Transcript Labo et equipements SSI 11 mai 2012 - Site Sti@ac

Laboratoire et
équipements
pour les Sciences de
l’Ingénieur
Académie de Lille
Séminaire S SI – 11 mai 2012 –
Lycée Colbert de Tourcoing
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Document « ressources pour le cycle terminal » publié en juin 2011
Document téléchargeable sur éduscol :
http://media.eduscol.education.fr/file/SI/14/7/LyceeGT_Ressources_SI_T_serieS
_182147.pdf
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Laboratoire et équipements
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Espace de formation
– un laboratoire de
sciences de l’ingénieur
d'au moins 100 m²
pouvant accueillir au
maximum une classe
entière ;
– une salle banalisée
équipée des moyens de
vidéo projection et
située à proximité du
laboratoire.
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Organisation pédagogique
Installation en îlots :
-installation structurelle,
-mais aussi et surtout une organisation pédagogique visant au travail en groupe
des élèves.
Que trouver sur un îlot ?
Au-delà des postes informatiques (2 à 3), de leurs logiciels et des matériels de
mesure (détaillés dans le document ressources), les îlots doivent comporter
supports, sous-ensembles ou maquettes des supports, maquettes numériques des
supports, …
Les élèves ont des activités différentes, qui conduisent aux mêmes acquisitions de
compétences ou à des acquisitions de compétences complémentaires, le tout étant
harmonisé lors des séances de synthèse.
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Equipes 2 et 4
Robot tondeur
Illustration
Equipes 3 et 5
Volant à retour de force
Equipe 1
Pilote TP32
Thème
Energie
Problématique
Quels sont les moyens
mis en œuvre pour
transformer l’énergie?
Problèmes techniques
Comment transmettre un effort et un mouvement ?
Comment transformer l’énergie électrique ?
Comment contrôler l’énergie électrique transformée ?
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Les îlots permettent :
– aux élèves de travailler individuellement ou
par équipes, d’avoir accès à un système, de
réaliser des mesures et d’utiliser l’outil
informatique durant chaque activité ;
– à l’enseignant d’intervenir de façon
occasionnelle face à tous les élèves, par
exemple lors des phases d’activation et de
restitution.
Chaque îlot doit permettre d’accueillir six élèves au maximum.
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Spécifications techniques du laboratoire
Zone du professeur
2 points d’accès avec chacun 3 PC 230 V 10/16A + T et 3 prises RJ 45
Pour chaque îlot
6 PC 230 V 10/16A + T
4 PC 230 V 10/16A + T et 4 prises RJ 45
Equipements
Un tableau
Une surface de projection ou un TBI
Des mobiliers pour construire 6 îlots
Un bureau pour le poste informatique du professeur
37 fauteuils à hauteur réglable et sur roulettes
Des moyens de rangement
Un vidéo projecteur fixe
19 postes informatiques en réseau
Un ordinateur portable
Un moyen pour scanner et imprimer en réseau
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Appareils de mesure de base équipant chaque îlot :
Les îlots devront être équipés au minimum des appareils de mesure suivants :
• multimètre numérique ;
• sonde de courant ;
• deux sondes de tension différentielles ;
• oscilloscope 100 MHz, deux voies avec fonction de calcul sur les voies (addition,
produit) ;
• générateur de fonctions numérique 20 MHz ;
• alimentation stabilisée 2x30 V réglables, 5 Volts - 3 A.
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Logiciels informatiques
Les postes informatiques devront être équipés au minimum des outils
informatiques suivants :
• progiciel de CAO 2D et 3D ;
• module de simulation mécanique associé ou non au progiciel de CAO 3D ;
• progiciel d'analyse de trame ;
• progiciel de description du comportement par graphe d’état, logigramme,
algorigramme avec module permettant de générer et implanter un programme
dans un système cible ou une carte de développement ;
• progiciel incluant une approche causale ou acausale permettant de simuler le
fonctionnement complet d’un système intégrant plusieurs sources d’énergie,
plusieurs convertisseurs d’énergie et leurs commandes associées ;
• suite bureautique avec tableur-grapheur, traitement de texte, logiciel de
présentation.
Ces outils informatiques peuvent être acquis séparément ou intégrés dans un ou
plusieurs produits.
