Séminaire académique Enseignements dexploration SI & CIT Mise en œuvre Lycée R.Dautry - LIMOGES...

Séminaire académique

Enseignements d’exploration

SI & CITMise en œuvre

Lycée R.Dautry - LIMOGES 26 mai 2010

1

• Éléments de restitution du séminaire national IGEN STI des 17 & 18 / 05,

• Présentation des productions académiques,

• Présentation de quelques productions nationales,

• Réflexions et recommandations de mise en œuvre pour la rentrée 2010.

Ordre du jourOrdre du jourOrdre du jour

2

Publication des programmes de seconde au BOEN n°4 spécial du

29 avril 2010

3

Les enseignements d’exploration

SI & CIT

4

Diachronique Synchronique 5

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, …

6

L’enseignement d’exploration

« Création &

Innovation technologique »

7

Pour comprendre comment la créativité et

l’innovation sont les moteurs de

l’évolution technologique

L’enregistrementmagnétique

La conversionAnalogiqueNumérique

La diodeLaser

La mémoire FlashLa compression numérique

Solution innovantePrincipes et lois d’évolution 8Synchronique

Les objectifs générauxLes objectifs générauxActivités 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 de projet de créativité.1/2 à 1/3 des 54 heures

Activités passionnantes porteuses de sens…


10

Des objectifs associés

11

Des partenariats et des ressources…Site OSEO

12

Site INPI régional

13

Trois approches didactiques de l’innovation technologique

14

Produit 1WalkmanProduit 1Walkman

Produit 2

iPod

Produit 2

iPod

Produit 3

iPhone

Produit 3

iPhone

Principes scientifiques et technologiques, solutions techniques et principes d’innovation et lois d’évolution

EvolutionsEvolutions

Evolutions scientifiques et techniques :• Traitement : Numérisation• Stockage : Mémoires statiques• Utilisation : Interface tactile• Non évolution : restitution par oreillettes

Lois d’évolution• Transition vers le micro : le baladeur miniaturisé• Transition vers le super système : le téléphone mobile

Principes d’innovation :• Remplacement du système mécanique• Changement de paramètre (champs)• Universalité

15

Produit 1WalkmanProduit 1Walkman

Produit 2

iPod

Produit 2

iPod

Produit 3

iPhone

Produit 3

iPhone

Principes scientifiques et technologiques, solutions techniques et principes d’innovation et lois d’évolution

EvolutionsEvolutions

Evolutions scientifiques et techniques :• Traitement : Numérisation• Stockage : Mémoires statiques• Utilisation : Interface tactile• Non évolution : restitution par oreillettes

Lois d’évolution• Transition vers le micro : le baladeur miniaturisé• Transition vers le super système : le téléphone mobile

Principes d’innovation :• Remplacement du système mécanique• Changement de paramètre (champs)• Universalité

16

Produit 1

iPhone

Produit 1

iPhone

Produit 2

Segway

Produit 2

Segway

Produit 3

WII

Produit 3

WII

Innovation, Principes scientifiques et technologiques

EvolutionSolutions techniques


Innovation : accéléromètre de technologie MEMS

Principes, réalisation, utilisations

Principes d’innovation

et lois d’évolution des téléphones

Principes d’innovation

et lois d’évolution des systèmes de

transport individuels

Principes d’innovation et lois

d’évolution des systèmes de jeux

vidéo17

Radars et

sécurité

Radars et

sécurité

GPS et éco

conduite

GPS et éco

conduite

Pare chocs à absorption d’énergie

Pare chocs à absorption d’énergie

Innovation, Principes scientifiques et technologiques



Thème global d’innovation : la mobilité du futur et la

sécurité

Principes d’innovation et lois d’évolution des capteurs de détection

de présence

Principes d’innovation et lois d’évolution des

systèmes de positionnement GPS

Principes d’innovation et lois d’évolution des

systèmes d’absorption de l’énergie d’un choc

18

La démarche 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,

19

Identification du principe

d’innovation


d’innovation

Questionnement, analyse

Investigation

Démarche partielle d’analyse et d’identification d’une solution innovante et d’un principe d’innovation

Activité « starter »

Supports simples, accessibles, faciles à analyser.

