1 Ce document est une réflexion sur la nouvelle déclinaison des projets en classe de terminale S option SI. Il présente une réflexion sur des points importants.

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1 1 Ce document est une réflexion sur la nouvelle déclinaison des projets en classe de terminale S option SI. Il présente une réflexion sur des points importants comme: - l’interdisciplinarité au sein du projet, - l’évaluation par compétence, - la nécessité de baser le projet sur l’évaluation des écarts entre système souhaité, simulé et réel. Ce document étant un élément de réflexion, il ne doit pas être pris comme un exemple type de Projet, certains éléments ne correspondent pas complétement aux exigences du nouveau projet.

2 2 LE PROJET INTERDISCIPLINAIRE

3 3 Les activités des élèves sont organisées par groupe autour d’une démarche Les mots clés (BO spécial n°9 du 30/09/2010) : analyser, imaginer, choisir, justifier, formaliser, réaliser, évaluer, présenter Rappel sur le projet ‐Mobiliser des compétences pluridisciplinaires scientifiques; ‐Solliciter des démarches de créativité; ‐Favoriser le travail en groupe. Activités proposées ‐Analyser un problème; ‐Imaginer des solutions; ‐Choisir, formaliser et réaliser une solution; ‐Évaluer des performances; ‐Présenter une démarche. Productions attendues ‐Justifications scientifiques, technologiques, socio-économiques… ‐Architectures de solutions (schémas, croquis, blocs diagrammes, algorithmes) ‐Documents de formalisation, supports de communication ‐Prototype, maquette (numérique ou matérielle)

4 4 7 h besoin à satisfaire, objectifs précis du projet, recherche des solutions analyse de faisabilité, inventaire des ressources matérielles et documentaires inventaire des contraintes, calendrier planification des tâches, répartition des tâches, constitution des groupes

5 5 note de cadrage rédigée par les professeurs Note de cadrage du projet interdisciplinaire en sciences de l’ingénieur Année : Classe concernée : Nombre total d’élèves : Établissement : Professeurs responsables : Nom : Prénom : Discipline : Nombre de groupes pour ce projet : Intitulé du projet : Origine du projet : Énoncé général du besoin :  description du contexte dans lequel l’objet du projet va être intégré ;  fonctionnalités de cet objet ;  performances attendues. Contraintes imposées au projet :  coût ;  nature d’une ou des solutions techniques ou de familles de matériels, de constituants ou de composants ;  environnementales. Nom des élèves du groupe :  ------------------------- Intitulé de la partie du projet confiée au groupe : Énoncé du besoin pour la partie du projet confiée au groupe :  description des liaisons au sein de l’architecture fonctionnelle et structurelle ;  fonctionnalités de la partie ;  performances attendues. Production(s) attendue(s) :  document de formalisation des solutions proposées ;  sous ensemble fonctionnel d’un prototype, éléments d’une maquette réelle ou virtuelle, d’un programme ;  supports de communication.

6 6 28 h Elaboration du CdCF Résultats attendus, contraintes, performances, critères d’appréciation, niveau Recherches de solutions Outils de simulation largement utilisés : visualiser les solutions, simuler les performances Essais, tester une architecture fonctionnelle, mise au point d’algorithmes, prototypes, maquettes 7 h

7 7 28 h 7 h Évaluation : Revue de projet 1

8 8 28 h 7 h 28 h Choix et mise en œuvre des solutions A partir des solutions proposées dans la phase précédente Possibilité de compléter avec des solutions « extérieures » au groupe

9 9 28 h 7 h Évaluation : Revue de projet 2 28 h

10 10 28 h 7 h 28 h Préparation de la présentation Documents multimédias pour présenter : * le contexte, * la démarche du groupe, * actions menées, * résultats obtenus 7 h

