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MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE

Direction des personnels enseignants

CERTIFICAT D’APTITUDE AU PROFESSORAT DE L’ENSEIGNEMENT TECHNIQUE

SECTION : TECHNOLOGIE

SESSION 2004

Concours interne et

Concours d’accès à l’échelle de rémunération

Rapport présenté par M. René CAHUZAC Inspecteur général de l’Education Nationale

Président du jury

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SOMMAIRE

1 - Composition du jury 2 – Résultats 3 – Epreuve d’admissibilité Commentaires du jury Eléments de corrigé 4 – Epreuve d’admission Commentaires du jury 5 – Annexe : sujets de la session 2004 Etude d’un système technique Exploitation pédagogique d’un thème portant sur l’enseignement de la technologie ( extrait de la bourse de sujets)

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COMPOSITION DU JURY

LE BOSSE Jean Claude Inspecteur Général de l’Education Nationale (Vice Président) ALLARD Daniel Inspecteur d’académie – Inspecteur pédagogique régional ANGILELLA Damien Professeur BONNARD Jacqueline Professeur BRUNEL Nathalie Professeur CLEOFORT Philippe Professeur EYNAUDI Michel Inspecteur d’académie – Inspecteur pédagogique régional LEFORT Patrick Inspecteur d’académie – Inspecteur pédagogique régional MAHU François Inspecteur d’académie – Inspecteur pédagogique régional MARTIN Frédéric Professeur PACCALIN Guy Professeur PALERME Jean Philippe Professeur PECASTAING Victor Inspecteur d’académie – Inspecteur pédagogique régional RENAUD Katia Professeur TURGIS Anne Marie Professeur VANOOSTEN Martine Inspecteur d’académie – Inspecteur pédagogique régional

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RESULTATS

CAPET

Nombre de postes 22 Candidats présents à l’épreuve d’admissibilité 187 Candidats admissibles 56 Candidats admis 22

CAER

Nombre de postes 55 Candidats présents à l’épreuve d’admissibilité 90 Candidats admissibles 24 Candidats admis 18

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EPREUVE D’ADMISSIBILITE : ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE

COMMENTAIRES DU JURY

ELEMENTS DE CORRIGE

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COMMENTAIRES DU JURY

Questions A1 à A3 : Questions traitées par une majorité de candidats. Quelques confusions néanmoins notam-ment entre augmentation et nouveau chiffre d’affaires. L’utilisation d’un tableau d’amortissement n’était pas nécessaire pour déterminer le coût de l’emprunt. Questions B1 à B3 : Ces questions ont été abordées par de nombreux candidats mais de manière trop souvent superficielle. On ne doit pas se limiter à donner des résultats de calcul mais à les appuyer sur des formules littérales, les justifier et les interpréter en relation avec la question posée. Question B4 : Question généralement bien traitée par les candidats. Questions B5 et B6 : Ces deux questions ont manifestement posé des problèmes aux candidats. Une majorité de réponses fausses et des tracés de signaux très approximatifs. Questions B7 : Question généralement bien traitée par les candidats. Questions C11 et C12 : Questions généralement bien traitées par les candidats. Questions C21 à C24 : Questions le plus souvent bien traitées. Le jury regrette néanmoins l’insuffisance voire l’absence de justifications aux réponses apportées par les candidats. Questions C25 et C26 : Questions traitées par une majorité de candidats mais trop peu d’entre eux ont tenu compte du fait que le mouvement devait être décomposé en deux phases : accélération nulle, accé-lération non nulle. Questions D1 à D4 :

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Le jury regrette que les courbes proposées par les candidats manquaient trop souvent de soin dans leur tracé et ne comportaient pas de mise en évidence d’éléments caractéristi-ques. La grande majorité des candidats ayant répondu à ces questions n’a pas su expliquer le fonctionnement du pont proposé dans le sujet. La question D4 justifiait l’utilisation d’outils de communication technique mieux adaptés qu’une réponse sous forme de textes trop souvent confus. Questions E1 et E2 : Questions généralement assez bien traitées mais mettant en évidence trop souvent une maîtrise insuffisante du vocabulaire technique. D’une manière générale le jury invite les futurs candidats à porter toute leur attention : - à la présentation de leurs copies : écriture, orthographe, qualité graphique des schémas et des croquis,… - à l’accompagnement de leurs calculs par le rappel de formules littérales ou pour le moins de justifications rigoureuses. - à l’association à tout résultat d’interprétations ou de commentaires rédigés avec soin.

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ELEMENTS DE CORRIGÉ

Première partie : le dépôt de brevet En vous appuyant sur les documents en annexes (documents 4, 5 et 6) vous préciserez, sous forme

d’une note : 1. les conditions pour qu’une invention soit brevetable ; 2. les avantages et inconvénients que le dépôt de brevet confère à son titulaire.