Produits ou secteur d’activité


Identification de l’évolution

« produit »


« produit »

Identification de l’innovation technologique


Données technico économiques

Caractérisation par analogie

Contraintes : normes, brevets, environnement

20


d’innovation


d’innovation


Investigation

Démarche partielle d’analyse et d’identification d’une solution innovante et d’un principe d’innovation associée à un travail pratique d’analyse d’une solution technique

Activité avec TP




« produit »


« produit »





Contraintes : normes, brevets, environnement

TP relatif au principe de la

solution innovante


solution innovanteManipulation du réelou du virtuel, expérimentations : TP sur le capteur à ultra sons

Pour comprendre l’innovation

technologique

21

2 ou 3 produits

2 ou 3 produits

Identification de l’évolution technologique

Identification de l’évolution technologique

Identification de la solution

innovante

Identification de la solution

innovante


d’innovation


d’innovation


Investigation

Observationcomparaison

Recherche documentaire

Recherche documentaire

Démarche partielle d’analyse et d’identification d’une solution innovante, d’un principe d’innovation associée à un TP et des lois d’évolutions associées

Activité Loi

d’évolution


solution innovante


solution innovante

Identification de la loi

d’évolution


d’évolution

Manipulation du réelou du virtuel, expérimentations



technologique

Pour comprendre l’innovation « produit »

22




« produit »


« produit »




d’innovation


d’innovation


solution innovante


solution innovante


d’évolution


d’évolution

Compte rendu et présentation des résultats

Compte rendu et présentation des résultats


Caractérisation d’un principe par analogie

Manipulation du réelou du virtuel, expérimentation sur un principe

Caractérisation d’une loi par analogie

Synthèse


technologique

Pour comprendre l’innovation « produit »

Pour faire la synthèse des activités et communiquer

Pour comprendre que l’innovation est un facteur de compétitivité

Pour comprendre que la compétitivité met en œuvre plusieurs dimensions (design,

marketing, etc.)

Contraintes : normes, brevets, environnement…

23

Créativité et création technologique

• La créativité n’est pas la création. C’est une démarche intellectuelle, culturelle, une disposition ou un état d’esprit qui amène une personne à essayer de créer… lorsqu’il y parvient, on peut alors dire qu’il y a création.

• Le projet proposé vise une démarche de projet promouvant la créativité technologique, sans obligation de résultat.

• Il s’appuie sur un existant, privilégie les démarches de modification et se conclue par une présentation collective de la démarche.

24

Phases principales du déroulement d’un projet technologique de créativité :

Favoriser le « prototypage rapide » (formes, informations, énergies).

Produire un dossier numérique de présentation collective formalisant la démarche plus que les résultats.

26

Etape d’imprégnation

Etape de créativité

Etape de cristallisation

Etape de matérialisation

Expression du besoin (principales caractéristiques à atteindre,

identification d’une contradiction)

Expression du besoin (principales caractéristiques à atteindre,

identification d’une contradiction)

Production du plus grand nombre d’idées possibles

Production du plus grand nombre d’idées possibles

Choix raisonné d’une ou deux solutions à explorer

Formalisation d’une idée de solution

Choix raisonné d’une ou deux solutions à explorer

Formalisation d’une idée de solution

Matérialisation sous forme de modèle, maquette, prototype, expérimentation.

Synthèse et compte-rendu collectif

Matérialisation sous forme de modèle, maquette, prototype, expérimentation.

Synthèse et compte-rendu collectif

Les jalons Les étapes du projet Les productions du groupe

J1

J2

J3

J427

Découverte de l’innovation, de principes et des lois associées.Supports simples

Exploration d’une innovation associée à une expérimentation, relations avec les principes scientifiques et technologiques

Exploration complète d’une innovation, liens entre principes et lois d’évolution. Synthèse et présentation collective

Mise en œuvre d’un projet collectif.Matérialisation de idées créatives.Synthèse et présentation collective.