11 11 28 h 7 h 28 h 7 h Évaluation : Revue de projet 3

12 12 Début Septembre Novembre à mi Avril Novembre à mi Avril Avril Mai 70 heures. Recherche de thèmes de projets et appel à projets auprès des élèves. Cette phase peut commencer en fin de première. Elle n’est pas comptabilisée dans les 70 heures. Recherche d’un thème de projet Identification d’un besoin Étude de faisabilité Validée Non validée Etude de faisabilité. Les élèves y sont associés, cela est comptabilisé dans le temps de projet, six à huit heures. Rédaction par les enseignants des notes de cadrage. Validation pédagogique. Fin Septembre Septembre Élaboration du cahier des charges fonctionnel Modélisation (Calculs, simulations, prototype) Performances validées Communication : présentation du projet Performances non validées Choix d’une solution Réalisation d’un prototype d’une maquette, d’un programme Essais, mise au point, évaluation des performances Validation institutionnelle par les IA-IPR Fin Octobre Organisation matérielle par les enseignants mi-juin N-1 Déroulement du projet sur 62 à 64 heures pendant 16 à 20 semaines environ Revue de projet de la phase de préparation Compétences B32 et B4 évaluées sur 5 points Revue de projet de la Phase de réalisation Compétences C1 et C2 évaluées sur 5 points Revue de projet de la Phase de clôture Compétences D1 et D2 évaluées sur 10 points La date d’achèvement des projets doit être compatible avec le calendrier des Olympiades de Sciences de l’ingénieur

13 13 Définition du besoin Concevoir un banc d’essai permettant de vérifier et d’améliorer les performances (vitesse de déplacement, sécurité et autonomie) d’un modèle de trottinette électrique, en fonction de la charge transportée et de la configuration du terrain. Banc d’essai d’une trottinette électrique Recherche ressources et documents Modèle de trottinette fourni en deux exemplaires montés. Dossier technique et modélisation sur Solidworks de la trottinette et du banc sont fournis. Pages 42 et 47

14 14 Les objectifs donnés et productions attendues - Amélioration du châssis du banc, - système de chargement de la trottinette, avec mesure de la charge, - modification de la commande du moteur électrique en l’intégrant au pupitre de commande, - mesure de la vitesse de rotation de la roue arrière, - mesure de la tension et de l’intensité du courant moteur, -pupitre de commande et d’affichage des paramètres (poids transporté, vitesse, tension, intensité, couple) - Dispositif électrique de freinage pour la modélisation de la configuration du terrain (pente, type de sol) Banc d’essai d’une trottinette électrique - Sécurité, rigidité, limites de charges - fiche définissant la procédure de l’essai, - fiche ou fichier informatique présentant les résultats de l’essai.

15 15 Les contraintes - L’essai doit correspondre à un déplacement : sur sol horizontal ou en pente (10% max), sur sol dur ou souple, la batterie étant à pleine charge. - Les mesures des performances (vitesse, puissance et couple) doivent mettre en œuvre des capteurs ne nécessitant pas un démontage de la trottinette en test. - La charge transportée doit pouvoir varier entre 200N et 800N. - Le châssis du banc sera réalisé avec des éléments standards en alu, du type Minitec. Le banc d’essai doit présenter toutes les garanties de sécurité pour pouvoir être manipulé par des élèves dans un laboratoire d’établissement scolaire. Banc d’essai d’une trottinette électrique

16 16 Banc d’essai d’une trottinette électrique Organisation du travail Répartition des tâches Groupe de 4 élèves - : - élève 1 : Etude et améliorations du châssis proposé (structure, matériaux…), étude et choix du dispositif de freinage (adaptation au terrain). - élève 2 : Etude et choix des dispositifs de mise en charge, mesure des efforts et des contraintes sur la trottinette et le banc. - élève 3 : Etude, choix et mise en œuvre des capteurs nécessaires pour les mesures de tension, courant et vitesses de rotation. - élève 4 : Gestion des données et de l’affichage, algorithme de traitement et d’affichage des données. Calendrier prévisionnel diagramme de Gantt, jalons, revues de projet

17 17 Banc d’essai d’une trottinette électrique Pour le groupe : Elaboration du CdCF Résultats attendus, contraintes, performances, critères d’appréciation, niveaux. : élève 1 : A partir d’un châssis fourni (modèle Solidworks ), étudier et proposer des modifications structurelles pour améliorer la sécurité de l’utilisateur (rigidité, stabilité, maintien de la trottinette, protection de l’utilisateur…) lors des essais. Effectuer des essais comparatifs en fonction des matériaux utilisés. Influence des matériaux utilisés sur la solidité Effectuer des simulations d’efforts. Etudier et proposer des méthodes électriques ou mécaniques de freinage de la roue pour simuler différents types de terrain.

