Parcours technologiques industriel … Exploration obligatoire (1h30) Exploration Choisie « normale » (1h30) Exploration Choisie « dérogatoire» (2 * 1h30) Voie SSI ou Voie STI Méthodes et pratiques scientifiques Santé et social Biotechnologies Sciences et laboratoire Littérature et société

Positionnement et Objectifs de CIT Les nouvelles options technologiques Positionnement et Objectifs de CIT Créativité : exprime la réalité de le prise en compte de démarches favorisant l’innovation Approche originale : confronter les élèves à des démarches permettant de favoriser l’innovation Imaginer des réponses, exprimer des idées, selon des principes scientifiques et techniques… Pourrait devenir un bon complément aux options obligatoires pour montrer comment une société, par ses entreprises, crée de la vraie richesse La conception aboutissant à la définition et à la réalisation d’un produit est considérée comme une démarche complexe mais noble, ce qui explique qu’elle soit considérée par ne nombreux professeurs comme une démarche pédagogique et didactique intéressante à privilégier mais exigeante et réservée à des élèves maîtrisant un niveau minimal de culture et ce compétences techniques. Créativité et innovation sont des mots souvent utilisés comme synonymes alors que le premier sert à changer les regards et les perceptions, à adopter de nouvelles postures face aux évolutions alors que le second rend opérationnel le changement en adaptant une idée, un concept à un environnement industriel et économique. Créativité et innovation sont donc complémentaires et indissociables, le second terme correspondant à l’opérationnalisation concrète du premier. L’exemple du four à Micro-ondes, inventé en 1950 et industrialisé 10 ans après est un bon exemple d’innovation technologique.   Le concept d’innovation induit une dimension industrielle et économique qui associe le développement et la pérennité des entreprises à leur capacité de créer ou d’exploiter des inventions pour proposer de nouveaux produits Les entreprises évoluant au sein d’un marché fortement concurrentiel, une des clés de leur développement consiste à répondre aux besoins avérés ou suggérés en développant des produits innovants. Cet enseignement d’exploration a également pour objectif de faire appréhender la place de l’innovation dans la société ce qui lui confère un point de vue complémentaire aux enseignements d’explorations obligatoires d’économie qui couvrent uniquement le champ des organisations sociales et tertiaires.

Poids de la France en R&D Les nouvelles options technologiques Poids de la France en R&D En 2025, les États-Unis, l’Europe et le Japon figureront encore parmi les principales puissances mondiales en matière de R & D. La Chine et l’Inde pourraient ainsi représenter environ 20 % de la R & D mondiale, soit plus du double qu’actuellement. En 2025 la France devrait représenter au mieux 3,4 % de la R & D mondiale (contre 4,2 % en 2005)

Les nouvelles options technologiques Un équilibre à trouver en innovation technologique et non technologique

Qualité de la recherche et de la formation universitaire Les nouvelles options technologiques Qualité de la recherche et de la formation universitaire Loi LRU + Grand emprunt

Deux approches possibles Verticale pour découvrir comment un produit répond à un besoin et comment il fonctionne Transversale pour découvrir comment et pourquoi un produit technique évolue Les nouvelles options technologiques Deux approches possibles Sciences de l’Ingénieur Pour une analyse au cœur des systèmes Création et Innovation Technologique Pour une découverte des lois d’évolutions des systèmes La caractéristique principale de l’enseignement de Créativité et d’Innovations Technologiques est l’étude des innovations, des lois d’évolution et de la créativité, associées aux évolutions des produits et systèmes technologiques de notre société. Cet enseignement est donc complémentaire de celui de Sciences de l’Ingénieur, qui s’intéressera plus spécifiquement à l‘analyse et au fonctionnement d’un système technologique particulier proposé pour répondre à un besoin de la société. Les spécificités de cet enseignement peuvent être résumées par les points suivants : Etudier l’évolution technologique d’un produit, replacé dans son contexte d’évolution, à partir des 2 ou 3 produits caractérisant la ou les évolutions constatées. Identifier les lois et principes scientifiques et technologiques qui ont permis ces évolutions. Découvrir et analyser certains de ces principes, pour mesurer et constater des améliorations, des limitations. Découvrir les lois d’évolution des produits, justifier leur complexité grandissante et la complémentarité des approches technologiques. Associer aux innovations des fonctions professionnelles, des métiers et des entreprises, pour comprendre que l’innovation concerne chaque entreprise, chaque domaine professionnel. Participer activement au choix d’orientation de l’élève et à la construction de son parcours de formation.

