Programme de STI2D
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ABCDEFGHI
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Tableau de correspondance entre Savoirs et Séquences de formation
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Principes
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Première
5
Première et Terminale
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Codes couleurTerminale
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Programme transversal STI2DPh.1re/TTaxCommentairesNotionsActivité
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1.1 Compétitivité et créativité
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1.1.1 Paramètres de la compétitivité L’enseignement est mené à partir d’une ou deux études de dossiers technologiques concrètes, mettant en valeur la compétitivité d'un système dans un contexte de développement durable et permettant de mettre en exergue les paramètres indiqués. Les études de cas doivent traiter de l’ensemble des domaines techniques, produits manufacturés et constructions. Pour les bâtiments, par exemple, l’exploitation des normes en vigueur permet de comprendre l’évolution vers le bâtiment à énergie positive et d'identifier les qualités d’intégration des équipements techniques  en son sein. La protection des innovations peut s’aborder au travers de la propriété industrielle sous les angles suivants : – les bases de données de brevets constituent une source d’information conséquente (et gratuite) pour repérer les solutions techniques existantes afin de ne pas recréer ce qui existe déjà et retracer les évolutions techniques d’un produit ; – pour protéger efficacement de la concurrence une création, par la propriété industrielle, trois aspects sont complémentaires : le brevet d’invention pour protéger les aspects techniques, le dessin et modèle pour protéger le design et la marque pour protéger le nom du produit innovant ; - Faire en sorte qu’un nouveau produit devienne une norme internationale contribue à la compétitivité de l’entreprise. Par ailleurs les normes constituent une base de connaissance importante y compris du point de vue méthodologique.Sujet de TP ezWheel
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Importance du service rendu (besoin réel et besoin induit)1re2Besoins (réels et induits) / services
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Innovation (de produit, de procédé, de marketing) Aider André
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Recherche de solutions techniques (brevets) et créativité, stratégie de propriété industrielle (protection du nom, du design et de l’aspect technique), enjeux de la normalisation
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Design produit et architecture
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Ergonomie : notion de confort, d’efficacité, de sécurité dans les relations homme – produit, homme – système
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1.1.2 Cycle de vie d’un produit et choix techniques, économiques et environnementauxÀ partir d’études de dossiers technologiques, on identifie les étapes du cycle de vie d'un système ainsi que les conséquences de la prise en compte partielle ou globale des différentes étapes. Il s’agit de donner un aperçu des différents points de vue de l’analyse globale, de montrer leurs interactions et de conclure sur le modèle utilisé (en cascade ou en V).
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Les étapes du cycle de vie d’un système 1re2Agir pour devenir éco-responsable
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Prise en compte globale du cycle de vieAgir pour devenir éco-responsable
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1.1.3 Compromis complexité – efficacité – coût1re/T2L’approche des compromis se fait par comparaison (analyses relatives) de solutions en disposant de bases de données de coût (exemple : pour plusieurs solutions, comparaison du gain sur la consommation énergétique et de la réduction de l’impact environnemental avec le coût d’installation et d’exploitation). Cette notion de compromis technico-économique est le cœur des compétences d’un technicien, il convient d’y apporter une attention permanente tout au long de la formation tant dans le tronc commun que dans les spécialités.Sujet de TP ezWheel
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Relation Fonction/Coût/Besoin
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Relation Fonction/Coût/Réalisation
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Relation Fonction/Impact environnemental
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1.2 Éco conceptionPh.1re/TTax
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1.2.1 Étapes de la démarche de conceptionL’enseignement s'appuie sur des études de dossiers technologiques permettant d'identifier les éléments principaux d'une démarche de conception de tous types de systèmes. Celle relative à un ouvrage permet de traiter plus particulièrement les fonctions d’estime ainsi que les contraintes environnementales, de confort et de respect des sites.
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Expression du besoin, spécifications fonctionnelles d’un système (cahier des charges fonctionnel)1re2
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1.2.2 Mise à disposition des ressourcesEnseignements complémentaires entre physique chimie et STI.