La note devra respecter les conditions de forme habituelles et contenir les éléments suivants : Pour être brevetable, une invention doit être :

• nouvelle (ce qui n’est pas le cas en l’espèce !) • le résultat d’une activité inventive • susceptible d’une application industrielle • et ne pas être concernée par les articles L611-10, 16, 17 du Code

de la Propriété Intellectuelle. Les avantages du dépôt d’un brevet sont :

• le droit exclusif d’exploitation pendant 20 ans, sa vente ou sa concession

• l’opposition aux actes de contrefaçon • faire preuve de dynamisme en R & D (image de marque, gain de

marché...) Les inconvénients sont :

• la divulgation immédiate (6 mois après le dépôt) et non limitée de l’invention

• les coûts et la complexité des procédures. Il est possible de recou-rir à des conseils en propriété industrielle mais les coûts peuvent être très importants pour une P.M.E..

Deuxième partie : analyse des propositions faites par le bureau d’étude

A - Analyse du décambreur A1 Justifier les dispositions relatives respectivement de : F1 / E1 & F2 / E2 Leurs réglages doivent varier en fonct ion de la déformation de la tôle, donc en

fonction du diamètre de la bobine. A2 Justifier les dispositions relatives respectivement de F3 & E3, E4 et préciser comment la tôle rou-

lée devient plane. Il faut forcer la fibre neutre au-dessous de l’alignement de E3 et E4 pour dépas-

ser la limite élastique et permettre le redressement de la tôle.

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B - Analyse de la gestion de vitesse d’avance de la tôle B1 Indiquer quel est l'emplacement le plus adapté sur la machine pour ce capteur. Le codeur doit être installé sur l’un des 2 derniers cylindres (repéré F4 ou E5) ; quand la tôle est détendue. B2 Lors du chargement d'une nouvelle bobine, indiquer ce que doit faire l’opérateur avant la remise

à zéro de l’information de longueur ? Mise à zéro du codeur lors du premier coup de cisaille. B3 Justifier le choix d’un capteur à effet Hall au regard d’autres solutions envisageables pour obte-

nir une image de la longueur de tôle déroulée ? Micro contact sur le convoyeur, capteur rotatif sur l’axe du pignon, etc... : tout engre-nage supplémentaire ou contact = usure, peu de résistance au milieu ambiant B4 A partir du document 9, identifier les composants assurant chacune des fonctions décrites par la

décomposition suivante : Détection → Mise en forme → Adaptation du signal en TTL. Détection : capteur à effet hall Régulation en tout ou rien : CI Tl 081 +R1+R2+R3 Adaptation du signal en TTL : R4+Dz. B7 Quel est l’intérêt d’une telle mise en forme ? Eviter les effets parasites et obtenir une fiabilité des informations (0 ou 1). C - Analyse de la gestion de vitesse d’avance de la tôle 1 Calcul de la vitesse d’avance de la tôle C11 Calculer le temps de cycle tc tc = 3600 s / 400 = 9 s C12 Calculer la vitesse moyenne d’avance de la tôle V = 60.π .φ / (tc - 2 s) = 4,04 m/mn 2 Vérification de la précision de coupe C21 Expliciter les membres de l’équation Cf.α = ½.J.ω2

Travail du couple (énergie de freinage) = variation de l’énergie cinétique (variation de fréquence de ω à zéro) C22 Ecrire l’angle parcouru fonction de ω’ et de τ2 α= ½.ω’.τ2

2 C23 En déduire τ2 en fonction de J, ω et Cf τ2 = J.ω/Cf = 1,18 ms C24 Calculer τ à partir de τ1 et τ2 τ = τ1+τ2 = 71,2 ms

C25 Exprimer littéralement puis calculer le déplacement de la tôle pendant le temps τ. d = (∇1 + ∇2) ∈ = (ω τ1 + ½.ω’.τ2

2) ∈ = (τ1 + ½.J. ω/ Cf) ω∈ = 0,037 mm

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C26 Ce résultat vous paraît-il remettre en cause les choix technologiques effectués. Justifiez votre ré-ponse. d<0,1 mm donc la tolérance de o,1 mm est respectée. D - Etude du frein et de son alimentation électrique

D1 Parmi les transformateurs présentés en annexes 12 et 13, quel est celui qui correspond le mieux à notre alimentation (document 14). Préciser la référence, et justifier la réponse.

Primaire 230-400V Secondaire 2 x 24 V 1 kVA soit la référence 426.67

D2 À partir document 15, tracer sur le document réponse les courbes représentant la tension à l'en-trée et à la sortie du pont de diode. Préciser les valeurs extrêmes.

Tension à l’entrée du pont de diode (V)

Tension à la sortie du pont de diode (V)

D3 Pour chaque période, indiquer les états successifs des quatre diodes D1, D2,D3 et D4 . Diode

D1 Conductrice Bloquée Conductrice

Diode D2

Bloquée Conductrice Bloquée

Diode D3

Conductrice Bloquée Conductrice

Diode D4

Bloquée Conductrice Bloquée

24 x 2 = 34V

-24 x 2 = -34V

10ms 20ms t

24 x 2 = 34V

10ms 20ms

t

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D4 Procédure de réglage de l’entrefer.

