Le Projet Interdisciplinaire en Sciences de l'Ingénieur IA IPR STI Versailles D'après les travaux de messieurs Fabien SAGGIOTTO et Marc MOURTON

Le projet en sciences de l'ingénieur : du PPE au PI Le projet interdisciplinaire en terminale scientifique pourrait être perçu par les équipes enseignantes comme une simple reconduction après « toilettage » du Projet Pluri-technique Encadré… Ce n’est pas le cas….. les attendus ne sont plus les mêmes ! Norbert PERROT IGEN STI

Performances mesurées Performances simulées Performances attendues Le Projet Inter disciplinaire en S-SI… Performances mesurées Performances simulées Performances attendues Ecart 1 Ecart 3 Ecart 2 Système réel Cahier des charges Système modélisé Validation modèle Conception Qualification

L'activité de projet : Cadre général Travail élèves pour les P.I. Validation des notes de cadrage par le corps d’inspection Vacances scolaires

L'activité de projet : Cadre général Travail élèves pour les P.I. ≈70 h 17 semaines à raison de 4h par semaine Vacances scolaires

La pluridisciplinarité Humanités Sciences de l’ingénieur Mathématiques Les thématiques retenues doivent nécessairement croiser des aspects pluridisciplinaires Sciences physiques et chimiques Sciences et vie de la terre

Les intervenants UN SUPPORT EXISTANT, DANS LE LABORATOIRE OU Et un professeur de mathématiques Un professeur de SI UN SUPPORT EXISTANT, DANS LE LABORATOIRE OU SON ENVIRONNEMENT Et/ou un professeur de SVT Toujours Et/ou un professeur de physique Et/ou un professeur de français/langues

Les problématiques de référence Le projet doit être à caractère sociétal affirmé. Les domaines concernés sont relatifs : Aux enjeux planétaires communs : Aux questions d’économie d’énergie : A l’assistance aux personnes et la compensation du handicap : Aux structures et leur intégration dans l’environnement : A la transmission et stockage de l’information :

Le projet interdisciplinaire : Déroulement Temps consacré INITIALISATION 10 % - 7h 2 semaines PREPARATION 40 % - 28h 7 semaines REALISATION 40 % - 28h 7 semaines CLÔTURE 10 % - 7h 2 semaines

institutionnelle des notes de cadrage technique et pédagogique PI : La phase d'initialisation INITIALISATION Temps consacré Validation institutionnelle des notes de cadrage 10 % - 7h 7 semaines 2 semaines Validation technique et pédagogique

PI : La phase de préparation Temps consacré PREPARATION 40% - 28h 7 semaines

PI : La phase de réalisation Temps consacré REALISATION 40% - 28h 2 semaines

PI : La phase de clôture Temps consacré CLOTURE 10 % - 7h

Valider et rédiger note de cadrage La phase d'initialisation Idées de thème projet Note de cadrage INITIALISATION Non faisable Faisable Identifier le besoin fondamental Etudier la faisabilité Idées de thème projet Note de cadrage Valider et rédiger note de cadrage 2 Professeurs Elèves

La détermination de l’écart de performances La phase de préparation C’est durant cette étape que le groupe élèves pourra réinvestir ce qui constitue un des « fils rouges » du programme : La détermination de l’écart de performances CdCF / modèle PREPARATION Note de cadrage Dossier d’avant projet Spécification des performances attendues Elaborer le CdCF Modéliser, calculer, simuler Choix d’une solution Note de cadrage Elèves Professeurs

C’est durant cette étape l’écart de performances modèle / prototype La phase de réalisation C’est durant cette étape le groupe élèves pourra réinvestir ce qui constitue un des « fils rouges » du programme : La détermination de l’écart de performances modèle / prototype Prototype, maquette, Maquette numérique Programme. REALISATION Dossier d’avant projet Choix d’une solution Réalisation d’un prototype matériel, d'une maquette numérique ou d'un programme Essais, mise au point, évaluation des performances Prototype maquette Maquette numérique programme Elèves

CdCF / modèle / prototype La phase de clôture … et c’est durant cette étape que le groupe d’élèves pourra faire la synthèse des écarts de performances : CdCF / modèle / prototype CLÔTURE Présentation du projet Prototype, maquette Maquette numérique programme Réaliser un support de communication Présentation du Projet Communiquer Prototype, maquette, Maquette numérique programme Elèves

