Norbert Perrot - Doyen du groupe STI de l'IGEN 117/05/2013
Présentation des programmes de
sciences industrielles de l’ingénieur
de CPGE
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Le contexte
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1. Calendrier contraint (relance des travaux
le 19 juillet 2012 – programmes rendus le 25 octobre
2012), avec un cahier des charges fluctuant :
- toilettage pour adapter les programmes de CPGE à
ceux du cycle terminal du lycée ; - puis adaptation ;
- puis programmes rédigés en compétences, et
ensuite organisés en semestres ; - puis introduction d’un enseignement d’informatique
avec la suppression des heures de Kholles
informatiques.
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2. La structure et les horaires des filières MPSI – MP, PCSI
– PSI, PTSI – PT et TSI sont maintenus avec des points
d’interrogation ou de vigilance, comme sur les seuils de
dédoublement, ou la pérennité de ces programmes (une
année ?).
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Les objectifs des nouveaux programmes
de sciences industrielles de l’ingénieur
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1. Mettre en place un véritable continuum de
l’enseignement de notre discipline (technologie, SI, SII,
ETT, ESS - ce qui prouve la complexité quand on voit
que notre discipline n’a pas toujours le même nom
selon les niveaux où elle est enseignée) de la 6e à
bac + 2.
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Avec déjà quelques dates clés :
- septembre 2009, mise en application des programmes
de la 6e à la 3e ;
- septembre 2010, mise en application des programmes
de seconde ;
- septembre 2011, mise en application des programmes
du cycle terminal du lycée.
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Ce continuum est articulé autour de l’approche
approche MEI (matière – énergie – information)
Les programmes, du collège et du lycée, sont en
continuité et non déconnectés les uns des autres,
même si tous les élèves du lycée général et
technologique ne sont pas tous concernés par cet
enseignement.
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Collège – six approches
Analyse et conception de l’objet technique
Matériaux utilisés
Énergies mises en œuvre
Évolution de l’objet technique
Communication et gestion de l’information
Processus de réalisation de l’objet technique
STI2D et S-SI
Approche MEI
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2. Les CPGE font partie du dispositif post baccalauréat
0 ± 5 ans, et participent à la formation des ingénieurs,
elles n’ont pas pour objectif unique de préparer à la
réussite à un concours.
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Les nouveaux programmes de sciences
industrielles de l’ingénieur
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1. Les programmes sont basés sur l’apprentissage des
démarches de l’ingénieur, donc sur leur articulation
autour de l’analyse des écarts entre le souhaité, le
mesuré et le simulé, et éventuellement sur les mesures
à prendre pour les réduire.
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2. Les programmes doivent se projeter dans l’avenir et
les supports qui servent d’illustration à l’enseignement
sont pluri technologiques, d’où l’utilisation d’outils
nouveaux comme SysML, la modélisation multi-
physique, une approche moins « mécanicienne » et le
dépoussiérage, pour ne pas dire plus, du programme
de la filière PTSI-PT.
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C’est dans ce contexte, et avec ce cahier des charges,
que les 4 programmes ont été élaborés, avec la
volonté d’une certaine homogénéité, et d’une
organisation imbriquée en « poupées russes » même
si l’expression n’est pas exactement appropriée.
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Organisation générale
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PCSI - PSIMPSI - MP PTSI – PT et TSI
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Domaine du laboratoirePerformances
mesurées
Domaine du commanditairePerformances
attendues
J'ai envie
J'ai besoin
Domaine de la simulationPerformances
simulées
Éca
rt L
-CÉ
cart
S-L Éca
rt S
-C
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Système souhaité
Systèmeréel
Systèmesimulé
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Cette organisation s’appuie sur un volet modélisation
important et commun à toutes les filières.
Cette modélisation doit prendre en compte le triptyque
matière – énergie – information.
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Pour mener à bien cette modélisation, il faut s’appuyer
sur des outils et des logiciels qui ont évolué.
SADT, FAST sont limités en particulier par la difficulté de
leur intégration avec d’autres formalismes.
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Un nouveau langage, nommé SysML, a été introduit, car
il permet de représenter les exigences du système, les
éléments non-logiciels (mécanique, hydraulique,
capteur…), les équations physiques, les flux continus
(matière, énergie, etc.). SysML a été introduit en CPGE
car il intègre à la fois, les exigences, la structure et le
comportement d'un système par l'ensemble de ses
9 diagrammes.
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Issu d'UML pour l'ingénierie logicielle, cette extension à
l'ingénierie système permet une approche plus complète
par les modèles, cœur des programmes de CPGE. SysML
est donc bien dans l'esprit du programme avec un
ensemble de diagrammes permettant une véritable
approche d'ingénierie système.