Les nouvelles options technologiques Sciences de l’Ingénieur Création et Innovation Technologique Des options complémentaires pour une approche innovante de la technologie ZOOM  

Les Sciences de l’Ingénieur Les sciences pour répondre aux questions de notre société Sciences de l’Ingénieur Transport Information Santé Alimentation Énergie Habitat

Création et Innovation technologique Pour comprendre comment la créativité et l’innovation sont les moteurs de l’évolution technologique Création et Innovation Technologique L’enregistrement HIFI L’enregistrement magnétique La conversion Analogique Numérique La diode Laser La mémoire Flash La compression numérique L’approche permet d’isoler un produit technique, par exemple, un lecteur de CD ROM et d’identifier les innovations technologiques soit antérieures : invention du laser, innovation technologique de la diode laser, généralisation du principe technologique de numérisation, amélioration des solutions techniques d’asservissement et de traitement des données, soit postérieures : développement des mémoires flash, abandon des solutions mécaniques avec asservissement d’une partie mobile, miniaturisation de l’unité de stockage, etc. Remarque importante : l’approche CIT ne doit pas être confondue avec l’histoire des solutions techniques proposée en technologie au collège. Ici, c’est bien les principes scientifiques et technologiques qui ont permis les innovations et les évolutions qui doivent être appréhendées et analysées par les élèves. Cette évolution forte entre les activités d’identification de produits dans une histoire et l’étude des causes qui ont permis le déroulement chronologique de cette histoire est justifiée par le fait que le niveau scientifique des lycéens leur permet, dès la classe de seconde de relier des concepts scientifiques et technologiques. Il s’agira donc là de limiter l’étude à 2 ou 3 produits significatifs sans rechercher systématiquement à dresser une classification historique des évolutions. Les 3 grandes compétences abordées visent à poursuivre l’approche technologique large du collège tout en approfondissant les relations entre les sciences et la technologie, par l’approche des concepts d’innovation industrielle. Cet axe principal de la formation induit de pouvoir communiquer, et donc d’utiliser certains codes et langages propres aux techniciens déjà abordés au collège. Elle implique aussi de vivre concrètement une expérience de créativité technologique, amenant les élèves à comprendre que les démarches techniques de création, de conception et de réalisation sont indispensables et s’inscrivent naturellement dans les fonctions d’une entreprise.

En continuité avec la technologie au collège Création et Innovation technologique En continuité avec la technologie au collège Nouvelles compétences Analyse du fonctionnement Acquérir les bases d’une culture de l’innovation technologique Les énergies mises en oeuvre Les matériaux utilisés Apprendre à communiquer ses intentions L'évolution de l'objet technique Communication et gestion de l'information New Mettre en œuvre des démarches de créativité Processus de réalisation Technologie CIT Collège (SCCC pilier 3) Lycée (Enseignement d’exploration)

Création et Innovation technologique Les activités Acquérir les bases d’une culture de l’innovation technologique Communiquer ses intentions Mettre en œuvre une démarche de créativité Le programme met en correspondance les activités, les notions associées et les commentaires

A1- Acquérir les bases d’une culture de l’innovation technologique Création et Innovation technologique A1- Acquérir les bases d’une culture de l’innovation technologique Il ne s’agit pas, dans cet enseignement, de dispenser un cours théorique sur les définitions et applications des notions de Marché, de compétitivité, de besoin, de fonction, de coût et de valeur. Il faut s’appuyer sur ce qui a été acquis au collège, compléter éventuellement des oublis constatés et « mettre en situation » ces notions dans l’analyse d’études de cas concrètes Les élèves doivent se trouver en position de démarche d’investigation ou de démarche de résolution d’un problème technique, et vivre pleinement toutes les étapes de ces démarches, accompagnées par l’enseignant. Ces démarches visent à identifier, dans chaque étude de cas proposée, des améliorations, des innovations de rupture, des découvertes, des inventions pour comprendre que la performance d’un secteur industriel et économique est étroitement associée à sa capacité à innover.

Exemple d’organisation des activités pour la période des études de cas Création et Innovation technologique Exemple d’organisation des activités pour la période des études de cas Phase de lancement : Elle permet la présentation des objectifs de l’enseignement et son organisation. Organisation de la classe en groupes, présentation des études de cas, affectation de chaque groupe à une étude de cas. Phase d’exploration : Analyse du produit et de ses évolutions (Evolutions des solutions techniques, loi d’évolution suivi par le système, recherche de brevets, principe scientifique utilisé, formulation d’une contradiction, etc…). Phase de synthèse : Les élèves produisent un document rassemblant leurs constatations. Les comptes rendus sont publiés sur un site académique ou inter académique à partir d’une classification par lois d’évolution ou par un principe technique.