1. desserrer les 6 vis (3) sans les enlever (sinon les entretoises et les cales tombent !)

2. déposer l’ensemble du frein après avoir déconnecté le câble électrique si nécessaire

3. placer l’électro-aimant (4) sur une surface horizontale 4. retirer le plateau d’appui (10) 5. inspecter l’état et l’usure des garnitures 6. enlever à chaque entretoise un nombre égal de cales de réglage 7. replacer le plateau d’appui et le serrer avec trois écrous de manière à

vérifier la valeur de l’entrefer 8. enlever les trois écrous et replacer le frein sur la machine

E - Analyse de la fonction découpage 1 Lecture du schéma hydraulique

E11 Donner le rôle des étrangleurs réglables. Régler (et surtout limiter !) les vitesses de descente et de montée des vérins.

E12 Le double clapet piloté fait office de clapet anti-retour en l’absence de courant électrique. Pour-quoi est-il nécessaire pour la sécurité de l’utilisateur.

En l’absence de courant électrique, le retour d’huile est bloqué empêchant la lame de la cisaille de retomber. 2 Vérification du dimensionnement des vérins

E2 Calculer le diamètre des vérins. S = E / (0,8.P) = 35 cm2 φ = (4.S/π)1/2 = 6,7 cm

Troisième partie : A - ETUDE DU PLAN DE FINANCEMENT A1 Calculer l’augmentation du Chiffre d’affaires en euros.

8.000 Keuros X 0,03 = 240 Keuros

A2 Calculer le coût de l’emprunt. Pensez à utiliser le document 17 en Annexes ! • 1ere méthode : 6,5% - ( 6,5% * 40%) = 3,9% 120.000 X 3,9% = 4.680 euros • 2eme méthode :

années 0 1 2 3 4 emprunt (prix 120.00

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d’émission) 0 amortissements -

30.000 -30.000

-30.000

-30.000

intérêts -7.800 -5.850 -3.900 -1.950 économies d’impôts sur intérêts

3.120 2.340 1.560 780

flux de trésorerie nets 120.000

-34.680

-33.510

-32.340

-31.170

N.B. : l’emprunt n’a pas de caractère obligataire puisqu’il n’y a pas de prime de remboursement

Le taux t pour lequel il y a équivalence entre le capital emprunté et les décais-

sements actualisés se calcule en faisant : q120.000 = 34.680 (1+t)-1 + 33.510 (1+t)-2 + 32.340 (1+t)-3 + 31.170 (1+t)-4 d’où : t = 3,9%

A3 Dire si le financement par emprunt est réalisable comparativement au taux de rentabilité interne de 10%.

3,9% < 10%

B - Développement de l’activité commerciale

B1 Justifier par le calcul la volonté de fixer le budget de participation à cette foire à 20.000 euros. • Billets : 950 euros X 3 = 2.850 euros • Fret : 5.000 euros • Hébergement :120 euros X 3 X 7 = 2.520 euros • Communications : 500 euros • Frais de stand : 8.000 euros Total : 18.870 euros

B2 A part l’espoir d’hypothétiques nouveaux clients, quelles peuvent être les autres retombées com-merciales pour l’entreprise T.O.T.T..

• défendre sa place sur le marché international vis à vis de la concurrence • rester à l’écoute des besoins de la clientèle • effectuer une veille technologique et affirmer son image de marque (y compris

sur le marché national.

EPREUVE D’ADMISSION: EXPLOITATION PEDAGOGIQUE D’UN THEME PORTANT SUR L’ENSEIGNEMENT DE LA TECHNOLOGIE

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COMMENTAIRES DU JURY

1. Définition de l’épreuve

Cette épreuve permet d'évaluer les savoirs et savoir-faire caractéristiques des domaines ap-plicatifs de la technologie au collège et la capacité à les exploiter à des fins d'enseignement.

Elle comporte un exposé suivi d'un entretien avec les membres du jury. L'exposé porte sur un sujet proposé par le jury en relation avec l'enseignement de la technologie au collège.

À partir de supports relatifs aux pratiques et aux usages de l'enseignement de la technologie au collège, le candidat est conduit à proposer une exploitation pédagogique se référant au pro-gramme d'une classe précisée par le sujet. Cette exploitation pédagogique peut comprendre une ou plusieurs séquences d'enseignement.

Elle doit permettre au candidat de :

- définir les objectifs de l'exploitation pédagogique qu'il propose, - situer sa ou ses séquences d'enseignement dans la progression de l'année, - justifier les choix pédagogiques retenus (cours, travaux pratiques, travaux dirigés, modes

d’organisation stratégique) pour atteindre les objectifs fixés, - préciser les documents utilisés par le professeur, ceux qui sont remis aux élèves ainsi que

les matériels et les équipements utilisés, - indiquer les modalités d'évaluation prévues.

