer Analyser les résultats Analyser les résultats ? Comparer les résultats ?

Exemple: mesure d’une vitesse Définir le protocole Mesurer Analyser les résultats Complexité du traitement de l’information Exemple: mesure d’une vitesse Niveau 1 : Mesure directe : A l’aide d’un tachymètre Niveau 2 : Mesure indirecte : Mesure du déplacement et de la durée puis calcul Niveau 3 : Mesure avec traitement : capture d’une vidéo avec une caméra « Slow Motion » puis exploitation dans un tableur Niveau 4 : Mesure avec maquette : Mise en œuvre d’une chaîne d’acquisition avec capteurs, µcontrôleur et écran LCD.

Analyser les résultats Définir le protocole Mesurer Analyser les résultats Il se peut que le protocole de mesure ne soit pas réalisable dans le laboratoire : Pour des raisons de sécurité, Parce que le système n’est pas déplaçable dans le laboratoire La mesure peut être filmée La mesure peut éventuellement être sous-traitée : Le protocole décrit précisément par les élèves. Les résultats sont communiqués et exploités.

Analyser les résultats Définir le protocole Mesurer Analyser les résultats Le projet doit permettre la mise en œuvre d’un protocole de niveau 3 ou 4. Le traitement et l’analyse des résultats de mesure peut se faire à l’aide d’un tableur (Excel, LibreOffice Calc, Apache OpenOffice…)

Outil d’analyse du sujet de Projet Textes officiels Moyens à disposition Outil d’analyse du sujet de Projet Evaluation du projet Proposition de Sujet

Outil d’analyse Le système support de l’étude Le cahier des charges Le modèle La simulation et les résultats Le protocole La mesure Les résultats de mesure 7 Items

Validation des Items fondamentaux Indicateurs de performance Principe de l’analyse du projet Validation des Items fondamentaux Compétences évaluables Indicateurs de performance ? ? ? ? ? ?

Les items dans la grille d’évaluation B321 Les paramètres influents sont identifiés B322 Les limites de simulation sont correctement définies B41 Les résultats sont correctement interprétés B42 Ces limites sont explicitées B43 Les paramètres modifiés sont pertinents B44 Le modèle modifié répond aux attentes   C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiées C12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités C14 Le comportement est précisément décrit C15 Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvre C22 Le système étudié est correctement mis en œuvre C23 Les règles de sécurité sont connues et respectées C24 Les protocole d'essai est respecté C25 Les résultats sont présentés clairement C26 Les résultats sont correctement analysés C27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé D COMMUNIQUER Système et CdCF Modèle Simulation et résultats Protocole Mesure Résultats

Questionnaire 7 Items 13 Questions + Cadre administratif

Résultat (aperçu) 1 Cadre administratif Commentaires Nombre d'élèves pour le projet 3 ok Validé Le nombre d'élèves d'un même projet doit être compris entre 3 et 5 Quelle autre discipline est concernée par ce projet? Sc. Phys Le projet concerne au moins une autre discipline. Les sciences physiques sont souvent indispensables. 2 Support d'étude Le support du projet est-il un système existant ? oui NON validé   Avez-vous choisi la performance à étudier du système ? (problématique du sujet) Est-ce que le système est opérationnel (au regard de la performance choisie)? non oups L'expérimentation (compétence C) ne peut se faire que si le système est en état de marche. Est-ce que les critères et les niveaux de la dite performance sont spécifiés dans une documentation constructeur ou un extrait de normes ? Un cahier des charges a-t-il été établi en amont pour définir le critère associé à la performance et son niveau ?

Résultat (aperçu) total compétence C 17% 40% C11   total compétence C 17% 40% C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiées Evalué 8% C12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités 7,75% C14 Le comportement est précisément décrit 4,50% C15 Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre 10% C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvre 8,75% C22 Le système étudié est correctement mis en œuvre C23 Les règles de sécurité sont connues et respectées C24 Les protocole d'essai est respecté C25 Les résultats sont présentés clairement C26 Les résultats sont correctement analysés C27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé 9%

Exception: total compétence C 29% 40% C11   total compétence C 29% 40% C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiées Evalué 8% C12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités 7,75% C14 Le comportement est précisément décrit 4,50% C15 Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre 10% C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvre 8,75% C22 Le système étudié est correctement mis en œuvre C23 Les règles de sécurité sont connues et respectées C24 Les protocole d'essai est respecté C25 Les résultats sont présentés clairement C26 Les résultats sont correctement analysés C27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé 9%

Exemples de projet

Ingénieur d’essai Exemple de pratique professionnelle en rapport avec les activités de projet SSI. http://www.jobteaser.com/fr/entreprises/oxylane-decathlon/metiers/98-ingenieur-essais

Scie sauteuse Support : Scie sauteuse Sujet : valeurs limites d’exposition aux vibrations (VLE < 5 m/s²) . Modélisation : Comportement dynamique (simulation Meca3D) Expérimentation : Banc de mesure des vibrations SI + SVT + Sc. Physiques

Scie sauteuse (notice)

Scie sauteuse (VLE) Valeur de vibration en m/s²

Imprimante 3D(1) Support: Imprimante 3D grand public. Sujet : Justesse de l’affichage du temps d’impression restant. Modélisation : Calculer le temps d’impression d’une couche (surface et contour) Mesures et expérimentations : Vitesses de déplacement. Temps d’impression de pièces simples. SI + Maths

Imprimante 3D(2) Support : Imprimante du laboratoire (ou extérieure) Sujet : Précision et résistance mécanique des pièces réalisées. Modélisation : Déplacements de la tête/pièce. Simulation RdM Mesures et expérimentations : Métrologie des productions. Influence de l’orientation sur la résistance. Résolution, précision, répétabilité.

Robopong Robopong modifié (tête pilotée : projet STI2D SIN) Sujet : Précision et rapidité du placement de balle. Modélisation : Trajectoire des balles. Motorisation de la tête. Mesures et expérimentations : Cinématique des balles. Précision du tir. Répétabilité.

Arc (dispositif de visée) Arc (sport) Sujet : Vérification des indications du système d’ajustement de mire. Modélisation : Mouvement de la flèche. Graduations du viseur. Mesures et expérimentations : Cinématique de la flèche. Mesure de l’inclinaison de l’arc. Précision du tir.

Conclusion : B31 Les paramètres influents sont identifiés B32 Les limites de simulation sont correctement définies B41 Les résultats sont correctement interprétés B42 Ces limites sont explicitées B43 Les paramètres modifiés sont pertinents B44 Le modèle modifié répond aux attentes   C11 Les grandeurs spécifiques (d'entrée, sortie, matière d'œuvre, etc.) sont correctement identifiées C12 Les éléments de la chaîne sont correctement identifiés C13 Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités C14 Le comportement est précisément décrit C15 Un protocole expérimental adapté de recueil de résultats est conçu ou complété, validé et mis en œuvre C21 Les capteurs et appareils de mesure sont correctement mis en œuvre C22 Le système étudié est correctement mis en œuvre C23 Les règles de sécurité sont connues et respectées C24 Les protocole d'essai est respecté C25 Les résultats sont présentés clairement C26 Les résultats sont correctement analysés C27 Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé D COMMUNIQUER

Interdisciplinarité

Grandeurs physiques fondamentales dimension USI Longueur L M Masse kg Temps T S Température Q K Courant A Intensité lumineuse Iv Cd Quantité de matière n mole

Règles de sécurité (C23) Pour de nombreuses grandeurs physiques il existe des règlementations: Code du travail (masse maximale soulevée) EN (tension électrique, pression pneumatique…) Etc…