SEMINAIRE S-SI du 25/04/2012

1. Le Projet Interdisciplinaire SEMINAIRE S-SI du 25/04/2012 Fabien Saggiotto – Marc Mourton

2. Préambule Ce diaporama a pour vocation : • De comprendre le passage de l’ancien format des projets (PPE) au nouveau • format (PI), • De montrer, par deux exemples, le déroulement type d’un Projet Interdisciplinaire. en détaillant les points suivants : PI PPE TIMMING THEMATIQUES PHASAGE EVALUATION

3. PI: les nouveautés/PPE Travail élèves pour les P.I. L’organisation de l’activité de PI sur 35 semaines n’est pas recommandée. TIMMING Validation des notes de cadrage par le corps d’inspection à la mi-octobre ≈70 h Vacances scolaires À raison de 4h/semaine

4. PI: les nouveautés/PPE Sciences de l’ingénieur Mathématiques Ces aspects peuvent être empruntés : Les thématiques retenues pour les projets doivent nécessairement croiser des aspects pluridisciplinaires THEMATIQUES DES PROJETS Sciences et vie de la terre Sciences physiques et chimiques Humanités

5. PI: les nouveautés/PPE Conséquence : les professeurs encadrant les élèves seront : ET… Un professeur de mathématiques et/ou… Organisation des interventions des professeurs : Ils interviennent simultanément sur la séance… PROJETS Ils interviennent séparément sur la séance… Ils interviennent simultanément sur une partie de la séance… Un professeur de SVT Un professeur de SI Un professeur de physique et/ou… Toujours Un professeur de français/langues THEMATIQUES DES PROJETS et/ou…

6. PI: les nouveautés/PPE Les domaines concernés sont nombreux , Ils peuvent être liés : Aux enjeux planétaires communs : Le projet doit être à caractère sociétal affirmé. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur d’histoire/géographie. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de mathématique. Aux questions d’économie d’énergie : Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de SVT. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de physique. Pour cette thématique, le projet pourrait, par exemple, mobiliser le professeur de SI et un professeur de physique. A l’assistance aux personnes et la compensation du handicap : Aux structures et leur intégration dans l’environnement : THEMATIQUES DES PROJETS A la transmission et stockage de l’information :

7. PI: les nouveautés/PPE Les macro-tâches liées à cette organisation temporaire sont : « Un projet est une organisation temporaire spécifique mise en oeuvre dans le but d’obtenir un nouveau produit, un nouveau service, une nouvelle organisation, etc., ce qui constitue l’objet ou le résultat du projet » INITIALISATION 10% - 7h 2 semaines PHASAGE DU PROJET Quelque soit l’organisation retenue, les P.I. devront être achevés et évalués pour la fin mai de l’année en cours. (Date de la finale des Olympiades de Sciences de l’Ingénieur) PREPARATION 40% - 28h 7 semaines Soutenance du projet courant avril REALISATION 40% - 28h 7 semaines Validation institutionnelle des notes de cadrage CLÔTURE D’après l’AFNOR référence FD X50-118 septembre 2005 et NF E01-005 août 2010 10% - 7h 2 semaines Validation pédagogique des notes de cadrage

8. PI: les nouveautés/PPE Détail des macro-tâches INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE PHASAGE DU PROJET

