Enseignement d’exploration en classe de seconde

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1 Enseignement d’exploration en classe de seconde
Mercredi 28 mars 2012 Enseignement d’exploration en classe de seconde Création et innovation technologique Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème

2 Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème
Création et innovation technologique Le Concept d’innovation technologique Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème

3 Création et innovation technologique Les objectifs généraux
Découvrir concrètement l’innovation technologique et ses enjeux Découvrir la créativité technologique par le projet Explorer les 3 champs technologiques des bacs STI Activités d’analyses de supports technologiques innovants. 1/2 à 2/3 des 54 heures Activités de projet de créativité. 1/2 à 1/3 des 54 heures Activités passionnantes porteuses de sens… Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème

4 Création et innovation technologique Approche pédagogique
Une démarche globale permettant la découverte : des principes et lois d’innovation : études de cas de la créativité technologique : projet de créativité Des études de cas progressives : justifiant des démarches d’investigation, des activités de travaux pratiques, Des activités collectives menées en équipe, donnant lieu : à des comptes-rendus collectifs, des ouvertures vers l’extérieur du lycée, les entreprises, les formations, Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème

5 Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème
Création et innovation technologique La démarche proposée pour les études de cas Produits ou secteur d’activité Compte rendu et présentation des résultats Pour faire la synthèse des activités et communiquer Données technico économiques Synthèse Identification de l’évolution « produit » Identification de la loi d’évolution Pour comprendre l’innovation « produit » Contraintes : normes, brevets, environnement… Caractérisation d’une loi par analogie Identification de l’innovation technologique Pour comprendre l’innovation technologique TP relatif au principe de la solution innovante Caractérisation d’un principe par analogie Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentation sur un principe Identification du principe d’innovation Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème

6 Chargeur solaire pour utilisation nomade
Création et innovation technologique Etude de cas Chargeur solaire pour utilisation nomade ILAND ISUN Journée Départementale TECHNOLOGIE en 4ème et 3ème Ressources : - Groupe de recherche de l’Académie de Versailles - INPI

7 Thèmes généraux Exemples d’études La mobilité Les véhicules individuels et les transports collectifs, les énergies utilisées, le pilotage et la sécurité, … Le sport Les sports de glisse, mécaniques, etc, les matériaux et vêtements techniques, la mesure de performance, … La santé L’imagerie, l’investigation physiologique, l’observation non invasive, l’assistance à l’intervention médicale, … L’habitat La performance énergétique, la maison à énergie positive passive, la domotique, … L’énergie Les énergies renouvelables, le stockage et la distribution, … La communication La téléphonie, les interfaces de communication, les réseaux… La culture et les loisirs Le son et l’image, les jeux vidéo, les musées en ligne, … Les infrastructures Les viaducs, les tours, les tunnels… La bionique Prothèses, robots humanoïdes, drones, solutions techniques recopiant le vivant,… La dématérialisation des biens et des services Monnaie; réservation en ligne, bureau virtuel, …

8 X X LES ACQUIS DES ELEVES DE TROISIEME 6ème 5ème 4ème 3ème
Moyen de transports Ouvrage et habitat Confort et Domotique Projet Fonctionnement analyse et conception de l’objet technique X Matériaux utilisés Energies mises en œuvre X Evolutions de l’objet technique Communication et gestion de l’information Processus de réalisation de l’objet technique Les élèves devraient avoir la maîtrise de la démarche d’investigation et de la démarche de résolution de problème, démarches préconisées dans le pôle de la culture scientifique et technologique du collège. 3 février 2009 – sources Inspection Générale STI

9 DEMARCHE D’INVESTIGATION
LES SEPT MOMENTS DE LA DEMARCHE 1 La situation problème ELABORATION DU SCENARIO Le prof 2 Appropriation du problème EVOLUTION PRODUIT ET SOLUTION  INNOVANTE 3 La formulation d’hypothèses ASSOCIATION SOLUTION / PRINCIPE D’INNOVATION L’élève La résolution de problèmes Investigation - expérience 4 EXPÉRIMENTATION RECHERCHE DOCUMENTAIRE 5 Échanges argumentés CONFRONTATION DEBAT La structuration des connaissances 6 LOIS D’ÉVOLUTION 7 Opérationnalisation des savoirs EXPOSE

10 LES ETAPES DEMARCHE D’INVESTIGATION Deux produits Seconde synthèse
Compte rendu et présentation des résultats Opérationnalisation des savoirs Appropriation du problème Utilisation Expérimentation Formalisation et synthèse écrite Structuration des connaissances Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Echanges argumentés Appropriation du problème Seconde synthèse Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Identification de la solution technologique innovante Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Appropriation du problème Résolution de problèmes Investigation - expérience Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation Formulation d’hypothèses Première synthèse Echanges argumentés

