Stratégies pédagogiques en ATS et TSI - Christel IZAC, Kevin

La pédagogie doit être élaborée AUTOUR de TRAVAUX PRATIQUES sur des systèmes pluritechnologiques

Cours-TD étant au service de la démarche ingénieur et non plus une finalité

UN ENSEIGNEMENT

DES SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L’INGENIEUR

D’acquérir des démarches et des méthodes transposables à tous les systèmes et dans un domaine à l’autre.

CAHIER DES CHARGES

qui doit permettre

pour répondre

à cela

un laboratoire commun

-une spécialisation avant la CPGE

-une meilleure aptitude à comprendre à s’appuyant sur le concret

2 champs disciplinaires

Une seule discipline

SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI

2 enseignants un même profil d’étudiant

http://www.lesquartiersparticuliers.com/

http://www.lesquartiersparticuliers.com/

http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.stjonevers.com/images/stjo_formation/20080323080341elec-bep.jpg&imgrefurl=http://www.stjonevers.com/%3Fp%3Dformations%26formation%3D9&usg=__2AhEm8mAB_88-F79-MrjPDm6taU=&h=700&w=532&sz=233&hl=fr&start=341&tbnid=QVLsYykQyh1PPM:&tbnh=140&tbnw=106&prev=/images%3Fq%3Dsyst%25C3%25A8mes%2Bindustriels%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dfr%26sa%3DN%26start%3D340

http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://infos.goulloiseries.fr/local/cache-vignettes/L288xH416/Fotolia_8255800_XS-25db5.jpg&imgrefurl=http://infos.goulloiseries.fr/spip.php%3Farticle122&usg=__RP6pGfWSJK-MAeYJNHA459V1eeY=&h=416&w=288&sz=68&hl=fr&start=48&tbnid=0uYX5Il7i03GNM:&tbnh=125&tbnw=87&prev=/images%3Fq%3Dbras%2Bde%2Brobot%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dfr%26sa%3DN%26start%3D40

Presque les mêmes types d’épreuves aux concours

CSMP : SI1 4h Modélisation, validation de modèle, analyse de comportement de systèmes et validation de ses performances au regard d’un cahier des charges

CSMP : SI2 4h Analyse de solutions constructives, propositions d’améliorations

CCP 5h : les mêmes objectifs, mais sur une épreuve

CSMP : 4h de TP appropriation de la problématique d’un système, manipulations, simulations, expérimentations, analyse et recherche de solutions

CCP : 4h de TP idem


en TSI

Epreuves écrites

Epreuves orales

Presque les mêmes types d’épreuves aux concours

Concours ENSEA : 5h Même esprit que pour l’épreuve CCP filière TSI

* Une interrogation orale au tableau en Génie Electrique :1h dont 1/2h de préparation ( exercices dépourvus de la moindre contextualisation)* Une interrogation orale sur table en Mécanique :1h dont 1/2h de préparation ( étude de mécanisme à partir de plan 2 D)


en ATS

Epreuves écrites

Epreuves orales

Epreuves orales inadaptées à l’évaluation de la formation suivie par les étudiants

MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES

A PARTIR DU PROGRAMME

ETABLIR UNE PROGRESSION ANNUELLE CONSTRUITE AUTOUR DE CENTRES D’INTERÊT

ENSUITE

A L’INTERIEUR D’UN CI TOUT BATIR AUTOUR D’ACTIVITES DE TRAVAUX PRATIQUES

2ème étape : LES CENTRES D’INTERÊT1ère étape : LE PROGRAMME

UNE DEMARCHE

3ème étape : LA PROGRESSION PEDAGOGIQUE4ème étape : L’ECRITURE DES SUJETS DE TP PAR CI5ème étape : DES INNOVATIONS PEDAGOGIQUES


Réécriture du programme d’ATS en 2009-2010

1ère étape : Le programme

Il est primordiale de faire une lecture attentive et approfondie du programme et du livret d’accompagnement

Qu’est-ce qu’un CI ?

