académie de rouen . m. krebs, m. romagnoli , m. berthaud , m. lemesle
DESCRIPTION
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 ITEC 3. Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC 4. Bilan de l’année en sti2D. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
Séquences Commentaires Nb sem
ITEC –
Période P2
3
4
2
Périodes Séquences Nb sem
PREMIERE (Enseignement
Transversal
)
P11- L'éco construction des produits 32- 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
P5 11- Comportement des systèmes 4
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
Les progressions de l’ET et de l’ITEC et leur relation.
6
ITEC
ITEC-
Période P3
5- MINI PROJET N°1 2
4
2
Périodes Séquences Nb sem
PREMIERE (Enseignement
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 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
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
Les progressions de l’ET et de l’ITEC et leur relation.
7
ITEC
Séquences Commentaires Nb sem
ITEC - Période P4
4
2
Périodes Séquences Nb sem
PREMIERE (Enseignement
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
P5 11- Comportement des systèmes 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
Périodes Séquences Nb sem
PREMIERE (Enseignement
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
P5 11- Comportement des
systèmes 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
Le 1er mini projet en ITEC (résumé des étapes)
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
Le 1er mini projet en ITEC (résumé des étapes)
Spécifications dans un tableau des exigences
14
ITEC
Le 1er mini projet en ITEC (résumé des étapes)
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
Le 1er mini projet en 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
Le 1er mini projet en ITEC
Répartition des taches- En fonction des exigences à traiter
18
ITEC
Le 1er mini projet en 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
Le 1er mini projet en 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
Le 1er mini projet en 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
Le 1er mini projet en 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
Le 1er mini projet en ITEC
Simulation des mouvements- Résolution des problèmes
d’interférence etc…
23
ITEC
Le 1er mini projet en ITEC
Résultat final- Vues photoréalistes, éclatées, mise en plan…
24
ITEC
Le 1er mini projet en 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’investigation3- 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
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
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
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
En enseignement transversalSéquence - Structure et matériaux des systèmes mécatroniques
30
ITEC
Présentation du schéma cinématiquePremière synthèse
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
En enseignement transversalSéquence - Structure et matériaux des systèmes mécatroniques
31
ITEC
Exercices de décodage de schémas cinématiques
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
En enseignement transversalSéquence - Structure et matériaux des systèmes mécatroniques
32
ITECEn spécialité ITECSéquence - Modélisation des produits
Comment obtenir le schéma cinématique d’un mécanisme donné ?
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITEC
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
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
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
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
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITECEn spécialité ITECSéquence - Modélisation des produits
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
35
ITEC
Synthèse
Exercices de modélisation des liaisons
Un exemple de séquence en lien avec l’ET et l’ITECEn spécialité ITECSéquence - Modélisation des produits
1- Le choix de la situation problème 2- L’investigation3- L’échange argumenté autour des propositions 4- L’acquisition et la structuration des connaissances 5- La mobilisation des connaissances
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