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Matériels pédagogiques
Extrait du document ressources de juin 2011 :
« Il est recommandé de choisir des supports d’enseignement dans le champ
des matériels grand public et de l’environnement des élèves. Le coût unitaire
doit être compatible avec des achats multiples et permettre des
renouvellements fréquents afin de suivre les évolutions technologiques. »
Ces matériels seront donc peu coûteux et légers permettant ainsi une implantation
dans tous les lycées.
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Les supports d’enseignement
Proposition du guide d’équipement à paraître :
Il est indispensable de s’assurer que les indications du cahier des charges
fonctionnel doivent pouvoir pour tout ou partie être quantifiées par des mesures
expérimentales de grandeurs physiques sur le système réel ou par la simulation à
l’aide des modèles.
Les modèles sont considérés comme faisant partie du système ; ils peuvent être
acquis auprès des fournisseurs d’équipements en même temps que le système
matériel, ou pourront être développés dans le cas de systèmes existants déjà dans
le laboratoire.
Les supports d’enseignement permettent d’aborder aussi bien les thèmes vus en
enseignement d'exploration sciences de l'ingénieur tels que la mobilité, le sport, la
sante, l’habitat, les équipements publics, l’énergie, la communication, la culture et
les loisirs, la bionique, la dématérialisation des biens et des services que les
thèmes préconisés dans le document ressources pour la classe.
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Exemple de descriptif et des possibilités pédagogiques d’un
support d’enseignement
Thème : Énergie
ExempleSystème
: Projecteur de scène motorisé
Besoin
Animer une scène par des effets lumineux
Indications quantifiées
dans le cahier des
charges
Vitesse angulaire, position angulaire,
intensité lumineuse, nombre de couleurs
Grandeurs mesurables
Grandeurs simulées
La vitesse angulaire, l’intensité lumineuse, la
position, la consommation d’énergie,
possibilité de visualisation physique et
logique des trames
La vitesse angulaire, la position, la
consommation d’énergie, génération logique
des trames
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Analyser le système
ANALYSER
X
X
X
X
X
Projecteur motorisé pour
l'éclairage de scène
Modèle réduit de
véhicule hybride
Lampe dynamo
à gachette inertielle
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Identifier et caractériser
les grandeurs agissant
sur un système
Réversibilité d’une source, d’un actionneur,
d’une
chaîne deXtransmission
X
X
X
Système de numération,
codage
Sys tème de numéra ti on,
coda ge
X
X
X
Modèl e OSI
X
X
Modèle OSI
Rés ea ux de communi ca ti on, s upport de communi ca ti on,
Réseaux noti
deoncommunication
de protocol e, pa ra mètres de confi gura ti on,
X
X
on de tra me, l i a i s ons s éri e et pa ra l l èl e
Support denoticommunication,
Archi tecture d'un rés ea u (topol ogi e, mode de
ca ti on, méthode
d'a ccès a u s upport,de configuration
notion de communi
protocole,
paramètres
X
X
techni ques de commuta ti on)
Notion de trame, liaisons
Ma téri a ux série et parallèle X
X
X
X
X
Comportement du s ol i de déforma bl e
X
X
X
Architecture d’un réseau (topologie, mode de communication, type de transmission,
Caractériser des écarts Ana l ys er des éca rts
X
X
X
X
X
X
X
X
X
méthode d’accèsFronti
auèresupport,
techniques
de l 'étude
X de Xcommutation)
X
X
X
X
X
X
X
ra ctéri s ti ques des gra ndeurs phys i ques
Matériaux Ca(méca
ni ques , él ectri ques , thermi ques ,
X
X
X
X
X
X
X
X
X
a cous ti ques , l umi neus es , …)
Comportement du Ma
solide
déformable
téri a ux
X
X
X
X
X
X
X
X
Composants réalisant les fonctions de la chaîne d’information
Analyse des écarts
Assistance au
développement
X
Systèmes logiques
évènementiels
Cha îne
d'i nforma ti on
X
X
X
X
X
X
X
Cha îne d'énergi e
X
X
X
X
X
X
X
X
Langage de
description : graphe d’états, logigramme, GRAFCET, algorigramme
Sys tèmes l ogi ques évènementi el s , La nga ge de
cri pti on : gra phe d'éta ts , l ogi gra mme, GRAFCET,
X
X
X
X