9. PI: les nouveautés/PPE Idées de thème projet Note de cadrage Note de cadrage 2012 / 2013 TS1 28 Le besoin fondamental est donc la possibilité pour une personne handicapée d’augmenter significativement son autonomie en lui permettant d’interagir plus facilement avec son environnement. - INITIALISATION Comme pour les PPE, les PI seront menés en groupes de 3 à 5 élèves, et il peut y avoir plusieurs groupes pour un même projet La « note de cadrage » remplace désormais la « fiche synopsis ». Lycée Charles Jully Le coût du système ne doit pas dépasser 20% du coût du fauteuil dans son état initial. Les composants du système seront de type modulaires aussi bien pour la partie mécanique qu’électrique. SAGGIOTTO Fabien SI GENEVAUX Paul SPCFA Idées de thème projet Non faisable Identifier le besoin fondamental GROUPE 1: Maxime B. Julien M. Arnaud S. GROUPE 2: Marion R. Michel P. Olivierr D. Cette dernière mettait accent sur les fonctionnalités du produit à développer. Dans les cas de la note de cadrage, qui est rédigée en amont du CdCF, c’est la notion de besoin fondamental qui est mise en avant. 2 Comme vue précédemment, elle est à renseigner par l’équipe des professeurs en charge des projets interdisciplinaires et doit être transmise au corps d’inspection pour validation à la mi-octobre. Conception et réalisation d’un système d’aide au franchissement d’obstacles pour un fauteuil roulant de personne handicapée.. Etudier la faisabilité Gr 1: conception de la chaîne fonctionnelle permettant le basculement du fauteuil. Gr 2:conception de la chaîne fonctionnelle permettant l’avancement du fauteuil. Le projet s’inscrit dans le domaine des aides matérielles aux personnes handicapées ou à mobilité réduite. Pour ces personnes, franchir un obstacle (trottoir ou marche d’escalier par exemple) est très souvent difficile voir impossible malgré l’aide d’une personne tiers. Valider et rédiger note de cadrage Note de cadrage • L’étude de la faisabilité technique a permis d’envisager 2 phases du mouvement du fauteuil pour franchir un obstacle : • Le basculement du fauteuil sur lequel travaillera le Gr 1, • - Le déplacement du fauteuil sur lequel travaillera le Gr 2. Faisable Elèves Professeurs Elèves Professeurs • Maquette numérique de la structure électromécanique, • Simulation dynamique de la partie mécanique du système, • Simulation de la carte de commande, • Prototype matériel à échelle réduite du système. Professeurs PHASAGE DU PROJET

10. PI: les nouveautés/PPE Détail des macro-tâches (suite) INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE PHASAGE DU PROJET

11. PI: les nouveautés/PPE Choix d’une solution Note de cadrage PREPARATION C’est durant cette étape que le groupe d’élèves pourra réinvestir ce qui constitue le « fil rouge » du programme, à savoir la détermination de l’écart de performances CdCF / modèle Dossier d’avant projet Note de cadrage Spécification des performances attendues Elaborer le CdCF Choix d’une solution Modéliser, calculer, simuler Dossier d’avant projet Elèves Professeurs PHASAGE DU PROJET Elèves

12. PI: les nouveautés/PPE Détail des macro-tâches (suite) INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE PHASAGE DU PROJET

13. PI: les nouveautés/PPE Prototype matériel ou maquette Choix d’une solution REALISATION C’est durant cette étape le groupe d’élèves pourra réinvestir ce qui constitue le « fil rouge » du programme, à savoir la détermination de l’écart de performances modèle / prototype numérique ou programme Dossier d’avant projet Essais, mise au point, évaluation des performances Réalisation d’un prototype matériel ou maquette numérique ou programme Choix d’une solution Prototype matériel ou maquette Dossier d’avant projet numérique ou programme PHASAGE DU PROJET Elèves Elèves

14. PI: les nouveautés/PPE Détail des macro-tâches (suite) INITIALISATION PREPARATION REALISATION CLÔTURE PHASAGE DU PROJET

15. PI: les nouveautés/PPE Prototype matériel ou maquette Projet Projet CLÔTURE … et c’est durant cette étape le groupe d’élèves pourra faire la synthèse des écarts de performances CdCF / modèle / prototype numérique ou programme présenté présenté Prototype matériel ou maquette Réaliser un support de communication Communiquer numérique ou programme Elèves Elèves PHASAGE DU PROJET