L'épreuve permet d'évaluer :

- la pertinence de l'organisation proposée, - la maîtrise des savoirs et savoir-faire caractéristiques du champ technologique concerné, - le niveau de la réflexion pédagogique conduite par le candidat, - la connaissance des contenus d'enseignement et des finalités de la discipline et de la spé-

cialité, - la qualité des documents produits, - les qualités d'expression et de communication.

2. Déroulement de l’épreuve : durée quatre heures

Préparation : trois heures.

Le candidat étudie seul en loge un dossier qui lui est remis en début d’épreuve. Ce dossier comporte le sujet à traiter et des documents ressources. Le sujet comporte des questions concer-nant une exploitation pédagogique se référant à l’enseignement de la technologie au collège.

Lors de la préparation, le candidat dispose de transparents et de feutres pour rétro projection qu’il utilise en fonction de la prestation qu’il souhaite effectuer devant le jury.

Exposé-entretien : une heure.

Celle-ci se déroule en deux temps :

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- durant trente minutes maximum, le candidat présente librement le résultat de sa prépara-tion sans intervention du jury, il dispose d’un tableau et d’un rétroprojecteur. Le candidat ne peut se dispenser de cette présentation. L’exposé doit permettre de montrer ses qualités d’organisation, de communication et sa capacité à gérer le temps imparti,

- dans un deuxième temps (trente minutes maximum), le jury sollicite le candidat sur le tra-vail effectué durant la préparation, les réponses apportées et demande des précisions sur le sujet traité.

Tous les domaines de la technologie enseignés au collège peuvent faire l’objet d’un ques-tionnement du jury.

Le champ des questions porte notamment sur :

- les contenus d’enseignement (objectifs, compétences, notions …), - l’organisation des séquences d’enseignement dans la progression de l’année, - les activités conduites en classe et l’utilisation des matériels et outils associés, - les documents utilisés par le professeur et ceux remis aux élèves, - l’évaluation, - la mise en relation de l’enseignement avec les réalités industrielles et commerciales.

3. Remarques

L’exploitation du sujet doit être conduite en référence aux finalités et objectifs de l’enseignement de la technologie au collège.

Les dossiers comportent généralement un grand nombre d’informations, ce qui rend néces-saire la connaissance et la pratique de méthodes d’analyse de documents. Le candidat est ainsi amené à sélectionner certains documents, à en préciser la fonction et les adaptations éventuelles en vue d’une exploitation pédagogique.

Le candidat doit prendre en compte les conditions d’enseignement décrites dans le sujet et non se référer exclusivement à son vécu personnel.

Le jury attend du candidat :

- une présentation structurée répondant aux questions et annonçant concrètement les stra-tégies pédagogiques retenues en les justifiant, - une présentation d’activités compatibles avec les objectifs et les choix pédagogiques rete-nus, - une présentation de la (ou des) séquence(s) étudiée(s) au travers de la progression an-nuelle envisagée, - une cohérence entre les stratégies pédagogiques mises en oeuvre et l’organisation propo-sée au sein de la classe, - une distinction claire entre les documents destinés à la communication avec le jury (ex : plan d’exposé) et les documents destinés au professeur d’une part et aux élèves d’autre part, - une présentation des modalités d’évaluation.

Pour répondre à ces attentes, une bonne connaissance des programmes du collège (cycles, scénarios, unités…) est indispensable.

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Le jury a regretté chez certains candidats :

- une méconnaissance totale ou partielle des programmes de technologie et de leur mise en œuvre, de l’organisation du collège et de son public, - une sous utilisation du temps imparti pour la présentation ainsi que du matériel mis à sa disposition pour la prestation (tableau, rétroprojecteur), - un manque de structuration de l’exposé, - une absence de réponse à des questions posées dans le sujet, - un manque de prise en compte de la liste du matériel fourni dans le sujet, - une absence de relations établies entre l’enseignement au collège et les pratiques sociales de référence, - une mauvaise exploitation des documents ressources du dossier, - une absence de dynamisme et de pugnacité lors de l’interrogation, - un manque de précision dans le vocabulaire utilisé, - une orthographe quelquefois approximative, - une insuffisance de documents de qualité présentés au jury.

Le jury a constaté chez certains candidats :

- un exposé structuré démontrant d’excellentes qualités pédagogiques, - une bonne maîtrise du sujet, - de réelles capacités d’argumentation démontrées par des réponses pertinentes.

4. Conseils aux candidats

- structurer leur intervention orale (se présenter brièvement, introduire le sujet, répondre aux questions, conclure), - justifier les stratégies pédagogiques et les choix envisagés (organisation, choix des outils, notions abordées…), - proposer des activités suivies de structuration de connaissances, - préciser concrètement les modalités d’évaluation, - se référer aux pratiques sociales de référence (entreprise, revues technologiques…) et établir un lien entre les activités menées au collège et ces pratiques, - proposer une organisation cohérente de la classe compatible avec les objectifs et finalités de la discipline (tâches des équipes, responsabilités, rôle de chacun…), - prendre en compte les diverses évolutions de la discipline notamment au plan matériel, - assister à plusieurs séquences d’enseignement, à différents niveaux, pour ceux qui n’enseignent pas la discipline et échanger avec les enseignants de la discipline.

