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L’enseignement scientifique et technologique en STI2D. Un des objectifs de la réforme du lycée est de développer le goût des jeunes pour les sciences et d’augmenter le vivier de recrutement des filières scientifiques et technologiques supérieures longues. - PowerPoint PPT Presentation
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L’enseignement scientifique et technologique en STI2D
22 novembre 2011 1Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
Un des objectifs de la réforme du lycée est de développer le goût des jeunes pour les sciences et d’augmenter le vivier de recrutement des filières scientifiques et technologiques supérieures longues.
22 novembre 2011 2Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
Avec une série S beaucoup plus scientifique. Le fait que 40 % des bacheliers S qui poursuivent des études scientifiques et technologiques supérieures longues alors qu’ils sont 90 % en S-SI impose d’implanter la série S-SI dans tous les lycées.
22 novembre 2011 3Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
Mais aussi avec une voie technologique industrielle rénovée, avec la série STI2D qui n’a plus comme objectif final de préparer un BTS.
STI
Au plus haut niveau : M2 donc L, BTS, DUT
Prépare à la poursuite d’ études
STI BTSProgrammes écrits en fonction des BTS
22 novembre 2011 4Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
La série STI2D est une vraie voie scientifique et technologique spécifique offrant une alternative à la série S. Elle est destinée à accueillir des élèves qui n’ont pas le profil et l’appétence pour faire S, mais dont le potentiel peut leur permettre d’envisager une poursuite d’études au plus haut niveau même si de nombreux parcours passeront par une STS.
Objectif
Faire de la série STIDD une voie d’excellence au même titre que la voie générale destinée à préparer les élèves à la poursuite d’études jusqu’au niveau M.
Une visée ambitieuse de poursuites d’études avec un objectif identique à celui de la voie scientifique mais utilisant un autre chemin.
22 novembre 2011 5Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 6
Si l’objectif est clair, il est indispensable de l’opérationnaliser afin de permettre la réussite d’élèves, attirés par l’approche plus concrète des SPCFA et des STI, qui puisent leur motivation dans l’expression d’une forme d’intelligence peu sollicitée par l’enseignement théorique.
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 7
Des enseignements de maths - physique et STI
coordonnés seront plus efficaces et permettront
d’améliorer le niveau scientifique des élèves de
STI2D.
Ainsi ceux-ci seront-ils mieux préparés à la
poursuite d’études supérieures.
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 8
Un renforcement du sens des enseignements Un programme de mathématiques centré sur les besoins des élèves en STI2D et affichant la volonté de donner du sens à cet enseignement.
Des enseignements de SPCFA adapté aux contenus des enseignements technologiques.
Comment ?
22 novembre 2011 9Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
Un document – ressources est cours d’élaboration. Son objectif est de montrer et/ou de justifier le besoin de faire des mathématiques à partir de situations concrètes en SPCFA et en STI.
Les « points durs » du programme de mathématiques ont été identifiés ainsi que les points de liaisons entre les différentes disciplines.
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 10
Des situations réelles, concrètes vont être choisies en fonction de leur pertinence pour introduire les concepts mathématiques.
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Exemple : scie sauteuse
Bâti 0
Manivelle 2
Coulisseau 3
Rotor moteur 1
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Mathématiques Sciences Physiques Enseignement Transversal
Fonctions trigonométriques
Fonction dérivée
Dérivée de t
sin (ωt)
Thème : Transport
Sous-thème : Mise en mouvement
Notions et contenus : Référentiels, trajectoires, vitesse, vitesse angulaire, accélération
Comportement énergétique des systèmes (transformation de l'énergie)
Typologie de solutions constructives des liaisons entre solides
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 13
Position de la molette
Fréquence de rotation (tours.min-1)
1 5002 10003 14004 20005 25006 3100
Une problématique:La découpe de plastique dur tel que le plexiglas devient impossible si la vitesse de coupe excède 1,5 m.s-1 car il y a un échauffement trop important du matériau…Le but de cette étude est de déterminer, pour la scie sauteuse choisie, la fréquence de rotation de la manivelle et donc la position de la molette afin que la vitesse maximale de coupe n’excède pas 1,5 m.s-1.
Un schéma technologique en plan
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 14
Quelques « points durs » dans les échanges inter disciplinairesLe passage de la modélisation technologique au « schéma d’étude mathématique » :Les professeurs de mathématiques considèrent ce
schéma inutile, « c’est évident ! » Ils restent dans l’implicite…
Le schéma mathématique qu’ils proposent consiste à étudier tout d’abord le déplacement du point A sur un cercle de rayon 1 et non sur celui correspondant au rayon du déplacement de l’excentrique centré sur A.
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 15
Le logiciel
mathématique
Géogébra permet
d’expliciter
graphiquement les
mouvements des points
A et H.
La modélisation proposée par le logiciel (schéma
ci-dessus) conduit à des interprétations
technologiquement fausses (liaison de type
encastrement au point H).
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 16
L’étude mathématique théorique, déconnectée de
la réalité technologique, reprend le dessus après
la mise en place de la problématique.
La résolution du problème apparaît en fin de
sujet, sous forme « d’application numérique ».
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 17
Quelques « constats » dans les échanges inter disciplinaires lors de l’élaboration de ce document
Très grande rigueur affichée par les physiciens
pour les notations et les unités (m.s-1 et non m/s).
Grande attention des professeurs de STI face à la
démarche de résolution du problème.
Une certaine « timidité » des enseignants STI face
à leurs collègues de mathématiques ou de
physique, très entreprenants et imaginatifs.
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 18
Une imagination parfois débordante des
enseignants de mathématiques qui leur permet de
résoudre mathématiquement des problèmes
technologiquement incohérents ou irréalistes
(exemple des plombs de chasse, exemple de la
perte de chaleur dans un loft).
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 19
Les points positifs
La rigueur scientifique est nécessaire pour tous
(schéma technologique, mathématique, notation,
unités…) afin de se comprendre et d’identifier le
langage commun.
Il s’agit d’un élément important du socle d’une
culture scientifique solide et nécessaire à la
poursuite d’étude dans l’enseignement
supérieur.
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 20
Un intérêt réel des enseignants de
mathématiques pour contribuer à résoudre nos
problèmes scientifiques et technologiques.
L’émergence des connaissances nécessaires
à la résolution d’un problème est le résultat
d’un travail élaboré dans une démarche
inductive, commune à tous…
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 21
Exemple : Courants porteurs et boîtiers CPL
Compteur Linky Mini-ordinateur
Client Réseau électrique Transformateurs Réseau téléphonique
Centrale de supervision
22 novembre 2011 Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 22
Mathématiques Sciences Physiques Enseignement Transversal
Fonctions trigonométriquesReprésentation graphique d’une
fonction
Énergie et puissance électriques : tension,
intensitéTransport et
distribution de l’énergie électrique
Caractérisation des fonctions relatives à l’énergie et à l’informationCodage (binaire, hexadécimal, ASCII) et transcodage de l’information, compression, correctionTransmission de l’information, réseaux et internet