Les activités pratiques en îlots en CPGE Florestan MATHURIN Professeur de Sciences Industrielles de l'Ingénieur MPSI-PCSI-MP Lycée Bellevue Toulouse Christian GARREAU Professeur de Sciences Industrielles de l'Ingénieur PSI* - PT* Lycée Déodat de Séverac Toulouse

Pédagogie active et collaborative Il n’est pas souhaitable de se contenter de faire apprendre des savoirs aux étudiants « au cas où » ces savoirs leur seraient utiles un jour. Il est important d’aborder le problème de l’utilité des connaissances au moment de leur acquisition.

Un référentiel de compétences Dans une approche axée sur les compétences, l’attention : ne porte pas sur un contenu disciplinaire ; porte sur une intégration par l’individu des savoirs (théoriques et pratiques), des savoir-faire et des attitudes nécessaires à l’accomplissement de tâches complexes. Un référentiel des compétences fondé sur la description des pratiques et des compétences professionnelles1 de référence définit le « profil de sortie » de nos étudiants. 1 : CDIO (Conceive Design Implement Operate)

Quand peut-on dire que l’on est compétent ? Les étudiants ont acquis des compétences lorsque : ils sont confrontés à une situation-problème inédite ; et qu’ils font appel à un certain nombre de ressources2 permettant de résoudre cette situation-problème. 2 : connaissances, savoir-faire, méthodes techniques, règles, normes, attitudes, valeurs, réseaux de connaissances, etc.) La notion de ressources est au centre de la compétence puisque ce sont elles qui sont mobilisées et intégrées entre elles pour résoudre la situation. Sans de telles ressources, il n’y a pas de compétence. A contrario, il ne suffit pas de « posséder » ces ressources, encore faut-il les mobiliser et les intégrer de manière coordonnée à bon escient

Les situations où les étudiants « apprennent les ressources » Ces moments correspondent à l’approche classique par les contenus : • apprentissage portant sur une ou plusieurs notions bien précises ; • approche souvent disciplinaire ; • activités ponctuelles et de structuration ; • travail centré sur des objectifs d’apprentissage;

Les situations où les étudiants « apprennent l’intégration » • confrontation à des situations complexes significatives - étude de cas, APP, projet, etc.; • approche transversale ou multidisciplinaire ; • activités complexes d’intégration ; • travail plutôt centré sur des objectifs cognitifs de haut niveau (synthèse, analyse, évaluation) ou sur le développement de savoir-être (attitudes). La pédagogie traditionnelle attache une importance (trop ?) limitée aux activités d’intégration des connaissances. Si bien que les étudiant accumulent des savoirs, passent des examens mais tous ne parviennent Pas à utiliser ces ressources de manière adéquate pour résoudre des situations problèmes. « La situation d’intégration, ou plutôt faudrait-il dire la situation d’apprentissage de l’intégration, consiste tout simplement à donner à l’étudiant l’occasion d’exercer la compétence visée” (Roegiers, 2000). Cela prend du temps, il faut alléger les programmes notionnels, restreindre la part des savoirs enseignés et faire appel des démarches didactiques et des situations appropriées : études de cas, APP, projet …

La question qui se pose à tout enseignant Dans mon cours, quelle place vais-je accorder aux : activités d’apprentissage des ressources ; activités d’apprentissage de l’intégration, compte tenu de la place que ce cours occupe dans le programme ? Il n’y a pas de réponse unique et définitive à cette question mais le fait de se les poser constitue une étape Essentielle pour définir des objectifs au service des compétences à développer prioritairement chez les étudiants.

Travail en îlots sur des activités pratiques ! Contexte Les élèves ont changés, ils arrivent avec de nouvelles compétences et le TP tel qu’il était fait auparavant ne marche plus ! Réécriture des nouveaux programmes en compétences Travail en îlots sur des activités pratiques !

Contexte permet de proposer des séances d’activités pratiques où l’élève est véritablement ACTEUR de sa formation; permet de travailler en ÉQUIPES en utilisant une DÉMARCHE DE RÉSOLUTION DE PROBLÈMES. 9

Exemple d’îlot de travail dans le laboratoire de S2I 2. Progression pédagogique par compétences associée à des activités pratiques en îlots en PCSI-PSI 3. Détail d’un cycle 10

Exemple d’îlot de travail dans le laboratoire de S2I 2. Progression pédagogique par compétences associée à des activités pratiques en îlots en PCSI-PSI 3. Détail d’un cycle 11

Exemple d’îlot de travail 12

Exemple d’îlot de travail Un îlot : 3 ou 5 élèves 1 système complexe pluri-technologique ; 2 ordinateurs fixes ; 1 ordinateur portable du matériel d’acquisition / mesure mobile et mutualisé avec les autres îlots. 13

Exemple d’îlot de travail Le système doit être pluri-technologique et doit permettre la caractérisation des 3 écarts 14

Exemple d’îlot de travail Les 2 ordinateurs fixes doivent être connectés au système. 15

Exemple d’îlot de travail Les 3 ordinateurs sont connectés en réseau. Ils ont à disposition tous les logiciels de mesure pilotage/acquisition, simulation et traitement de texte nécessaire. 16

Exemple d’îlot de travail Zone de travail commune où il est aussi possible de réaliser des synthèses avec le professeur 17

Exemple d’îlot de travail dans le laboratoire de S2I 2. Progression pédagogique par compétences associée à des activités pratiques en îlots en PCSI-PSI 3. Détail d’un cycle 18

Organisation pédagogique des îlots Compétences en PCSI-PSI Objectif : l’élève doit acquérir l’ensemble de ces compétences sur ses 2 années de formation 19

