Le Projet Interdisciplinaire en Sciences de lIngnieur IA

Le Projet Interdisciplinaire en Sciences de l'Ingénieur IA IPR STI Versailles D'après les travaux de messieurs Fabien SAGGIOTTO et Marc MOURTON

Le projet en sciences de l'ingénieur : du PPE au PI P. P. E. P. I. Le projet interdisciplinaire en terminale scientifique pourrait être perçu par les équipes enseignantes comme une simple reconduction après « toilettage » du Projet Pluri-technique Encadré… Ce n’est pas le cas…. . les attendus ne sont plus les mêmes ! Norbert PERROT IGEN STI

Le Projet Inter disciplinaire en S-SI… Performances attendues Cahier des charges Ecart 1 Ecart 3 Conception Qualification Système modélisé Système réel Performances simulées Performances mesurées Validation modèle Ecart 2

L'activité de projet : Cadre général Travail élèves pour les P. I. Validation des notes de cadrage par le corps d’inspection Vacances scolaires

L'activité de projet : Cadre général ≈70 h Travail élèves pour les P. I. 17 semaines à raison de 4 h par semaine Vacances scolaires

La pluridisciplinarité Humanités Sciences de l’ingénieur Sciences physiques et chimiques Mathématiques Les thématiques retenues doivent nécessairement croiser des aspects pluridisciplinaires Sciences et vie de la terre

Les intervenants Et un professeur de mathématiques Un professeur de SI UN SUPPORT EXISTANT, DANS LE LABORATOIRE OU SON ENVIRONNEMENT Et/ou un professeur de SVT Toujours Et/ou un professeur de physique Et/ou un professeur de français/langues

Les problématiques de référence Le projet doit être à caractère sociétal affirmé. Les domaines concernés sont relatifs : Aux enjeux planétaires communs : Aux questions d’économie d’énergie : A l’assistance aux personnes et la compensation du handicap : Aux structures et leur intégration dans l’environnement : A la transmission et stockage de l’information :

Le projet interdisciplinaire : Déroulement Temps consacré INITIALISATION 2 semaines 10 % - 7 h PREPARATION 7 semaines 40 % - 28 h REALISATION 7 semaines CLÔTURE 2 semaines 40 % - 28 h 10 % - 7 h

PI : La phase d'initialisation Temps consacré INITIALISATION 7 semaines 2 semaines Validation technique et pédagogique Validation institutionnelle des notes de cadrage 10 % - 7 h

PI : La phase de préparation Temps consacré PREPARATION 7 semaines 40% - 28 h

PI : La phase de réalisation Temps consacré REALISATION 2 semaines 40% - 28 h

PI : La phase de clôture Temps consacré CLOTURE 10 % - 7 h

La phase d'initialisation Idées de thème projet Note de cadrage INITIALISATION Non faisable Idées de thème projet Identifier le besoin fondamental 2 Etudier la faisabilité Faisable Professeurs Elèves Valider et rédiger note de cadrage Professeurs Note de cadrage

La phase de préparation Note de cadrage C’est durant cette étape que le groupe élèves pourra réinvestir Dossier ce qui constitue un des « fils rouges » du d’avant programme : projet La détermination de l’écart de performances Cd. CF / modèle PREPARATION Elaborer le Cd. CF Spécification des performances attendues Modéliser, calculer, simuler Elèves Professeurs Elèves Choix d’une solution

La phase de réalisation Dossier d’avant projet Choix d’une solution C’est durant cette étape le groupe élèves pourra réinvestir ce qui Prototype, maquette, constitue un des « fils rouges » du programme : Maquette numérique La détermination de Programme. l’écart de performances modèle / prototype REALISATION Réalisation d’un prototype matériel, d'une maquette numérique ou d'un programme Essais, mise au point, évaluation des performances Elèves Prototype maquette Maquette numérique programme

La phase de clôture Prototype, maquette Maquette numérique programme Prototype, maquette, Maquette numérique programme … et c’est durant cette étape que le groupe d’élèves pourra faire la synthèse des écarts Présentation de performances : Cd. CF / modèle / du projet prototype CLÔTURE Réaliser un support de communication Elèves Communiquer Elèves Présentation du Projet

Les évaluations INITIALISATION Les revues de projet sont avant tout destinées à faire le point sur l'avancement collectif du projet. Elles contribuent à l'évaluation mais ne lui sont pas exclusivement consacrées. Pas d’évaluation Evaluation R 1 PREPARATION Evaluation R 2 REALISATION CLÔTURE Soutenance