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ANNEXES

MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE

C.A.P.E.T INTERNE SECTION TECHNOLOGIE

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EXPLOITATION PEDAGOGIQUE D'UN THEME PORTANT SUR L'ENSEIGNEMENT DE LA TECHNOLOGIE

Définition de l'épreuve

Cette épreuve permet d'évaluer les savoirs et savoir-faire caractéristiques des domaines applicatifs de la techno-logie au collège et la capacité à les exploiter à des fins d'enseignement. Elle comporte un exposé suivi d'un en-tretien avec les membres du jury. L'exposé porte sur un sujet proposé par le jury en relation avec l'enseignement de la technologie au collège.

A partir de supports relatifs aux pratiques et aux usages de l'enseignement de la technologie au collège, le can-didat est conduit à proposer une exploitation pédagogique se référant au programme d'une classe de collège précisée par le jury. Cette exploitation pédagogique peut comprendre une ou plusieurs séquences1 d'enseigne-ment.

Elle doit permettre au candidat de :

- définir les objectifs de l'exploitation pédagogique qu'il propose ; - situer sa ou ses séquences d'enseignement dans la progression de l'année ; - justifier les choix pédagogiques retenus (cours, travaux pratiques, travaux dirigés, modes d'organi-

sation, stratégies) pour atteindre les objectifs fixés ; - préciser les documents utilisés par le professeur, ceux qui seront remis aux élèves ainsi que les ma-

tériels et les équipements utilisés ; - indiquer les modalités d'évaluation prévues.

L'épreuve permet d'évaluer :

- la pertinence de l'organisation proposée ; - la maîtrise des savoirs et savoir - faire caractéristiques du champ technologique concerné ; - le niveau de la réflexion pédagogique conduite par le candidat ; - la connaissance des contenus d'enseignement et des finalités de la discipline et de la spécialité ; - la qualité des documents produits ; - les qualités d'expression et de communication.

Déroulement de l'épreuve

Durée : une heure (dont 30 minutes maxi pour l'exposé) précédée de trois heures de préparation

Composition du dossier

Le dossier remis aux candidats comporte trois parties :

- le sujet ; - la description du contexte ; - les documents ressource

• 1 séquence d’enseignement : ensemble continu ou discontinu de séances, articulées entre elles dans le temps et org anisées

autour d’une ou plusieurs activités en vue d’atteindre des objectifs fixés par les programmes d’enseignement. La durée d’une séance est variable dans l’enseignement élémentaire ; elle est généralement fixée à 55 minutes dans l’enseignement secondaire. (B. O. N° 35 du 17 septembre 1992).

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1. SUJET

1.1 Description de la situation d’enseignement

Niveau : classe de quatrième

Partie du programme visée : scénario « extension d’une gamme de produits »

Compétences attendues des élèves : (extrait du programme) - définir une clientèle cible et identifier ses attentes ; - adapter un produit en fonction d’un objectif d’extension de gamme ; - choisir et mettre en œuvre des solutions techniques ; - présenter oralement les caractéristiques des prototypes en vue d’un choix.

1.2 Travail demandé au candidat

A partir des ressources disponibles dans le dossier fourni et en relation avec la situation d'enseignement imposée :

1. Définir les objectifs de l'exploitation pédagogique proposée en relation avec les compétences de la partie du programme de la classe de quatrième portant sur le scénario « extension d'une gamme de produits ».

2. Proposer le planning des séquences du scénario « extension d'une gamme de produits » sous forme de tableau faisant apparaître les objectifs et la description succincte des activités associées. Situer l'exploitation pédagogique proposée au sein de ce planning.

3. Décrire une activité élève et son organisation matérielle au sein de la classe ou du groupe permet-tant d'acquérir la compétence « choisir et mettre en œuvre des solutions techniques ».

4. Préciser pour l'exploitation pédagogique proposée les documents utilisés par le professeur, ceux qui seront remis aux élèves ainsi que les matériels et les équipements utilisés. Réaliser, à destination des élèves, un document de synthèse relatif à la compétence « choisir et mettre en œuvre des solu-tions techniques ».

5. Indiquer les modalités d'évaluation prévues pour l'exploitation pédagogique proposée. Proposer une ébauche de document d'évaluation pour la compétence « choisir et mettre en œuvre des solutions techniques ».

2. DESCRIPTION DU CONTEXTE

Une étude de marché a mis en évidence le besoin de pendules dans les salles de classe. La réalisation en grand nombre de pendulettes par les élèves (avant la réforme des collèges en 1996) avait permis la dota-tion de différentes salles du collège. Les insatisfactions exprimées vis-à-vis de cette pendulette ainsi que les attentes exprimées par les utilisateurs conduisent à envisager une extension de la gamme pour répondre au besoin du collège.