Mais ce n’est qu’un outil.
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D’un volet conception
Pour les filières PTSI – PT et TSI , et selon le triptyque MEI
Imaginer des architectures fonctionnelles et structurelles
et des solutions technologiques.
Choisir, dimensionner une solution technique.
Pour la filière PCSI - PSI , et selon le triptyque MEI
Proposer des architectures fonctionnelles de solutions,
sous forme de schémas, de croquis ou d’algorigramme, …
Cette organisation est complétée
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D’un volet réalisation
Filière PTSI – PT, , et selon le triptyque MEI
Définir et choisir les procédés de réalisation.
Réaliser tout ou partie d’un prototype.
Filière TSI, , et selon le triptyque MEI
Réaliser et valider un prototype rapide ou une maquette
Intégrer des constituants dans un prototype ou une
maquette.
Les programmes définissent clairement les
limites de ce volet car les grandes écoles
souhaitent conduire elles-mêmes les
apprentissages sur ces domaines.
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Évaluations aux concours
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Chaque concours est libre, mais l’esprit des programmes
conduit à penser que les épreuves des concours vont
être élaborées pour évaluer les compétences ci-dessous.
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Analyser un système et ses exigences, et vérifier ses
performances.
Proposer et valider des modèles.
Analyser des résultats expérimentaux et leurs éventuels
écarts par rapport au cahier des charges ou à ceux
obtenus par l’exploitation de modèles.
Proposer éventuellement des solutions pour réduire ou
annuler ces écarts.
Épreuves d’admissibilité
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Proposer des protocoles d’essais expérimentaux et de
réalisation.
Proposer des architectures fonctionnelles et structurelles
de solutions, sous forme de schémas, de croquis ou avec
les outils de représentation des systèmes à évènements
discrets.
Mener une analyse d’impact environnemental sur la
conception, la réalisation et l’utilisation d’un système
pluri technologique.
Synthétiser un ensemble de résultats obtenus.
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Vérifier les performances attendues du système
industriel étudié.
Proposer, justifier et mettre en œuvre un protocole
expérimental afin de mesurer les performances du
système étudié.
Développer des modélisations nécessaires à l’analyse et
à la synthèse d’un système complexe, et à justifier les
modèles utilisés en fonction de l’objectif à atteindre .
Épreuves d’admission
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Mettre en œuvre une simulation numérique, et maîtriser
les conditions de simulation.
Mettre en évidence les écarts entre les performances
attendues, mesurées et simulées.
Valider et / ou recaler, à partir d’essais expérimentaux,
les modèles proposés.
Imaginer et choisir des solutions d’évolution du système,
de manière fonctionnelle et structurelle, en vue de
répondre à un besoin exprimé par un cahier des charges.
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Conclusions
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L’évolution des programmes est très nette dans la filière
PTSI-PT, elle l’est presque tout autant dans les autres
filières. La vigilance s’impose donc.
La progression pédagogique doit donc respecter le nouvel
esprit, et l’enseignement ne doit pas être morcelé.
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Les sciences industrielles de l’ingénieur constituent un
vecteur de coopération interdisciplinaire. Elles mobilisent
des compétences transversales qui sont développées en
sciences industrielles de l’ingénieur, mais aussi en
mathématiques et en sciences physiques, et dans
l’enseignement d’informatique qui ne relève pas de
prérogatives exclusives.
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Les supports des activités proposées relèvent des grands
domaines comme l’énergie, l’agroalimentaire, la santé, les
bâtiments et travaux publics, l’information et la
communication, la production de biens et de services ou
les transports.
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L’organisation pédagogique des laboratoires doit être
repensée en îlots ; il s’agit bien d’une organisation
pédagogique et non d’une organisation structurelle. Quatre
ou cinq élèves, qui travaillent sur un îlot, ne doivent en
aucun cas constituer un groupe, mais bien une équipe,
dans laquelle chacun aura un rôle essentiel et
complémentaire à celui des autres membres, pour réaliser
les tâches correspondant aux objectifs fixés par le
professeur.
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Le groupe STI de l’IGEN :
- souhaite éviter que la voie d’alimentation naturelle
de PSI soit MPSI (différenciation des filières ? place des SII dans l’orientation
en fin de première année ?... Voir BOEN n°23 du 5 juin 1997) ;
- s’interroge sur la pertinence de maintenir, à moyen
terme, les filières PTSI-PT et TSI ;
- ne préconise aucun logiciel ;
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- de lire le numéro 186 mai-juin 2013de la revue
Technologie, sur l’enseignement des sciences de
l’ingénieur dans la série S, qui sera publié fin mai-
début juin 2013.
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Les nouvelles
technologies nous ont
condamnés à devenir
intelligents.
Michel Serres