• 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 une autre

Les CI évoluent au fur et à mesure de l’exploration des systèmes et de la complicité de l’équipe pédagogique

MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 2ème étape : Les CI

COMMENCER PAR FAIRE L’INVENTAIRE DES SYSTEMES DU LABORATOIRE

- étudier le fonctionnement des systèmes existants

- s’approprier les problématiques développées

- répertorier les solutions technologiques proposées

Matière d’œuvre Entrante

Chaîne d’Information

ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER

ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE

Informations issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M A

CTION

Énergie disponible

Chaîne d’Énergie

Informations destinées aux autres systèmes et aux interfaces H/M

ordres

Matière d’œuvre Sortante

Grandeurs physiques à acquérir


DEFINIR SA LISTE DE CI

Représentation souvent possible sur les systèmes des laboratoires

Laboratoire sous-équipé Négocier l’utilisation du matériel des sections de BTS ou SSI

Etre vigilant sur les achats futurs de nouveaux matériels

Pour le champ disciplinaire Génie Electrique

- Moins de systèmes didactisés

- Peu de documentations pédagogiques ou de renseignements dans les dossiers ressources

- Modéliser avec des logiciels de simulation certaines fonctions

- Contacter les entreprises fournissant les systèmes


DIFFICULTES RENCONTREES

Solutions possibles

CI 1 – Analyse globale et performances des systèmes

Savoirs Compétences

A – L’analyse fonctionnelle Analyse fonctionnelle (schémas fonctionnels, SADT, FAST)

Identifier les fonctions assurées par le système et les structures qui les réalisent.

B – Structure générale des systèmesStructure générale des systèmes

(chaînes d'énergie et d'information, flux d’énergie)

Décrire avec un vocabulaire adéquat les entrées et les sorties.

Choisir un capteur pour mesurer une grandeur physique donnée.

Donner le modèle de connaissance et de comportement d’ un système.

C – Les systèmes linéaires continus invariants

Systèmes linéaires continus invariants (schémas blocs, stabilité, précision, rapidité, correction), représentation temporelle et fréquentielle

Régler les paramètres d’un correcteur pour obtenir un asservissement avec des performances données.

Utiliser un logiciel de simulation (DID’ACSYDE …)

D – Les systèmes séquentiels Les règles du grafcetDécrire , commenter et améliorer le

fonctionnement séquentiel d’un système


UN EXEMPLE DE LISTE DE CI


MCC1 - Structure et Fonctionnement

d'une Machine à Courant Continu2 - Convertisseurs statiques

associés (pont PD2, pont tout thyristors, hacheurs)

3 - Transformateur monophasé parfait

Structure et fonctionnement d'une Machine à Courant Continu

Rôle et fonctionnement du transformateur monophasé

Composants de l’électronique de puissance

Choisir le type de convertisseur statique pour la commande d’une machine à courant continu en fonction de l’application.

Déterminer les stratégies de commande des interrupteurs

Analyser une solution constructive

CI 2 – La Chaîne d’Energie avec une MCC ( Alimenter, Convertir, Distribuer)


CI 3 – Acquisition et conditionnement des informations


-Mise en forme d’un signal issu de capteurs-Commande d’interrupteurs de la fonction « distribuer »

Principes de Conversion A/N et N/AFiltrage analogiqueMontages à AOPComposants et fonctions logiques combinatoires et séquentielles

Régler les paramètres d’une cellule de filtrage ou d’amplification, d’un montage astable, en fonction d’un cahier des charges.

Réaliser des fonctions simples avec AOP, et composants logiques

Utiliser un logiciel de simulation (PSpice, ..)



Moteur triphasé asynchrone1 - Structure et fonctionnement

d'une machine asynchrone2 - Variateur de vitesse en U/f

constant3 – Système triphasé de tensions

Structure , fonctionnement et commande d'une machine asynchrone

Analyser une solution constructive

CI 4 – La Chaîne d’Energie avec une MAS ( Alimenter, Convertir, Distribuer)


CI 5 – Les performances des chaînes de transmission de puissanceA - La cinématiqueB - Les actions mécaniquesC - Dynamique, puissance et énergieD - Les chaînes de solides indéformables


A – La cinématique

A.1 – Modélisation des liaisons Modélisation cinématique des systèmes (graphes des liaisons, schéma cinématique)

A.2 - Paramétrage des mécanismes Identifier les paramètres d'entrées et les paramètres de sortie

