[PDF] Présentation du programme STI2D 2021

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Rentrée 2019

STI2D

Enseigner les concepts clĠs de l'Ġnergie

1 Comment répartir et imbriquer les connaissances et compétences à faire acquérir aux élèves dans les différentes spécialités IT, I2D et 2I2D ? notamment le concept de conversion

Sommaire

Exemples en 1ère

Séquence I2D Utilisation des énergies

renouvelables intermittentes

Séquence IT Amélioration lampe Géonaute

Séquence I2D Comment consommer moins dans

l'habitat

Séquence I2D Réseaux intelligents

Séquence IT Autonomie des réseaux de capteurs

Exemplesen terminale

énergétique

avec imbrication de la partie commune et des enseignements spécifiques I2D 2I2D IT

Énergie

Transfert

Rentrée 2019

STI2D 2

Enseigner l'I2D et 2I2D

I2D 2I2D

Ouvertures sur les enseignements spécifiques

AC, EE, ITEC et SIN en Terminale

Des séquences pédagogiques de différents types : activités pratiques, études théoriques, simulations et mini-projets.

Dimension

scientifique et technique

Dimension

socioculturelle

Dimension

ingénierie- design

Produit

Rentrée 2019

STI2D Exemples de liaisons IT et I2D en classe de 1ère 3 I2D IT

Rentrée 2019

STI2D 4 Séquence : Utilisation des énergies renouvelables intermittentes I2D

Objectifs et compétences visées :

O2 -Identifier les ĠlĠments influents du dĠǀeloppement d'un produit CO2.1 -DĠcoder le cahier des charges d'un produit, participer, si besoin, ă sa modification O3 Analyser l'organisation fonctionnelle et structurelle d'un produit CO3.4.Identifier et caractériser des solutions techniques O4 -Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en langue

étrangère

CO4.3 -Présenter de manière argumentée des démarches, des résultats, y compris dans une langue

étrangère

Rentrée 2019

STI2D 5 Séquence : Utilisation des énergies renouvelables intermittentes I2D

Problématique : Comment utiliser au mieux

les énergies renouvelables intermittentes ?

Etape 1

Etape 2

Des ressources (ǀidĠos, PDF, etc.) sont fournies en ǀue de l'Ġtape 2.

Domaines d'utilisation ;

sensibilisation aux énergies renouvelables. Des QCM en ligne sont accessibles (relatifs aux vidéos) pour valoriser le travail personnel. Les élèves travaillent afin de faire émergerla problématique à partir des ressources ǀidĠos de l'Ġtape 1 ; les concepts nécessaires à la compréhension des activités de la d'information, diagramme de blocs internes, etc.) Scénario pédagogique envisagé en 6 étapes : Mise en Ġǀidence du besoin de conǀersion d'Ġnergie CE

Rentrée 2019

STI2D 6 Comment utiliser au mieux les énergies intermittentes ? I2D Activités pratiques à effectif allégé autour de lampes nomades : Comment s'Ġclairer de maniğre autonome pour une actiǀitĠ nomade

Energie : Conversion et stockage

Matière : Matériaux, résistance, masse et énergie grise

Information : indication de recharge optimale

Ressources pour investiguer :

description de type ingénierie système ; modèles multi-physiques, volumiques, architecturaux, etc; analyseur vidéo (cinématique) ; analyseur procédés/matériaux (type CES Edupack) ; etc.

Etape 3

Activités typées M

Activités typées E

Activités typées I

EA

Démarche

d'inǀestigation

Rentrée 2019

STI2D 7 Comment utiliser au mieux les énergies intermittentes ? I2D analyse des fonctionnalités à partir des diagrammes SysMLfournis ; identification des solutions constructives satisfaisant aux fonctions indiquéesdans le diagramme d'exigences ; réflexion sur les flux M-E-I à partir du diagramme de blocs internes (ibd). On mettra ainsi en évidence le besoin et les solutions de conversion d'énergie. Vérifications expérimentales des exigences de premier niveau

Energie : Conversion et stockage

Activités typées E

À disposition : système non

didactisé, didactisé et/ou démonté.

