Académie de Rouen. M. Krebs, M. Romagnoli, M. Berthaud, M. Lemesle 1 Retour dexpérience en STI2D...

1Académie de Rouen. M. Krebs, M. Romagnoli, M. Berthaud, M. Lemesle

Retour d’expérience en STI2D spécialité ITEC

1. Proposition de progression pour la spécialité ITEC, en lien avec l’ET (Enseignement Transversal)2. Un exemple de mini projet en ITEC3. Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC4. Bilan de l’année en sti2D

2

ITEC

Proposition de progression en première, spécialité ITEC

3

ITECProposition de progression en ITEC

Principes retenus pour établir la progression :

• S’appuyer sur la progression de l’ET proposée par l’inspection générale.

• Respecter une chronologie faisant de l’ITEC un approfondissement de l’ET.

• Des séquences dont le modèle est calquée sur les préconisations de l’inspection.

Cette progression a été proposée lors des réunions de formation organisées dans l’académie de Rouen afin que les collègues s’en emparent

4

ITECPériodes Séquences Nb sem

PREMIERE - Enseignemen

t Transvers

al

P11- L'éco construction des produits 3

2- Design et architecture des produits 3

P2

3- Structure et matériaux dans l'habitat 2

4- L'énergie dans l'habitat 2

5- L'information dans l'habitat 2

P3

6- Structure et matériaux des syst. mécatroniques 2

7- L'énergie dans les systèmes mécatroniques 2

8- L'information dans les syst. mécatroniques 2

P49- ME efficacité énergétique et matériaux 4

10- EI efficacité énergétique et SI 4

P5 11- Comportement des systèmes 4

30

Séquences Commentaires Nb sem

ITEC –

Période P1

2

2

3

Les progressions de l’ET et de l’ITEC et leur relation.

1-les projets industriels

Présentation des finalités de la spécialité ITEC. Des exemples de projets industriels sur des produits innovants et éco conçus

2- les produits et leur impact sur l'environne-ment

Utilisation de progiciels tels que : o et Eco Audit sous CES EDU PACKo Sustantability sous Solidworks o "Bilan Produit" de l'ADEME

3- les produits innovants et leur représenta-tion

Les outils de représentation (croquis, DAO)

Notion de design produit (découverte des démarches du Designer)

5

ITEC


ITEC –

Période P2

3

4

2

Périodes Séquences Nb sem

PREMIERE (Enseignement

Transversal

)



P2




P3

6- Structure et matériaux des syst. mécatroniques 2






30

4- le produit et sa réalisation

Découverte de 2 procédés d'obtention :- l’usinage par enlèvement de

matière - l’ injection plastique

Exemple 1

5- mini projet n°1

Parcours de quelques étapes du cycle de conception d'un produit.

Objectif : reconception d’une clé USB- Conception préliminaire- Conception détaillée- Prototypage par impression 3D

5- mini projet n°1


6

ITEC

ITEC-

Période P3

5- MINI PROJET N°1 2

4

2



Transversal

)



P2




P3

6- Structure et matériaux des syst. mécatroniques

2






30

7- Comporte- ment des mécanismes, aspect cinématique (première partie)

Poursuite de la modélisation du réel : étude des mouvements de solides. (Utilisation de logiciels de simulation afin de dominer rapidement les notions de bases de la cinématique).

6- la modélisation de produit

Découverte de la modélisation cinématique d'un mécanisme.

(Activités de démontage et utilisation de modeleur volumique sur des supports variés)Exemple 2


7

ITEC


ITEC - Période P4

4

2



Transversal

)

P11- L'éco construction des produits 3 2- Design et architecture des produits 3

P2

3- Structure et matériaux dans l'habitat

2

4- L'énergie dans l'habitat 25- L'information dans l'habitat 2

P3

6- Structure et matériaux des syst. mécatroniques

2

7- L'énergie dans les systèmes mécatroniques 28- L'information dans les syst. mécatroniques 2

P49- ME efficacité énergétique et matériaux 410- EI efficacité énergétique et SI 4


30

8- comportement des mécanismes, aspect cinématique (deuxième partie)

Les solutions de transformation de mouvements - l'étude du mouvement

plan. - utilisation du logiciel de

simulation

9- Comportement des mécanismes, aspect statique (première partie)