Les évaluations INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE Les revues de projet sont avant tout destinées à faire le point sur l'avancement collectif du projet. Elles contribuent à l'évaluation mais ne lui sont pas exclusivement consacrées. Pas d’évaluation INITIALISATION Evaluation R1 PREPARATION Evaluation R2 REALISATION Soutenance CLÔTURE

PI : Le calendrier sur l'année 15 septembre octobre novembre décembre janvier février mars avril mai juin juillet 16 01 m   j d v l 02 s 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Travail des équipes Travail élèves Vacances scolaires

Les productions élèves … La répartition des tâches Equipe Des justifications scientifiques, technologiques, socio-économiques, validant la solution proposée Des architectures de solutions, des schémas, croquis, diagrammes fonctionnels et structurels, des algorithmes Un prototype, une maquette une maquette numérique, un programme P.I. Des documents de formalisation de la solution imaginée Des supports de communication Tâches à réparties au sein du groupe de projet Tâches portées par tous les membres du groupe

Définition : Prototypes et maquettes… La réalisation d’un prototype correspond à la modification d’un système réel, sur lequel les élèves peuvent intervenir directement pour le modifier. La réalisation d’une maquette correspond à la réalisation, en dehors du système, d’une partie de ce dernier. Elle est homothétique au système réel, pour la partie étudiée. La maquette permet d’imaginer, de réaliser et de tester une solution, pour vérifier sa faisabilité, mesurer des performances, optimiser une fonction.

Quelques idées fortes à propos du PI Le projet est une forme pédagogique à laquelle il convient de donner sa juste place… … c’est-à-dire 70 heures dans l'année de terminale. Les dérives dont il convient de se prémunir : la dérive productiviste, la dérive techniciste, la dérive spontanéiste. Les pièges à éviter : considérer un projet comme réussi s’il débouche sur une solution correcte croire qu’un projet est réussi parce qu'il a mobilisé les élèves

Quelques idées fortes à propos du PI Le projet interdisciplinaire permet la mise en œuvre d'activités relatives aux compétences concevoir, expérimenter, modéliser, réaliser et communiquer. Les compétences concevoir et réaliser ne sont pas évaluées dans le cadre du projet de S-SI. Cette orientation du projet conduit essentiellement les élèves à confronter le comportement du système réel au comportement simulé, pour aboutir à un modèle consolidé. Ils doivent pour cela : comprendre un modèle numérique, concevoir et mettre en œuvre une expérimentation sur le système réel, comparer les résultats expérimentaux aux résultats simulés, interpréter les écarts,

Quelques idées fortes à propos du PI Le projet en terminale scientifique prend appui sur un système réel, (ou prototype ou maquette), sur une simulation numérique qui ne soit pas tout à fait aboutie et sur le cahier des charges qui décrit les performances attendues.   Le projet confié aux élèves consiste en une itération entre l’expérimentation et la modélisation, jusqu’à ce que le modèle soit ajusté au comportement réel. Ensuite, vient la phase d’analyse des écarts de façon à ce que le modèle puisse être exploité sur d’autres cas d’application.

Quelques idées fortes à propos du PI Les compétences visées par le programme de SI conduisent à concevoir des projets qui portent plus sur l’élaboration et la mise au point d’un couplage entre un protocole expérimental et une modélisation, que sur la conception structurelle d’un objet technique.   Ces profils de projet, plus scientifiques, constituent une différence marquée avec les projets de spécialité menés en terminale STI2D, qui sont davantage centrés sur la conception structurelle et son prototypage de validation.

De l'idée à la créativité Simuler, maquetter, prototyper Le Projet technologique au lycée… En seconde Valider une idée Réflexion collective portée par le professeur De l'idée à la créativité En STI2D/S-SI Valider une solution Simuler, maquetter, prototyper Réflexion collective animée par le professeur Concevoir SI En STS Valider une industrialisation Réflexion en amont du partenaire Produire Pré-Industrialiser Besoin Idée Maquette Prototype Produit industrialisé

Identifier Caractériser Enoncer Conception préliminaire Le projet interdisciplinaire en SI ANALYSER LE BESOIN CONCEVOIR REALISER VALIDER Analyser et spécifier le besoin Rédiger le CDCF Identifier Caractériser Enoncer Prospection Définir des architectures de solutions Créer Etudier Choisir Conception préliminaire Mesurer les écarts Valider les modèles Tester Mesurer Valider Développer les Solutions Simuler Maquetter Prototyper conception détaillée S-SI