A2 - Communiquer ses intentions Création et Innovation technologique A2 - Communiquer ses intentions Parole Ecriture Outils de la représentation Idées Solutions Croquis Schémas Dessins Vues L’introduction des concepts d’innovation et de créativité va impliquer la capacité d’exprimer une nouvelle dimension de la communication, celle de construire un argumentaire, une analyse logique structurée qui vont permettre d’expliquer, mais aussi d’affiner sa pensée, de corriger des incompréhensions, de répartir le travail, de rendre compte en « temps réel » du déroulement d’une réflexion, d’une activité. Cette capacité, fort peu abordée et pas du tout développée jusqu’ici dans les enseignements technologiques industriels (sauf en fin d’études secondaires à travers la soutenance d’un projet de BTS, par exemple), aura tout avantage à s’appuyer sur l’utilisation de cartes mentales (ou cartes heuristiques) qui allient deux avantages. Le premier est d’être un outil numérique très flexible, pouvant être accessible à tous en temps réel sur un réseau, permettant de présenter un travail de manière progressive et structurée. Une carte mentale peut devenir le support principal des activités d’un travail de groupe, être enregistrée régulièrement pour illustrer la progressivité d’une réflexion et devenir le centre d’une recherche collective qui matérialise ses progrès par la mise en ligne de documents numériques de tous types dans un environnement structuré et structurant. Le second est qu’il impose aux rédacteurs (l’enseignant qui prépare une étude de cas, une équipe d’élèves au travail dans une étude de cas ou le projet) à structurer leur pensée sans limiter leur recherche dans une démarche obligatoirement linéaire et séquentielle.   Les simulations de comportement d’un système, que ce soit du point de vue de sa structure (matérielle et immatérielle), de son fonctionnement (pour identifier les paramètres importants, estimer leur influence, constater des avantages et des inconvénients) sont aussi des éléments de communication importants, que les élèves doivent apprendre à utiliser (et non à construire, ce qu’ils feront plus tard s’ils poursuivent dans des formations industrielles). D’une manière générale, la « virtualisation » des systèmes étudiés doit être recherchée, en complément d’un système réel existant (situation idéale) ou seule, ce qui permet d’aborder des systèmes impossibles à installer dans une salle de classe. La manipulation maitrisée de ces simulations est un apprentissage intéressant, qui permet d’obtenir rapidement un résultat sans devoir mener des calculs longs ou hors de portée d’un élève de seconde, et d’apporter progressivement des démarches de rigueur indispensables dans un enseignement scientifique et technologique.

A-3 Mettre en œuvre une démarche de créativité Création et Innovation technologique A-3 Mettre en œuvre une démarche de créativité La créativité n’est pas la création, c’est une démarche intellectuelle, culturelle Il n’est pas possible d’exiger des élèves qui vivent une démarche de créativité en classe de seconde d’obtenir un résultat technologique réel et pertinent  C’est la démarche de créativité technologique qui est recherchée et non son résultat. Comme dans la base d’étude de cas, la théorie TRIZ comprend des éléments et des outils qui pourront être utilisés avec des élèves

Création et Innovation technologique Découvrir les lois d’évolution des systèmes… …et se les approprier en réalisant un projet technologique simple Création et Innovation technologique 54H d’enseignement avec des activités qui s’appuient sur : Un ou plusieurs supports, produits techniques présents dans le laboratoire ou virtuels Un dossier numérique complet, contenant l’ensemble des données documentaires nécessaires aux activités Un questionnement ou un thème de projet, précisant ce qui est attendu au niveau des élèves  Les 54 heures d’enseignement d’exploration à assurer peuvent se dispenser selon différents rythmes : 1,5 h par semaine sur l’année scolaire ; 3 h par semaine sur un semestre ou par quinzaine sur l’année scolaire ; 2 h par semaine sur 2/3 de l’année scolaire. L’enseignement d’exploration doit proposer deux types d’activités différentes, la découverte et l’analyse d’innovations technologiques et un projet de créativité technologique. La phase de découverte et d’analyse d’innovations technologique représente environ 2/3 du temps disponible (soit environ 36 heures), alors que le projet de créativité se déroule sur le dernier tiers (soit environ 18 heures). Durant la première phase d’étude d’innovations technologique, il est souhaitable que chaque élève s’intéresse à plusieurs études de cas différentes, abordant ainsi la diversité des situations d’innovation des domaines technologiques (matériau et structure, énergie, systèmes d’information). Il est donc nécessaire que chaque équipe pédagogique propose au moins 3 études de cas à chaque équipe d’élèves. Ces études de cas pourront avantageusement être complétées par des visites d’entreprises innovantes, des rencontres avec des professionnels, des experts d’un domaine, des scientifiques, des chercheurs…