16. PI: les nouveautés/PPE L’ EPREUVES DE SCIENCES DE L’INGENIEUR AU BACCALAUREAT COMPORTE DEUX PARTIES : 10 points sont consacrés à l’évaluation de la soutenance orale du projet Equipe de professeurs chargée du suivi du projet … et un moment d’évaluation … et deux moments d’évaluation Lorsque l’évaluation de cette partie est donnée sur 20 points : Partie écrite comptant pour 15 points sur 20 Partie orale (PI) comptant pour 5 points sur 20 Partie orale (PI) comptant pour 5 points sur 20 EVALUATION DES PROJETS Equipe de professeurs externe au lycée Pas d’évaluation INITIALISATION 10 points sont consacrés à l’évaluation du projet au cours de son déroulement 10 points sont consacrés à l’évaluation du projet au cours de son déroulement 10 points sont consacrés à l’évaluation de la soutenance orale du projet Pour une question de lisibilité de la notation, chacune des deux parties est notée sur 20 points 1ère évaluation PREPARATION 2ième évaluation Equipe de professeurs chargée du suivi du projet Equipe de professeurs externe au lycée • La note globale de SI, donnée sur 20 points, sera donc obtenue en : • multipliant par 0,75 la note sur 20 de la partie écrite, • multipliant par 0,25 la note sur 20 de la partie orale (PI), • et en additionnant les deux résultats obtenus REALISATION 3ième évaluation CLÔTURE

17. PI: les nouveautés/PPE Critères d’évaluation à l’issue de chacune des 3 phases concernées : PREPARATION Capacité du groupe à : * E.S.I : enseignement des SI Appréhender le besoin fonctionnel Réinvestissement de l’E.S.I * Identifier des solutions existantes Nouvelle compétence Réaliser une étude de faisabilité Nouvelle compétence Proposer des solutions innovantes Nouvelle compétence Prédire des performances à partir de moyen de simulation Réinvestissement de l’E.S.I EVALUATION DU PROJET

18. PI: les nouveautés/PPE Critères d’évaluation à l’issue de chacune des 3 phases concernées : REALISATION Capacité du groupe à : Justifier la solution retenue Nouvelle compétence Organiser et conduire le développement et la mise en oeuvre de la solution Nouvelle compétence Illustrer les performances, du prototype ou de la maquette pour répondre au besoin fonctionnel Réinvestissement de l’E.S.I EVALUATION DU PROJET

19. PI: les nouveautés/PPE Critères d’évaluation à l’issue de chacune des 3 phases concernées: CLÔTURE Capacité du groupe à : Produire des ressources Nouvelle compétence Choisir et utiliser des outils de communication adaptés Réinvestissement de l’E.S.I Montrer les écarts CdCF/simulation /prototype matériel Réinvestissement de l’E.S.I EVALUATION DU PROJET

20. PI: les nouveautés/PPE Le séminaire S-SI national qui s’est déroulé le 27 mars 2012 au lycée Raspail à Paris précise les modalités d’évaluation des projets. Une grille de notation, extraite du programme, identifie les compétences à évaluer ainsi que le poids de chacune d’elle et ce pour chacune des 3 revues de projet. Se conférer au diaporama « Présentation de réflexions sur le projet » issu des actes du séminaire. (Envoi par le corps d’inspection aux chefs des travaux le 03 Avril 2012)

21. PI: les nouveautés/PPE Plus généralement, pour l’évaluation en cours et à l’issue du projet, il s’agit: D’adopter un système de notation qui cherche à valoriser la démarche. Dans le cas d’une réalisation matérielle, il ne s’agit en aucun cas de l’évaluer vis-à-vis de sa conformité à des règles de l’art. • Dans tous les cas, l’équipe de professeurs cherchera à valoriser la capacité de l’élève à : • développer des propositions créatives et originales, • réinvestir les capacités pluridisciplinaires dans le cadre du projet