Rentrée 2019

STI2D Comment utiliser au mieux les énergies intermittentes ? 8 Mise en Ġǀidence d'un besoin de stockage d'Ġnergie pour pallier l'intermittence de l'Ġnergie produite

Mise en évidence de la différence

entre énergie et puissance

Simulations multiphysique et modeleur 3D

Comparaison du cahier des charges avec les résultats de simulationet d'expérimentation dans le domaine de la conversion et du stockage.

Rentrée 2019

STI2D 9

Etape 4

activités typées MEI Comment utiliser au mieux les énergies intermittentes ? I2D

Etape 5

Activités de réinvestissement : travaux dirigés, activités

Etape 6

Evaluation sommative + correction + remédiation CE CE

CE et/ou AE

Rentrée 2019

STI2D 10

Projet IT : Améliorer la lampe Géonaute

Améliorations typées M

Améliorations typées E

Améliorations typées I

Concept de

conversion IT

Rentrée 2019

STI2D 11

O1 -Caractériser des produits ou des constituants privilégiant un usage raisonné du point de vue

développement durable

CO1.1 -Justifier les choidž des structures matĠrielles etͬou logicielles d'un produit, Identifier les fludž

CO1.3 -Justifier les solutions constructiǀes d'un produit au regard des performances enǀironnementales et estimer leur impact sur l'efficacitĠ globale O4 -Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en langue

étrangère

CO4.3 -Présenter de manière argumentée des démarches, des résultats, y compris dans une

langue étrangère I2D

Objectifs et compétences visées :

Rentrée 2019

STI2D 12 I2D

Problématique :

Comment consommer moins dans l'habitat ͍

Etape 1

Des ressources (ǀidĠos, PDF, etc.) sont fournies en ǀue de l'Ġtape 2͗ sensibilisation aux modes de transfert de chaleur (conduction, convection et rayonnement ; identification des origines des consommations et des apports dans l'habitat. Des QCM en ligne sont accessibles (relatifs aux vidéos) pour valoriser le travail personnel. Scénario pédagogique envisagé en 8 étapes :

Rentrée 2019

STI2D 13

Etape 2

Les élèves travaillent afin de faire émergerla problématique à partir des ressources ǀidĠos de l'Ġtape 1. Les concepts nécessaires à la compréhension des activités de la séquence sont explicités (Déperditions, apports, etc.)

Réflexion sur le compromis été/hiver

Les élèves connaissent les principales sources de dépenses et Mise en évidence des concepts de conversionet de transfert d'Ġnergie CE

Rentrée 2019

STI2D 14

Non abordé dans la séquence

Exemple de carte mentale réalisée à partir des représentations des élèves : I2D E I M E I M E E

Rentrée 2019

STI2D 15

Etape 3

Des ressources (ǀidĠos, PDF, etc.) sont fournies en ǀue de l'Ġtape 4 et les notions suivantes sont abordées :

AEflux thermique est explicité ;

AEmatériaux conducteurs / isolants de la chaleur (résistance thermique et de conductivité). Des QCM en ligne sont accessibles (relatifs aux vidéos) pour valoriser le travail personnel.

Etape 4

Les concepts nécessaires à la compréhension des activités de la conductivité thermique, etc.)

Activité dirigée autour de ces concepts.

CE

Rentrée 2019

STI2D 16 I2D

Activités pratiques à effectif réduit

Observer le comportement énergétique du bâtiment lié à son enveloppe et isolation

Energie :

Matière :

Information : Acquérir la température en vue de la communiquer (régulation, smartphone,etc.)

Ressources pour investiguer :

description de type ingénierie système; modèles multi-physiques, volumiques, architecturaux, etc; analyseur procédés / matériaux (type CES Edupack) ; etc.