Exemple de répartition des heures Création et Innovation technologique Exemple de répartition des heures

Quelle(s) démarche(s) de créativité Création et Innovation technologique Quelle(s) démarche(s) de créativité Les techniques de type « brainstorming » Pas de jugement de valeur sur l’efficacité de la Théorie de Résolution des Problèmes Inventifs (TRIZ) Mais une utilisation comme filtre de lecture/décodage d’une innovation et comme système de classification des évolutions de produits. L’enseignant est libre de choisir une autre démarche de créativité mais de type rationnelle

Notion de degré d’inventivité Création et Innovation technologique Notion de degré d’inventivité

Capitalisation des savoirs industriels dans TRIZ Création et Innovation technologique Capitalisation des savoirs industriels dans TRIZ

Les principes fondamentaux de TRIZ Création et Innovation technologique Les principes fondamentaux de TRIZ Existence de tendances logiques d’évolution des systèmes : Il existe des lois d’évolution des systèmes. Ces lois peuvent être découvertes, étudiées et formalisées pour être appliquées à la résolution de problèmes. Une contradiction comme cause de tout problème : Durant leur évolution, les systèmes surmontent des contradictions issues de l’opposition des lois de la nature à ces évolutions. Les conditions spécifiques de la situation problématique : Tout problème ne peut être résolu qu’à travers l’analyse des conditions spécifiques de la situation problématique. La nécessité d’une abstraction de la connaissance : TRIZ est un moyen d’accès à une abstraction de la connaissance, cette dernière étant nécessaire pour surmonter toute contradiction et la résoudre en faisant appel à une large base de connaissances.

Exemple : Loi 2 : Flux d’énergie La circulation libre et efficace de l’énergie à travers toutes les parties du système est une condition indispensable à sa survie.  Corollaire : pour qu'une partie d'un système soit contrôlable, il est indispensable d'assurer un libre passage de l'énergie entre ladite partie et son organe de commande.   Règles associées : 1. Il faut chercher à utiliser un seul champ (une seule forme d'énergie) pour tous les processus de fonctionnement et de contrôle dans un même système. Lors de l'évolution d'un produit, tous les nouveaux sous-systèmes doivent fonctionner avec l'énergie qui passe par le système ou avec une énergie gratuite (l'énergie de l'environnement ou une énergie sous forme de déchets d'un autre système). 2. Si le système technique est composé de matériaux qui ne doivent pas être modifiés, on utilise le champ que ces matériaux conduisent le mieux. 3. S'il est possible de modifier les matériaux des parties du système, on remplace un champ difficilement contrôlable par un champ facilement contrôlable.

Notion de contradiction Création et Innovation technologique Notion de contradiction Exemple le pico projecteur de chez 3M On veut avoir une luminosité maximale et un encombrement minimum Augmenter la luminosité -> Augmentation de l’énergie dissipée -> ventilation -> volume important + pertes énergétiques -> augmenter la taille de la batterie Technologies actuelles : LCD, DPL, CRT, DLP. vers les nouvelles technologies : LCOS (avec LED) faible consommation, faible dégagement de chaleur (pas de ventilateur), très grande durée de vie (>20 000h). Résultat : un vidéo projecteur qui tient dans la main, autonome, capable de projeter une image d’un mètre de diagonale.

Création et Innovation technologique Lien avec la physique Programme de Physique en seconde: Caractérisation d’une radiation; Lois de Descartes sur la réfraction pour une radiation (l’un des milieux étant l’air). Dispersion de la lumière blanche par un prisme. Etc.

Triz, une boussole pour arriver plus rapidement à la solution Création et Innovation technologique Triz, une boussole pour arriver plus rapidement à la solution

La nécessité d’une abstraction de la connaissance Création et Innovation technologique La nécessité d’une abstraction de la connaissance