Systèmesdesasservis
a l gori gra mme
Composants réalisant
de la
d’énergie X
Sys tèmes ales
s s ervifonctions
s
X chaîne
X
X
Compos a nts réa l i s a nt l es foncti ons de l a cha îne
d'énergi e
Compos a nts réa l i s a nt l es foncti ons de l a cha îne
d'i nforma ti on
Révers i bi l i té d'une s ource, d'un a cti onneur, d'une
cha îne de tra ns mi s s i on
Environnement
Compteur de consommation
à distance
X
Energie
Robot ROVIO
X
Protection
AR Drone
X
Confort
Ventilateur
sans pale
X
Santé
Tensiomètre
Ma ti ère d'œuvre, va l eur a joutée, fl ux
Support
Assistance à
la rééducation
Automate de
prélèvement sanguin
Echasse urbaine
Gyropode
Modèle réduit de
Buggy 4x4 pour
la compétition
Compétences
Analyser
le besoin
Macro compétences
Besoin, finalités,
contraintes, cahier des charges
Thème sociétal
Mobilité
Analyse fonctionnelle externe
Expression fonctionnelle du besoin
Fonctions d’usage, de service, d’estime
Liens Support - connaissances du
Système
programme de S SI
Frontière d’étude
Environnement
Architectures
fonctionnelle
et organique d’un système
Connaissances
/ Capacités en commentaire
Bes oi n, fi na l i tés , contra i ntes , ca hi er des cha rges
X
X
X
X
Impact environnemental
Ana l ys e foncti onnel l e externe Expres s i on du bes oi n
X
X
X
X
Foncti ons d'us
a ge, de s ervi
ce, d'es ti me
Matière d’œuvre,
valeur
ajoutée,
flux X
X
X
X
Sys tème, Fronti ère de l 'étude, Envi ronnement
X
X
X
X
Chaîne d’information
Archi tectures foncti onnel l e et orga ni que d'un s ys tème
X
X
X
X
Chaîne d’énergie
Impa ct envi ronnementa l
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
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Liste des matériels de mesures adaptés à chaque support
Projecteur motorisé
pour l’éclairage de
scène
Compteur d’énergie électrique, oscilloscope, deux
sondes de tension différentielles, sonde de courant,
luxmètre, accéléromètre 6 axes
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Regard sur les systèmes actuels:
Système
Thème sociétal
Remarque
Pousse seringue
Santé
Cordeuse de raquettes
Confort / Sport
Dérailleur Mektronic
Confort / Sport
Peu de grandeurs mesurables
Store Somfy
Confort / Domotique
IL existe des solutions technologiques plus
récentes.
Ouvre portail Faac
Confort / Domotique
IL existe des solutions technologiques plus
récentes.
Tondeuse Média
Confort / Jardinage
Sécateur Infaco
Confort / Jardinage
Epaule Giroticc
Confort / Robotique
Système de production. A supprimer
Bras Schrader
Confort / Robotique
Système de production. A supprimer
Réseau Caméra
Protection / Communication
IL existe des solutions technologiques plus
récentes et moins coûteuses. A remplacer
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Exemple de support
Tapis de course pour joggeur
« Didactisable »
Porteur de sens
Tapis TC 290
Domaine peu investi
Faible coût (400 euros)
Solutions techniques simples
2 chaînes d’énergie indépendantes
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Ressources
-Un dossier technique
-Une modélisation Solidworks
-Deux modélisations Matlab:
-Une issue du modèle Solidworks (simMechanics)
-Une issue de la modélisation de la chaîne de la
bande de roulement
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Stratégies pédagogiques possibles
Question sociétale
Comment faciliter et optimiser les
phases de préparation sportive?
Problématique
Comment adapter le système à
l’effort souhaité?
Problèmes techniques possibles
Comment adapter la vitesse?
Comment adapter la dépense énergétique?
Comment évaluer la dépense énergétique?
Comment adapter l’inclinaison du tapis?
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Stratégie pédagogique retenue pour une séquence.
Activité 1 :
évaluer la dépense
énergétique
Système
souhaité
Système réel
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Système
simulé
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Activité 2 :
Adapter le système
à l’effort souhaité
Système réel
Système
souhaité
Système
simulé
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Merci de votre
attention
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