Organisation de la pédagogie autour des Travaux Pratiques

Organisation de la pédagogie autour des Travaux Pratiques The MathWorks S.A.S. - France – Claude BERGMANN& Norbert PERROT Inspection Générale Education Nationale

Deux Témoignages :Évolutions pédagogiques vers un enseignement articulé autour de TP Un enseignant ATS Génie Mécanique VINCENT BOYER Lycée La Fayette Champagne-sur-seine Une enseignante ATS Génie Electrique CHRISTEL IZAC Lycée Jules Ferry Versailles

Plan de la présentation 1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique 2. Exemple de définition de Centres d’Intérêt Réunion inter académiques (Paris, Créteil, Versailles, Amiens) 3. Proposition de progression pédagogique sur une année s’appuyant sur les CI 4. Mise en place des premiers TP 5. Corrélation entre matériel et centres d’intérêt Equipement des laboratoires

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique a) Parcours de Vincent Boyer • Stage IUFM : - sensibilisation à la pédagogie inductive construite autour des systèmes - organisation de cycles de TP par centres d’intérêt en classe de seconde ISI • Enseignement en École d’Ingénieur : - observation des difficultés de certains étudiants à avoir une approche globale des problèmes complexes lors des projets de fin d’année • Enseignement en classes de PSI et ATS : - adaptation de l’enseignement en ATS, à celui de PSI construit autour des systèmes et de TP par CI

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique a) Parcours de Vincent Boyer Comment adapter la pédagogie utilisée en PSI, à celle demandée pour la classe ATS ? Quels systèmes choisir ? Quels CI utiliser? • Existent en PCSI/PSI • Séminaire PTSI/PT • Rénovation filière TSI • Laboratoire CPGE • Laboratoire S SI • Laboratoire BTS

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique b) Parcours de Christel Izac • Mars 2006 : lors d’une inspection, il m’est demandé de revoir mes stratégies pédagogiques et de centrer mon enseignement sur l’activité de TP. PREMIERS RESSENTIS Incompréhension et Panique

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique PREMIERES QUESTIONS b) Parcours de Christel Izac • 1) Qu’est-ce qu’un TP en ATS ? • 2) Qu’est-ce que cela va apporter de plus à mes étudiants titulaires de BTS ou de DUT ? • 3) Comment réussir à couvrir le programme dans sa totalité, en consacrant 1h30 par semaine à des TP ? • 4) Et la prise en compte dans les concours ? Questions évoquées lors de la première réunion inter- académiques Île de France (Paris, Créteil, Versailles, Amiens) en juin 2006 et lors de la journée du 4 juillet 2006 au lycée Chaptal avec l’Inspection Générale.

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique LES DIFFICULTES b) Parcours de Christel Izac • SEULE ENSEIGNANTE de Génie Electrique dans le laboratoire réservé aux classes préparatoires • LABORATOIRE de classes préparatoires avec du matériel didactisé pour la section PSI

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique MA DEMARCHE b) Parcours de Christel Izac • LIRE le programme de la section TSI de septembre 2005 • ASSISTER au séminaire TSI (mars 2006) • VISITER les laboratoires des sections TSI et Terminales SSI • ASSISTER à des séances de travaux pratiques dans ces 2 sections • ETUDIER la documentation et COMPRENDRE le fonctionnement de mon PREMIER SYSTEME (pilote hydraulique de bateau) • LIRE les listes de centres d’intérêt définis dans les sections PSI et PT

1. Premières réflexions pour répondre à la nouvelle stratégie pédagogique LES CENTRES D’INTERÊT b) Parcours de Christel Izac • Réflexion avec Vincent Boyer • Deuxième réunion Inter Académique Île de France (Paris Créteil, Versailles, Amiens) pour définir un exemple de document décrivant les CI basés sur le programme ATS

2. Exemple de liste de Centres d’intérêt pour la section ATS a) Qu’est-ce qu’un centre d’intérêt ? • Un centre d’intérêt est un fil conducteur pour un ensemble structuré d’activités (TP, cours, TD) visant des objectifs clairement identifiés (une compétence générale ou une problématique). • Il donne du sens aux apprentissages sur une période donnée. • Il résulte de : - l’analyse des compétences et des savoirs associés décrits dans le programme. - de l’expérience de l’enseignant et de sa compétence en didactique qui lui permettent d’identifier les points clés du programme. Les CI peuvent varier d’une équipe pédagogique à l’autre

2. Exemple de liste de Centres d’intérêt pour la section ATS b) Organisation : On dispose d’un laboratoire de Sciences Industrielles commun. Les séances de travaux pratiques sont donc encadrées simultanément par les deux enseignants pouvant intervenir auprès de chaque étudiant.