11 LES ETAPES LES NOTIONS ABORDEES LES ACTIVITES Préparation exposé
Les outils de communication techniques Analyse historique de l’évolution d’un produit Préparation exposé Exposé Utilisation ILAND L’effet photovoltaïque LES NOTIONS ABORDEES LES ACTIVITES Deux produits Compte rendu et présentation des résultats Marché, compétitivité, besoin, fonction, coût et valeur. Les brevets. Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation L’évolution, c’est quoi ? Evolution panneau ILAND Comparatif PC / CM Brevet panneau ILAND Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Amélioration, innovation de rupture, découvertes. Contraintes dans le développement d’un produit.. Investigation L’innovation, c’est quoi ? Technologie panneau ILAND Modélisation Comportement du panneau ILAND Justification d’un accumulateur Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Identification de la solution technologique innovante Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Marché, compétitivité, besoin, fonction, coût et valeur. CM innovant, pourquoi ? Quels principes pour les CM ? Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

12 APPROCHE PAR UN PRODUIT
ISUN ILAND Produit 1 Panneau solaire poly- cristallin Produit 2 Panneau solaire couche mince Evolution Principes scientifiques et technologiques, solutions techniques, principes d’innovation et lois d’évolution Evolution technologique: les couches minces Principes d’innovation: 1 La segmentation Diviser un objet en parties indépendantes Réaliser un objet démontable. . 27 L'éphémère bon marché au lieu de la longévité coûteuse Remplacer un objet cher par un ensemble d'autres bon marché, en renonçant à certaines de ses propriétés. Loi d’évolution n°5: Evolution de l’accroissement du rapport performance / coût Le développement de tout système technique tend vers le niveau le plus élevé de perfectionnement, améliorant ainsi le rapport entre la performance du système et les dépenses nécessaires pour réaliser celle-ci.

13 ACTIVITES (2 heures) Deux produits
Appropriation du problème Deux produits Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Questionnement, analyse Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Pour comprendre le type d’évolution technologique Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Pour comprendre la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

14 (Les élèves font les deux activités)
Appropriation du problème Utilisation ILAND L’effet photovoltaïque QUESTIONNEMENT PAR GROUPES (Les élèves font les deux activités) Utilisation du générateur ILAND, - branchement des récepteurs, - analyse des performances du panneau. Pourquoi ce nouveau produit (expression du besoin) ?, - film. Activité 1 Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ? - film, - étude expérimentale. Historique de l’effet photovoltaïque, - diaporama. Activité 2

15 ACTIVITES (2 heures) Deux produits
Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Questionnement, analyse Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Appropriation du problème Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Pour comprendre le type d’évolution technologique Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Pour comprendre la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

16 (Les élèves font les deux activités)
Appropriation du problème Comparatif PC / CM Brevet panneau ILAND QUESTIONNEMENT PAR GROUPES (Les élèves font les deux activités) Comparatif: - les panneaux poly-cristallin (film), - les panneaux couche mince (film). Activité 1 Les brevets. Activité 2

17 ACTIVITES (2 heures) Deux produits
Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Questionnement, analyse Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Pour comprendre le type d’évolution technologique Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Appropriation du problème Pour comprendre la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

18 (Les élèves font les deux activités)
Appropriation du problème L’innovation, c’est quoi ? Technologie panneau ILAND QUESTIONNEMENT PAR GROUPES (Les élèves font les deux activités) Qu’appelle-t-on innovation ? - innovation radicale, - innovation incrémentale, - innovation technologique. Activité 1 Pourquoi passer d’un produit rigide à un produit souple ? - analyse de la technologie silicium amorphe, - identification de la solution innovante. Activité 2

19 ACTIVITES (1 heure) Première synthèse Deux produits
Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Questionnement, analyse Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Pour comprendre le type d’évolution technologique Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Pour comprendre la solution technologique Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation Formulation d’hypothèses Première synthèse Echanges argumentés

20 PRINCIPES D’INNOVATION Présentés dans l’étude de cas starter
La formulation d’hypothèses CM innovant, pourquoi ? Quels principes pour les CM ? Echanges argumentés PRINCIPES D’INNOVATION 1) Segmentation 2) Extraction 3) Qualité locale 4) Asymétrie 5) Fusion 6) Multifonctions 7) Inclusion (poupées russes) 8) Contrepoids 9) Action contraire préliminaire 10) Action préliminaire 11) Protection préalable 12) Equipotentialité 13) Inversion 14) Courbe 15) Dynamisme 16) Excessif ou partiel 17) Autre dimension 18) Vibration 19) Action périodique 20) Continuité 21) Vitesse élevée 22) Conversion 23) Rétroaction 24) Intermédiaire 25) Self service 26) Copie 27) Éphémère et bon marché 28) Interaction non mécanique 29) Fluide 30) Membrane flexible 31) Porosité 32) Changement de couleur 33) Homogénéité 34) Rejet et régénération 35) Valeur d'un paramètre 36) Phase de transition 37) Dilatation 38) Oxydants puissants 39) Élément inerte 40) Composites Présentés dans l’étude de cas starter