A.3 – La cinématique des solides Torseur cinématique

Utiliser les fermetures de chaîne pour lier ces paramètres

Quantifier le comportement cinématiqueDéterminer et mettre en œuvre une méthode de

résolution d’un problème de cinématique

A.4 – La cinématique des engrenages Rapport de transmission d’un engrenageLes trains épicycloïdaux

B- Les actions mécaniques

B.1 – Modélisation des actions mécaniques

Modélisation des actions mécaniques (liaisons usuelles, graphe de structure, bilan des actions mécaniques, torseur d'action mécanique)

Lois de Coulomb (frottement, adhérence)

Associer à une liaison le torseur d’action mécanique correspondant

Construire les schémas d’architecture

B.2 – La statique Le PFS Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème de statique

B.3 – Méthodologie de résolution d’un problème de statique Calcul du degré d’hyperstatisme Démarche d’isolement


CI 5 – Les performances des chaînes de transmission de puissanceA - La cinématiqueB - Les actions mécaniquesC - Dynamique, puissance et énergieD - Les chaînes de solides indéformables


C - Dynamique, puissance et énergie

C.1 – La cinétique des solides Les éléments d’inertieLe torseur cinétique

C.2 – La dynamique

Torseur dynamiquePFDDynamique des solides en translationDynamique des solides des solides en rotation d'un axe

fixe.

Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème de dynamique.

C.3 – Etude énergétiquePuissance des efforts extérieurs et intérieurs à un

système de solides indéformablesThéorème de l'énergie cinétiqueRendement

Établir les relations entre les actions mécaniques et les mouvements qu’elles provoquent

Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution d’un problème d’énergétique

Savoir mesurer une puissance et un rendement, localiser et quantifier les pertes.

C.4Puissance électriqueRendementRéversibilitéQuadrants de fonctionnement

Définir les quadrants de fonctionnement du moteur d’un système

D – Les chaînes de solides indéformables

Les chaînes de solides indéformables Classification des chaînes de transmission de puissance

Justifier l’utilisation d’un type de système de transmission et de transformation de mouvement


CI 6 – La relation Produit / Procédé / MatériauA – Les outils de la communication techniqueB – Spécification des conditions fonctionnellesC - Les solutions constructives associées aux liaisonsD – Les matériauxE – Obtention de brut

A – Les outils de la communication technique


Les outils de la communication techniqueLire un plan d’ensembleLire des documents techniques de type schémas et dessinsUtiliser la documentation industrielleDécrire le fonctionnement

B – Spécification des conditions fonctionnelles


B.1 – Les ajustements Les ajustements Mettre en place la cotation fonctionnelle relative aux ajustements sur un dessin d’ensemble.

B.2 – Les chaînes de cotes Les chaînes de cotes Etablir une chaîne de cotes à partir de conditions données.

B.3 – Les spécifications géométriques Les spécifications géométriques Reconnaître une spécification de position, de forme et d’état de surface sur un dessin de définition.


C - Les solutions constructives associées aux liaisons


C.1 – La liaison encastrementSurfaces fonctionnelles pour transmettre les

efforts et assurer la mise en position.Dimensionnement des clavettes

Identifier, analyser, justifier les solutions retenues.

C.2 – La liaison pivotRéalisation par glissement et par roulement Identifier, analyser, justifier les solutions

retenues.

Durée de vie des roulements Vérifier les dimensions des éléments constituant la liaison.

C.3 - La liaison glissière Réalisation par glissement et par roulement

Identifier, analyser, justifier les solutions retenues.

Proposer des solutions constructives et déterminer les plus adaptées au problème à résoudre

C.4 - la liaison hélicoïdale Idem Idem

C.5 – La liaison rotule Idem Idem

C.6 - Lubrification et étanchéitéLubrification onctueuse à l’huile ou à la graisse

Etanchéité statique et dynamique Choisir un joint adapté à un problème d’étanchéité




D – Les matériaux


D - Les matériaux Composition d’un alliage. Interpréter une courbe d’essai de traction.Interpréter une spécification de dureté.