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DOSSIER RESSOURCE

Analyse du besoin

Le collège ne possède pas de pendulette à l'intérieur des salles de classes.

Pourtant il serait souhaitable de pouvoir contrôler certaines activités durant les cours ou encore gérer les nombreuses sonneries du collège.

Le collège a donc formulé une demande auprès des professeurs de technologie sachant qu'il y a quelques années, les élèves avaient réalisé des pendulettes en grand nombre (avant la réforme des collèges 1996). Un modèle est encore utilisé au secrétariat et en salle de technologie.

Insatisfactions liées à la pendulette existante au collège.

Après étude des points faibles de la pendulette, voici la synthèse des résultats obtenus :

- Esthétisme :

o manque d'originalité

o couleurs peu attirantes

o peu de couleur

o trop de perçages

o cadran trop géométrique

o aiguilles peu originales

- Sécurité :

o angles trop vifs, trop pointus

- Solidité :

o fragilité des aiguilles

- Lecture :

o absence de chiffre

o lecture de l'heure difficile

- Matière

o trop froide : acier

- Fonction

o une seule fonction : indiquer l'heure

Le collège a besoin d'un produit qui indique l'heure d'une part et qui marque l'heure le jour seulement d'au-tre part ; cependant ce second critère n'est pas retenu par l'ensemble des demandeurs. Enfin, ils aimeraient que la pendulette ait un design qui reflète le goût des collégiens actuels et que ce soit une pendulette à po-ser sur le bureau du professeur de la classe.

LE BESOIN APPARAÎT :

èè RELOOKER LE PRODUIT

èè SIGNALER LE PASSAGE A L'HEURE SUIVANTE LE JOUR SEULEMENT

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FRANCE - PRODUCTION HORLOGÈRE EN 1999

(Source : statistiques industrielles C.F.H.M. / S.E.S.S.I.)

Dans une conjoncture plutôt favorable à l'économie française dans son ensemble, l industrie horlogère de notre pays a enregistré en 1999 une légère diminution de son activité ( - 1 %) par rapport à 1998 qui avait été une année excellente (+ 7 % comparativement à 1997).

Cette diminution traduit des évolutions très contrastées selon les entreprises. Elle a principalement affecté les fabricants de montre, dont les facturations se sont globalement réduites, tant à l'exportation que sur le marché national. On enregistre néanmoins une amélioration sensible de leurs ventes en France en fin d'an-née, liée notamment au passage à l'an 2000.

Chiffre d'affaires consolidé H.T. - 1 % (3,145 milliards de FRF)

Effectifs totaux - 3 % (6 288 emplois directs)

Recul global de l'activité de l'industrie horlogère française :

- Repli en volume de la fabrication de mouvements terminés ou non, dont l'assemblage a été large-ment délocalisé ;

- stabilisation du chiffre d'affaires de l'industrie de la montre, la diminution enregistrée pour les fabri-cants de produits terminés et, en amont, pour les ventes en France des fabricants de composants et de bracelets en métal ayant été compensée par une amélioration des exportations de ces derniers ;

- Forte baisse en quantité de la fabrication d'articles terminés d'horlogerie domestique, tant pour les pendules murales que pour les réveils et les pendulettes ;

- léger recul du nombre d'horloges, pendules et réveils mis à la consommation ;

CHIFFRE D'AFFAIRES H.T. GLOBAL DES FABRICANTS D'HORLOGES

Évolution annuelle de 1970 à 1999.

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Étude de faisabilité

Présentation générale du problème Demandeur : le collège

Désignation : pendulette à poser.

Cible : le produit s'adressera à tout public qui désire connaître l'heure dans une salle de classe et être aver-ti éventuellement du changement d'heure le jour.

Le produit sera adapté au goût des collégiens.

Fonction globale : le produit doit permettre à l'utilisateur de connaître l'heure et l'avertir du changement d'heure le jour seulement.

Contraintes :

- Le produit doit esthétiquement être revu

- Le prix de revient sera inférieur à 15 €

- Utilisation des machines de l'atelier de technologie.

Le besoin existe et nous amène vers le scénario :

Extension d'une gamme de produits

En effet, la pendulette fonctionnant correctement, il n'est pas question d'améliorer ce produit.

Par contre, dans le cadre d'une extension de gamme de produits, il sera possible d'opter soit pour :

- élargir une gamme en largeur par l’ajout d'une fonction de service : émettre un signal sonore le jour seulement.

- élargir une gamme en profondeur par la modification des caractéristiques techniques : modifier le design.

Dans l'esprit de cette démarche, nous allons maintenant étudier le produit et son environnement.

