Diapositive 1

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SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L'INGENIEUR
STRATEGIES PEDAGOGIQUES EN ATS ET TSI
Christel IZAC Kevin THORAVAL
ATS Versailles
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CAHIER DES CHARGES
UN ENSEIGNEMENT DES SCIENCES
INDUSTRIELLES POUR LINGENIEUR
qui doit permettre
Dacquérir des démarches et des méthodes
transposables à tous les systèmes et dans un
domaine à lautre.
pour répondre à cela
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
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SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI
un laboratoire commun
2 enseignants
un même profil détudiant
-une spécialisation avant la CPGE -une meilleure
aptitude à comprendre à sappuyant sur le concret
2 champs disciplinaires
Une seule discipline
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SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI
Presque les mêmes types dépreuves aux concours
en TSI
Epreuves écrites
CSMP SI1 4h Modélisation, validation de
modèle, analyse de comportement de systèmes et
validation de ses performances au regard dun
cahier des charges CSMP SI2 4h Analyse de
solutions constructives, propositions
daméliorations CCP 5h les mêmes objectifs,
mais sur une épreuve CSMP 4h de TP
appropriation de la problématique dun système,
manipulations, simulations, expérimentations,
analyse et recherche de solutions CCP 4h de
TP idem
Epreuves orales
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SIMILITUDES DES SECTIONS ATS-TSI
Presque les mêmes types dépreuves aux concours
en ATS
Epreuves écrites
Concours ENSEA 5h Même esprit que pour
lépreuve 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)
Epreuves orales
Epreuves orales inadaptées à lévaluation de la
formation suivie par les étudiants
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
UNE DEMARCHE
A
PARTIR DU PROGRAMME ETABLIR UNE PROGRESSION
ANNUELLE CONSTRUITE AUTOUR DE CENTRES DINTERÊT
ENSUITE A LINTERIEUR DUN CI TOUT BATIR
AUTOUR DACTIVITES DE TRAVAUX PRATIQUES
1ère étape LE PROGRAMME
2ème étape LES CENTRES DINTERÊT
3ème étape LA PROGRESSION PEDAGOGIQUE
4ème étape LECRITURE DES SUJETS DE TP PAR CI
5ème étape DES INNOVATIONS PEDAGOGIQUES
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
1ère étape Le programme
Il est primordiale de faire une lecture attentive
et approfondie du programme et du livret
daccompagnement
Réécriture du programme dATS en 2009-2010
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
Quest-ce quun CI ?

• Un centre dintérêt est un fil conducteur pour un
  ensemble structuré dactivités (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
• - lanalyse des compétences et des savoirs
  associés décrits dans le programme.
• - de lexpérience de lenseignant et de sa
  compétence en didactique qui lui permettent
  didentifier les points clés du programme.

Les CI peuvent varier dune équipe pédagogique à
une autre Les CI évoluent au fur et à mesure de
lexploration des systèmes et de la complicité de
léquipe pédagogique
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
DEFINIR SA LISTE DE CI

• COMMENCER PAR FAIRE LINVENTAIRE DES SYSTEMES DU
  LABORATOIRE
• - étudier le fonctionnement des systèmes
  existants
• sapproprier les problématiques développées
• répertorier les solutions technologiques
  proposées

Représentation souvent possible sur les systèmes
des laboratoires
Matière dœuvre Entrante
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
DIFFICULTES RENCONTREES
Solutions possibles

• Modéliser avec des logiciels de simulation
  certaines fonctions
• Contacter les entreprises fournissant les
  systèmes

