1. 30 janvier 2011 en cours d'élaboration
2. II - Programme
   1. A - Analyser
      1. A1 Analyser le besoin
         1. Connaissances
         2. Besoin, finalités, contraintes, cahier des charges
            1. Capacités
            2. Décrire le besoin
            3. Présenter la fonction globale
            4. Identifier les contraintes (fonctionnelles, sociétales, environnementales, etc.)
            5. Ordonner les contraintes (critère, niveau, flexibilité)
         3. Analyse fonctionnelle externe Expression fonctionnelle du besoin
            1. Capacités
            2. Présenter à l’aide d’un diagramme des interacteurs une réponse technique à un besoin
         4. Fonctions d’usage, de service, d’estime
            1. Capacités
            2. Identifier et caractériser les fonctions de service
      2. A2 Analyser le système
         1. Connaissances
         2. Système Frontière d’étude Environnement
            1. Capacités
            2. Définir le système et sa frontière d’étude
            3. Analyser l’environnement d’un système, ses contraintes
            4. Décrire le fonctionnement d’un système
            5. Identifier des évolutions possibles d’un système
         3. Architectures fonctionnelle et organique d’un système
            1. Capacités
            2. Identifier les fonctions techniques
            3. Déterminer les constituants dédiés aux fonctions d’un système et en justifier le choix
            4. Identifier les niveaux fonctionnels et organiques d’un système
            5. Présenter les architectures fonctionnelle et organique d’un système à l’aide d’un diagramme FAST
            6. Proposer des évolutions sous forme fonctionnelle
            7. Relier le coût d’une solution technique au besoin exprimé
         4. Impact environnemental
            1. Capacités
            2. Évaluer l’impact environnemental (matériaux, énergie, nuisances)
         5. Matière d’oeuvre, valeur ajoutée, flux
            1. Capacités
            2. Identifier la matière d’oeuvre et la valeur ajoutée
            3. Représenter les flux (matière, énergie, information) à l’aide d’un actigramme A-0 de la méthode SADT
         6. Chaîne d’information
            1. Capacités
            2. Identifier et décrire la chaîne d’information du système
         7. Chaîne d’énergie
            1. Capacités
            2. Identifier et décrire la chaîne d’énergie du système
            3. Analyser les apports d’énergie, les transferts, le stockage, les pertes énergétiques
            4. Réaliser le bilan énergétique d’un système
         8. Systèmes logiques évènementiels Langage de description : graphe d’états, logigramme, GRAFCET, algorigramme
            1. Capacités
            2. Décrire et analyser le comportement d’un système
         9. Systèmes asservis
            1. Capacités
            2. Différencier un système asservi d’un système non asservi
         10. Composants réalisant les fonctions de la chaîne d’énergie
             1. Capacités
             2. Identifier les composants réalisant les fonctions Alimenter, Distribuer, Convertir, Transmettre
             3. Justifier la solution choisie
         11. Composants réalisant les fonctions de la chaîne d’information
             1. Capacités
             2. Identifier les composants réalisant les fonctions Acquérir, Traiter, Communiquer
             3. Justifier la solution choisie
         12. Réversibilité d’une source, d’un actionneur, d’une chaîne de transmission
             1. Capacités
             2. Analyser la réversibilité d’un composant dans une chaîne d’énergie
         13. Système de numération, codage
             1. Capacités
             2. Analyser et interpréter une information numérique
         14. Modèle OSI
             1. Capacités
             2. Décrire l’organisation des principaux protocoles
         15. Réseaux de communication Support de communication, notion de protocole, paramètres de configuration Notion de trame, liaisons série et parallèle
             1. Capacités
             2. Analyser les formats et les flux d’information
             3. Identifier les architectures fonctionnelle et matérielle
             4. Identifier les supports de communication
             5. Identifier et analyser le message transmis, notion de protocole, paramètres de configuration
         16. Architecture d’un réseau (topologie, mode de communication, type de transmission, méthode d’accès au support, techniques de commutation)
