La démarche qualité des maquettes CAO

INTRODUCTION En 2009, que peut on attendre d’une intervention sur les modeleurs volumiques dans l’enseignement ? … Constat lié à la formation des enseignants et à la formation des stagiaires: L’intégration des modeleurs volumiques est globalement effective L’utilisation des modeleurs volumiques est très disparate et souvent « minimaliste » Le groupe de réflexion académique a eu pour principal objectif d’aider les enseignants de construction à intégrer les outils CAO dans leurs pratiques pédagogiques. Dix ans après, on s’aperçoit que l’objectif n’est que partiellement atteint. Si pratiquement tous les enseignants aujourd’hui utilisent le modeleur volumique, peu l’utilisent de façon pertinente et on voit souvent des activités d’apprentissage pendant lesquelles la maquette numérique est juste un support visuel ou une image.. D’où cette interrogation : comment conduire l’enseignant à faire évoluer ses pratiques pédagogiques avec l’outil modeleur ?  Comment conduire l’enseignant à faire évoluer ses pratiques pédagogiques avec l’outil modeleur ? 2

INTRODUCTION (suite) Objectif : En partant des compétences nouvelles et de démarches d’apprentissages innovantes, présenter l'organisation des modèles numériques minimale qui nous semble nécessaire en vue d'une exploitation pertinente avec des élèves : "entrants" : 1ère Bac Pro, "confirmés" : 1ère STI, "experts" : T-STI … Exemple : Nous partons d’une phrase écrite dans le repère pour la formation du Bac Pro MVA qui nous semble fondamentale : l’évolution de la nature et des supports de représentation graphique induit des compétences nouvelles et des démarches d’apprentissages innovantes à développer. Dans notre présentation, à partir d’un exemple, nous allons voir comment l’utilisation du modèle numérique permet d’aborder les savoirs fondamentaux de construction mécanique quel que soit le niveau concerné. Et comment l’approche avec le modèle numérique induit des démarches d’apprentissages différentes et des compétences nouvelles. 3

EXEMPLE (/prétexte) : support technique : poignée de frein de moto, élèves : entrants (1ère année bac pro MVM) En ce sens, l’objectif des enseignements des savoirs et compétences construits est double : être l’outil de compréhension des systèmes, afin de mener la démarche de diagnostic la plus pertinente, être une base de culture de la technologie mécanique, afin de permettre à l’élève d’évoluer avec les innovations techniques Objectif de la présentation : illustrer à partir de l’outil CAO la recommandation du référentiel liée à l'enseignement de la construction : "permettre à l'élève d'agir en compréhension" "permettre à l'élève d‘évoluer avec les innovations techniques" L’exemple choisi est une poignée de frein de moto. Dans un premier temps, nous nous adressons à des élèves de 1ère Bac Pro MVA. Le référentiel met en évidence les deux objectifs de l’enseignant de construction qui sont : permettre à l’élèves d’agir en compréhension et lui permettre d’évoluer avec les innovations techniques. Ces innovations techniques concernent aussi bien l’évolution des systèmes de la spécialité que l’évolution des outils de communication utilisés dans le milieu industriel. 4

Situation problème : Un client, connaissant l’existence de 3 tailles de levier, souhaite monter sur la poignée de sa moto un levier de taille différente de celui dont il dispose … Il souhaite connaître les conditions de cette modification : - changement complet de poignée ? - modification de sa poignée : - modification faite en usine ? (délai, …) - modification faite sur place ? (nature de la modification, durée d’intervention, …)

2. Réponse pédagogique. Ce « prétexte métier », initié par exemple par le collègue de maintenance vise à justifier une analyse technologique de cette poignée par le professeur de construction, principalement autour de l’étude des liaisons et qui pourra déboucher sur l’élaboration d’une procédure de dépose /repose (graphe de montage, …) Il apparaîtra très vite que l’analyse du fonctionnement plus approfondie du mécanisme complet est nécessaire.