PI : Le calendrier sur l'année septembre 15 octobre novembre décembre janvier février mars avril mai juin juill et 16 01 m j d m v l m v d m v 01 02 m v l m s m m s l j s 02 03 j s m j d m v d 03 04 v d m v l j v l m s l 04 05 s l j s m v s m j d m 05 06 d m v d m s d m v l m 06 07 l m s l j d l j s m j 07 08 m j d m v l m v d m v 08 09 m v l m s m m s l j s 09 10 j s m j d m v d 10 11 v d m v l j v l m s l 11 12 s l j s m v s m j d m 12 13 d m v d m s d m v l m 13 14 l m s l j d l j s m j 14 15 m j d m v l m v d m v 15 16 m v l m s m m s l j s 16 17 j s m j d m v d 17 18 v d m v l j v l m s l 18 19 s l j s m v s m j d m 19 20 d m v d m s d m v l m 20 21 l m s l j d l j s m j 21 22 m j d m v l m v d m v 22 23 m v l m s m m s l j s 23 24 j s m j d m v d 24 25 v d m v l j v l m s l 25 26 s l j s m v s m j d m 26 27 d m v d m s d m v l m 27 28 l m s l j d l j s m j 28 29 m j d m v l m v d m v 29 30 m v l m s l j s 30 31 s j d j m d 31 Travail des équipes Travail élèves Vacances scolaires

Les productions élèves … La répartition des tâches Des justifications scientifiques, technologiques, socioéconomiques, validant la solution proposée Des architectures de solutions, des schémas, croquis, diagrammes fonctionnels et structurels, des algorithmes Equipe Un prototype, une maquette numérique, un programme P. I. Des documents de formalisation de la solution imaginée Tâches à réparties au sein du groupe de projet Des supports de communication Tâches portées par tous les membres du groupe

Définition : Prototypes et maquettes… La réalisation d’un prototype correspond à la modification d’un système réel, sur lequel les élèves peuvent intervenir directement pour le modifier. La réalisation d’une maquette correspond à la réalisation, en dehors du système, d’une partie de ce dernier. Elle est homothétique au système réel, pour la partie étudiée. La maquette permet d’imaginer, de réaliser et de tester une solution, pour vérifier sa faisabilité, mesurer des performances, optimiser une fonction.

Quelques idées fortes à propos du PI Le projet est une forme pédagogique à laquelle il convient de donner sa juste place… … c’est-à-dire 70 heures dans l'année de terminale. Les dérives dont il convient de se prémunir : • la dérive productiviste, • la dérive techniciste, • la dérive spontanéiste. Les pièges à éviter : • considérer un projet comme réussi s’il débouche sur une solution correcte • croire qu’un projet est réussi parce qu'il a mobilisé les élèves

Quelques idées fortes à propos du PI Le projet interdisciplinaire permet la mise en œuvre d'activités relatives aux compétences concevoir, expérimenter, modéliser, réaliser et communiquer. Les compétences concevoir et réaliser ne sont pas évaluées dans le cadre du projet de S-SI. Cette orientation du projet conduit essentiellement les élèves à confronter le comportement du système réel au comportement simulé, pour aboutir à un modèle consolidé. Ils doivent pour cela : • • comprendre un modèle numérique, concevoir et mettre en œuvre une expérimentation sur le système réel, comparer les résultats expérimentaux résultats simulés, interpréter les écarts,

Quelques idées fortes à propos du PI Le projet en terminale scientifique prend appui sur un système réel, (ou prototype ou maquette), sur une simulation numérique qui ne soit pas tout à fait aboutie et sur le cahier des charges qui décrit les performances attendues. Le projet confié aux élèves consiste en une itération entre l’expérimentation et la modélisation, jusqu’à ce que le modèle soit ajusté au comportement réel. Ensuite, vient la phase d’analyse des écarts de façon à ce que le modèle puisse être exploité sur d’autres cas d’application.

Quelques idées fortes à propos du PI Les compétences visées par le programme de SI conduisent à concevoir des projets qui portent plus sur l’élaboration et la mise au point d’un couplage entre un protocole expérimental et une modélisation, que sur la conception structurelle d’un objet technique. Ces profils de projet, plus scientifiques, constituent une différence marquée avec les projets de spécialité menés en terminale STI 2 D, qui sont davantage centrés sur la conception structurelle et son prototypage de validation.

Le Projet technologique au lycée… Besoin Idée En seconde Valider une idée Réflexion collective portée par le professeur En STI 2 D/S-SI Valider une solution De l'idée à la créativité Maquette Prototype Réflexion collective animée par le professeur SI En STS Valider une industrialisation Réflexion en amont du partenaire r Conce voi Simuler, maquetter, prototyper ialiser Pré-Industr Produit industrialisé Produire 26

Le projet interdisciplinaire en SI ANALYSER LE BESOIN CONCEVOIR Prospection Conception préliminaire Identifier Caractériser Enoncer Créer Etudier Choisir Simuler Maquetter Prototyper Tester Mesurer Valider Analyser et spécifier le besoin Rédiger le CDCF Définir des architectures de solutions Développer les Solutions Mesurer les écarts Valider les modèles REALISER VALIDER conception détaillée S-SI