22. EXEMPLES Exemple 2 : Autostadt, ascenseur robotisé Exemple 1 : Chariot support de détecteur de canalisation

23. EXEMPLE 1 Projet Interdisciplinaire Terminale S - SI Création d’un chariot pour un détecteur de canalisation

24. EXEMPLE 1 - C’est également durant cette phase d’initialisation que les élèves, guidés par les professeurs, établiront : Le projet consiste à réaliser un chariot support de détecteur de canalisation …et une planification des tâches à réaliser, sous forme d’un tableau excel pour ce projet. Idées de thème projet Note de cadrage INITIALISATION Idée de thème projet Une répartition des tâches à réaliser, sous la forme d’un O.T.P. par exemple… Identifier le besoin fondamental 2 Etudier la faisabilité Valider et rédiger note de cadrage • La règlementation impose à GrDF de connaître avec précision l’implantation des conduites de gaz. Avant certains travaux, GrDF doit repérer sur le terrain les conduites de gaz. Avec l’appareillage actuel cette activité pourrait engendrer des TMS (Troubles Musculeux Squelettiques). Note de cadrage Les élèves s’orienteront vers la réalisation d’un prototype matériel du système C’est le travail des professeurs…

25. EXEMPLE 1 - La note de cadrage étant établie, il s’agit de démarrer la phase de préparation en élaborant le CdCF du système à développer… …et, en précisant les fonctions techniques relatives à la fonction FP1. Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION Spécification des performances attendues Le système doit : • FP1 : permettre à l’utilisateur de détecter les • canalisations souterraines. • Permettre une translation du détecteur • de plus ou moins 30 cm de chaque côté Note de cadrage Elaborer le CdCF • FC1 : s’adapter aux variations du sol des chantiers. • Permettre d’obtenir une perpendicularité • du détecteur par rapport au sol • FC2 : résister aux différentes conditions climatiques. FC3 : être conforme aux normes en vigueur. Elèves Professeurs • Permettre un accès facile des commandes du détecteur par l’utilisateur Cette phase n’a pas été réalisée dans le cadre de ce projet, qui était un PPE. Les diapos qui suivent donnent quelques pistes d’idées pouvant être exploitées durant cette phase et ce dans le cas d’un PI. FC4 : pouvoir accueillir une bombe de peinture. FC5 : être dirigeable par l’utilisateur. • Permettre à l’utilisateur de pouvoir soulever le détecteur pour mesure complémentaire Choix d’une solution Modéliser, calculer, simuler Dossier d’avant projet Elèves

26. EXEMPLE 1 – Evolution du projet (PPE PI) Réalisation d’un détecteur de canalisation simplifié (En collaboration avec le professeur de sciences physiques dans le cadre d’un PI) La réalisation du capteur simplifié pourrait alors être un sous-projet du projet principal, et mobiliser un groupe de 3 ou 4 élèves qui adopterait la démarche suivante : Extrait du programme de terminale S en sciences physiques Cas des conduites métalliques Etude de l’existant : Etude des principes de détection : Cas des conduites non métalliques Ce qui justifie pleinement la collaboration avec le professeur de sciences physiques dans ce cas. Récepteur Générateur

27. EXEMPLE 1 - Evolution du projet (PPE PI) Cas des conduites métalliques Cas des conduites non métalliques Le générateur est relié par une pince à la terre et par une autre à la canalisation directement (chaque canalisation possède une borne à la surface). Principe : Introduction dans la conduite d'une sonde émettrice ou d'un jonc en fibre muni de fils métalliques et permettant de créer un champ magnétique. Localisation à la surface du sol du champ magnétique à l'aide d'un récepteur électromagnétique. Principe : • Création d'un champ magnétique autour de la conduite à l'aide d'un générateur. • Localisation à la surface du sol du champ magnétique circulant autour de la conduite à l’aide d’un récepteur. • Détection de la conduite à l'axe du champ magnétique.

28. EXEMPLE 1 - Evolution du projet (PPE PI) Donc : Etude de l’existant Etude des principes de détection Modélisation et simulation (utilisation de PROTEUS) Réalisation d’un prototype matériel Essais et mise au point … en collaboration étroite avec le professeur de sciences physiques.