Etape 5

Activités typées I

Matériaux, résistance thermique, flux de

chaleur (déperditions / apports)

Activités typées

M et E

EA

Energie :

Conǀersion d'Ġnergie (Ġmetteurs chaleur)

Activités typées E

Démarche

d'inǀestigation

Rentrée 2019

STI2D 17

Matériaux, résistance thermique, flux de

chaleur (déperditions / apports)

Matière :

Energie :

Activités typées M

Activités typées E

Mise en Ġǀidence de l'influence des matĠriaudž sur la consommation du bâtiment Mise en Ġǀidence de l'influence des parties ǀitrĠes sur les apports

À disposition : Sous-systèmes

et maquettes.

Rentrée 2019

STI2D 18

Outil de simulation Archiwizard :

Des parties ǀitrĠes oui mais s'il y a suffisamment de soleil ͊͊ÎSeule la simulation sur une

vitrages.

Outil de simulation Multiphysique :

Bien que peu adaptés aux simulations du bâtiment, ces modèles de simulations acausaux permettent de "zoomer» sur les concepts physiques des compositions de parois (épaisseurs, conductivité, etc).

Les outils de modélisation dans les activités pourront apporter une plus value, par exemple dans le cadre

I2D

Matériaux, résistance thermique, flux de

chaleur (déperditions / apports)

Matière :

Energie :

Activités typées M

Activités typées E

Rentrée 2019

STI2D 19

Objectif ͗ dĠterminer les consommations de deudž types d'Ġmetteurs pour une tempĠrature

ressentie identique.

Pour ouǀrir ă l'inǀestigation, les Ġlğǀes deǀront mesurer les tempĠratures rĠsultante, sğche

et humide pour deudž types d'Ġmetteurs ͗ panneau rayonnant ; radiateur soufflant.

Moins consommer mais aǀec le mġme confort ͊ Yuelles solutions pour le chauffage d'une piğce ͍

I2D

Energie :

Conǀersion d'Ġnergie (Ġmetteurs chaleur)

Activités typées E

Rentrée 2019

STI2D 20

Etape 6

activités typées MEI I2D

Etape 7

Activités de réinvestissement

Etape 8

Evaluation sommative + correction + remédiation CE CE

CE et/ou AE

Rentrée 2019

STI2D 21

Séquence I2D Réseaux Intelligents

traiter, il est par contre intéressant de bien montrer les convergences entre I2D

Cette séquence est liée à la partie

écoconception du programme.

Rentrée 2019

STI2D 22
I2D

Des fludž de matiğre, d'Ġnergie et d'information ͗ un ensemble indissociable en Ġcoconception.

Rentrée 2019

STI2D Projet IT ͗ Optimisation de l'autonomie d'un rĠseau de capteurs 23

Ce projet fait suite à la séquence sur les réseaux intelligents abordée en I2D. La présence de réseaux

de capteurs, qui délivrent des informations importantes, peut aider à réduire la consommation par

une meilleure gestion d'Ġnergie.

Mais ces capteurs souvent isolés doivent aussi être alimentés en énergie ! Il faut donc résoudre cette

contradiction. IT Problématique : comment optimiserl'autonomie d'un rĠseau de capteurs de surǀeillance d'un pont ͍

Energie : Valoriser une énergie renouvelable

Matière : Résister aux influences extérieures Information : Gérer la mise en veille des capteurs

Rentrée 2019

STI2D 24
IT

Concept de

conversion

Améliorations typées M

Améliorations typées E

Améliorations typées I

Projet IT ͗ Optimisation de l'autonomie d'un rĠseau de capteurs

Rentrée 2019

STI2D Exemple de liaisons 2I2D enseignements communs et spécifiques 25

Rentrée 2019

STI2D 26

O1 -Caractériser des produits ou des constituants privilégiant un usage raisonné du point de vue développement durable

une approche de développement durable

CO1.3 Justifier les solutions constructiǀes d'un produit au regard des performances enǀironnementales et estimer leur

impact sur l'efficacitĠ globale O3 Analyser l'organisation fonctionnelle et structurelle d'un produit CO3.4 Identifier et caractériser des solutions techniques

O6 -Préparer une simulation et exploiter les résultats pour prédire un fonctionnement, valider une performance ou une

solution d'un produit CO6.5 InterprĠter les rĠsultats d'une simulation et conclure sur la performance de la solution choisie et justifier la solution retenue