Intéressons-nous d’abord aux documents techniques qui pourront être utilisés en vue d’organiser un scénario. Par « habitude », le prof de construction serait peut-être tenté d’utiliser ce type de document ? … :

Il devra alors se poser un certain nombre de questions : - toutes les informations nécessaires à l’étude du problème posé sont-elles ici accessibles ? comment modifier ou compléter si besoin ce document ? la représentation (technique) est-elle correcte ? … mes élèves sont-ils en mesure de décoder ce document ? - qu’en est-il de la représentation en milieu professionnel (ou d'un élève qui va chercher en autonomie à répondre au problème) ? Les deux premières questions sont toujours d’actualité… La 3ème question, reste d’actualité mais sa vérification est moins aisée, en tous cas moins « efficace » si l’i=on en juge par l’analyse de certains sujets La 4ème question a été, du temps de la 2D, extrêmement bloquante et a conduit à un long apprentissage du « langage » préalable à l’étude de la construction. Alors, qu’en est-il….

3- Analyse de documents industriels. Le choix d’un support authentique est évidemment déterminant. Il s’agit ici d’un frein BERINGER, dont le site http://www.beringer.fr/ fournit un éclairage intéressant sur les possibilités de communication actuelles … … nulle trace de documents 2D ! Mais une analogie certaine avec l’outil modeleur.

4- Approche pédagogique avec le modeleur volumique Reprenons ce qu'aurait à faire un élève…avec le modèle numérique fourni par son professeur. Analysons le travail du professeur qui doit préparer sa séance …et qui se pose la question : … en quoi le modeleur volumique peut m’aider pédagogiquement ?

4- Approche pédagogique avec le modeleur volumique Afin de réaliser les opérations de maintenance sur le système réel, je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) (SLDW2005 étant ouvert, la place des fichiers indiquée …) accède aux données : - le plus simplement possible - le plus rapidement possible (B2i, organisation des menus : "icône ouvrir un fichier" ) "Lire, décoder" : différents types de représentation (assemblage, pièce, mise en plan)

Identifie les différents éléments constitutifs. Afin de réaliser les opérations de maintenance sur le système réel, je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) Visualise l’objet Identifie les différents éléments constitutifs. "Lire, décoder" : Relations 3D-2D avec les vues orthogonales. "Lire, décoder" : Vocabulaire technique en s’aidant de l’arbre de construction Les commandes du bouton milieu de la souris, l’organisation des menus (options de visualisation)

Visualise le fonctionnement par analogie avec le réel Afin de réaliser les opérations de maintenance sur le système réel, je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) " Analyser " : notions de référence (lien avec la cinématique), mouvements simples " Analyser " : Différence modèle/réel, notion de solide, notion d’indéformabilité Sélection de l’objet à bouger, différence essentielle entre visualiser différemment et animer, organisation des menus Visualise le fonctionnement par analogie avec le réel Identifie les différents éléments constitutifs.

Comprenne le fonctionnement : Afin de réaliser les opérations de maintenance sur le système réel, je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) Comprenne le fonctionnement : voir à l’intérieur (ce n’est pas démonter !) accéder aux informations nécessaires à sa compréhension du fonctionnement, - Identifier l’organisation en C.E.C.  "Lire, décoder " : relations 3D-2D. (représentation suivant un point de vue : coupes, éclatés, … ) "Lire, décoder " : recherche d’informations techniques (dimensions, masses, CDG, …)  " Analyser " : organisation d’un système mécanique - classes d’équivalence cinématique - rendre transparent (ce n’est pas changer de matériau) - cacher (ce n’est pas enlever) - couper (= visualiser en coupe !)

PAS DE COMPETENCES ASSOCIEES Afin de réaliser les opérations de maintenance sur le système réel, je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) Accède aux données : - le plus simplement possible : - le plus rapidement possible (B2i, organisation des menus) Visualise l’objet en utilisant les options de visualisation (vue préférentielle : vue de face ?) Identifie les différents éléments constitutifs. Les commandes du bouton milieu de la souris, organisation des menus /visualisation… PAS DE COMPETENCES ASSOCIEES Visualise le fonctionnement par analogie avec le réel Sélection de l’objet à bouger, différence essentielle entre visualiser différemment et animer, organisation des menus comprenne le fonctionnement - voir à l’intérieur (ce n’est pas démonter !) - C.E.C. -rendre transparent (ce n’est pas changer de matériau) -cacher (ce n’est pas enlever) -couper (= visualiser en coupe !)

