Upload
fifi-godart
View
106
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Nano@school : Action de sensibilisation/formation de lycéens
Pôle CNFM de Grenoble
Francine PAPILLON, MINATEC, GIANT, CEA GrenobleAhmad BSIESY, CIME Nanotech, UJF – Grenoble I
Contexte ; CIME Nanotech, Pôle CNFM Grenoble
Présentation Action : pourquoi, démarche,
partenaires
Action formation professeurs
Action formation Lycéens
Quelques exemples d’Ateliers
Développement
Conclusion
CIME Nanotech
(créé en 1981 site Viallet, puis site Minatec en 2006)
3 000 m2 de plateformes technologiques pour l’enseignement et la recherche
(750 m2 de salles blanches de classe 1000 up-gradable à 10 )
Moyens du CIME Nanotech : 8 plateformes spécialisées
8 technology platforms dedicated to education and research
1500 students hosted each year
(undergraduate Engineers, PhD and post-doc)
140 000 hours/year in Education and Research
12 universities (nationwide) using the CIME Nanotech facilities each year
(Lyon, Marseille, Strasbourg, Montpellier, Nices,….).
140 instructors (professors) supervising the education programs
15 persons in the technical staff
Annual budget : ~ 3M€
CIME Nanotech Key data
Constat « global » :
Moins d’attraits pour la science dans les pays développés mais les jeunes sont férus de technologies
Les Nanotechnologies à l’école, pourquoi ?
Faire une carrière scientifique ?
« Je souhaite devenir un(e) scientifique »
Peu de jeunes européens ont l’intention de devenir scientifique !
Extrait du ROSE Report (the Relevance Of Science Education). Young People, Science and Technology.
University of Oslo Centre for Science EducationERT event, Brussels Oct 2. 2008
CIME dans MINATEC : un environnement Nano unique, expertise scientifique et d’enseignement, CNFM
Des objectifs convergents entre CIME, CNFM et académie:
• Diffusion de la culture scientifique, sensibilisation aux métiers scientifiques et technologiques
• Installer un enseignement de Physique et chimie moderne en prise avec l’actualité de la recherche
…. en Partenariat avec l’Education Nationale
… Rectorat de l’Académie - IPR Physique-Chimie
…. en Partenariat avec l’Education Nationale
… Rectorat de l’Académie - IPR Physique-Chimie
Particularité de l’Action :Permettre à un grand nombre d’élèves d’accéder
aux moyens du CNFMConstruire un parcours pédagogique cohérent
(préparation au lycée, Expérimentation au CIME, restitution au lycée)
Formation Continue (PAF) «Physique et chimie des objets quotidiens »
Deux sessions en 2012 : 55 stagiaires - 150 candidats ! Investigation pour l’utilisation d’expériences nouvelles en classe
de physique - chimie - svt
Deux sessions en 2012 : 55 stagiaires - 150 candidats ! Investigation pour l’utilisation d’expériences nouvelles en classe
de physique - chimie - svt
~100 profs
Formation de professeurs aux ateliers Nano@school
novembre 2012 : 13 Profs sélectionnés par l’académie et MINATEC
Présentation, Ateliers au CIME, fiches pédagogiques
novembre 2012 : 13 Profs sélectionnés par l’académie et MINATEC
Présentation, Ateliers au CIME, fiches pédagogiques 13 sessions Nano@school
De novembre à mai : 35 profs accompagnants PC-SVTDe novembre à mai : 35 profs accompagnants PC-SVT
Encadrée par 28 enseignants ou chercheurs EN + CIME + UJF + GreINP + MINATEC + INRIA
2 Stages profs lycée-collège (PAF )« Physique et chimie modernes »
Ateliers CIME o Ondes et télécom (F.Podevin & A.Morales - CIME)o Technologie microélectronique (M.Bonvalot - CIME)o Interfaces (M.Weidenhaupt - GreINP)o Solaire PV (A.Kaminski - CIME)o Effets de surface et agitation moléculaire (F.Marchi - UJF)o Stockage optique (F.Marchi - UJF)o Carbone et nanos (J.Chevrier – UJF & S.Redon - INRIA)
55 profs
Ateliers lycéens
Objectifs o Un projet de classe ambitieux pour les élèveso Une ouverture sur le monde de la recherche et les métiers
scientifiqueso aborder des problématiques liées au nanomondeo démarche d’investigation au lycée & dans un laboratoire de recherche
Démarche pédagogiqueo Une séquence élaborée par chaque lycéen/groupeo Un questionnement dans la durée (7 semaines)
Fil rougeo Travail de groupe en amont dans la classe & construction de
problématiqueso Expérimentation sur le site du CIME-Nanotech en lien avec ces
problématiqueso Exploitation et valorisation au sein de l’établissement
Journée au
9h-9h30 Introduction
9h30-12h Ateliers
12h-13h30 Déjeuner
13h30-16h Ateliers
Salle Blanche
Biotech Nanomonde
Une classe de 1ère S toutes les 2 semaines au CIME Nanotech
Offre pédagogique sur 1 jour : 2 ateliers (2x 2h30)
Fiches pédagogiques enseignants (amont)
Fiches techniques Ateliers chercheur (amont)
Interventions en lycée, conférences (aval)
Mises à disposition : professeur d’université, prof lycée
Appel à candidatures via lettre du Recteur (septembre)
12 classes : 330 lycéens et 35 accompagnateurs
220
17
45
45
42 intervenants400 heures63h
58h
107h
78h
63h
4h
MINATEC-LETI
MINATECINAC
UJF G INP EducationNationale
INRIA
Encadrement
Encadrants ( EC&C) : 25 h x 100€ = 2500 €
Location des salles : 192 h x 7 € = 1344 €
Repas : 40 personnes x 5€ = 200 €
4000 €
Terminale S : Chaine de transmission d’informationProcédés physiques de transmission
Propagation libre et guidée : (câble et par fibre optique ; notion de mode.
