Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Guide méthodologique de conception d’un TP en Sciences et Techniques Industrielles Présentation d’une démarche type intégrant les fonctionnalités offertes par l’informatique Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Approche globale de l’organisation pédagogique 1 • Organiser l’année en cycles d’apprentissage auxquels on associe 1 ou 2 centres d’intérêt. 2 • Pour chaque centre d’intérêt définir le contenu du cycle (activités de cours, TD, TP). 3 • Pour un centre d’intérêt, définir les TP constitutifs. 4 • Concevoir chaque TP et son environnement physique, documentaire ou hypermédia. 5 • Evaluer les acquis du cycle dans le cycle suivant. Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles 1 • Organiser l’année en cycles d’apprentissage auxquels on associe 1 ou 2 centres d’intérêt. Avec des centres d’intérêts parallèles exemple ou exemple complémentaires Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 CI 2 CI 1 Cycle 4 CI 5 • Fonction technique • Représentation du réel • Liaison pivot • Cinématique : mouvement de rotation Cycle 5 Cycle 6 … CI 4 CI 3 … CI 2 … A chaque cycle est attaché un lot de savoirs, savoir-faire, compétences, . . . Plusieurs cycles peuvent avoir le même centre d’intérêt (variation sur la complexité, l’approfondissement, l’autonomie, la redondance, …) Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

• Pour chaque centre d’intérêt définir le contenu du cycle (activités de cours, TD, TP). Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles 2 • Un cycle d’une durée comprise entre 1 et 3 semaines intègre des cours, des TD et des TP. Leur organisation impose d’avoir choisi pour les uns et les autres : – Un modèle d’apprentissage, – Une démarche (inductive, déductive), – Des méthodes (expositives, interrogatives, actives, …) conduisant à une mise en œuvre de techniques et de moyens. Savoirs Introduction ou synthèse Savoir-faire Evaluation possible des acquis du cycle précédent Savoirs et savoir-faire Michel AUBLIN – Dominique TARAUD Cours TP 1 Evaluation possible des acquis du cycle précédent TD … TP i Savoirs et savoir-faire

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles 3 • Pour un centre d’intérêt, définir les TP constitutifs. TP 1 TP 2 … TP i • Le nombre des TP du cycle est lié aux objectifs bien sûr, mais aussi à la durée des activités dont ils sont porteurs. • Il ne peut y avoir d’exigence d’antériorité entre les TP d’un même cycle, du fait de la rotation entre les groupes d’élèves. • Des TP appuyés sur des matériels différents peuvent être porteurs des mêmes apprentissages. Dans cette situation tous les élèves peuvent ne pas faire les mêmes TP. Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