             1. Capacités
             2. Identifier les architectures fonctionnelle et matérielle d’un réseau
         17. Matériaux
             1. Capacités
             2. dentifier la famille d’un matériau
             3. Mettre en relation les propriétés du matériau avec les performances du système
         18. Comportement du solide déformable
             1. Capacités
             2. Analyser les sollicitations dans les composants
             3. Analyser les déformations des composants
             4. Analyser les contraintes mécaniques dans un composant
      3. A3 Caractériser des écarts
         1. Connaissances
         2. Analyser les écarts
            1. Capacités
            2. Traiter des données de mesures (valeur moyenne, médiane, caractéristique, etc.)
            3. Identifier des valeurs erronées
            4. Quantifier des écarts entre des valeurs attendues et des valeurs mesurées
            5. Quantifier des écarts entre des valeurs attendues et des valeurs obtenues par simulation
            6. Quantifier des écarts entre des valeurs mesurées et des valeurs obtenues par simulation
            7. Rechercher et proposer des causes aux écarts constatés
      4. Compétences attendues :
         1. - définir les fonctions de service ;
         2. - identifier les contraintes ;
         3. - traduire un besoin fonctionnel en problématique technique
         4. - définir le besoin ;
      5. Compétences attendues :
         1. - identifier et ordonner les fonctions techniques qui réalisent les fonctions de services et respectent les contraintes ;
         2. - identifier les éléments transformés et les flux ;
         3. - décrire les liaisons entre les blocs fonctionnels ;
         4. - identifier l’organisation structurelle ;
         5. - identifier les matériaux des constituants et leurs propriétés en relation avec les fonctions et les contraintes.
      6. Compétences attendues
         1. - comparer les résultats expérimentaux avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts ;
         2. - comparer les résultats expérimentaux avec les résultats simulés et interpréter les écarts ;
         3. - comparer les résultats simulés avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts.
   2. B - Modéliser
      1. B1 Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système
         1. Connaissances
         2. Frontière de l’étude
            1. Capacités
            2. Isoler un système et justifier l’isolement
            3. Identifier les grandeurs traversant la frontière d’étude
         3. Caractéristiques des grandeurs physiques (mécaniques, électriques, thermiques, acoustiques, lumineuses, etc.)
            1. Capacités
            2. Qualifier les grandeurs d’entrée et de sortie d’un système isolé
            3. Identifier la nature (grandeur effort, grandeur flux)
            4. Décrire les lois d’évolution des grandeurs
            5. Utiliser les lois et relations entre les grandeurs
         4. Matériaux
            1. Capacités
            2. Identifier les propriétés des matériaux des composants qui influent sur le système
            3. Identifier les pertes d’énergie
         5. Énergie et puissances Notion de pertes
            1. Capacités
            2. Associer les grandeurs physiques aux échanges d’énergie et à la transmission de puissance
         6. Flux d’information
            1. Capacités
            2. Identifier la nature de l’information et la nature du signal
         7. Flux de matière
            1. Capacités
            2. Qualifier la nature des matières, quantifier les volumes et les masses
      2. B2 Proposer ou justifier un modèle
         1. Connaissances
         2. Chaîne d’énergie
            1. Capacités
            2. Associer un modèle à une source d’énergie
            3. Associer un modèle aux composants d’une chaîne d’énergie
            4. Déterminer les points de fonctionnement du régime permanent d’un actionneur au sein d’un procédé
         3. Chaîne d’information
            1. Capacités
            2. Associer un modèle aux composants d’une chaîne d’information
         4. Ordre d’un système
            1. Capacités
            2. Identifier les paramètres à partir d’une réponse indicielle
            3. Associer un modèle de comportement (1er et 2nd ordre) à une réponse indicielle
         5. Systèmes logiques à évènements discrets Langage de description : graphe d’états, logigramme, GRAFCET, algorigramme
            1. Capacités
            2. Traduire le comportement d’un système
         6. Liaisons
            1. Capacités
            2. Construire un modèle et le représenter à l’aide de schémas
            3. Préciser les paramètres géométriques
            4. Établir la réciprocité mouvement relatif/actions mécaniques associées
         7. Graphe de liaisons
            1. Capacités
            2. Construire un graphe de liaisons (avec ou sans les efforts)
         8. Modèle du solide
            1. Capacités
            2. Coisir le modèle de solide, déformable ou indéformable selon le point de vue
            3. Modéliser et représenter géométriquement le réel
         9. Action mécanique
            1. Capacités
            2. Modéliser les actions mécaniques de contact ou à distance
         10. Modèle de matériau
             1. Capacités
             2. Choisir ou justifier un modèle comportemental de matériau
         11. Comportement du solide déformable
             1. Capacités
             2. Caractériser les sollicitations dans les composants
             3. Caractériser les déformations des composants
             4. Caractériser les contraintes mécaniques dans un composant
         12. Modélisation plane
             1. Capacités
             2. Justifier la pertinence de la modélisation plane
      3. B3 Résoudre et simuler
         1. Connaissances
         2. Principe fondamental de la dynamique (PFD)
            1. Capacités
            2. Établir de façon analytique les expressions d’efforts (force, couple, pression, tension, etc.) et de flux (vitesse, fréquence de rotation, débit, intensité du courant, etc.)