Transmission hertzienne. Débit binaire. Atténuation
Transmettre l’information : câble ou fibre optique ?
Parcours expérimental Spectre électromagnétique & télécom
Propagation par câble ; aspects temporels
Télécommunications par fibres optiques :Atténuation, modes; débit binaire
Emetteurs & récepteurs hyperfréquencesDiagrammes de rayonnement et diffraction
Parcours recherche et innovation (avec IMEP-LAHC)expérimenter (chambre anéchoïde), simuler (ADS),innover (métapapiers), science & société, santé …
Plateforme caractérisation
Ouverture sur la recherche pluridisciplinaire matériaux & énergie LMGP
Nouveau simulateur solaire au CIME
Première S Interaction lumière-matière, spectre solaire Sources d’énergie renouvelables, Conversion d’énergie dans un générateur, stockage
Terminale S – spécialité Matériaux : semiconducteurs ; propriétés électriques Epreuve expérimentale BAC
Terminale STI2DBAC : mission la tente de demainToile solaire, Localisation, Stockage de l’énergie
Semiconducteurs, Si-PV Silicium ou autres semiconducteurs ?Absorption ou émission de photonsDiodes, ApplicationsLa physique des cellules SiPV
A. Kaminski, CIME-Carac.Cellules Si-PV, Simulateur solaireCarac. électriques, rendement,Technologies
Cellules solaires à colorant, problématiques pluridisciplinaires Extraction et spectres de colorants, photosynthèse, électrolytes
E. Puyoo, LMGP- GreINP Cellule solaire à colorants : une photopile
Réalisation é& caractérisation
Matériaux nanostructuré (TiO2)
Construction d’un parcours professeursCellules solaires : approche silicium ou colorant ?
Scénario & modalités de l’atelier (A. Kaminski, G. Baudrant, E. Martinet)
Présentation de la problématique : l’énergie solaire, processus quantiques s, diodes, …
Problème 1 : Comment faire fonctionner un ventilateur solaire ?Essais-erreurs, association générateur/récepteur, point de fonctionnement, chaine énergétique, mesures électriques, bilan de puissance … Autre scénario : implantation de modules …
Problème 2 : Comment un scientifique évalue-t-il et optimise-t-il les caractéristiques d’une cellule solaire photovoltaïque au silicium Mise en œuvre du simulateur solaire, caractéristiques, rendement, ombrage, optimisation
5 sessions de cet atelier ; des élèves qui s’engagent et
communiquent Fiche Atelier, Support pédagogiques (présentation ppt, feuille de TP, notice, situation problème)
Mise en place de l’Atelier solaire-photovoltaïque avec les classes Nano@School
Atelier CAOLaurent Fesquet, Katell Morin-Allory,
Robin Rolland-Girod, Eric Martinet
Concevoir des systèmes complexes ?
Comprendre les stratégies de conception des systèmes :•comportant plusieurs centaines de millions de transistors•Intégrant de nombreuses contraintes techniques (consommation, vitesse, surface, compatibilité EM, …)•Exploitant des technologies avancées et ultimes (65 nm, 40 nm, 28 nm et bientôt 14 nm)
Appréhender le flot de conception
Niveau 1for i= 0 to 10docase input of1 : b = 5; 2 : b = 10;end;
Niveau 2Begin@ posedge (clock) -> trig;if (trig = 1) a = b&c;end;
Niveaux abstraction
Plan de fabrication
Algorithmes
Schémas
Niveau 5Masques
Logiciel Microwind :éditeur de Layout
Masques
Niveau 3Portes logiques
Niveau 4Transistors
Logiciel Dsch :éditeur de schemas
Spécifications&
contraintes
Visualiser les étapes de conception
Simuler le circuit
Dessiner le plan(masques)
Visualiser le circuit en 3D
Mettre en oeuvre
• Réaliser un système automatique d’adaptation aux conditions lumineuses d’une caméra
• Ecriture d’un code simple en VHDL pour réaliser la fonction
• Prototypage sur une carte FPGA équipée d’une caméra Caméra
CCD
Carte FPGA
Mire RVB
Un nouvel atelier pour 2013:
Nano safety : mesures et prévention des nanos
Mettre en œuvre des techniques de détections de particules aérosols dans le cadre d’une démarche d’évaluation des risques.
Mettre en évidence la spécificité des nano-particules : comportement dans l’air et lois d’échelle (frottements vs gravité), réactivité, exposition par les voies aériennes (inhalation).
Direction : CIME Nanotech, MINATEC, Rectorat
Pilotage : F.Papillon, A.Bsiesy, E.Excoffon
Coordination : T. David, E. Martinet (prof du secondaire)
Comité exécutif : T. David, E. Martinet, L. Chagoya-Garzon
Les élèves vous disent MERCI à tous pour votre contribution au programme Nano@school