4 Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Référentiel et stratégie Concevoir chaque TP et son environnement physique, documentaire ou hypermédia. Aides méthodologiques Assistances techniques Objectif de formation Situation problème Activités de l’élève Environnement hypermédia potentiel Formalisation des connaissances Support didactisé Support technique Base de connaissances générales Base de données spécifiques Fin Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Référentiel et stratégie • Repérage des points du référentiel méritant un traitement par TP (difficulté connue, complexité conceptuelle, …) • Identification des modèles « d’apprendre » les plus appropriés • Formalisation des Centres d’Intérêt Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Objectif de formation • Identification de l’objectif de formation • Formalisation des objectifs intermédiaires • Liste des connaissances à retenir et à formaliser • Compatibilité entre objectifs et durée de la séance de formation Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Support technique • Système technique représentatif des technologies actuelles, motivant. • Système pertinent par rapport à l’objectif de formation visé et au centre d’intérêt retenu • Système technique disponible et financièrement accessible Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Support didactisé Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles • Support technique adapté et modifié pour répondre aux besoins des manipulations prévues dans les activités de TP : – Manipulation, utilisation, analyse de la structure et du fonctionnement – Montage, démontage, observations, identification – Prises d’informations, relevés de performances, lois d’entrée - sortie… – Sécurisation des personnes et des biens… Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Situation problème • Problématique technique posée à l’élève pour donner du sens aux activités et servir, du point de vue de l’élève, de fil conducteur aux apprentissages… • Plus le niveau de formation est « bas » , plus elle est indispensable… • Exemple : « Diagnostiquer l’origine d’une fuite, identifier le composant défectueux et le commander » pour motiver l’élève sur le centre d’intérêt de l’étanchéité. Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Activité(s) de l’éléve Phase d’action fondamentale, mobilisant les sens (toucher, ouie, vue), et caractéristique de l’apprentissage visé qui permet : • De développer, en termes d’activités d’élèves, la stratégie pédagogique retenue comme efficace et pertinente (Exemple : démonter pour découvrir une solution constructive, identifier un nouveau composant, comprendre le fonctionnement du système et justifier un matériau. . . • De structurer les étapes de l’action, enrichir des investigations, proposer des détours « remédiateurs » si nécessaire : bâtir un scénario de formation répondant aux capacités de l’élève Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Activités de l’élève • Scénario décrivant les activités proposées à l’élève, relevant de 3 catégories : – Parcours précis, linéaire et séquentiel, actions imposées : pas d’initiative laissée à l’apprenant (situation de la majorité des TP actuels). – Parcours mixte, alternant guidage précis et phases de recherche libre à partir d’une question ouverte (situation peu présente, faute de temps ? ). – Parcours libre (mais « piloté » et validé par le professeur) amenant l’élève à explorer un environnement, poser des hypothèses, proposer des solutions et, après un arbitrage avec le professeur, à s’engager dans « son » parcours (situation trouvée dans les projets, mais non existante dans les TP). Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Types de scénarios Parcours précis Situation de départ Situation d’arrivée Parcours mixte Situation de départ Situation d’arrivée Parcours libre Situation de départ Situation d’arrivée Avec des détours possibles …… Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Aides méthodologiques • Modules d’aide proposés aux élèves en libre service, accessibles à tout moment du travail • Module proposant d’assister l’élève dans une démarche d’ordre : – technique : choisir un composant, définir une solution constructive… – scientifique : formuler une loi d’entrée-sortie d’un train épicycloïdal, déterminer la valeur d’un courant – méthodologique (démarche de construction d’un schéma, . . ) – technico-économique : définir une planification, optimiser une gamme de fabrication Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Assistances techniques • Modules d’assistance techniques relatifs à l’utilisation d’un outil, … • Exemples : – Identifier un composant dans une base de données techniques – Réaliser une mise à plat d’une pièce de tôlerie formée avec un module métier en CAO – Déclarer une macro étape dans un logiciel de programmation – …. . Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Base de connaissances générales • • • Bases de données relatives à un champ scientifique ou technique donné : génie mécanique, génie électrique, génie civil, optique, électricité, … Réunit des renseignements de type scientifiques et techniques du niveau de formation considéré Réalise un premier tri entre les informations brutes et innombrables disponibles sur Internet et les informations utiles et adaptées au niveau de l’apprenant Permet d’augmenter librement la culture technique de l’apprenant en lui proposant un accès libre à des informations diverses… Devrait être mise au point, pour un cycle donné, au niveau d’une équipe de professeurs, voire d’un établissement ou d’une académie. Exemple en seconde ISI : – – Lois et principes scientifiques Les matériaux Les procédés de transformation mécaniques Les unités Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Base de données spécifiques • Bases de données relatives au produit technique utilisé et aux objectifs de formation visés, comme : – la maquette numérique – les modes d’emploi, notice de maintenance du produit – une bibliothèque d’images et de films vidéo relatifs au produit et à son utilisation – des caractéristiques technico-économiques du produit – des catalogues et notices techniques relatifs à certains composants présents dans le produit –… Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Formalisation des connaissances • Document spécifique, gardé par l’élève, résumant ce qu’il doit retenir et qui sera susceptible d’être évalué sommativement. • Ce document peut être : – Réalisé par le professeur et remis en fin de TP… avec le risque potentiel d’accumulation d’une « information » de plus, sans que l’élève en comprenne l’importance et fasse un lien avec le travail en cours. – Réalisé par l’élève, soit au fur et à mesure du travail, soit en bilan du TP… avec validation OBLIGATOIRE du professeur et le risque de devoir reformuler et corriger de nombreuse propositions… à réserver aux objectifs simples… – Réalisé par l’élève qui complète une trame proposée par le professeur, méthode qui allie un minimum de directivité dans la formalisation des connaissances à retenir (lesquelles, dans quel ordre) et un minimum d’initiative permettant à , l’élève de s’approprier les connaissances identifiées comme importantes. • Dans tous les cas, cette fiche de formalisation des connaissance doit être rédigée complètement par le professeur très en amont de la préparation du TP, dès que les objectifs de formation sont identifiés. Exemple de fiche de formalisation Michel AUBLIN – Dominique TARAUD

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Didactique des enseignements de Sciences et Techniques Industrielles Fin de la présentation Michel AUBLIN – Dominique TARAUD