29. EXEMPLE 1 - Dans le cadre de ce PPE, il s’agissait alors, pour les élèves, de faire un choix de support de détecteur… … à partir d’une matrice de choix multi-critères. Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION Le chariot de golf La canne trois pieds La canne mono roue

30. EXEMPLE 1 - Evolution du projet (PPE PI) Note de cadrage Elaborer le CdCF Un choix de support a effectivement été réalisé, mais sans modèle préalable, ni calculs ni simulation. Dans le cadre d’un PI, il s’agirait plutôt de … Elèves Professeurs Choix d’une solution Modéliser, calculer, simuler Dossier d’avant projet Elèves

31. EXEMPLE 1 - Evolution du projet (PPE PI) Réaliser un modèle numérique du support : (Utilisation d’AUTODESK INVENTOR 2012 par ex.) Réaliser une étude en résistance des matériaux : (Utilisation d’AUTODESK SIMULATION par ex.) (ou RDM (ex RDM Le Mans))

32. EXEMPLE 1 - Il s’agit maintenant de réaliser le prototype matériel du chariot support… … le chariot complet… …en y intégrant le système de marquage au sol… … et en y intégrant le compteur kilométrique. … et le budget global (sans main d’œuvre) Choix d’une solution Prototype REALISATION Réalisation d’un prototype matériel ou maquette numérique ou programme Choix d’une solution Maquette numérique et matérielle du système Dossier d’avant projet Compteur Capteur • La roue • Le système de guidage • et la poignée • Le support de la caisse • à outils Elèves

33. EXEMPLE 1 - Prototype du système Projet présenté CLÔTURE CLÔTURE Prototype matériel Projet présenté

34. EXEMPLE 2 Projet Interdisciplinaire Terminale S SI AUTOSTADTAscenseur robotisé

35. EXEMPLE 2 C’est pourquoi le constructeur Volkswagen a choisi de construire deux tours de 48 mètres de haut comportant chacune quelques 400 places. Ces gigantesques parking cylindriques sont entièrement automatisés. Notre projet consiste à la réalisation d’un ascenseur de parking robotisé. La ville allemande de Wolfsburg, située au centre de l’Allemagne près de Braunschweig, à fait construire un parc automobile un peu particulier. En effet l’Autostadt de Wolfsburg est un chef d’œuvre architectural à la pointe de la technologie.

36. EXEMPLE 2 – C’est également durant cette phase d’initialisation que les élèves, guidés par les professeurs, établiront : Le projet consiste à réaliser un ascenseur de parking robotisé. Idées de thème projet Note de cadrage INITIALISATION Idée de thème projet Une répartition des tâches à réaliser, sous la forme d’un O.T.P. par exemple. Identifier le besoin fondamental 2 Etudier la faisabilité Valider et rédiger note de cadrage • Gain de place en zone urbaine • Les véhicules sont garés de manière automatique Note de cadrage Les élèves s’orienteront vers une version maquetisée du système en utilisant des briques LEGO Benjamin Anthony Maxime Guillaume Tous C’est le travail des professeurs… Une planification des tâches à réaliser, en utilisant un planificateur, GanttProject par exemple.

37. EXEMPLE 2 – La note de cadrage étant établie, il s’agit de démarrer la phase de préparation en élaborant le CdCF du système à développer, Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION … avec un travail préliminaire en liaison avec le cours d’allemand. Sehr geehrte Damen und Herren, Wir sind vier französische Gymnasiasten, wir besuchen das Gymnasium „La Briquerie“ in Thionville. Zur Zeit sind in der 11. Klasse und bereiten uns auf ein wissenschaftliches Abitur vor. Unser Leitungskurs ist Ingenieurwissenschaft und eine von unseren Abiturprüfungen besteht darin, ein Technisches System zu analysieren und vor einer Jury zu präsentieren. Wir haben den Autolift von den Volkswagen Türmen in der Autostadt Wolfsburg ausgewählt. Für diese Arbeit, brauchen wir Informationen und technische Dokumente, die das genaue Funktionieren des Autolift beschreiben. Wir würden uns sehr auf eine Antwort freuen. Wir hoffen, dass Sie uns senden können was wir brauchen oder uns sagen, wen wir am besten erreichen können. Eine Antwort würde sehr geschätzt so bald wie möglich. Sie könnten ein von die Team-Mitglieder am diese E-Mail-Adresse kontaktieren: Les élèves ont donc rédigé une lettre à l’attention de la société Autostadt de Wolfsburg pour demander de la documentation…