2. Exemple de liste de Centres d’intérêt pour la section ATS c) Structure d’un système : Grandeurs physiques à acquérir Informations Destinées aux autres systèmes et aux interfaces H/M • Chaîne d’Information COMMUNIQUER ACQUERIR TRAITER Informations issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M Matière d’oeuvre Entrante ordres A C T I O N ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE Énergie disponible • Chaîne d’Énergie Matière d’oeuvre Sortante

2. Exemple de liste de Centres d’intérêt pour la section ATS d) Exemple de centres d’intérêt :

2. Exemple de liste de Centres d’intérêt pour la section ATS CI4 CI1 d) Exemple : Grandeurs physiques à acquérir Informations Destinées aux autres systèmes et aux interfaces H/M • Chaîne d’Information CI3 COMMUNIQUER ACQUERIR TRAITER Informations issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M Matière d’oeuvre Entrante ordres A C T I O N ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE Énergie disponible • Chaîne d’Énergie Matière d’oeuvre Sortante CI2 CI7 CI6 CI5 CI8 CI9

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI a) Comment organiser un cycle de TP ? Contraintes : Le programme ATS Le matériel disponible Le temps (1h30 par séance) - A partir d’1 ou 2Centres d’Intérêt - Durée d’un cycle de 2 à 4 semaines - Fin de chaque cycle par une séance de synthèse Conception d’un cycle de TP

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI La séance de synthèse : a) Comment organiser un cycle de TP ? • Recenser et structurer les connaissances acquises en TP • Généraliser les compétences acquises en TP à la résolution de problèmes industriels complexes Permet de : Moyens utilisables : • Utilisation de diaporamas • Structuration des savoirs sur support papier • Présentation de méthodes ou de résultats par les étudiants • Possibilité de changer de système pour chaque point abordé

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI b) Proposition de « macro progression » annuelle : Découpage en 4 périodes : * Rentrée Vacances de Toussaint * Vacances de Toussaint Vacances de Noël * Vacances de Noël Vacances de Février * Vacances de Février Vacances de Pâques

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI b) Proposition de « macro progression » annuelle : Rentrée Période 1 Toussaint

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI b) Proposition de « macro progression » annuelle : Toussaint Période 2 Noël

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI b) Proposition de « macro progression » annuelle : Noël Période 3 Hiver

3. Proposition de progression sur une année en utilisant les CI b) Proposition de « macro progression » annuelle : Hiver Période 4 Pâques

4. Mise en place de premiers TP a) Questions posées lors de l’écriture d’un TP sur un CI défini : • Que veut-on faire ? Définition du problème technique • Comment résoudre ce problème ? Apport de cours ou utilisation de connaissances établies en cours • Modification d’une solution pour un système évolutif • Analyse de la solution constructive pour un système non évolutif • Critiques, propositions d’améliorations

4. Mise en place de premiers TP a) Questions posées lors de l’écriture d’un TP (exemple 1) • Que veut-on faire ? un asservissement de position avec une erreur statique nulle • Comment résoudre ce problème ? utilisation du cours sur les systèmes asservis • Recherche du correcteur adéquat • Critiques, propositions d’améliorations

4. Mise en place de premiers TP a) Questions posées lors de l’écriture d’un TP (exemple 2) • Que veut-on faire ? commander par un convertisseur statique une machine à courant continu en vue d’un asservissement Comment résoudre ce problème ? simulation du fonctionnement des hacheurs série et 4 quadrants • Etude de la solution constructive, mesures sur système (tensions, courants, rendement) • Critiques, propositions d’améliorations

4. Mise en place de premiers TP a) Questions posées lors de l’écriture d’un TP Sur un cycle de TP : Dans la mesure du possible, on essaie d’avoir un texte commun à tous les supports. • Avantage: l’étudiant oublie le support et conceptualise mieux le CI sur lequel il travaille. • Difficulté rencontrée: nécessité d’une certaine autonomie de l’étudiant.