            3. Traduire de façon analytique le comportement d’un système
         3. Principes fondamentaux d’étude des circuits
         4. Paramètres d’une simulation
            1. Capacités
            2. Adapter les paramètres de simulation, durée, incrément temporel, choix des grandeurs affichées, échelles, à l’amplitude et la dynamique de grandeurs simulées
         5. Ordre d’un système
            1. Capacités
            2. Interpréter les résultats d’une simulation fréquentielle des systèmes du 1er et du 2nd ordre
         6. Comportement du solide déformable
            1. Capacités
            2. Déterminer les parties les plus sollicitées dans un composant
            3. Déterminer les valeurs extrêmes des déformations
            4. Déterminer des concentrations de contraintes dans un composant
         7. Modélisation plane
            1. Capacités
            2. Déterminer le champ des vecteurs vitesses des points d’un solide
      4. B4 Valider un modèle
         1. Connaissances
         2. Modèle de connaissance
            1. Capacités
            2. Vérifier la compatibilité des résultats obtenus (amplitudes et variations) avec les lois et principes physiques d’évolution des grandeurs
            3. Comparer les résultats obtenus (amplitudes et variations) avec les données du cahier des charges fonctionnel
         3. Matériaux
            1. Capacités
            2. Identifier l’influence des propriétés des matériaux sur les performances du système
            3. Proposer des matériaux de substitution pour améliorer les performances du système
         4. Structures
            1. Capacités
            2. Valider l’influence de la structure sur les performances du système
            3. Proposer des modifications structurelles pour améliorer les performances du système
         5. Grandeurs influentes d’un modèle
            1. Capacités
            2. Modifier les paramètres d’un modèle
      5. Compétences attendues
         1. - définir, justifier la frontière de tout ou partie d’un système et répertorier les interactions ;
         2. - choisir les grandeurs et les paramètres influents en vue de les modéliser
      6. Compétences attendues
         1. - associer un modèle à un système ou à son comportement ;
         2. - préciser ou justifier les limites de validité du modèle envisagé.
      7. Compétences attendues
         1. - choisir et mettre en oeuvre une méthode de résolution ;
         2. - simuler le fonctionnement de tout ou partie d’un système à l’aide d’un modèle fourni.
      8. Compétences attendues
         1. - interpréter les résultats obtenus ;
         2. - préciser les limites de validité du modèle utilisé ;
         3. - modifier les paramètres du modèle pour répondre au cahier des charges ou aux résultats expérimentaux ;
         4. - valider un modèle optimisé fourni.
   3. C - Expérimenter
      1. C1 Justifier le choix d’un protocole expérimental
         1. Connaissances
         2. Capteurs
            1. Capacités
            2. Qualifier les caractéristiques d’entrée - sortie d’un capteur
            3. Justifier le choix d’un capteur ou d’un appareil de mesure vis-à-vis de la grandeur physique à mesurer
            4. Justifier les caractéristiques (calibre, position, etc.) d’un appareil de mesure
         3. Prévision quantitative de la réponse du système
            1. Capacités
            2. Identifier le comportement des composants du système
            3. Prévoir l’ordre de grandeur de la mesure
         4. Chaîne d’information, structure et fonctionnement
            1. Capacités
            2. Identifier la nature et les caractéristiques des grandeurs en divers points de la chaîne d’information
            3. Maîtriser les fonctions des appareils de mesures et leurs mises en oeuvre
      2. C2 Mettre en œuvre un protocole expérimental
         1. Connaissances
         2. Appareils de mesures, règles d’utilisation
            1. Capacités
            2. Mettre en oeuvre un appareil de mesure
            3. Paramétrer une chaîne d’acquisition
         3. Paramètres de configuration du système
            1. Capacités
            2. Régler les paramètres de fonctionnement d’un système
         4. Paramètres de configuration d’un réseau
            1. Capacités
            2. Paramétrer un protocole de communication
         5. Routines, procédures, etc. Systèmes logiques à évènements discrets
            1. Capacités
            2. Générer un programme et l’implanter dans le système cible
         6. Modèles de comportement
            1. Capacités
            2. Analyser les résultats expérimentaux
            3. Traiter les résultats expérimentaux, et extraire la ou les grandeurs désirée(s)
      3. Compétences attendues
         1. - conduire les essais en respectant les consignes de sécurité à partir d’un protocole fourni ;
         2. - traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts.
