Programme de SI pour le Bac 2014

Publié le 3 Avril 2014 | par Baboume | dans Bac, Sciences de l'ingénieur, Terminale S

Le programme de Sciences de l’ingénieur (SI) en classe dePremière et de Terminale pour le Bac 2014 s’organise autour de quatre thèmes majeurs : analyser, modéliser, expérimenter et communiquer.

Il se découpe entre compétences à maîtriser et connaissances à acquérir.

Objectifs généraux du programme de SI

Notre société devra relever de nombreux défis dans les prochaines décennies. Les démographes annoncent une forte croissance de la population mondiale, répartie inégalement sur les territoires. Il faudra donc proposer des réponses aux besoins fondamentaux des hommes, tels que l’accès à l’eau, à l’énergie, à l’alimentation, à l’habitat, au transport, à la santé, à l’éducation et à l’information.

Pour satisfaire ces besoins, la recherche de solutions devra se faire dans un contexte environnemental contraint, au sein d’une concurrence économique internationale et avec la nécessité d’assurer un développement durable pour tous.

La réponse à ces défis passe inévitablement par la formation d’ingénieurs et de chercheurs aux compétences scientifiques et technologiques pluridisciplinaires de haut niveau, capables d’innover, de prévoir et maîtriser les performances des systèmes complexes, en intégrant les grandes questions sociétales et environnementales.

L’enseignement des sciences de l’ingénieur, dans le cycle terminal du lycée, a pour objectif d’aborder la démarche de l’ingénieur qui permet, en particulier :

de vérifier les performances attendues d’un système, par l’évaluation de l’écart entre un cahier des charges et les réponses expérimentales (figure1, écart 1) ;
de proposer et de valider des modèles d’un système à partir d’essais, par l’évaluation de l’écart entre les performances mesurées et les performances simulées (figure 1, écart 2) ;
de prévoir les performances d’un système à partir de modélisations, par l’évaluation de l’écart entre les performances simulées et les performances attendues au cahier des charges (figure 1, écart 3) ;
de proposer des architectures de solutions, sous forme de schémas ou d’algorigrammes.

L’identification et l’analyse de ces écarts peuvent mobiliser des compétences pluridisciplinaires, en particulier celles développées en mathématiques et en sciences physiques-chimiques fondamentales et appliquées. Les sciences de l’ingénieur renforcent les liens entre les disciplines et participent à la poursuite d’études dans l’enseignement supérieur.

Les sciences de l’ingénieur développent des démarches pour analyser des systèmes complexes pluri-technologiques.

Les compétences acquises sont ainsi transposables à l’ensemble des domaines scientifiques et technologiques, et permettent d’appréhender des situations inédites.

Interdisciplinarité

En classe de première, les travaux personnels encadrés sont intégrés dans l’horaire de sciences de l’ingénieur. Le principe de base est la pluridisciplinarité, deux disciplines au moins doivent être impliquées : la discipline caractéristique de la série ainsi que, par exemple, les mathématiques, la physique-chimie ou encore les sciences de la vie et de la
Terre.

En classe terminale, un projet interdisciplinaire sera également mis en place dans un volume horaire d’environ 70 heures en collaboration avec les disciplines scientifiques ou encore les disciplines de l’enseignement commun.

Tice

Les technologies de l’information et de la communication sont systématiquement mises en œuvre dans cet enseignement.

Elles accompagnent toutes les activités proposées :

recherche et exploitation de dossiers numériques ;
analyse structurelle des systèmes ;
simulation de comportement des systèmes ;
expérimentations assistées par ordinateur locales ou à distance et matérialisation d’idées (maquette numérique, programmation et prototypage rapide) ;
suivi et comptes rendus d’activités d’analyse et de projet ;
archivage et consultation des productions des élèves.

Toutes ces activités, individuelles et en équipes, s’inscrivent naturellement dans le contexte d’un environnement numérique de travail (ENT) et participent à la préparation du B2i niveau lycée.