Rôle du professeur de construction Afin de réaliser les opérations de maintenance sur le système réel, je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) Accède aux données : - le plus simplement possible (prévisualisation) - le plus rapidement possible "Lire, décoder" : Différents types de représentation (assemblage, pièce, mise en plan) Visualise l’objet en utilisant les options de visualisation (vue préférentielle : vue de face ?) "Lire, décoder " : Relations 3D-2D avec les vues orthogonales, vocabulaire technique avec l’arbre de construction Rôle du professeur de construction Visualise le fonctionnement par analogie avec le réel " Analyser" : Notions de référence (lien avec la cinématique), mouvements simples " Analyser" Différence modèle/réel, notion de solide, notion d’indéformabilité comprenne le fonctionnement - voir à l’intérieur (ce n’est pas démonter !) - C.E.C.  "Lire, décoder" relations 3D-2D. notion de coupes, d’éclatés, … (représentation suivant un point de vue)  "Lire, décoder" recherche d’informations techniques (dimensions, masses, CDG, …) " Analyser" organisation d’un système mécanique - classes d’équivalence cinématique

CONCLUSION de cette partie : Cet exemple montre que l’enseignant : 1/ peut très vite aborder des systèmes de la spécialité dans le cycle d’apprentissage 2/ peut aborder les types de représentation en leur donnant du sens 3/ peut aborder des savoirs technologiques en utilisant un modeleur. Avec ce modèle numérique (respectant vraisemblablement quelques règles d’organisation), l’essentiel de son activité est centré sur l’organisation des apprentissages des élèves (sur l’exploitation pédagogique de son modèle) Le petit scénario présenté met en évidence plusieurs points. Le modèle numérique permet d’aborder les savoirs de construction mécanique fondamentaux (vocabulaire technique, organisation d’un système en CEC, …). Il induit des compétences nouvelles notamment liées à l’association modèle/réel ou à la recherche d’informations techniques. Il conduit à revoir l’agencement des activités en permettant de partir du système et de s’affranchir du problème de décodage des représentations planes. En déclinant les tâches de l’enseignant qui prépare son activité, on trouve la récupération des données (rechercher et importer un modèle numérique), l’analyse du modèle récupéré, l’adaptation de ce modèle pour le rendre exploitable et enfin la préparation de l’exploitation pédagogique pendant laquelle l’enseignant organise son modèle en fonction de son objectif pédagogique (pour le mettre à la disposition des élèves) Sur l’exemple de la poignée de frein, à partir du moment où il est au départ correctement organisé, c’est cette dernière phase (la plus intéressante) qui occupe l’essentiel du temps de préparation de l’activité. Nous allons à présent dans la deuxième phase de la présentation à imaginer le travail d’un enseignant qui récupère une maquette numérique pour construire son activité. 17

5. Et je fais quoi la prochaine séquence ?. Prof en STI, je veux faire une série de TPs découverte sur la transmission roue et vis sans fin. je dispose : de la bride KOPAL des réducteurs RI40 (& RI 50) il me manque : un mécanisme grande série … … je cherche

Je regarde si je peux exploiter le modèle avec mes élèves. Une réponse … : Je regarde si je peux exploiter le modèle avec mes élèves.

?... accède aux données : - le plus simplement possible Je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) ?... (SLDW2005 étant ouvert, la place des fichiers indiquée …) accède aux données : - le plus simplement possible - le plus rapidement possible L’accès aux fichiers n’est pas immédiat

Je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) Visualise l’objet en utilisant les options de visualisation (vues préférentielles : vue de face ?) Identifie les différents éléments constitutifs. Correct

?... Visualise le fonctionnement par analogie avec le réel Je souhaite en tant qu’enseignant de construction que l’élève : ce que va faire l’élève ? Ce dont l’élève a besoin pour réaliser l’activité ( pré requis) Visualise le fonctionnement par analogie avec le réel Identifie les différents éléments constitutifs. ?... La visualisation du fonctionnement n’est pas possible

A partir de ces constats, que va faire le professeur ? 1 : Il est découragé par le travail à réaliser. 2 : Il utilise malgré tout le modèle numérique en l’état avec ses élèves !!! 3 : Il ne peut pas donner en l'état ce document aux élèves et décide donc de le "reprendre".

Liaison encastrement : MaP ??? Remarque : Ces 2 étapes prennent vite une place excessive, voire prohibitive … … surtout à partir du moment où on doit vérifier la validité technique du modèle… … même pour des fonctions techniques élémentaires que tout bon élève peut souhaiter réviser ! ? ? ? Guidage en rotation ??? Liaison encastrement : MaP ???