Effectifs: 35 élèves dans la division avec par semaine 3h classe entière (dont 2h en enseignement spécifique) et 9h

groupe à effectif réduit (dont 6h en enseignement spécifique). 2I2D

Objectifs et compétences visées :

Rentrée 2019

STI2D 27

Etape 1

Etape 2

Des ressources (ǀidĠos, PDF, etc.) sont fournies en ǀue de l'Ġtape 2. revalorisation des pertes ; domaines variés (M, E, I). Des QCM en ligne sont accessibles (relatifs aux vidéos) pour valoriser le travail personnel. Les élèves travaillent afin de faire émerger la problématique à partir des ressources ǀidĠos de l'Ġtape 1. Les concepts nécessaires à la compréhension des activités de la séquence Scénario pédagogique envisagé en 16 étapes : Mise en Ġǀidence de l'amĠlioration possible de la conǀersion d'Ġnergie mais aussi du transfert (autre concept) 2I2D

Enseignement

commun

Enseignement

commun

Rentrée 2019

STI2D 28
Energie ͗ Mesures d'efficacitĠs passiǀes sur panneaudž

Matière : Matériaux et isolation thermique

Information : efficacité active du système panneau photovoltaïque en mode suivi de soleil

Ressources pour investiguer :

appareils de mesures ; modèles multi-physiques, volumiques, architecturaux, etc. ; produits ou sous-systèmes.

Etape 3

M-E-I où les élèves doivent entre autres définir un protocole de mesures :

Activités typées M

Activités typées E

Activités typées I

Démarche

d'inǀestigation 2I2D

Enseignement

commun

Rentrée 2019

STI2D 29
Analyse du type de conversionréalisée avec le produit mis à disposition Identification des différentes solutions constructives satisfaisant à la fonction concernée RĠfledžion sur un protocole de mesure permettant d'estimer et de comparer

Activités typées E

2I2D Energie ͗ Mesures d'efficacitĠs passiǀes sur

Enseignement

commun

Rentrée 2019

STI2D 30
2I2D EE Travail préparatoire spécifique pour les activités à suivre, soit en enseignement spécifique EE, soit SIN, soit AC soit ITEC

Etape 4Enseignement

spécifique Des ressources (ǀidĠos, PDF, etc.) sont fournies en ǀue de l'Ġtape 5. ConnaŠtre les principaudž types d'Ġoliennes ; influence du nombre de pales et formes. Des QCM en ligne sont accessibles (relatifs aux vidéos) pour valoriser le travail personnel. Les élèves travaillent afin de faire émerger la problématique à partir des ressources vidéos de l'Ġtape 4. RĠfledžion sur les types d'utilisation et formes associées des éoliennes. Exemple en EE : Comment optimiser la production éolienne 4

Etape 5 EE

EE

Rentrée 2019

STI2D 31
2I2D EE

Etape 6 EEEnseignement

spécifique

Des mesures sur produits didactisés pour comprendre comment augmenter la vitesse du générateur ;

des mesures en soufflerie si possible ;

Ġtude d'installations edžistantes et de sites constructeurs mettant en Ġǀidence les deudž solutions;

techniques : entrainement direct ou multiplicateur mécanique; solution optimisée : éolienne hybride ; critğres de choidž des conǀertisseurs en fonction de l'application ; influence du nombre de pales et formes particulières. Activités pratiques en effectif réduit : 2 x 3h

Rentrée 2019

STI2D 32

2I2DEE

Etape 7 EE

Enseignement

spécifique

passiǀe ͗ amĠlioration du conǀertisseur d'Ġnergie, choidž du systğme pour multiplier la

vitesse du moteur, choix de la forme de la pale ;

actiǀe ͗ rĠflĠchir ă l'orientation de l'Ġolienne face au ǀent, capter les modifications de

du produit.

Synthèse

2I2D SIN Et en enseignement spécifique SIN, les étapes 4 à 7 pourraient par exemple être liĠes au mġme thğme ͗ l'optimisation de la production Ġolienne mais d'un point de vue efficacité active : choix des capteurs de vitesse et direction de vent ;quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34

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