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Comportement et simulation numérique

Dans l’académie Aix-Marseille une formation de grande ampleur a été organisée pour accompagner la réforme STI2D. Dans ce cadre les auteurs ont été chargés d’organiser un module de deux journées, consacré aux modèles de comportement, conforme au programme de l’enseignement transversal. Après avoir réalisé de nombreuses journées de formation auprès d’une centaine d’enseignants, nos deux complices nous proposent ce retour d’expérience pour donner un écho national à leur action.

Vignette Simulation numérique

L’un des objectifs de la STI2D est d’ouvrir les voies de l’orientation vers des formations scientifiques supérieures − d’ingénieurs technologues, par exemple − au plus grand nombre d’élèves issus de cette filière. En effet, sur les plans scientifiques et technologiques, le titulaire du baccalauréat STI2D sera détenteur de compétences étendues car liées à un corpus de connaissances des trois domaines matière-énergie-information, suffisantes pour lui permettre d’accéder à la diversité des formations scientifiques de l’enseignement supérieur : université, écoles d’ingénieurs, CPGE technologiques et toutes les spécialités de STS et d’IUT. Les modèles de comportement et les notions connexes associées, introduits par ce nouveau programme se situent dans l’axe de cet objectif en ouvrant l’étude des systèmes vers une approche plus scientifique, mais toujours complémentaire de l’approche technologique propre à ce baccalauréat.

En effet, les modèles de comportement s’appuient sur des modèles de connaissance issus des principes physiques mis en jeu dans les systèmes, ces principes donnent lieu le plus souvent à des équations différentielles qui seront simulées par des logiciels mathématiques − tels Matlab ou Scilab −, appelés aussi logiciels de simulation multiphysique. Cet aspect est le plus délicat à traiter pédagogiquement, les élèves de la filière STI2D ne possèdent évidemment pas les connaissances mathématiques qui permettent d’aborder de manière déductive ces connaissances, mais les modèles de comportement ne se limitent pas à leur modèle de connaissance.

Nous présentons ici le contenu de la formation proposée aux enseignants de STI2D qui n’ont pas abordé ces sujets lors de leur formation initiale. Ces contenus de formation ne peuvent être proposés directement aux élèves eux-mêmes.

Nos objectifs sont les suivants :

  • Présenter les concepts principaux ;
  • Isoler les points « intéressants » du point de vue des connaissances en Sciences Industrielles et « abordables » par les élèves ;
  • Proposer une démarche inductive d’acquisition à partir de la confrontation réel-modèle conduisant à un affinement du modèle ;
  • Donner des arguments contre certaines idées-reçues, sur la difficulté à aborder ces notions qualifiées de « trop difficiles » pour ce public.

Modele de simulation sous Scilab

Un modèle de simulation sous Scilab/Xcos

 

Lire la suite de l’article de Thierry Aurier et Gérard Colombari, paru dans Technologie N°179 Spécial STI2D d’avril 2012.

Ateliers GIPTIC
  • La classe inversée en STS et 2 outils numériques (Genially, la quizinière.)
  • TP en présentiel-distanciel en utilisant les outils de l’ENT