Etudes statiques multi positions sous logiciel de simulation

8

ITEC



Transversal

)

P11- L'éco construction des produits 32- Design et architecture des produits 3

P2

3- Structure et matériaux dans l'habitat 24- L'énergie dans l'habitat 2 5- L'information dans l'habitat 2

P3

6- Structure et matériaux des syst. mécatroniques 27- L'énergie dans les systèmes mécatroniques 28- L'information dans les syst. mécatroniques 2

P49- ME efficacité énergétique et matériaux 410- EI efficacité énergétique et SI 4


30

ITEC – P5

10- Mini projet n°2

Thème : amélioration d’un produit existant

Parcours de quelques étapes du cycle de conception d'un produit. Découverte d'un autre procédé d'obtention (par exemple pliage et découpage des tôles)

Modification d'une cinématique

Prise en compte d'une problématique d'effort

5

9

ITEC

Le 1er mini projet en ITECExemple 1

10

ITECLe 1er mini projet en ITEC

Principes retenus :

Les élèves ne parcourent que quelques étapes du cycle de projet

Le travail de conception est relativement limité

(4 pièces maximum) La conception détaillée

n’est pas menée jusqu’au bout (pas de choix de procédé, pas d’étude de résistance…)

Etapes d’un projet

Exemple 1

11

ITEC

Le 1er mini projet en ITEC (résumé des étapes)

Point de départ :

Un produit existant :

Une clé USB « basique » (produite par la société Alliansys basée à Honfleur qui assemble des clés USB)

12

ITEC


Un besoin : • revoir le design,• trouver une

solution pour lier le bouchon au corps (guidage en rotation)

• Eco conception.

=> Formulation d’exigences (sysml)

exigences

13

ITEC


Spécifications dans un tableau des exigences

14

ITEC


Une planification imposée

15

ITEC

Le 1er mini projet en ITEC

Recherche des titres de propriété déposés - Recherche des brevets , dessins et modèles

déposés (en lien avec la propriété industrielle abordée en enseignement transversal)

16

ITEC


Analyse du produit existant:- Remplissage du diagramme des exigences de la clé existante,- Identification des solutions

susceptibles d’être reprises sans modification.

17

ITEC


Répartition des taches- En fonction des exigences à traiter

18

ITEC


Recherche de designs- Application des

techniques de croquis apprises en ET et en ITEC (perspective et vues projetées)

Consultation de la base de dessins et modèles sur le site de l’INPI

19

ITEC


Recherche de solutions

Remplissage d’une fiche de conception:

Exigence

Titre de la solution

Croquis ou

schéma annoté

Analyse critique

Fiche de conception+ Des ressources

Une revue de projet pour fixer les solutions

20

ITEC


Première définition de la géométrie des pièces sous modeleur volumique

On privilégie le mode de conception dans l’assemblage

(Les pièces sont créées en s’appuyant sur la géométrie de la mémoire flash)

21

ITEC


Procédé imposé : l’injection plastique Affinage

des formes en lien avec les limites du procédé

Travail sur la boucle d’optimisation

ProcédéFormes

géométriques

Matériau

Contraintes

Choix de matériau compatible avec le procédé et respectant les exigences

Non validées (sera fait en terminale après la

séquence sur la RDM)

22

ITEC


Simulation des mouvements- Résolution des problèmes

d’interférence etc…

23

ITEC


Résultat final- Vues photoréalistes, éclatées, mise en plan…

24

ITEC


Prototypage• Préparation de la maquette en vue du prototypage rapide :

mise en place du jeu réel sur la maquette virtuelle pour tenir compte des limites de la machine de prototypage

Il s’agit que une fois assemblé le guidage en rotation puisse se faire sans trop de frottement ni trop de jeu.• Export des fichiers au format STL• Importation des fichiers sur la machine.• Lancement du prototypage.• Nettoyage• Intégration des pièces

Qualification On confronte l’assemblage au cahier des charges : on valide le design, l’ergonomie, le montage

25

ITEC

Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC

Exemple 2

26

ITEC

Etude de dossier + démarche d’investigation en ilot (1 heure)