Le projet technologique en STI2D ANALYSER LE BESOIN CONCEVOIR REALISER VALIDER Etudier le CDCF Analyser Appréhender Prospection Définir les solutions technologiques Etudier Comparer Choisir Conception préliminaire Vérifier les performances Valider les choix technologiques Développer les solutions constructives Contrôler Mesurer Qualifier Simuler Maquetter Prototyper conception détaillée STI2D

Préliminaire et détaillée OSI …. Projets SI et STI2D CONTRAINTES Analyse du besoin Elaboration du CDCF Conception Préliminaire et détaillée Industrialisation Projet OSI Projet SI Projet STI2D L’enjeu est fixé par un donneur d’ordre, un client, une loi… Définies au niveau ingénieur, elles traduisent l’enjeu en questions fonctionnelles puis technologiques Elaborées au niveau ingénieur et technicien Réalisée au niveau technicien et ouvrier Enjeu Économique, Problématiques sociétales Problématiques technologiques Solutions constructives Mise en production

Grille d'évaluation pour la conduite de projet SI COMPÉTENCES ÉVALUÉES Indicateurs de performance N 1/3 2/3 3/3 B - Modéliser B3 Simuler le fonctionnement de tout ou partie d’un système à l’aide d’un modèle fourni Les paramètres de simulation sont adaptés aux grandeurs à simuler   Les plages de simulations retenues sont correctement définies B4 Interpréter les résultats obtenus Les résultats obtenus sont bien interprétés, en amplitude et variation, de façon conforme aux lois et principes d'évolution des grandeurs physiques Préciser les limites de validité du modèle utilisé Les principales limites sont explicitées Modifier les paramètres du modèle pour répondre au cahier des charges ou aux résultats expérimentaux Les paramètres modifiés sont pertinents et font évoluer les résultats simulés vers ceux attendus au cahier des charges Les paramètres modifiés sont pertinents et font évoluer les résultats simulés vers les résultats expérimentaux Valider un modèle optimisé fourni Les résultats obtenus, en amplitude et variation, sont conformes aux attendus du cahier des charges Les résultats obtenus, en amplitude et variation, sont conformes aux résultats expérimentaux C - Expérimenter C1 Identifier les grandeurs physiques à mesurer Les grandeurs à mesurer sont bien identifiées, leur nature et caractéristiques bien définies Décrire une chaîne d'acquisition Les éléments de la chaîne d'acquisition sont correctement identifiés Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités C2 Conduire les essais en respectant les consignes de sécurité à partir d’un protocole fourni Le système est correctement mis en œuvre Les capteurs et les appareils de mesure sont correctement mis en œuvre Le protocole d'essai est respecté Les règles de sécurité sont connues et respectées Traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé D - Communiquer D1 Rechercher des informations Les outils de recherche documentaire sont bien choisis et maîtrisés. Une synthèse des informations collectées est correctement réalisée Analyser, choisir et classer des informations Les informations sont traitées selon des critères pertinents Les informations sont vérifiées et mises à jour

Indicateurs de performance Grille d'évaluation pour la présentation du projet SI   COMPÉTENCES ÉVALUÉES Indicateurs de performance 1/3 2/3 3/3 A - Analyser A1 Définir le besoin Le besoin et la fonction globale sont bien définis   Traduire un besoin fonctionnel en problématique technique Le problème technique est bien décrit A3 Comparer les résultats expérimentaux avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts Les écarts constatés sont expliqués Comparer les résultats expérimentaux avec les résultats simulés et interpréter les écarts Comparer les résultats simulés avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts C - Expérimenter C1 Identifier le comportement des composants Le comportement est précisément décrit Justifier le choix des essais réalisés Un protocole expérimental adapté est décrit C2 Traiter les données mesurées en vue d'analyser les écarts Les résultats expérimentaux sont traités et présentés clairement D - Communiquer D1 Analyser, choisir et classer des informations Les informations présentées sont bien choisies D2 Choisir un support de communication et un média adapté, argumenter Le support est bien choisi et adapté à l'objectif de présentation Produire un support de communication Un document multimédia est bien réalisé et scénarisé Adapter sa stratégie de communication au contexte La production respecte le cahier des charges (écrit/oral, texte/vidéo, durée, public visé, …)

LA NOTE DE CADRAGE…… Dossier de validation Recommandations

MERCI DE VOTRE ATTENTION