4. Mise en place de premiers TP b) CI 1 Même texte de TP pour plusieurs systèmes - Position du TP dans la progression : 1er cycle de TP, CI 1 et 2 - Durée : 1.5 h

4. Mise en place de premiers TP b) CI 2 Même texte de TP pour plusieurs systèmes - Position du TP dans la progression : 1er cycle de TP, CI 1 et 2 - Durée : 1.5 h

4. Mise en place de premiers TP c) Exemple système Maxpid Consigne Couple résistant Taux de rotation Position angulaire commande écart correcteur Moteur CC réducteur transformation du mouvement 1/p + - Schéma fonctionnel Schéma fonctionnel obtenu à l’issue du CI 1, analyse fonctionnelle retour potentiomètre Xp ? Xc θ ? C(p) + 1/n loi entrée/sortie 1/p + + + - - ke Schéma bloc kpot Problématique pour CI 1: Chaînes fonctionnelles, SLCI Problématique pour CI 6: Chaînes de solides

4. Mise en place de premiers TP d) DAE CI 1 - Position du TP dans la progression : 2ème cycle de TP, CI 1 - Durée : 1.5 h

4. Mise en place de premiers TP e) Maxpid CI 6 - Position du TP dans la progression : 2ème cycle de TP, CI 6 - Durée : 1.5 h

4. Mise en place de premiers TP f) CI 5 et 8 Même texte de TP pour plusieurs systèmes - Position du TP dans la progression : 3ème cycle de TP, CI 5 et 8 - Durée : 1.5 h

4. Mise en place de premiers TP Système Maxpid g) Possibilités de problématiques :

4. Mise en place de premiers TP Système DAE g) Possibilités de problématiques :

4. Mise en place de premiers TP h) Bilan sur un cycle (CI 6 : Chaînes de solides) L’approche système a permis aux étudiants de : • mieux comprendre le besoin de l’étude cinématique car elle permet de répondre à un problème technique (identifier un bloc). • valider la pertinence de la modélisation cinématique grâce aux mesures effectuées sur les systèmes réels. • s’ouvrir à d’autres problématiques : • linéarisation autour d’un point de fonctionnement pour les SLCI. • lien en rapport de transmission, rendement et énergétique.

4. Mise en place de premiers TP h) Bilan sur un cycle (CI 5 : Motorisation et conversion d’énergie CI 8 : Dynamique, puissance et énergie) A la fin de ce cycle d’apprentissage, les étudiants : • ont une vision globale des possibilités des différents convertisseurs statiques au programme de la section ATS. • sont sensibilisés aux problèmes de pertes dans les interrupteurs avec les mesures de rendement. • sont capables de choisir le convertisseur statique le mieux adapté pour respecter un cahier des charges donné. Remarque : le conditionnement du signal pour commander ces interrupteurs sera abordé dans le cycle de TP suivant.

4. Mise en place de premiers TP i) Un bilan plus général : • Les étudiants : • - sont plus attentifs et réceptifs (comprennent la finalité des modèles utilisés) • retiennent mieux (problématiques issues des systèmes) • ont une vision plus globale du cours et en comprennent mieux la progression • acquièrent des compétences • abordent la complexité des systèmes réels • Cependant nous avons remarqué qu’en début d’année, les étudiants : • manquent d’autonomie • ont des difficultés à appréhender la méthode inductive

5. Corrélation entre matériel et centres d’intérêt Equipement des laboratoires

5. Corrélation entre matériel et centres d’intérêt Equipement des laboratoires Bilan matériel : Manque de matérieldidactisépour exploiterles CI3 : Acquisition et conditionnement du signal CI4 : Logique combinatoire et séquentielle CI5 : Motorisation et conversion d’énergie Solutions envisagées : - apporter des modifications sur les systèmes présents (attention à la mise en conformité)- emprunter ponctuellement du matériel dans les autres sections (SSI, BTS, …)- achats de nouveaux systèmes

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