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Recenser et identifier l'environnement

Le graphe d'interactions (méthode APTE®)

Pendulette

Milieux extérieurs

Oeil

Forme

Main Oreille

Temps

Jour - nuitUtilisateurs

Coût

Energie

FC6

FC3

FC5

FC2 FC7

FC4

FP2

FP1

FC1

FP : fonction principale : action attendue pour répondre au besoin de l'utilisateur. FC : fonction contrainte : qui est nécessaire pour adapter le produit aux exigences de l'environnement.

FP1 : Indiquer l'heure.

FP2 : Signaler le changement d'heure.

FC1 : Régler le seuil de lumière : jour/nuit.

FC2 : Etre esthétique à l'oeil.

FC3 : Etre facilement réglable.

FC4 : Etre autonome.

FCS : Pouvoir être posée sur un support plan.

FC6 : S'adapter aux milieux extérieurs.

FC7 : Ne pas dépasser le budget fixé.

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CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL

CODÉ FONCTIONS CRITÈRES NIVEAUX - FLEXIBILITÉ

FP1 Indiquer l'heure

Choix du mécanisme élec-tronique Précision de la lecture Choix du style d'affichage

Mécanisme constructeur Visible jusqu'à 3 mètres Analogique

FP2 Signaler le changement d'heure

Choix du mécanisme élec-tronique

Mécanisme constructeur Circuit intégré spécialisé Signal sonore court et agréable Audible jusqu'à 10 mètres

FC1 Régler le seuil de lumino-sité (jour/nuit)

Choix du détecteur de lu-mière

Détecteur photoélectrique à seuil régla-ble

FC2 Être esthétique

Choix de la forme Choix des matériaux Choix des couleurs Choix des aiguilles

Design - pas de saillie PVC Goûts des collégiens

FC3 Être facilement réglable

Accessibilité Encombrement Système choisi Nombre de manipulations

Support non fermé Dimensions 220 X 240 mm max Mécanisme à quartz Un seul bouton de réglage

FC4 Être autonome Indépendant de l'environ-nement Pas de branchement sur le secteur

FC5 Pouvoir être posée sur un support plan Stabilité

Ensemble compact Centre de gravité de l'ensemble

FC6 S'adapter aux milieux ex-térieurs

Étanchéité Solidité Température

Eau - poussière - produits d'entretien Petits chocs - 10°c à + 40°c

FC7 Ne pas dépasser le bud-get fixé

Coût limité Prix de revient < 15 €

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RECHERCHE DE SOLUTIONS

CODE FONCTIONS DE SER-

VICE SOLUTIONS CHOIX

FP1 Indiquer l'heure

- Réaliser le circuit - Bloc électromécanique tout fait qui gère les trois aiguilles et fournit un contact au changement d'heure. - Aiguilles

- Bloc électromécanique constructeur - Mouvement à quartz avec méca-nisme à contact : 56 x 56 x 15. - Pile : 1,5 V - Aiguilles

FP2 Signaler le changement d'heure

- Circuit électronique cons-tructeur. - Réaliser le circuit électroni-que. - Composant générateur de musique avec impulsion brève (contact horloge) qui déclenche la musique : cir-cuit intégré spécialisé - Haut parleur piezo : transformation en signal so-nore audible.

- Circuit électronique constructeur amélioré (contrôle). circuit 12 mélo-dies - Dimensions : 58 x 59 mm - Alimentation : 3 V (2 x 1,5 V) - Circuit intégré spécialisé M 948 - Haut parleur piézo petit modèle à pi-cots.

FC1 Régler le seuil de lumino-sité (jour/nuit)

capteur : phototransistor - Phototransistor

FC2 Être esthétique

- Formes nouvelles au goût du collégien. - Matériaux : constructeur. - Couleurs : constructeur. - Aiguilles : constructeur.

- Design aux goûts du collégien. - CD. - PVC de couleurs ou transparent. - aux goûts des collégiens. - Couleur : noir ou blanc, trotteuse toujours rouge - Métal Dimensions maxi :55 mm- 90 mm – 90 mm

FC3 Être facilement réglable

- Mécanisme à quartz. - Nombre de manipulation. - Accessibilité - Encombrement. - Réglage de la mélodie.

- Mécanisme à quartz : un seul bou-ton de réglage. - Prévoir un design qui laisse l'accès au mécanisme (pile). - Mécanisme avec bouton de réglage à l'arrière : ajustement de la sensibili-té grâce à la résistance ajustable.

FC4 Être autonome Pile - Piles de 1,5 V.

FC5 Pouvoir être posée sur un support plan

Design - Base suffisante. - Centre de gravité de l'ensemble. - Bloc compact.

FC6 S'adapter aux milieux ex-térieurs

Matière plastique - PVC rigide ou expansé

FC7 Ne pas dépasser le bud-get fixé

< 15 € < 15 €

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SOLUTIONS RETENUES

• Mécanisme à quartz à contact :

- C'est un bloc tout fait équipant toutes les horloges à aiguilles (3 constructeurs dans le monde). - Il ne nécessite qu'une pile pour fonctionner. - Il gère les trois aiguilles et fournit un contact au changement d'heure. - Une seule bobine activée environ trois fois par seconde fait avancer l'aiguille correspondante et en même temps, grâce à des roues dentées démultiplicatrices, fait avancer l’aiguille des minutes et celle des heures. - Ce bloc horloge est très bon marché du fait de sa grande diffusion.

