Stratégies pédagogiques en enseignement de spécialité STI2D Jacques MADIER / Avril 2014

Structuration des connaissances Former en STI2D … S’APPROPRIER DECOUVRIR COMPRENDRE RESOUDRE CONCEVOIR ACQUERIR EXPLICITER VALIDER Objectif de formation STI2D Structuration des connaissances Evaluations sommatives Evaluations formatives Situation de formation : Etude de dossier technique Activité pratique OT / ST Projet technologique

résolution dE problème technique Didactique … Notre enseignement s’appui sur l’étude d’objets et de systèmes pluritechniques appartenant aux domaines de la mécatronique, de l’architecture et de la construction. projet résolution dE problème technique Investigation Des Démarches Notre didactique privilégie : Enseignement transversal De spécialité ETUDE DE DOSSIER TECHNIQUE ACTIVITÉ PRATIQUE OT/ST PROJET TECHNOLOGIQUE DES Activités

Démarche collective, utile pour découvrir et s’approprier un concept PROJET RESOLUTION DE PROBLEME TECHNIQUE INVESTIGATION L’approche pédagogique … Démarche collective, utile pour réaliser concrètement, apprendre, synthétiser des savoirs et donner du sens aux apprentissages Démarche individuelle ou collective, utile pour apprendre et conforter un concept Démarche collective, utile pour découvrir et s’approprier un concept Il s’agit donc d’une approche pédagogie inductive qui s’appuie sur le concret et l’action, qui va du particulier au général et met en évidence des problèmes à résoudre. Dans ce contexte l’élève s’implique en tant qu’acteur dans le processus de formation.

À partir d’une situation problème Appropriation du problème Les démarches pédagogiques … La démarche d’investigation… Conclure en formalisant et en présentant des conclusions validées par le professeur S’approprier collectivement le problème et le reformuler Comparer les résultats obtenus aux effets recherchés Retenir certaines hypothèses et les expérimenter Proposer des hypothèses de solution et les comparer À partir d’une situation problème Appropriation du problème La démarche de résolution de problème technique… Appliquer des lois, règles, et des démarches connues Obtenir et garantir des résultats conformes au cahier des charges, dans des délais et des niveaux de qualité attendus Mettre en œuvre des outils identifiés et des procédures définies A partir d’un problème technique identifié, formalisé, associé à des résultats attendus Evaluation des résultats

Les antériorités pédagogiques… Les activités de formation doivent nécessairement être hiérarchisées ! L’étude des OT/ST existants constituera la dominante des activités de première année (étude de cas, démarche d’investigation suivie d’une phase de structuration de connaissances).. L’analyse critique et le projet constitueront la dominante des activités de seconde année. Première Terminale Complexité Pédagogique Temps Etude de cas (Dossier / OT / ST) Projet Analyse critique des solutions constructives Mini Projet

Scénario pédagogique … Toutes les activités (études de dossier, activités pratiques, projets) doivent être abordés via des « situations problèmes » inscrites dans des scénarios pédagogiques clairement explicités. Centres d’intérêts Connaissances et compétences du programme Thèmes sociétaux de référence Supports disponibles Dossier OT/ST ENVIRONNEMENT PEDAGOGIQUE Eval. SCENARIO PEDAGOGIQUE Activités élèves Etude de dossier Observation, Documentation, Simulation, Activité pratique, Mini projet, Projet Acquisition et structuration de connaissances SITUATION PROBLÈME

Scénario pédagogique type … Il prend appui sur : Un objet ou système technique placé dans son environnement, accompagné de son dossier support et des ressources technologiques adaptées (doc. + modèle numérique + appareils de mesure) Centres d’intérêt Connaissances et compétences du programme Il mobilise … ETT ETS. Il pose … Une problématique technologique authentique, un contexte sociétal, technique, économique et environnemental clairement défini. Exemples :Expliquer, Vérifier, Justifier, Concevoir, Valider, Apports connaissances Etudes de cas Activités pratiques et nécessite …

Scénario pédagogique type … Il impose : La mise en œuvre de la démarche d’investigation ETUDE DE CAS, RECHERCHE INTERNET, BRAIN STORMING, Activité expérimentale Il fait fréquemment appel à : la simulation ON SIMULE POUR COMPRENDRE, PREDIRE LE COMPORTEMENT OU OPTIMISER UN FONCTIONNEMENT (Exploitation d’un modèle fourni) … et débouche impérativement sur : Une restitution en grand groupe, Le contrôle d’une performance, La validation d’une modification, La qualification d’une solution, Etc. Just do it !!

enseignement de spécialité Le projet en enseignement de spécialité Jacques MADIER / Avril 2014

Les objectifs du projet en STI2D … Ce que dit le document d’accompagnement : Le projet technologique est une activité pédagogique qui, à partir d’un travail individuel intégré dans un travail d’équipe, vise à développer chez l’élève l’esprit de synthèse, le sens créatif, la confrontation entre la conception et la réalisation d’un prototype ou d’une maquette de validation, la volonté d’entreprendre, de s’impliquer, tout en mobilisant ses connaissances pour réussir. Il constitue une synthèse des apprentissages dans les disciplines technologiques enseignées dans les divisions de terminale de la série STI2D.