Présen-tation

Brevets, design…

Entre-prises,

métiers

Proto-typage

Une organisation

28

L’enseignement d’exploration

« Sciences de l’Ingénieur »

29

Les sciences pour répondre aux questions

de notre société

Sant

é

Alimentation

Énergie

Habitat

30Diachronique

Les objectifs générauxLes objectifs généraux

Activités d’analyses de supports technologiques.1/2 à 2/3 des 54 heures

Activités de projet.1/2 à 1/3 des 54 heures

Activités de projet.1/2 à 1/3 des 54 heures



La technologie contribue à répondre aux besoins humains en passant de l’idée (ou du principe) à la proposition de solutions performantes et respectueuses de l’environnement.

Les sciences de l’ingénieur mobilisent les approches scientifiques et technologiques.

Les phases de modélisation et de simulation permettent de prévoir le comportement, les performances d’un système pluri technologique et d’optimiser une solution au regard du cahier des charges.

La démarche de management de projet conduit à développer des produits économiquement et techniquement viables.

31

Des objectifs associés

32

Des activités

33

Des activités

34

La démarche pédagogique

• Des études de cas (deux questions sociétales au moins sont abordées) :– justifiant des démarches d’investigation, – des activités de travaux pratiques.

• Des activités collectives (recherche d’une solution dans le cadre d’une démarche de projet) menées en équipe, donnant lieu :– à des comptes-rendus collectifs, – des ouvertures vers l’extérieur du lycée, les entreprises,

les formations.

35

Fin provisoire

Présentation des travaux académiques

Maynard/Célérier/Besset : « véhicule hybride »Egrot/Banting/ Calas/Desbordes : vélo à assistance électriquePetinom/Delpy/Recoules: gyropodeAudiger/Chavet/Lafarge/Dussol: IlandGouzou/Paul/Lhéritier/Breysse/Herbet: la maison innovanteGranet/Manot/Auger: éolienne Galinier/Cavalié/Mauduy: serrure biométrique

36

Présentation d’exemples nationaux

• 1• 2• 3• 4

37

Une organisation pour la mise en oeuvre

38

Pour mémoire …Pour mémoire …

39

Pour mémoire …Pour mémoire …

40

Les contraintesLes contraintes

• Les contraintes globales• Les contraintes techniques :

– Horaires– Locaux– Equipements

• Les contraintes pédagogiques– La mutualisation des productions– La formation des enseignants– La répartition des services

41

Laboratoire partagé entre SI et CITOrganisation en ilots de travail accueillant une équipe de 4 élèvesZones de travail de prototypage et de rangement des supports

45

1. Animer un groupe de travail pluri technologique STI (élargi à tout enseignant intéressé) pour trouver les idées de supports et d’études de cas…

2. Rechercher dans les entreprises locales des possibilités de coopération

3. Définir 3 études de cas et un projet au niveau de l’établissement, prévoir leur achat et leurs exploitations (TP)

4. Prévoir et organiser le réaménagement des laboratoires SI-CIT5. Organiser les services enseignants SI-CIT pour l’année 2010-11

(enseignants, horaires, planification).6. Accompagner l’équipe enseignante pour les achats de supports, la

réalisation des activités (études de cas, TP, projet)7. Accompagner et garantir la mutualisation des supports au niveau

académique8. Accompagner le dispositif de formation local et académique associé

47

Seule nouveauté pour MPS (Mesures et Pratiques Scientifiques)

« L’enseignement d’exploration « méthodes et pratiques

scientifiques » permet aux élèves de découvrir

différents domaines des mathématiques, des sciences

physiques et chimiques, des sciences de la vie et de la

Terre et des sciences de l’ingénieur ».

« C’est aussi l’occasion de montrer l’apport et la synergie de ces

disciplines pour trouver des réponses aux questions scientifiques que

soulève une société moderne, d’en faire percevoir différents grands

enjeux, et de donner les moyens de les aborder de façon objective ».

C’est un EE qu’il faut investir.

48

Principes d’innovation et lois d’évolution

• Equivalent aux lois d’évolutions en biologie, extraits de la théorie TRIZ, sans mise en œuvre des outils méthodologiques associés.