21 PRINCIPES D’INNOVATION Présentés dans l’étude de cas starter
La formulation d’hypothèses CM innovant, pourquoi ? Quels principes pour les CM ? Echanges argumentés PRINCIPES D’INNOVATION Jeu de 70 cartes présentant les apports de connaissance nécessaires pour le nouvel enseignement d'exploration CIT. Présentés dans l’étude de cas starter

22 QUESTIONNEMENT CLASSE ENTIERE (première synthèse)
La formulation d’hypothèses CM innovant, pourquoi ? Quels principes pour les CM ? Echanges argumentés QUESTIONNEMENT CLASSE ENTIERE (première synthèse) Synthèse: avantages / inconvénients du silicium amorphe. Deux principes d’innovation commentés(Diaporama). Activité Principe 1. La segmentation Principe 27. L'éphémère bon marché au lieu de la longévité coûteuse Autres technologies ( cellules organiques, …..).

23 La résolution de problèmes Investigation - expérience
ACTIVITES (2 heures) Deux produits Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Questionnement, analyse Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Identification de l’évolution technologique Identification de la loi d’évolution Pour comprendre le type d’évolution technologique Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets La résolution de problèmes Investigation - expérience Pour comprendre la solution technologique Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

24 QUESTIONNEMENT PAR GROUPES (Les élèves font les deux activités)
La résolution de problèmes Investigation - expérience Comportement du panneau ILAND Justification d’un accumulateur QUESTIONNEMENT PAR GROUPES (Les élèves font les deux activités) Etude du comportement au soleil du panneau ILAND. Activité 1 Justification d’un accumulateur. Activité 1

25 ACTIVITES (1 heure) Seconde synthèse
Deux produits Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Questionnement, analyse Structuration des connaissances Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Echanges argumentés Identification de la loi d’évolution Identification de l’évolution technologique Pour comprendre le type d’évolution technologique Seconde synthèse Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Pour comprendre la solution technologique Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

26 QUESTIONNEMENT CLASSE ENTIERE (seconde synthèse)
La structuration des connaissances L’évolution, c’est quoi ? Evolution panneau ILAND Echanges argumentés QUESTIONNEMENT CLASSE ENTIERE (seconde synthèse) Présentation générale et illustrée des huit lois d’évolution (Diaporama). Activité Identification des lois d’évolution associées au ILAND. Loi d’évolution n°5: Evolution de l’accroissement du rapport performance / coût Le développement de tout système technique tend vers le niveau le plus élevé de perfectionnement, améliorant ainsi le rapport entre la performance du système et les dépenses nécessaires pour réaliser celle-ci. Exemple, passage du baladeur au MP3

27 ACTIVITES (2 heures) Compte rendu et présentation des résultats
Deux produits Pour faire la synthèse de la découverte des élèves Compte rendu et présentation des résultats Opérationnalisation des savoirs Questionnement, analyse Communication Formalisation et synthèse écrite Utilisation Expérimentation Identification de la loi d’évolution Identification de l’évolution technologique Pour comprendre le type d’évolution technologique Investigation Modélisation Caractérisation d’une loi par analogie Recherche documentaire: fabrication des cellules brevets Pour comprendre la solution technologique Simulation ou mise en œuvre de la solution technologique Identification de la solution technologique innovante Investigation Expérimentation Recherche documentaire Manipulation du réel ou du virtuel, expérimentations Identification du principe d’innovation

28 QUESTIONNEMENT CLASSE ENTIERE PUIS PAR GROUPES
Opérationnalisation des savoirs Préparation exposé Exposé QUESTIONNEMENT CLASSE ENTIERE PUIS PAR GROUPES Commentaires prof sur l’exposé (diaporama). Activité Préparation de l’exposé (à la maison). Présentation élèves de l’exposé.

29 ORGANISATION PEDAGOGIQUE
2 EQUIPES DE 2 OU 3 ELEVES 2 HEURES Par groupes Utilisation du chargeur ILAND Analyse de l’effet photovoltaïque 2 HEURES Par groupes Comparatif poly-cristallin / couche mince Brevets 2 HEURES Par groupes Identification de l’innovation Technologie des couches minces 1 HEURE Classe entière Identification du principe d’innovation

30 ORGANISATION Comportement du ILAND Justification d’un accumulateur
2 HEURES Par groupes Comportement du ILAND Justification d’un accumulateur 1 HEURE Classe entière Identification des lois d’évolution 1 HEURE Classe entière Commentaires sur l’exposé 1 HEURE Par groupes Exposé 12 HEURES