Les fondamentaux de la pédagogie de projet … Le projet comprend toujours trois phases : DEFINITION REALISATION CONCEPTION

Les fondamentaux de la pédagogie de projet … AGREE REFLECHI NEGOCIE Un projet doit être ... CHOISI comme un contrat Contrat

Les fondamentaux de la pédagogie de projet … Mesure d ’écart Evaluation ! ACCOMPLI ESCOMPTE « Accomplissement du Projet »

Les fondamentaux de la pédagogie de projet … Le projet doit toujours aboutir à la finalité prévue….. pédagogie de la réussite ! Contrat collectif Contrat individuel il nécessite une ventilation précise du travail et des responsabilités il impose une gestion rigoureuse du temps

Les fondamentaux de la pédagogie de projet … Le temps consacré au projet d’étude est un temps de formation méthodologique et de synthèse des acquis. Il en résulte que les projets doivent être intégrés à la progression pédagogique du professeur et que soit dressé un bilan des connaissances et compétences associées à chacun des thèmes proposés. Il convient donc d’organiser les apprentissages durant l’année scolaire en tenant compte de ces activités.

Le projet en STI2D : Synthèse… Se projeter Définir ce que l’on veut obtenir… spécifiera la manière dont on va l’obtenir Planifier

Le projet en STI2D : Synthèse… Ressources Contraintes Élève A Élève C Élève B Connaissances Temps Contrat A  Equipe Contrat B  Contrat C  Planning prévisionnel TP Cours TD

Réalisation, mise en service, exploitation Le projet en STI2D : Synthèse… Professeurs Élève Phase 1 Définition du projet Phase 2 Etude de faisabilité Phase 3 Réalisation, mise en service, exploitation Présentation, qualification, documentation, évaluation Revue de réalisation Dossier d’avant-projet (CdCF) Revue de définition Dossier de réalisation Revue de conception

S’initier aux réalisations collective Les projets du collège au lycée … En collège S’initier aux réalisations collective Vivre la démarche de projet En seconde SI/CIT Valider une idée De l’idée à la créativité Réflexion collective animée par le professeur En STI2D Valider une solution Réflexion collective animée par le professeur De l’idée à une solution réaliste Solution prototype En BTS Valider une industrialisation Réflexion en amont du partenaire Solution technique Solution industrialisée D’une idée ou d’un besoin technique à son industrialisation Prototypage Idée Industrialisation

La formation au projet … Besoin Étude de faisabilité Avant-projet Projet détaillé Maquette prototype Tests validation Industrialisation Idée, besoin et définition du projet Conception préliminaire Conception détaillée, simulation Maquette ou prototype Tests Validation Projet de classe terminale Bilan & restitution SI/CIT Mini projet conception Mini projet réalisation Mini projet validation Première L’apprentissage du projet Il es hors de question d’apprendre à faire un projet et de bien faire de suite, cela semble difficile. On utilisera la classe de première pour faire l’apprentissage du projet sous forme de mini projet .Ces mini projets ne sont pas des projets complets, on s’attachera à différentes parties du projet. 1- mini projet de conception 2- mini projet de réalisation 3- mini projet de validation Faire des projets de ce type permet de faire connaitre à l’élève l’intégralité de la démarche d’un projet. Ils sont courts dans le temps, et s’insèrent dans le temps de formation de la classe de première. BTS Production BTS Conception

Les productions attendues à chaque étape … Phasage générique Besoin Étude de faisabilité Avant-projet Projet détaillé Maquette prototype Tests validation soutenance terminale Idée, besoin définition du projet Conception préliminaire Conception détaillée, simulation Maquette ou prototype Tests Validation Restitution 70h Cahier des charges, performances initiales, phasage du projet. Description fonctionnelle conception planning et répartition des tâches Dossier de conception, maquette numérique performances simulées Sous-ensemble fonctionnel (prototype) réalisé et intégré, protocole de tests Bilan technique, performances mesurées, écarts, propositions d’amélioration Médias pour la soutenance, Dossiers individuels de projet, Soutenances Projet de la classe terminale Mini projet conception Evaluation des performances Comment découper les mini projets de première par rapport au projet de terminale Mini projet réalisation Bilan & restitution Mini projet validation