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Physique Chimie : les ressources énergétiques : sources primaires et secondaires (hydraulique, nucléaire, solaire, biomasse, géologique (géothermie, pétrole, gaz, charbon), chimique (piles à combustible), électrique, mécanique)Les études de dossiers technologiques doivent permettre l’identification des paramètres influant sur le coût de l’énergie et sur sa disponibilité : localisation et ressources estimées, complexification de l’extraction et des traitements nécessaires, choix du mode de transport et de distribution.
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Coûts relatifs, disponibilité, impacts environnementaux des matériaux1re2
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Enjeux énergétiques mondiaux : extraction et transport, production centralisée, production locale*1re2
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1.2.3 Utilisation raisonnée des ressourcesApproche comparative sur des cas d’optimisation. Ce concept est abordé à l’occasion d’études de dossiers technologiques globales portant sur les différents champs technologiques.
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Propriétés physico-chimiques, mécaniques et thermiques des matériaux*1re2On peut ainsi établir un bilan carbone des principaux matériaux isolants dans un habitat, évaluer l’impact environnemental d’une structure de bâtiment d’un point de vue consommation énergétique, analyser le recyclage des solutions de stockage d’énergie et de production d’énergie renouvelable, analyser les solutions de recyclage des matériaux et de déconstruction d’un produit.
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Impacts environnementaux associés au cycle de vie du produit : Concernant l’apport de la chaîne d’information, on s’appuie sur les spécifications normalisées (pollutions conduite et rayonnée) en vigueur au moment de l’étude. On peut montrer que la chaîne d’information permet un usage raisonné des matières d’œuvre et donc limite les impacts par une gestion des ressources.
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-        conception (optimisation des masses et des assemblages)
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-        contraintes d’industrialisation, de réalisation, d’utilisation (minimisation et valorisation des pertes et des rejets) et de fin de vie1re/T2
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-        minimisation de la consommation énergétique
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Efficacité énergétique d’un système1re/T2
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Apport de la chaîne d’information associée à la commande pour améliorer l’efficacité globale d’un système1re2
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2. Outils et méthodes d’analyse et de description des systèmes
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2.1 Approche fonctionnelle des systèmes [1]Ph.TaxCommentaires
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2.1.1 Organisation fonctionnelle d’une chaîne d'énergieOn se limite à une caractérisation externe des fonctions.
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Caractérisation des fonctions relatives à l’énergie : production, transport, distribution, stockage, transformation, modulation.*1re3
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2.1.2 Organisation fonctionnelle d’une chaîne d’informationOn se limite au transfert de données en bande de base (pas de transposition de fréquence, pas de modulation).
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Caractérisation des fonctions relatives à l'information : acquisition et restitution, codage et traitement, transmission*1re3
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2.2 Outils de représentationPh.STITax
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2.2.1 Représentation du réelL’exploitation concerne uniquement les utilisations en moyen de communication :
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Croquis (design produit, architecture)1re/T2-        réalisation d’une image selon un point de vue (du concepteur, du spécificateur, du fabricant, du commercial, du spécialiste de la maintenance, du monteur, de l'installateur, de l'utilisateur, etc.) ;sketchup, sweethome 3d, archiwizard, solidwork (effort sur les points de la vue)
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Représentation volumique numérique des systèmes1re/T3-        adaptation des formats de données ;solidworks
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Exploitation des représentations numériques1re/T3-        restitution associée à une représentation et choix du support.archiwizard -> étude des consommations
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2.2.2 Représentations symboliquesL’enseignement sur les schémas se limite au mode lecture et interprétation sur des systèmes ou sous-systèmes simples.
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Représentation symbolique associée à la modélisation des systèmes : diagrammes adaptés SysML, graphe de flux d’énergie, schéma cinématique, schéma électrique, schéma fluidique.1re/T3Le schéma cinématique n’est pas obligatoirement le schéma minimal mais celui qui correspond le mieux à la description fonctionnelle du mécanisme étudié.graphe de flux d''énergie -> calcul de la puissance
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Schéma architectural (mécanique, énergétique, informationnel)1re/T3Le schéma architectural permet de décrire l’organisation structurelle d’un produit industriel de manière non normalisée, il fait apparaître les composants et constituants (choix techniques).