Pour le champ disciplinaire Génie Electrique -
Moins de systèmes didactisés - Peu de
documentations pédagogiques ou de renseignements
dans les dossiers ressources
Laboratoire sous-équipé
Négocier lutilisation du matériel des sections
de BTS ou SSI
Etre vigilant sur les achats futurs de nouveaux
matériels
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
UN EXEMPLE DE LISTE DE CI
CI 1 Analyse globale et performances des
systèmes
Savoirs Compétences
A Lanalyse fonctionnelle Analyse fonctionnelle (schémas fonctionnels, SADT, FAST) Identifier les fonctions assurées par le système et les structures qui les réalisent.
B Structure générale des systèmes Structure générale des systèmes (chaînes d'énergie et d'information, flux dénergie) 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 dun correcteur pour obtenir un asservissement avec des performances données. Utiliser un logiciel de simulation (DIDACSYDE )
D Les systèmes séquentiels Les règles du grafcet Décrire , commenter et améliorer le fonctionnement séquentiel dun système
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 2 La Chaîne dEnergie avec une MCC (
Alimenter, Convertir, Distribuer)
Savoirs Compétences
MCC 1 - Structure et Fonctionnement d'une Machine à Courant Continu 2 - 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 lélectronique de puissance Choisir le type de convertisseur statique pour la commande dune machine à courant continu en fonction de lapplication. Déterminer les stratégies de commande des interrupteurs Analyser une solution constructive
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 3 Acquisition et conditionnement des
informations
Savoirs Compétences
-Mise en forme dun signal issu de capteurs -Commande dinterrupteurs de la fonction distribuer Principes de Conversion A/N et N/A Filtrage analogique Montages à AOP Composants et fonctions logiques combinatoires et séquentielles Régler les paramètres dune cellule de filtrage ou damplification, dun montage astable, en fonction dun cahier des charges. Réaliser des fonctions simples avec AOP, et composants logiques Utiliser un logiciel de simulation (PSpice, ..)
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 4 La Chaîne dEnergie avec une MAS (
Alimenter, Convertir, Distribuer)
Savoirs Compétences
Moteur triphasé asynchrone 1 - Structure et fonctionnement d'une machine asynchrone 2 - Variateur de vitesse en U/f constant 3 Système triphasé de tensions Structure , fonctionnement et commande d'une machine asynchrone Analyser une solution constructive
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 5 Les performances des chaînes de
transmission de puissance A - La cinématique B
- Les actions mécaniques C - Dynamique,
puissance et énergie D - Les chaînes de solides
indéformables
Savoirs Compétences
A La cinématique A La cinématique 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 cinématique Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution dun problème de cinématique
A.4 La cinématique des engrenages Rapport de transmission dun engrenage Les trains épicycloïdaux
B- Les actions mécaniques B- Les actions mécaniques 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 daction mécanique correspondant Construire les schémas darchitecture
B.2 La statique Le PFS Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution dun problème de statique
B.3 Méthodologie de résolution dun problème de statique Calcul du degré dhyperstatisme Démarche disolement
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 5 Les performances des chaînes de
transmission de puissance A - La cinématique B
- Les actions mécaniques C - Dynamique,
puissance et énergie D - Les chaînes de solides
indéformables
Savoirs Compétences
C - Dynamique, puissance et énergie C - Dynamique, puissance et énergie C - Dynamique, puissance et énergie
C.1 La cinétique des solides Les éléments dinertie Le torseur cinétique
C.2 La dynamique Torseur dynamique PFD Dynamique des solides en translation Dynamique des solides des solides en rotation d'un axe fixe. Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution dun problème de dynamique.
C.3 Etude énergétique Puissance des efforts extérieurs et intérieurs à un système de solides indéformables Théorème de l'énergie cinétique Rendement Établir les relations entre les actions mécaniques et les mouvements quelles provoquent Déterminer et mettre en œuvre une méthode de résolution dun problème dénergétique Savoir mesurer une puissance et un rendement, localiser et quantifier les pertes.
C.4 Puissance électrique Rendement Réversibilité Quadrants de fonctionnement Définir les quadrants de fonctionnement du moteur dun système
D Les chaînes de solides indéformables D Les chaînes de solides indéformables D Les chaînes de solides indéformables
Les chaînes de solides indéformables Classification des chaînes de transmission de puissance Justifier lutilisation dun type de système de transmission et de transformation de mouvement
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 6 La relation Produit / Procédé /
Matériau A Les outils de la communication
technique B Spécification des conditions
fonctionnelles C - Les solutions constructives
associées aux liaisons D Les matériaux E
Obtention de brut
A Les outils de la communication technique A Les outils de la communication technique A Les outils de la communication technique
Savoirs Compétences
Les outils de la communication technique Lire un plan densemble Lire des documents techniques de type schémas et dessins Utiliser la documentation industrielle Décrire le fonctionnement
B Spécification des conditions fonctionnelles B Spécification des conditions fonctionnelles B Spécification des conditions fonctionnelles
Savoirs Compétences
B.1 Les ajustements Les ajustements Mettre en place la cotation fonctionnelle relative aux ajustements sur un dessin densemble.
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 détat de surface sur un dessin de définition.
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
CI 6 La relation Produit / Procédé /
Matériau A Les outils de la communication
technique B Spécification des conditions
fonctionnelles C - Les solutions constructives
associées aux liaisons D Les matériaux E
Obtention de brut
C - Les solutions constructives associées aux liaisons C - Les solutions constructives associées aux liaisons C - Les solutions constructives associées aux liaisons
Savoirs Compétences
C.1 La liaison encastrement Surfaces fonctionnelles pour transmettre les efforts et assurer la mise en position. Dimensionnement des clavettes Identifier, analyser, justifier les solutions retenues.
C.2 La liaison pivot Réalisation par glissement et par roulement Identifier, analyser, justifier les solutions retenues.
C.2 La liaison pivot 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 étanchéité Lubrification onctueuse à lhuile ou à la graisse
C.6 - Lubrification et étanchéité Etanchéité statique et dynamique Choisir un joint adapté à un problème détanchéité
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI 6 La relation Produit / Procédé /
Matériau A Les outils de la communication
technique B Spécification des conditions
fonctionnelles C - Les solutions constructives
associées aux liaisons D Les matériaux E
Obtention de brut
D Les matériaux D Les matériaux D Les matériaux
Savoirs Compétences
D - Les matériaux Composition dun alliage. Interpréter une courbe dessai de traction. Interpréter une spécification de dureté.
E Obtention de brut E Obtention de brut E Obtention de brut
Savoirs Compétences
E - Obtention des bruts Décrire les principaux procédés (soudage, fonderie, estampage, emboutissage)
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
2ème étape Les CI
CI1
Grandeurs physiques à acquérir
Informations Destinées aux autres systèmes et aux
interfaces H/M
Chaîne dInformation
CI3
COMMUNIQUER
ACQUERIR
TRAITER
Informations issues dautres systèmes et
dinterfaces H/M
Matière doeuvre Entrante
ordres
A C T I O N
ALIMENTER
DISTRIBUER
CONVERTIR
TRANSMETTRE
Énergie disponible
Chaîne dÉnergie
Matière doeuvre Sortante
CI2
CI5
CI6
CI4
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La séance de synthèse
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)