Les étapes du projet en STI2D … Rappel sur les étapes du projet 3 revues de projet sont incontournables Le cahier des charges ; il sera négocié et validé et devient en fait un sujet d’examen La conception détaillé et simulation : avant de lancer els élèves dans des démarches concrètes. Validation par testes et expérimentations

Les spécificités du projet en EE Jacques MADIER / Avril 2014

…On ne propose jamais une « réalisation ex nihilo » en projet EE… Projet technologique en EE … Chaque groupe d’élèves produit une analyse collective structurée autour de la résolution d’un problème technique associé à un support existant. Le projet implique la réalisation d’une maquette ou d’un prototype à partir d’un système réel existant. L’évaluation des solutions proposées par l’équipe se fait à partir de l’analyse du fonctionnement de ce prototype. Les activités proposées peuvent amener les élèves à : répondre à un besoin nouveau (évolution)  améliorer les performances d’une chaine d’énergie,   optimiser la gestion d’énergie par l’optimisation du système de pilotage, Les maquettes et prototypes réalisés le sont toujours à partir d’un système existant, réel ou virtuel, si possible disponible dans le pôle de spécialité EE ou, à défaut, dans le lycée ou dans son environnement proche. …On ne propose jamais une « réalisation ex nihilo » en projet EE…

Projet technologique en EE … La réalisation d’un prototype correspond à la modification d’un système réel disponible, 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. La maquette permet d’imaginer, de réaliser et de tester une solution, pour vérifier sa faisabilité, mesurer des performances, optimiser une fonction.

Centre d’intérêt en EE … Centres d’intérêt OUTILS ET ACTIVITÉS MIS EN ŒUVRE CI1 Typologie des systèmes énergétiques Mise en œuvre un équipement didactique Modélisation des chaines d’énergie Systèmes techniques intégrant une gestion d’énergie, de charge, d’énergies renouvelables. Systèmes mono source ou multi sources Equipements didactiques du laboratoire EE CI2 Production d’énergie Caractérisation d’un système de production d’énergie Systèmes de production d’électricité, de chaleur et de froid Dispositif d’acquisition de données multi physiques. Etudes réalisées sur des dossiers réels avec possibilité de faire des visites sur site ou conférence CI3 Transport, stockage et distribution de l’énergie Caractérisation de la structure d’un réseau de transport et de distribution d’énergie et simulations associées. Le stockage d’énergie et solutions associées Etudes réalisées sur des dossiers réels avec possibilité de faire une visite sur site ou conférence CI4 Efficacité énergétique passive Efficacité et rendement d’une chaine d’énergie Comportement des constituants (modulateurs, convertisseurs, transmetteurs) Solutions passives d’amélioration de l’efficacité énergétique. Equipements didactiques pour comparaisons, modifications. Logiciels de simulation (dans le cadre de l’habitat par exemple) CI5 Efficacité énergétique active Caractérisation du mode de gestion de l’énergie d’un système Paramétrage de l’unité de gestion Evaluation d’une solution active d’amélioration de l’efficacité énergétique. Equipements didactiques intégrant une solution de gestion par l’apport d’un interface de la chaine d’information paramétrable ou programmable et intégrée à la chaine d’énergie (automate, régulation, télégestion, télésurveillance, etc.)

Assistance au développement Thèmes sociétaux et problématiques EE … THEMES SOCIETAUX PROBLEMATIQUE Confort Améliorer le confort ou l’ergonomie d’un système Améliorer le confort d’un environnement Énergie Diminuer le besoin énergétique Assurer l’indépendance énergétique Environnement Diminuer les nuisances environnementales générées par un système (bruit, vibrations, émissions de polluants) Diminuer les ressources matérielles nécessaires à la réalisation ou au fonctionnement d’un système Utiliser des ressources recyclées pour réaliser un nouveau système Santé Protéger la santé Améliorer la performance physique ou pallier à un handicap Mobilité Améliorer la mobilité de l’usager Protection Protéger un environnement vis-à-vis des risques de coupure d’énergie Protéger des personnes et des biens utilisateurs d’une énergie Assistance au développement Fournir des ressources ou des équipements nécessaires à un environnement en manque (eau, énergie, alimentation, matériaux)

Merci de votre attention.