Compétences finales visées

L’enseignement des sciences de l’ingénieur a pour objectif de développer les compétences présentées ci-dessous :

Les systèmes complexes choisis peuvent relever des grands domaines suivants : énergie, information et communication, transport, production de biens et de services, bâtiments et travaux publics, santé, agroalimentaire. Cette liste n’est pas exhaustive et les enseignants ont la possibilité de s’appuyer sur d’autres domaines qu’ils jugent pertinents.

Programme de SI

A – Analyser
A1 Analyser le besoin
A2 Analyser le système
A3 Caractériser des écarts
B – Modéliser
B1 Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système
B2 Proposer ou justifier un modèle
B3 Résoudre et simuler
B4 Valider un modèle
C – Expérimenter
C1 Justifier le choix d’un protocole expérimental
C2 Mettre en œuvre un protocole expérimental
D – Communiquer
D1 Rechercher et traiter des informations
D2 Mettre en œuvre une communication

La représentation des systèmes, si elle s’avère nécessaire, se fera avec des outils numériques. L’utilisation des logiciels retenus n’implique pas la maîtrise de leurs fonctionnalités.

Chaque compétence est présentée avec les connaissances et les capacités associées :

un premier tableau définit les compétences terminales attendues, spécifiant le contrat d’évaluation ;
un second tableau présente les connaissances et les capacités associées ainsi que le niveau de maîtrise des capacités.

Les capacités associées aux connaissances seront dispensées à partir de tout ou partie d’un système, disponible sous forme matérielle ou virtuelle, instrumenté si nécessaire, défini par un dossier technique.

La maîtrise des capacités est définie selon les trois niveaux suivants :

Niveau A – Les concepts sont abordés dans un contexte d’application adapté. Les élèves découvrent la définition et les caractéristiques de chaque concept.
Niveau B – Les activités proposées sont simples et variées. Elles mobilisent des outils et des méthodes dans un contexte connu. La démarche est donnée, la résolution est guidée et le choix de la méthode est toujours précisé.
Niveau C – Les situations proposées exigent la mise en œuvre de démarches mobilisant des outils et des méthodesdans un contexte nouveau. Les élèves doivent pouvoir justifier ces démarches et interpréter tout ou partie des résultatsobtenus par rapport au problème posé.

Lorsque le niveau est précisé en classe de première, cela signifie qu’il est atteint en fin de classe de première et qu’il peut être utilisé en classe de terminale.

Lorsque le niveau n’est précisé qu’en classe de terminale, cela signifie qu’il est atteint en fin de classe de terminale mais qu’il peut être introduit en classe de première.

Analyser

Analyser le besoin

Analyser le système

Caractériser des écarts

Modéliser

Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système

Proposer ou justifier un modèle

Résoudre et simuler

Valider un modèle

Expérimenter

Justifier le choix d’un protocole expérimental

Mettre en oeuvre un protocole expérimental

Communiquer

Rechercher et traiter des informations

Mettre en oeuvre une communication

Le projet : PPE

Le projet mobilise des compétences pluridisciplinaires, en particulier celles développées en sciences de l’ingénieur, en mathématiques, en sciences physiques-chimiques fondamentales et appliquées, en sciences de la vie et de la Terre, et sollicite des démarches de créativité pour imaginer des solutions qui répondent à un besoin.

Les activités des élèves sont organisées, par groupes, autour d’une démarche qui consiste à :

analyser le problème à résoudre ;
imaginer des solutions ;
choisir une solution et justifier le choix d’un point de vue scientifique, technologique, socio-économique ;
formaliser la solution ;
réaliser tout ou partie de la solution ;
évaluer les performances de la solution ;
présenter la démarche suivie.

Dans le cadre de ces activités, les productions attendues peuvent être :

des justifications scientifiques, technologiques, socio-économiques, etc., validant la solution proposée ;
des architectures de solutions sous forme de schémas, croquis, blocs diagrammes fonctionnels et structurels ou d’algorithmes ;
des documents de formalisation de la solution imaginée ;
des supports de communication ;
un prototype ou une maquette numérique ou matérielle.