• Circuit imprimé constructeur amélioré, non percé, et les composants électroniques :

- Il génère une musique agréable : 12 airs (circuit intégré spécialisé + transducteur piézo). - Sa consommation est faible. - Il s'arrête à la fin de chaque air. - Une impulsion brève (contact horloge) déclenche la musique. - Il commence toujours à la première note de la mélodie lors de la mise sous tension. - Le phototransistor permet de stopper la mélodie en fonction du seuil de lumière réglé (résistance ajusta-ble). - Coût faible. - L'amélioration du circuit constructeur permet le contrôle des fonctions FPI, FP2, FC1 avant de câbler. Cela a aussi permis une implantation des composants plus facile.

• PVC :

- Matériau offrant un choix de couleurs vives et gaies. - Plusieurs épaisseurs. - Plusieurs "textures" : rigide, expansé....etc. - Imputrescible et inoxydable. - Facile à travailler en perçage, rainurage, fraisage.

• Aiguilles :

- Métal : pour sa robustesse et la possibilité de le mettre en forme. - Couleurs : noir et/ou blanc pour les aiguilles des heures et des minutes, rouge pour la trotteuse. - Plusieurs dimensions d'aiguilles : choix des dimensions les plus grandes qui offre la possibilité de les cou-per ensuite.

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SCHEMA DE PRINCIPE

BC 54710 kÙ

+ 3 V

1,5 kÙ

100 kÙ

Haut parleurpiézoContact du

mécanisme

220 kÙ

6

5

1

9

10

M 948

Photo transistor

L14C1

SCHEMA FONCTIONNEL

BC 54710 kÙ

+ 3 V

1,5 kÙ

100 kÙ

Haut parleur piézo

220 kÙ

6

5

1

9

10

M 948

Photo transistor

L14C1

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NOMENCLATURE

Repère Désignation Valeur (Référence) Equivalent Fabricant(s) / @ Source(s) Boîtier/p R1 Résistance C. métall. 1,5 k� - ¼ W 5 % R2 Résistance C. métall. 10 k� - ¼ W 5 % R3 Résistance C. métall. 220 k� - ¼ W 5 % R4 Résistance var. carbone 100 k� - 0,15 W 20 % Piher PT10V horizontal Q1 Photo transistor NPN L14C1 Farnell 548-390 TO18 Q2 Transistor NPN BC 547 B Philips TO92 IC1 Générateur de mélodies (12) M 948 DIP16 Support DIL 16 broches Simple lyre étamée Augat Farnell 179-945 Circuit imprimé vierge percé Plan xx-yy indice A PZ1 Haut parleur piézo pour CI PKM17EPT-4001 MURATA p = 10 mm

Analyse des coûts

Coût en euros

FP1 Mécanisme à quartz à contact livré avec rondelles et écrou 1 2,50 FP2 Circuit imprimé non percé 1 0,40 FC1 Composants électroniques 1 lot 4,30 FC2 Matière plastique (plaque de 397 x 497 mm) 1 2,80 Aiguille 1 jeu 0,50 FC4 Pile 3 0,70 Total : 11,20

L'analyse des coûts présentés ci-dessus ne tient compte que de l'acquisition des matières premières. Elle permet néanmoins de mettre en évidence l'importance relative en terme de coût des fonctions FP1 et FC1 liée à l'utilisation de composants électroniques permettant d'une part de satisfaire aux impératifs de fiabilité et de précision du réglage et d'autre part d'assurer l'émission d'un signal agréable.

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FICHE DESCRIPTIVE DES POSTES DE TRAVAIL

Matériels des espaces polyvalents de technologie au collège

• Un réseau d'ordinateurs • Une imprimante • Un scanner • Un périphérique de production numérisé 3 axes • Un périphérique de production numérisé 2 axes • Une interface programmable et des composants maquettisés d'automatismes • Un lot d'outils de contrôle en mécanique • Un oscilloscope • Un générateur basses fréquences • Un multimètre • Une alimentation stabilisée • Un fer à souder et support de fer • Un outillage de montage des composants • Une micro-perceuse • Une perceuse sensitive • Une cisaille à main • Une poinçonneuse • Une thermo plieuse • Une machine à insoler • Une machine à graver • Les notices d'utilisation et de mise en œuvre des équipements

N. B. : Les matériels composant les postes de travail sont conformes au guide d'équipements conseillés pour la technologie au collège paru en 1994.

Logiciels

• Windows • Office • Works • Publisher • Modeleur volumique • (Winschem et Wintypon) ou (Schéma et BIG CI) • Grave CI • Maqplus ou Automgen Starter Kit

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