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Représentations des répartitions et de l’évolution des grandeurs énergétiques (diagramme, vidéo, image)1re/T3graphe de flux d'énergie ?
Images thermiques ?
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Représentations associées au codage de l’information : variables, encapsulation des données1re/T2
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2.3 Approche comportementalePh.1re /TTax
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2.3.1 Modèles de comportementIl s’agit de proposer une approche simple permettant de justifier l’utilisation d’un modèle de comportement, pouvant s’appuyer sur une simulation, permettant de justifier le paramétrage, les objectifs associés (justification de performance, prédiction d’un comportement ) et la comparaison avec le réel.
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Principes généraux d’utilisation1re2
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Identification et limites des modèles de comportements, paramétrage associé aux progiciels de simulation
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Identification des variables du modèle, simulation et comparaison des résultats obtenus au système réel ou à son cahier des chargesM[2]1re/T2Il s’agit de faire une analyse permettant de mettre en évidence l’influence du paramétrage sur la pertinence des résultats de la simulation.
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2.3.2 Comportement des matériauxPrivilégier une approche qualitative par comparaison à partir d’expérimentations permettant de retenir des ordres de grandeur. Toutes les familles de matériaux sont expérimentées en lien avec les domaines d’emplois caractéristiques.
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Physique Chimie : matériaux métalliques, matières plastiques, céramiques. Comportement physico-chimiques (électrique, magnétique, oxydation, corrosion)Les matériaux composites sont ceux de tous les systèmes.
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Matériaux composites, nano matériaux. Classification et typologie des matériauxT2La progression pédagogique est à coordonner avec celle de physique sur les points complémentaires des programmes.
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Comportements caractéristiques des matériaux selon les points de vue
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Mécaniques (efforts, frottements, élasticité, dureté, ductilité)*1re/T2
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Thermiques (échauffement par conduction, convection et rayonnement, fusion, écoulement)*T2
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Ėlectrique (résistivité, perméabilité, permittivité)*1re2
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2.3.3 Comportement mécaniques des systèmesOn se limite à une résolution graphique de l’équilibre d’un solide soumis à trois forces et à l’utilisation du modèle de présentation « torseur statique » en mode descriptif uniquement.La majorité des activités est pratique et se déroule sur des maquettes didactisées et des dispositifs expérimentaux simples.
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Physique Chimie : solides en mouvement (translation rectiligne et rotation autour d’un axe fixe). Aspects énergétiques du mouvementActions : ponctuelles, linéiques uniformément réparties, couples, moments.
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Équilibre des solides : modélisation des liaisons, actions mécaniques, principe fondamental de la statique, résolution d’un problème de statique plane*1re3Sollicitations : traction, compression, flexion simple.
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Résistance des matériaux : hypothèses et modèle poutre, types de sollicitations simples, notion de contrainte et de déformation, loi de Hooke et module d’Young, limite élastique, étude d’une sollicitation simpleT2
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2.3.4 Structures porteusesÀ ne traiter que sous forme expérimentale de manière à faire apparaître le lien entre amplitude des vibrations, fréquence et inertie – raideur du produit.
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Aspects vibratoiresT2Modélisation du transfert de charges (efforts) dans une structure filaire (de type portique, charpente ou poutres-poteaux)
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Transfert de charges1re3Identification qualitative des sollicitations auxquels sont soumis les éléments (traction, compression, flexion). Association du type de sollicitations à un choix de matériaux.