Objectif : faire découvrir aux élèves l’intérêt du schéma cinématique L’enseignement sur les schémas se limite au mode lecture et

interprétation sur des systèmes ou sous-systèmes simples

Activité pratique + Démarche d’investigation (6 h)Objectif : faire pratiquer la démarche de modélisation des liaisons à travers l’étude de mécanismes réels (et de leur maquette numérique)

En spécialité ITECSéquence - Modélisation des produits

Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITECExemple 2

En enseignement transversalSéquence - Structure et matériaux des systèmes mécatroniques Connaissances visées

27

ITEC

1- Le choix de la situation problème

2- L’investigation

3- L’échange argumenté autour des propositions

4- L’acquisition et la structuration des connaissances

5- La mobilisation des connaissances

On présente un ou des mécanisme(s) en fonctionnement + maquette numérique

« Comment transmettre l’idée ou le principe de solutions retenues par le constructeur pour mettre en mouvement l’arceau de parking ? »

Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITECEn enseignement transversalSéquence - Structure et matériaux des systèmes mécatroniques

28

ITEC







En enseignement transversalSéquence - Structure et matériaux des systèmes mécatroniques

29

ITEC

Mise en évidence de problèmes :- des schémas différents;- des schémas pas toujours très

compréhensibles de tous.

=> Nécessité d’utiliser un schéma normalisé : Le schéma cinématique

Présentation des recherches de chaque ilot à l’ensemble de la classe








30

ITEC

Présentation du schéma cinématiquePremière synthèse








31

ITEC

Exercices de décodage de schémas cinématiques








32

ITECEn spécialité ITECSéquence - Modélisation des produits

Comment obtenir le schéma cinématique d’un mécanisme donné ?







33

ITEC

Ressources

Mécanisme réel Maquette numérique

Cadrage de l’investigation par un document numérique à remplir

Conditions de mise en œuvre de l’investigation

Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITECEn spécialité ITECSéquence - Modélisation des produits






34

ITEC

Présentation au vidéo projecteur des recherches de chacun

Classement des liaisons :Découverte des différentes solutions pour réaliser une liaison pivot, une liaison glissière etc…

=> Bibliothèques de solutions







35

ITEC

Synthèse

Exercices de modélisation des liaisons







36

ITEC

Bilan de l’année

37

ITECBilan de l’année

• Des difficultés parfois à coordonner l’ET (Enseignement Transversal) avec les autres spécialités.

Equation à résoudre : comment faire en sorte que la spécialité soit bien un approfondissement de l’ET (c’est l’esprit de la sti2D) , sachant que les 3 spécialités demandent à l’ET de commencer à aborder des connaissances différentes.

• Manque de temps et de recul pour mettre en place les nouvelles pédagogies. (une approche pas toujours inductive)

• Manque de temps pour se concerter entre collègues

38

ITEC

• Manque de recul ou de ressources sur certains points du programme : - le design d’un produit, - des exemples de phasage de projets industriels sur des

produits éco conçus, - la notion d’éco conception,- le langage Sysml. (problème relatif à l’écriture des ressources :

par exemple écriture du cdcf)(tentation d’utiliser les anciens outils de l’analyse

fonctionnelle : méthode APTE etc…)

• Intérêt des collègues pour les nouvelles notions à aborder

Bilan de l’année

39

ITECBilan de l’année

• Retour d’expérience sur la démarche d’investigationPoints forts :- Forte implication des élèves pour l’investigation sous forme d’expérimentation

- Synthèse plus interactive et assimilable

Points faibles :- Chronophage

- Pendant la phase de restitution, des erreurs sont énoncées devant les élèves

• Des élèves très motivés : par les mini projets et dans les activités pratiques.

• Des collègues satisfaits d’aborder certains champs de connaissances « nouveaux » (eco conception…)

40

ITEC

Fin

41

ITECAnnexes

42

ITEC

Proposition de progression en terminale, spécialité ITEC

43

ITEC

Période Séquences Nb sem

TERMINALE - Enseignement transversal

P1T1- Traitement de l'information 3

T2- Dimensionnement des structures 3

P2

T3- Solutions constructives et comportement des structures dans l'habitat

2

T4-Solutions constructives et comportement de l'énergie dans l'habitat

2

T5-Gestion de l'information dans l'habitat 2

P3

T6- Eco conception, éco construction et choix des matériaux 3

T7- Performances et pilotage des systèmes multi sources. 4

P4

T8- Solutions constructives et comportement des structures dans les systèmes mécatroniques