38. EXEMPLE 2 – Et l’intérieur d’une tour avec son ascenseur. Les 2 tours la nuit Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION Wolfsburg … puis, se sont rendus sur le site en Allemagne. Auparavant les élèves avaient préparé cette visite avec leur professeur d’allemand pour définir des questions pertinentes à poser au guide. Thionville Situation géographique

39. Support Voitures miniatures FP1 FC1 FC6 Maquette ascenseur FC2 FC5 Energie FC3 Design FC4 Utilisateur EXEMPLE 2 – Les élèves peuvent maintenant réaliser le CdCF du système maquetisé. Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION Libellé des fonctions. Graphe des interacteurs Spécification des performances attendues FP1 : Déplacer des voitures miniatures par rapport à un support FC1 : La maquette doit s’adapter au support FC2 : S’adapter à l’énergie électrique (piles) FC3 : L’utilisateur doit pouvoir placer facilement les voitures FC4 : L’utilisateur doit pouvoir programmer le déplacement des voitures FC5 : La maquette doit plaire à l’utilisateur Note de cadrage Elaborer le CdCF Elèves Professeurs Tableau des fonctions, critères, niveaux et flexibilités. … qui donnera la spécification des performances attendues

40. Ic, Uc ωm, Cm ωr, Cr F Moteur Réducteur Système de transformation de mouvement Voiture EXEMPLE 2 – Toujours durant la phase de préparation… …les élèves effectuent un choix de solution de motorisation en : Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION • Simulant le modèle sur MapleSim pour déterminer la fréquence • de rotation, le couple et la puissance nécessaire au niveau des • actionneurs: : - Réalisant une modélisation cinématique du système : • Construisant un modèle global de comportement • dynamique : Modéliser, calculer, simuler • SCHEMA CINEMATIQUE Spécifications des performances attendues Choix d’une solution Elèves Dossier d’avant projet

41. EXEMPLE 2 – Les élèves peuvent maintenant réinvestir le cours en analysant l’écart entre les performances attendues (CdCF) et celles issues des résultats de simulation du modèle dynamique….et en tirer des conclusions. Note de cadrage Choix d’une solution PREPARATION Ecart 3

42. EXEMPLE 2 – Et, pour finir, les élèves réalisent les essais, la mise au point et l’évaluation des performances du système réalisé. Il s s’agit maintenant de réaliser le prototype du système… Choix d’une solution Prototype REALISATION • En construisant la maquette numérique • de la structure sur un modeleur 3D : Le programme est divisé en plusieurs parties, chacune correspondant à une action de l’un des servomoteurs. Une brique programmable Lego NXT permet d’executer le programme de déplacement de l’ascenseur. • En construisant le prototype matériel • de la structure : • En agençant, au sein de la structure, • le système de déplacement des voitures • qui comprend : • un module de déplacement vertical, • un module de rotation, • un module de déplacement horizontal. Réalisation d’un prototype matériel ou maquette numérique ou programme Choix d’une solution Maquette numérique et matérielle du système Aperçu du programme réalisé avec le logiciel Légo. Dossier d’avant projet Elèves

43. EXEMPLE 2 – Les élèves réalisent un support de communication… … et présentent leur diaporama à un jury. Prototype du système Projet présenté CLÔTURE Projet Interdisciplinaire Terminale S SI Projet Interdisciplinaire Terminale S SI Projet présenté Prototype matériel et maquette Réaliser un support de communication Communiquer numérique Elèves AUTOSTADTAscenseur robotisé AUTOSTADTAscenseur robotisé Elèves Un diaporama dans ce cas.

44. Merci pour votre attention