Organisation pédagogique des îlots A1 - Identifier le besoin et les exigences A2 - Définir les frontières de l’analyse A3 - Appréhender les analyses fonctionnelle structurelle A4 - Caractériser des écarts A5 - Apprécier la pertinence et la validité des résultats 20

Organisation pédagogique des îlots B1 - Identifier et caractériser les grandeurs physiques B2 - Proposer un modèle de connaissance et de comportement B3 - Valider un modèle 21

Organisation pédagogique des îlots C1 - Proposer une démarche de résolution C2 - Procéder à la mise en œuvre d’une démarche de résolution analytique C3 - Procéder à la mise en œuvre d’une démarche de résolution numérique 22

Organisation pédagogique des îlots D1 - S’approprier le fonctionnement d'un système pluri-technologique D2 - Proposer et justifier un protocole expérimental D3 - Mettre en œuvre un protocole expérimental 23

Organisation pédagogique des îlots F1 - Rechercher et traiter des informations F2 - Mettre en œuvre une communication 24

Organisation pédagogique des îlots 25

Organisation pédagogique des îlots 26

Organisation pédagogique des îlots Définition de « rôles » pour chacun des 3 ou 5 élèves de l’îlot Chaque « rôle » permet d’aborder différents groupes de compétences 5« rôles » : Chef de projet – Analyseur expérimentateur – Modélisateur résolveur – Analyseur modélisateur – Analyseur concepteur 27

Organisation pédagogique des îlots Définition de « rôles » pour chacun des 3 ou 5 élèves de l’îlot Chaque « rôle » permet d’aborder différents groupes de compétences 5« rôles » : Chef de projet – Analyseur expérimentateur – Modélisateur résolveur – Analyseur modélisateur – Analyseur concepteur 28

Organisation pédagogique des îlots Définition de « rôles » pour chacun des 3 ou 5 élèves de l’îlot Chaque « rôle » permet d’aborder différents groupes de compétences 5« rôles » : Chef de projet – Analyseur expérimentateur – Modélisateur résolveur – Analyseur modélisateur – Analyseur concepteur 29

Organisation pédagogique des îlots Définition de « rôles » pour chacun des 3 ou 5 élèves de l’îlot Chaque « rôle » permet d’aborder différents groupes de compétences 5« rôles » : Chef de projet – Analyseur expérimentateur – Modélisateur résolveur – Analyseur modélisateur – Analyseur concepteur 30

Organisation pédagogique des îlots Définition de « rôles » pour chacun des 3 ou 5 élèves de l’îlot Chaque « rôle » permet d’aborder différents groupes de compétences 5« rôles » : Chef de projet – Analyseur expérimentateur – Modélisateur résolveur – Analyseur modélisateur – Analyseur concepteur 31

Organisation pédagogique des îlots Définition de « rôles » pour chacun des 3 ou 5 élèves de l’îlot Chaque « rôle » permet d’aborder différents groupes de compétences 5« rôles » : Chef de projet – Analyseur expérimentateur – Modélisateur résolveur – Analyseur modélisateur – Analyseur concepteur 32

Organisation pédagogique des îlots Découpage de l’année de PCSI en 10/11 cycles (cycles) de 2 à 4 semaines et découpage de l’année de PSI en 7/8 cycles (cycles) de 2 à 4 semaines 33

Organisation pédagogique des îlots Lors d’un cycle les 3 ou 5 élèves de l’îlot travaillent en collaboration avec un objectif commun mais travaillent sur des compétences différentes liées à leur rôle au sein de l’îlot Il ne doit pas y avoir de changement de rôle entre les élèves dans l’îlot dans le cycle !! Pas d’îlot tournant dans un cycle 34

Organisation pédagogique des îlots Exemple : 3 premiers cycles de PCSI Cycle 1 - Expérimenter et analyser les systèmes complexes pluri-technologiques (6H TP + 2H cours + 2H TD) Cycle 2 - Expérimenter, analyser et modéliser les systèmes automatisés en Systèmes Linéaires Continus Invariants (4H TP + 3H cours + 3H TD) Cycle 3 - Expérimenter, analyser, modéliser et résoudre pour vérifier les performances temporelles des Systèmes Linéaires Continus Invariants (8H TP + 3H cours + 3H TD) 35

Organisation pédagogique des îlots Exemple : 3 premiers cycles de PCSI 36

Organisation pédagogique des îlots Acquisition de l’ensemble des compétences du programme sur les 2 années de formation 37

Exemple d’îlot de travail dans le laboratoire de S2I 2. Progression pédagogique par compétences associée à des activités pratiques en îlots en PCSI-PSI 3. Détail d’un cycle 38

Pré-requis : Cycles de formation 1 et 2 Détail d’un cycle Pré-requis : Cycles de formation 1 et 2 Cycle 3 - Expérimenter, analyser, modéliser et résoudre pour vérifier les performances temporelles des Systèmes Linéaires Continus Invariants (8H TP + 3H cours + 3H TD) 39

Détail d’un cycle Cycle 3 - Expérimenter, analyser, modéliser et résoudre pour vérifier les performances temporelles des Systèmes Linéaires Continus Invariants 1H Cours + 1H TD – Réponse temporelle des systèmes du 1er ordre 4H30 en îlot + 1H30 présentations élèves 1H Cours + 1H TD – Réponse temporelle des systèmes du 2ème ordre 2H TD – Réponses temporelles des SLCI Synthèse 40

Document de travail 3 commun à tous les élèves Détail d’un cycle Document de travail 3 commun à tous les élèves Documents spécifiques pour chaque îlot accessibles via un site internet Site 41