• Durée dun cycle de 2 à 4 semaines
• A partir d1 ou 2 Centres dIntérêt
• Fin de chaque cycle par une 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
-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
Moyens utilisables
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
3ème étape La progression pédagogique

• 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

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3ème étape La progression pédagogique
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
UN EXEMPLE DE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
Progression Rentrée - Toussaint
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3ème étape La progression pédagogique
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
Progression Toussaint - Noël
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3ème étape La progression pédagogique
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
Progression Noël -Hiver
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3ème étape La progression pédagogique
MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
Progression Hiver - Pâques
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
4ème étape Ecriture des TP
Sur un cycle de TP

• 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
• Létudiant
• identifie mieux la problématique
• conceptualise mieux,
• répertorie les solutions constructives
  différentes,
• Acquièrt petit à petit de lautonomie.

Avantages
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
4ème étape Ecriture des TP
Ecrire un texte de TP à partir de questions

• Que veut-on faire ?
• Définition du problème technique

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

• Modélisation par modèle de connaissance ou de
  comportement

• Analyse de la solution constructive

• Analyse des performances, Critiques, Propositions
  ou Réalisations daméliorations

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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
4ème étape Ecriture des TP
Problème technique posé Problème technique posé Centre dintérêt 
Prise en main et Analyse du besoin dun système, Elaboration dun premier modèle de connaissance ou description du fonctionnement séquentiel Prise en main et Analyse du besoin dun système, Elaboration dun premier modèle de connaissance ou description du fonctionnement séquentiel CI 1  Analyse Globale et performance dun système
Connaissances nouvelles Connaissances nouvelles Pré requis
Analyse fonctionnelle externe Intéracteurs Analyse fonctionnelle interne SADT, FAST, schéma fonctionnel, grafcet Analyse fonctionnelle externe Intéracteurs Analyse fonctionnelle interne SADT, FAST, schéma fonctionnel, grafcet Introduction à lanalyse des systèmes
Compétences nouvelles 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 asservi Décrire le fonctionnement séquentiel dun système séquenteil Identifier et caractériser les fonctions assurées par le système et identifier les structures qui les réalisent. Etablir un premier schéma bloc pour un système asservi Décrire le fonctionnement séquentiel dun système séquenteil Logiciel dacquisition et de traitement de données de chaque système
Documents élèves Documents élèves Documents à consulter
Texte de TP, documents réponses, documents techniques Texte de TP, documents réponses, documents techniques Dossier technique, Cours
Travail à réaliser Travail à réaliser Evaluation
Completer les documents réponse, réaliser les expérimentations, exploiter les résultats Completer les documents réponse, réaliser les expérimentations, exploiter les résultats Travail en autonomie Remise du compte rendu à la fin de la séance

Supports
-Axe Emeric -Cordeuse -DAE -Capsuleuse -Pilote
automatique -Portail -Bras Maxpid -Dialyseur
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MISE EN PLACE DES STRATEGIES PEDAGOGIQUES
5ème étape innovations pédagogiques
Objectif Ne faire quune seule discipline
aux yeux des étudiants
Un sujet de cours partagé la même semaine par
les 2 enseignants
Analyse fonctionnelle interne et externe
1h enseignant GM
1ère semaine de cours
Analyse Fonctionnelle
Structure interne dun système pluritechnologique
1h enseignant GE
Le TD commun
Un sujet sur un support pluritechnologique fait
en entier par chacun des deux enseignants avec un
groupe
Une seule moyenne pour létudiant
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BILAN
Sur 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
Sur les enseignants

• - émulation intellectuelle
• - travail à deux, partage
• - envie dacquérir une double compétence
• besoin dune bonne entente
• un énorme travail