Le projet technologique en STI 2 D ANALYSER LE BESOIN CONCEVOIR Prospection Conception préliminaire Analyser Appréhender Etudier Comparer Choisir VALIDER REALISER conception détaillée Simuler Maquetter Prototyper Contrôler Mesurer Qualifier STI 2 D Etudier le CDCF Définir les solutions technologiques Développer les solutions constructives Vérifier les performances Valider les choix technologiques

OSI …. Projets SI et STI 2 D CONTRAINTES Conception Préliminaire et détaillée Analyse du besoin Elaboration du CDCF Enjeu Économique, Problématiques sociétales L’enjeu est fixé par un donneur d’ordre, un client, une loi… Problématiques Solutions technologiques constructives Définies au niveau ingénieur, elles traduisent l’enjeu en questions fonctionnelles puis technologiques Elaborées au niveau ingénieur et technicien Projet SI Projet STI 2 D Projet OSI Industrialisation Mise en production Réalisée au niveau technicien et ouvrier

Grille d'évaluation pour la conduite de projet SI COMPÉTENCES ÉVALUÉES Indicateurs de performance N 0 1/3 2/3 3/3 Les paramètres de simulation sont adaptés aux grandeurs à simuler Les plages de simulations retenues sont correctement définies Les résultats obtenus sont bien interprétés, en amplitude et variation, de façon conforme aux lois et principes d'évolution des grandeurs physiques Les principales limites sont explicitées Les résultats obtenus, en amplitude et variation, sont conformes aux résultats expérimentaux Les grandeurs à mesurer sont bien identifiées, leur nature et caractéristiques bien définies Les éléments de la chaîne d'acquisition sont correctement identifiés Les choix et réglages des capteurs et appareils de mesure sont correctement explicités Le système est correctement mis en œuvre Les capteurs et les appareils de mesure sont correctement mis en œuvre Le protocole d'essai est respecté Les règles de sécurité sont connues et respectées B - Modéliser B 3 Simuler le fonctionnement de tout ou partie d’un système à l’aide d’un modèle fourni Interpréter les résultats obtenus Préciser les limites de validité du modèle utilisé B 4 Les paramètres modifiés sont pertinents et font évoluer les résultats simulés vers ceux attendus Modifier les paramètres du modèle pour répondre au cahier des charges ou aux résultats Les paramètres modifiés sont pertinents et font évoluer les résultats simulés vers les résultats expérimentaux Les résultats obtenus, en amplitude et variation, sont conformes aux attendus du cahier des charges Valider un modèle optimisé fourni C - Expérimenter Identifier les grandeurs physiques à mesurer C 1 C 2 Décrire une chaîne d'acquisition Conduire les essais en respectant les consignes de sécurité à partir d’un protocole fourni Traiter les données mesurées en vue d’analyser les Les méthodes et outils de traitement sont cohérents avec le problème posé écarts D - Communiquer D 1 Recher des informations Analyser, choisir et classer des informations Les outils de recherche documentaire sont bien choisis et maîtrisés. Une synthèse des informations collectées est correctement réalisée Les informations sont traitées selon des critères pertinents Les informations sont vérifiées et mises à jour

Grille d'évaluation pour la présentation du projet SI COMPÉTENCES ÉVALUÉES Indicateurs de performance 0 1/3 2/3 3/3 A - Analyser A 1 Définir le besoin Le besoin et la fonction globale sont bien définis Traduire un besoin fonctionnel en problématique technique Le problème technique est bien décrit Comparer les résultats expérimentaux avec les critères du cahier des charges Les écarts constatés sont expliqués et interpréter les écarts Comparer les résultats expérimentaux avec les résultats simulés et interpréter Les écarts constatés sont expliqués les écarts Comparer les résultats simulés avec les critères du cahier des charges et Les écarts constatés sont expliqués interpréter les écarts C - Expérimenter A 3 C 1 C 2 Identifier le comportement des composants Le comportement est précisément décrit Justifier le choix des essais réalisés Un protocole expérimental adapté est décrit Les résultats expérimentaux sont traités et présentés clairement Les informations présentées sont bien choisies Le support est bien choisi et adapté à l'objectif de présentation Produire un support de communication Un document multimédia est bien réalisé et scénarisé Adapter sa stratégie de communication au contexte La production respecte le cahier des charges (écrit/oral, texte/vidéo, durée, public visé, …) Traiter les données mesurées en vue d'analyser les écarts D - Communiquer D 1 Analyser, choisir et classer des informations Choisir un support de communication et un média adapté, argumenter D 2

LA NOTE DE CADRAGE…… Dossier de validation Recommandations

MERCI DE VOTRE ATTENTION