      4. Compétences attendues
         1. - identifier les grandeurs physiques à mesurer ;
         2. - décrire une chaîne d’acquisition ;
         3. - identifier le comportement des composants ;
         4. - justifier le choix des essais réalisés.
   4. D - Communiquer
      1. D1 Rechercher et traiter des informations
         1. Connaissances
         2. Dossier technique
            1. Capacités
            2. Rechercher une information dans un dossier technique
            3. Effectuer la synthèse des informations disponibles dans un dossier technique
         3. Bases de données,sélection, tri, classement de données
            1. Capacités
            2. Optimiser les paramètres et les critères de recherche en vue de répondre au problème posé
         4. Internet, outil de travail collaboratif, blogs, forums, moteur de recherche
            1. Capacités
            2. Rechercher des informations
            3. Vérifier la nature de l’information
            4. Trier des informations selon des critères
            5. Utiliser des outils adaptés pour rechercher l’information
            6. Mettre à jour l’information
      2. D2 Mettre en œuvre une communication
         1. Connaissances
         2. Croquis, schémas
            1. Capacités
            2. Réaliser un croquis ou un schéma dans un objectif de communication
         3. Production de documents
            1. Capacités
            2. Distinguer les différents types de documents en fonction de leurs usages
            3. Choisir l’outil bureautique adapté à l’objectif
            4. Réaliser un document numérique
            5. Réaliser et scénariser un document multimédia
      3. Compétences attendues
         1. - rechercher des informations ;
         2. - analyser, choisir et classer des informations.
      4. Compétences attendues
         1. - choisir un support de communication et un média adapté, argumenter ;
         2. - produire un support de communication ;
         3. - adapter sa stratégie de communication au contexte.
3. III - Projet
   1. Activités
      1. Démarche :
      2. analyser le problème à résoudre
      3. imaginer des solutions
      4. choisir une solution et justifier le choix d’un point de vue scientifique, technologique, socio-conomique
      5. formaliser la solution
      6. réaliser tout ou partie de la solution
      7. évaluer les performances de la solution
      8. présenter la démarche suivie
   2. Productions attendues
      1. Peuvent être :
      2. des justifications scientifiques, technologiques, socio-économiques, etc., validant la solution proposée
      3. des architectures de solutions sous forme de schémas, croquis, blocs diagrammes fonctionnels et structurels ou d’algorithmes
      4. des documents de formalisation de la solution imaginée
      5. des supports de communication
      6. un prototype ou une maquette numérique ou matérielle
4. Maîtrise des capacités
   1. Niveau A
   2. Niveau B
   3. Niveau C
5. Ressources
   1. Site Eduscol
      1. Horaires
      2. Bulletin officiel spécial n° 9 du 30 septembre 2010
6. I - Objectifs généraux
   1. Aborder la démarche d'ingénieur qui permet :
   2. - 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)
   3. - 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)
   4. - 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)
   5. - de proposer des architectures de solutions, sous forme de schémas ou d’algorigrammes
   6. Interdisciplinarité
      1. En classe de première
         1. 30 h
         2. TPE
      2. En classe de terminale
         1. 70 h
         2. Projet
   7. TICE
      1. Activités
      2. - recherche et exploitation de dossiers numériques ;
      3. - analyse structurelle des systèmes ;
      4. - simulation de comportement des systèmes ;
      5. - expérimentations assistées par ordinateur locales ou à distance et matérialisation d’idées (maquette numérique, programmation et prototypage rapide) ;
      6. - suivi et comptes rendus d’activités d’analyse et de projet ;
      7. - archivage et consultation des productions des élèves.
   8. Compétences terminales visées
      1. Compétences
      2. Analyser
      3. Modéliser
      4. Expérimenter
      5. Communiquer
      6. Figure 2 : compétences développées en sciences de l'ingénieur
   9. Figure 1 : représentation des différents écarts