18 18 Banc d’essai d’une trottinette électrique élève 2 : A partir d’un modèle de vérin (hydraulique, électrique) analyser et quantifier les efforts mis en jeu sur le banc et la trottinette. Rechercher les différentes possibilités de mesure de ces efforts (Forces, pressions…). Rechercher les solutions permettant la fixation et la mise en service du vérin. Rechercher les solutions permettant de régler la charge. élève 3 : Identifier la nature et les caractéristiques des grandeurs à mesurer. Quantifier ces grandeurs, définir la résolution nécessaire. Recherche des principes physiques mis en œuvre dans les capteurs. Recherche des différents types de capteurs permettant de satisfaire le besoin. A l’aide de modèles fournis, analyser l’influence du conditionneur sur la qualité de la mesure obtenue.

19 19 Banc d’essai d’une trottinette électrique élève 4 : Etudier les différentes possibilités pour traiter les données. Rechercher les différents types et formats de données possibles pour l’échange des informations. Définir le type et la résolution de l’affichage adaptée au besoin. Rechercher des méthodes (algorithmes…) pour gérer, afficher, transférer, sauvegarder les données.

20 20 Banc d’essai d’une trottinette électrique Le groupe : choix des solutions à retenir pour chaque partie du projet. : élève 1 : Choisir, mettre en œuvre, simuler, tester et valider la solution retenue pour la constitution du banc de mesure. Mettre en œuvre le dispositif de freinage choisi (établir une modélisation –mécanique ou électrique-) et vérifier son efficacité. élève 2 :Choisir, mettre en œuvre, simuler, tester et valider la solution retenue pour la fixation du vérin sur le banc. Choisir et mettre en œuvre le capteur de mesure de l’effort. Mettre en œuvre le dispositif de réglage de l’effort représentant la charge. A partir du banc de mesure « vérin », réaliser un dispositif de test et de mesure de l’effort.

21 21 Banc d’essai d’une trottinette électrique : élève 3 : Choisir, mettre en œuvre, simuler, tester le capteur (et son conditionneur) le mieux adapté à la grandeur à mesurer. Valider les différentes solutions retenues par une simulation (modélisation) ou par des mesures sur une maquette. Valider par des mesures les caractéristiques d’entrées/sorties des chaînes de mesures choisies. élève 4 : Choisir le dispositif d’affichage le mieux adapté. Proposer l’algorithme permettant l’échange d’informations avec les dispositifs de mesure d’une part, et avec le dispositif de stockage des données (formats, protocoles…) d’autre part. Modifier, compléter et valider, par des tests sur une maquette (fournie) l’algorithme de gestion de l’affichage (partiellement fourni). Le groupe : Valide les résultats obtenues et vérifie leur adéquation avec le cahier des charges.

22 22 Banc d’essai d’une trottinette électrique Le groupe : Elaborer une série de documents multimédias qui résument le travail réalisé. Il les utilise pour présenter le contexte du projet, les différentes actions menées et les principaux résultats obtenus. Cette présentation permet d’expliquer la démarche collaborative et la manière dont le travail du groupe a été mis en place.

23 23 B. Modéliser B3 - Résoudre et simuler Simuler le fonctionnement de tout ou partie d’un système à l’aide d’un modèle fourni B4 - Valider un modèle Valider un modèle fourni, interpréter les résultats obtenus, préciser les limites de validité du modèle utilisé et modifier les paramètres du modèle pour répondre au cahier des charges ou aux résultats expérimentaux C. Expérimenter C1 - Justifier le choix d’un protocole expérimental Identifier les grandeurs physiques à mesurer, décrire une chaîne d’acquisition, identifier les comportements des composants et justifier le choix des essais réalisés C2 - Mettre en œuvre un protocole expérimental Identifier les grandeurs physiques à mesurer, décrire une chaîne d’acquisition, identifier les comportements des composants et justifier le choix des essais réalisés D. Communiquer D1 - Rechercher et traiter des informations Rechercher, analyser, choisir et classer des informations D2 - Mettre en œuvre une communication Choisir un support de communication et un média adapté, argumenter, produire un support de communication et adapter sa stratégie de communication au contexte

24 24 166 cm 91 cm G A B Compétences pluridisciplinaires Maths traitement des données, algorithmes, mises en équations et résolutions, étude des variations en fonctions des différents paramètres… Physique Les équations du mouvement, les grandeurs physiques à acquérir, principes physiques mis en œuvre dans les capteurs, bilan énergétique…

25 25 310 mm327 mm 166 cm 91 cm G A B