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L’enseignement scientifique et
technologique en STI2D
22 novembre 2011
Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN
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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.
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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.
Mais aussi avec une voie technologique industrielle
rénovée, avec la série STI2D qui n’a plus comme
objectif final de préparer un BTS.
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La série STI2D est une vraie voie scientifique et
Programmes
écrits en
STI
technologique
spécifique
offrant uneBTS
alternative
fonction des BTS
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 potentielAu peut
leur
plus haut
permettre Prépare
d’envisager
une poursuiteniveau
d’études
au
à la poursuite
:
M2
STI
d’ études
doncparcours
L, BTS,
plus haut niveau même si de nombreux
DUT
passeront par une STS.
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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.
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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.
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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.
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Comment ?
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.
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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.
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Des situations réelles, concrètes vont être choisies en
fonction de leur pertinence pour introduire les
concepts mathématiques.
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Exemple : scie sauteuse
Manivelle 2
Bâti 0
Coulisseau 3
Rotor moteur 1
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Mathématiques
Fonctions
trigonométriques
Fonction dérivée
Dérivée de t
sin (ωt)
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Sciences Physiques
Enseignement
Transversal
Thème : Transport
Comportement
Sous-thème : Mise en énergétique des
systèmes
mouvement
(transformation de
Notions et contenus :
l'énergie)
Référentiels,
trajectoires, vitesse, Typologie de
solutions
vitesse angulaire,
constructives des
accélération
liaisons entre solides
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Position de
la molette
Fréquence de rotation
(tours.min-1)
1
2
3
4
5
6
500
1000
1400
2000
2500
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.
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Un schéma technologique en
plan
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Quelques « points durs » dans les échanges
inter disciplinaires
Le 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.
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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
technologiquement
à
fausses
des
interprétations
(liaison
de
type
encastrement au point H).
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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 ».
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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.
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Une
imagination
parfois
débordante
des
enseignants de mathématiques qui leur permet de
résoudre
mathématiquement
technologiquement
incohérents
des
ou
problèmes
irréalistes
(exemple des plombs de chasse, exemple de la
perte de chaleur dans un loft).
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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.
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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…
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Exemple : Courants porteurs et boîtiers CPL
Compteur Linky
Client
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Mini-ordinateur
Réseau électrique
Transformateurs
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Réseau
téléphonique
Centrale de
supervision
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Mathématiques
Sciences Physiques
Enseignement Transversal
Caractérisation des
fonctions relatives à
l’énergie et à l’information
Énergie et puissance
Fonctions
Codage (binaire,
électriques : tension,
trigonométriques
hexadécimal, ASCII) et
intensité
Représentation
transcodage de
Transport et
graphique d’une
l’information,
distribution de
fonction
compression, correction
l’énergie électrique
Transmission de
l’information, réseaux et
internet
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Il est important que les professeurs de
mathématiques, SPCFA et de STI
constituent une équipe interdisciplinaire
qui se complète et élaborent leurs
progressions pédagogiques de manière
concertée.
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