2

T9-Solutions constructives et comportement de l'énergie dans les Systèmes mécatroniques;

2

T10- La commande temporelle des systèmes mécatroniques 2

P5 T11- Modélisation et comportement des systèmes 6

30

Période Séquence

Nb sem

TER

MINALE ITEC

P1

T1- Comportement des mécanismes, aspect statique (deuxième partie)

4

T2- Comportement des mécanismes, aspect cinématique (troisième partie)

3

P2

T3- Comportement des mécanismes, résistance des matériaux

4

T4- L'optimisation des produits industriels 2

P3 T5- Le projet technologique 7

P4 T5- Le projet technologique 7

P5

Projet (suite et fin)Proposition : t6-renforcement des compétences acquises en lien avec l'enseignement transversal

4

31

44

ITEC

Périodes scolaires Séquences Descriptif Nb de

semaines

Relation avec

l'enseignement

transversal

Horaire

TERMINALE

TERMINALE

P1

T1- COMPORTEMENT DES MECANISMES, ASPECT STATIQUE (deuxième partie)

Le but ici est d'appliquer les méthodes de résolution graphique, de problème de statique plane et de confronter les résultats obtenus à ceux issus de la simulation. On passera en revue les différentes étapes essentielles à la construction d'un modèle dont on se servira ensuite à des fins de simulation.

4 oui 36

T2- COMPORTEMENT DES MECANISMES, ASPECT CINEMATIQUE (troisième partie)

On traite ici les différents modes de conception dans l'assemblage (esquisses paramétrées, familles de pièces et assemblages ascendant)de systèmes de transformation de mouvement tout en effectuant des études cinématiques grâce au pro logiciel de simulation. A partir d'un cahier charges, on demande de qualifier la moins mauvaise solution, parmi plusieurs données, répondant à l'évolution souhaitée.

3 oui 27

P2

T3- COMPORTEMENT DES MECANISMES, RESISTANCE DES MATERIAUX

L'objectif de la séquence s'incrit dans la continuité de l'enseignement transversal avec notamment ici l'utilisation de progiciel de simulation permettant d'obtenir un état de contraintes et de déformations.On mesure ici l'écart entre le modèle de simulation et l'essai mécanique afin de validation du modèle (et hypothèses); ceci pour les sollicitations de traction, torsion et flexion sur poutres puis sur despièces issues de mécanismes. L'élève prendra en compte les limites et modèles de la résistance des matériaux et découvrira les éléments finis.

4 oui 36

T4-L'OPTIMISATION DES PRODUITS INDUSTRIELS

Le but ici est d'amener l'élève à réaliser une boucle d'optimisation de la relation pièce-procédé-matériau dans le cadre d'une conception de produit. La conception préliminaire est fournie, l'élève modélise la pièce à partir des contraintes fonctionnelles puis choisit une famille de matériau grâce au logiciel d'aide au choix de matériaux, définit un état de contrainte permettant d'affiner le choix de matériau, enfin il tient compte du procédé d'obtention (l'injection plastique ici) en optimisant les formes et dimensions de la pièce grâce là aussi à un prologociel de simulation d'injection (Cadmould rapide par exemple). il pourra ainsi choisir en comparant plusieurs solutions possibles quant à l'injection de la pièce (position du ou des seuils d'injections en fonction des retassures notamment dans les zones fonctionnelles).

2 oui 18

P3 T5-LE PROJET TECHNOLOGIQUE Proposition de 5h hebdomadaire et 4h d'accompagnement et remédiation afin de permettre à l'élève d'être autonome durant les différentes phases de projet, 7 oui 35h

P4 T5-LE PROJET TECHNOLOGIQUE Proposition de 5h hebdomadaire et 4h d'accompagnement et remédiation afin de permettre à l'élève d'être autonome durant les différentes phases de projet, 7 oui 35h

P5T6-RENFORCEMENT DES COMPETENCES ACQUISES en lien avec l'enseignement transversal

Séquence de remédiation, retour sur les compétences non acquises par les élèves, on essaye de privilégier une pédagogie différenciée afin de préparer au mieux aux épreuves finales du baccalauréat. 4 oui 36

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