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2.3.5 Comportement énergétique des systèmes
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Physique Chimie : formes de l’énergie (grandeurs caractéristiques associées aux énergies – électrique, électromagnétique, thermique, chimique, fluidique, rayonnante, nucléaire – unités, ordres de grandeur, travail, puissance. Principes de base de la dynamique des fluides et de la thermodynamique appliqués aux systèmes techniques. Transformations de l’énergie (électrique - électrique, électrique - mécanique, électrique - thermique, électrique - éclairement, cinétique - électrique, mécanique - thermique). Modulation de l’énergieOn privilégie l’emploi de formulaires pour la détermination des pertes de charges des réseaux fluidiques. Activités pratiques sur maquettes instrumentées permettant de caractériser les paramètres influents du fonctionnement de différentes chaînes d’énergies et d’optimiser les échanges d’énergie entre une source et une charge. On s’attache à la caractéristique des charges en lien avec un modèle de comportement. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement.
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Analyse des pertes de charges fluidiques, caractéristiques des composantsT3
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Les paramètres de gestion de l’énergie liés au stockage et aux transformations*1re2
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Conservation d’énergie, pertes et rendements, principe de réversibilité1re/T3
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Natures et caractéristiques des sources et des charges1re/T3
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Caractérisation des échanges d’énergie entre source et charge : disponibilité, puissance, reconfiguration, qualité, adaptabilité au profil de charge, régularitéT2
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2.3.6 Comportements informationnels des systèmes[3]Activités pratiques liées à la mise en œuvre d’un produit industriel ou d’un système permettant l’application des différents modèles de description de l’information (en statique et en dynamique) et la caractérisation des entrées-sorties de ses différents constituants.
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Caractérisation de l’information : expression, visualisation, interprétation, caractérisations temporelle et fréquentielle1re/T2Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement. Au niveau de l’expression de l’information on se limite aux grandeurs statistiques usuelles (moyenne et écart type)
82
Modèles de description en statique et en dynamique 1re/T3
83
Modèles algorithmiques : structures algorithmiques élémentaires (boucles, conditions, transitions conditionnelles). VariablesM[4] 1re/T3
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3. Solutions technologiques [5]
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3.1 Structures matérielles et/ou logiciellesPh.1re /TTaxCommentaires
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3.1.1 Choix des matériauxOn se limite à des études de dossiers technologiques montrant que le choix d’un matériau répond à des contraintes du cahier des charges et relève d’une démarche structurée s’appuyant sur l’utilisation de bases de données, permettant une analyse selon plusieurs critères. Les approches multi contraintes et multi objectifs permettent de montrer que les choix de matériaux relèvent de compromis entre des critères opposés. Les indices de performance permettent de relier les connaissances de Rdm. avec le choix des matériaux.
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Principes de choix, indices de performances, méthodes structurées d’optimisation d’un choix, conception multi contraintes et multi objectifsT2
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3.1.2 Typologie des solutions constructives des liaisons entre solidesOn aborde les différents types de liaisons et leurs déclinaisons dans des objets manufacturés (analyse des mouvements cinématiques) ou dans des ouvrages (analyses des déformations).
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Caractérisation des liaisons sur les systèmes1re3
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Relation avec les mouvements / déformations et les effortsT3
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3.1.3 Typologie des solutions constructives de l’énergieIl s’agit d’identifier les différents types de structures d’association de transformateurs d’énergie et de modulateurs associés ainsi que les formes d’énergies transformées.
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Système énergétique mono sourceT2
93
Système énergétique multi source et  hybrideT2
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3.1.4 Traitement de l’informationLes opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies.
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Codage (binaire, hexadécimal, ASCII) et transcodage de l’information, compression, correction1re/T3On se limite aux principes de la programmation objet.
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Programmation objet : structures élémentaires de classe, concept d'instanciation1re/T2Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.
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Traitement programmé : structure à base de microcontrôleurs et structures spécialisées (composants analogiques et/ou numériques programmables)1re/T2
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Systèmes événementiels : logique combinatoire, logique séquentielle1re/T3
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Traitement analogique de l’information : opérations élémentaires (addition, soustraction, multiplication, saturation) [6]1re/T1
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3.2 Constituants d’un systèmePh.1re/TTax
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