E – Obtention de brut


E - Obtention des bruts Décrire les principaux procédés (soudage, fonderie, estampage, emboutissage)


Chaîne d’Information

ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER

ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE

Informations

issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M

A

C

T

I

O

N

Énergie disponible

Chaîne d’Énergie

Informations

Destinées aux autres systèmes et aux interfaces H/M

ordres

Matière d’oeuvre Sortante

Matière d’oeuvre Entrante

Grandeurs physiques à acquérirCI1

CI6CI5

CI3

CI2


CI4

• Durée d’un cycle de 2 à 4 semaines• A partir d’1 ou 2 Centres d’Intérêt• Fin de chaque cycle par une séance de synthèse

La séance de synthèse :

-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 :

-Structuration des savoirs sur support papier-Utilisation de diaporamas-Présentation de méthodes ou de résultats par les étudiants-Possibilité de changer de système pour chaque point abordé

MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 3ème étape : La progression pédagogique

COMMENCER PAR DETERMINER LES CYCLES DE TP -En Commun (3h) CI 1 (analyse globale et

performances des systèmes)

CI 5 (énergies, rendement)

- Par Champ Disciplinaire (1h30)


ORGANISER LA POSITION DES COURS-TD AUTOUR DE CES CYCLES DE TP

Repérer les parties pouvant être traitées

-de façon INDUCTIVE (effets des correcteurs sur les systèmes asservis, grafcet, hacheurs...)

ou

-de façon DEDUCTIVE

3ème étape : La progression pédagogique



ProgressionRentrée - Toussaint

UN EXEMPLE DE PROGRESSION PEDAGOGIQUE



ProgressionToussaint - Noël



ProgressionNoël -Hiver



ProgressionHiver - Pâques

• Ecrire des textes avec une trame commune pour tous les supports.

• Ecrire des documents réponses propres à chaque support• Établir des dossiers ressources avec uniquement les éléments

utiles pour le cycle de TP

L’étudiant:• identifie mieux la problématique • conceptualise mieux,• répertorie les solutions constructives différentes, • Acquièrt petit à petit de l’autonomie.

MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 4ème étape : Ecriture des TP

Avantages:

Sur un cycle de TP :

Que veut-on faire ?

Définition du problème technique

Comment résoudre ce problème ? Apport de cours ou utilisation de connaissances établies en cours

• Analyse de la solution constructive

• Modélisation par modèle de connaissance ou de comportement

• Analyse des performances, Critiques, Propositions ou Réalisations d’améliorations


Ecrire un texte de TP à partir de questions


Problème technique posé Centre d’intérêt :

Prise en main et Analyse du besoin d’un système, Elaboration d’un premier modèle

de connaissance ou description du fonctionnement séquentiel

CI 1 : Analyse Globale et performance d’un système

Connaissances nouvelles Pré requis

Analyse fonctionnelle externe: IntéracteursAnalyse fonctionnelle interne: SADT, FAST, schéma fonctionnel, grafcet

Introduction à l’analyse des systèmes

Compétences nouvelles Logiciels et supports complémentaires

Identifier et caractériser les fonctions assurées par le système et identifier les structures qui les réalisent.Etablir un premier schéma bloc pour un système asserviDécrire le fonctionnement séquentiel d’un système séquenteil

Logiciel d’acquisition et de traitement de données de chaque système

Documents élèves Documents à consulterTexte de TP, documents réponses, documents techniques

Dossier technique, Cours

Travail à réaliser EvaluationCompleter les documents réponse, réaliser les expérimentations, exploiter les résultats

Travail en autonomieRemise du compte rendu à la fin de la séance

Supports :

-Axe Emeric

-Cordeuse

-DAE

-Capsuleuse

-Pilote automatique

-Portail

-Bras Maxpid

-Dialyseur

Le TD commun

Un sujet sur un support pluritechnologique fait en entier par chacun des deux enseignants avec un groupe

MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES 5ème étape : innovations pédagogiques

Objectif: Ne ’’faire qu’une seule discipline’’ aux yeux des étudiants

Un sujet de cours partagé la même semaine par les 2 enseignants

Analyse Fonctionnelle

Analyse fonctionnelle interne et externe 1h enseignant GM

Structure interne d’un système pluritechnologique 1h enseignant GE

Une seule moyenne pour l’étudiant

1ère semaine de cours

- 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

- émulation intellectuelle

- travail à deux, partage

- envie d’acquérir une double compétence

-besoin d’une bonne entente

-un énorme travail

BILAN

Sur les étudiants

Sur les enseignants