"Rassurons nous" (??!!!) ce problème existe malheureusement aussi dans notre académie : Remarque : Exemple d’un modèle développé (et gravé sur un CD labellisé "GREC" !) pour une exploitation "MotionWorks" : Bel exemple (!) de guidage en rotation avec roulement à rouleaux cylindriques … d’un pignon conique !!!

Conclusion : Situation 1 (Règles vraisemblables !) … c’est l’analyse de ces types de situations qui nous (GREC) a amenés à chercher une solution : « instaurer quelques règles facilitant l’exploitation pédagogique » Situation 2 (???) En comparant les deux situations précédentes, nous constatons que le respect de quelques règles d’élaboration des modèles numériques peut grandement faciliter le travail de l’enseignant. Une première réponse à la question posée initialement ; comment aider l’enseignant à faire évoluer ses pratiques avec l’outil CAO ? consiste à mettre en place un livret regroupant ces quelques règles que nous avons appelé « critères de conformité » 26

"Règlement" grandement inspiré de ce qui se fait depuis longtemps dans l’industrie …

Un objectif : faciliter la communication technique entre les enseignants (qui n’utilisent pas forcément le même logiciel = formats neutres) TROIS règles concernant : La gestion des fichiers (place, nom, taille, …) Le respect et l’utilisation pertinente des éléments de référence, La conformité technique. Le respect de ces règles conduit à l’élaboration de modèles permettant les applications pédagogiques les plus diverses : L’objectif principal de ce document est de faciliter la communication entre enseignants avec une mise à disposition de modèles conformes facilement exploitables pédagogiquement. Les règles énoncées sont très simples. Elles concernent la gestion des fichiers, le respect et l’utilisation pertinente des éléments de référence et la conformité technique notamment au travers de l’analyse des interférences. Ces règles sont minimales. Mais si elles sont respectées, elles permettent des applications pédagogiques les plus diverses. C’est ce que nous proposons de voir au travers d’exemples dans une troisième phase.

 Une analyse technique et la justification d’une donnée constructeur : Rôle du "réglage usine" et du "réglage utilisateur"… solution technique associée… Mettre la phrase du doc de 3 pages en travers.

 Une analyse technique préalable à une activité de démontage … Et la production (par l’élève) des documents dérivés (qu’il pourra utiliser ou consulter aussi bien en situation professionnelle qu’à la maison) :

 L’analyse fonctionnelle d’une pièce : En vue de la création du modèle de définition… … ce qui n’est pas l’habillage d’un dessin !!

… mais la création ordonnée de fonctions définies et spécifiées.

 L’utilisation, directe et quasi immédiate, des modules de simulation mécanique associés :

? Et en guise de conclusion, une interrogation : Transfert, utilité, … ? … pour pouvoir utiliser au mieux l’extraordinaire et gigantesque potentiel de ressources, ne serait-ce que sur le site du CNR : Un exemple de support "extraordinaire" …

… et transféré sous SLDW. Donc disponible (par ex … et transféré sous SLDW. Donc disponible (par ex. en vue de faire l’intégralité de l’épreuve U2 en CAO ?). Un exemple de support "extraordinaire" … que j’ai utilisé en BTS CPI (sous Pro/E)…

Mais, qui irait télécharger un dossier numérique 5 fois plus petit et dans une version antérieure … … si la qualité de ce dossier numérique et les intentions ne sont pas clairement identifiées ?

CONCLUSION GENERALE: Comment conduire l’enseignant à faire évoluer ses pratiques pédagogiques avec l’outil modeleur ? 2- Montrer (à partir d’exemples) le lien entre l’organisation du modèle et l’exploitation pédagogique. 1- Limiter les phases liées à la récupération des données et à l’adaptation du modèle. En reprenant la question posée initialement, la réponse proposée avec la mise en place de critères de conformité doit permettre de limiter les temps de préparation liés aux problèmes informatiques ou de reconstruction de modèles pour se centrer sur la phase d’exploitation pédagogique. Le respect de ces critères est pour nous nécessaires si on veut atteindre l’objectif. Elle ne nous semble pas cependant suffisante. Comme nous l’avons montré, le respect de ces règles minimales facilite le travail d’organisation des modèles numériques. Peut-être est il également nécessaire à partir d’exemple de montrer comment une organisation « intelligente » d’un modèle numérique peut permettre d’aborder de façon pertinente les fondamentaux de notre discipline. 37