• Identification possible :– À partir d’une liste réduite de principes

d’innovation (par exemple, de 20 principes sur les 40 formalisés)

– À partir d’une liste de 8 lois d’évolution

Prin

cipe

16

: D

ynam

ism

e /

Mob

ilité

Diviser l’objet en plusieurs éléments pouvant être mobiles les uns par rapports aux autres.Si l’objet (ou son environnement) est fixe, le rendre mobile ou déplaçable. Optimiser l’objet ou son environnement extérieur pour qu’il s’ajuste automatiquement aux conditions de fonctionnement optimales.

Prin

cipe

14

: Sp

héric

ité

Remplacer des formes parallélépipédiques par des formes sphériques. Utiliser des rouleaux, des billes, des spirales, des dômes.Remplacer un mouvement de translation par un mouvement de rotation ; recourir à la force centrifuge.

Prin

cipe

35

: Ch

ange

men

t /

Mod

ifica

tion

de

para

mèt

res Modifier l’état de phase d’un objet (ex. sous forme

de gaz, de liquide ou de solide).Changer la concentration ou la consistance.Modifier le degré de flexibilité, la température.Champs abordés : Mécanique, Acoustique, Thermique, Chimique, Electrique, Magnétique

Lois qui renseignent sur les dynamiques d’évolutions

futures du système

Lois qui montrent la manière dont le système est en train d’évoluer.

Lois

qui

ont

voc

ation

à o

bser

ver u

n sy

stèm

e da

ns s

on é

tat

actu

el.

1. Intégralité des parties du système (cohérence fonctionnelle)

2. Conductibilité de l'énergie

3. Coordination du rythme des parties du système

4. Accroissement de l'idéal

8. Augmentation de la contrôlabilité du système (Loi de commande, Feedback)

7. Transition du macro niveau vers le micro niveau (Intégration – miniaturisation)

6. Transition du système vers le super système (Tendance vers l'universalité) 6. Transition du système vers le super

système (Tendance vers l'universalité)

5. Développement inégal des parties d’un système technique

5. Développement inégal des parties d’un système technique

Identification d’une loi d’évolution associée à

une contradiction technique et à des

principes d’innovation

Mesurer une distance

Loi d’innovation

n°8(Dynamisme et contrôlabilité)

Principe 16 « Mobilité »

Principe 14 « Sphéricité »

Loi d’innovation

n°2(Flux d’énergie)

Principe 35 « Changement de paramètre »

Loi d’innovation n°4 (Idéalité)

Réglet

Mètre de menuisier

Mètre à ruban

Télémètre laser ou ultrasons

Lois et de principes d’innovation identifiées sur la fonction « mesurer » associée à des supports simples

La démarche d’investigationLa démarche d’investigationen technologie en technologie

au collègeau collège

56

Situation problèmeSituation problème

ObservationObservation

Problème technique à résoudreProblème technique à résoudre

Pour chaque activité, Pour chaque activité, un bilanun bilan, est réalisé pour répondre au problème posé., est réalisé pour répondre au problème posé.

La démarche La démarche

d’investigationd’investigation

““Questions élèves”Questions élèves”

Activité(s) élèvesActivité(s) élèves

““Idées élèves”Idées élèves”

Je maîtrise des Je maîtrise des techniquestechniques

Je fais appel à la Je fais appel à la démarche démarche

technologiquetechnologique

Je raisonneJe raisonne- l’observationl’observation à partir du à partir du réel, de photos, d’un film, réel, de photos, d’un film, de solutions existantesde solutions existantes ……- - des documents :des documents : texte, texte, graphique, tableau, …graphique, tableau, …

Je communique :Je communique : - oralement- oralement - par écrit- par écrit

Je prends des Je prends des informationsinformations

J’utilise

Objet techniqueObjet technique

57

Séminaire académique Enseignements dexploration SI & CIT Mise en œuvre Lycée R.Dautry - LIMOGES...

Documents

Transcript of Séminaire académique Enseignements dexploration SI & CIT Mise en œuvre Lycée R.Dautry - LIMOGES...