Un Projet Pour Les Spécialités De 1STI2D
Rentrée 2019STI2DProjet MécanodroneUn projet pour les spécialités de 1STI2DNathalie CALAS-CADEVILLE, professeure en STI2D au lycée Jean Favard de GuéretStéphane DEPLAUDE, professeur en STI2D au lycée Aragon de GivorsYann LE GALLOU, professeur SII Ingénierie Electrique, Formateur académique IS & SysMLRégis RIGAUD, IA-IPR STI, Académie de LIMOGES
Rentrée 2019STI2DUn projet pour les spécialités de 1STI2DInnovation TechnologiqueIngénierie et développementdurable2Sommaire1.L’organisation en projets2.Quel support pour un projet IT-I2D ?3.Projet Mécanodrone4.Objectifs visés5. Phase 0 : Rédaction du cahier des charges par l’équipeenseignante6. Phase 1 : Appropriation du cahier des chargesPlanification du projetConstitution progressive des équipes7. Phase 2 : Etude comportementaleApports de connaissancesConstruction du diagramme d’activités8. Phase 3 : Recherche de solutions constructivesApports de connaissancesModélisation – Design9. Phase 4 : Prototypage et intégration10. Phase 5 : Evaluation selon définition de la certification
Rentrée 2019BaccalauréatSTI2DÉpreuves finalesPhilosophie (4) Ecrite - 4 heuresGrand Oral (14) Orale - 20 minutesLesépreuvesterminalesÉpreuves de spécialitésÉpreuves anticipéesPhysique-Chimie etMathématiques (16) Ecrite -4h2I2D (16) Ecrite - 4hFrançais (5) Ecrite - 4 heuresFrançais (5) Orale - 20 minutesPremièreTr2Tr1TerminaleTr3Tr2 etTr1Tr3et/ou2I2D2I2DITEpreuvesen contrôlecontinuI2DMPC2I2DEnseignements de spécialitéEnseignements du socle de culture eignement moral et civiqueMPCLangue vivante ALangue vivante BMathématiquesEducation physique et sportiveLe sujet, de 20 pagesmaxi, s’appuie sur 2supports maximumÉpreuve écrite de 2I2DUn problèmesur un produitpluritechniqueChampcommunUn exercicepar champspécifiqueEEACSINITEC33h1h
Rentrée 2019STI2DL’organisation en projetsMini projets de premièreProjet collaboratif de terminale36 H pour relever un défi36 H de projet pourapprendre et pourévaluer436 H de projetpour apprendreà apprendre
Rentrée 2019STI2DQuel support pour un projet IT-I2D ?ITI2D Recherche d’un produit, support deprojet, qui puisse être porteur dudéveloppement des connaissances etcompétencesdéfiniesdansleprogramme. Recherche d’un produit qui soitcontemporain, issu de l’environnementdes élèves et source de motivation.5
Rentrée 2019STI2DProjet « Mécanodrone »ITI2D6
Rentrée 2019STI2DProjet Mécanodrone, en quoi consiste le défi ?ITI2DRobotDépart/ArrivéeZone 1Zone 2Flacon7
Rentrée 2019STI2DMesure de température sur deux zones.La missionCaméradu droneCouleur?Le flacon disposé entre les deux zones contient100ml d’eau et devra être coloré selon lesrésultats des mesures de températures.Le flacon doit être transporté et présenté aurobot Poppy.Si la couleur est correcte Poppy validel’échantillon.8
Rentrée 2019STI2DDétection de la zone contaminée et communication avec le robotITI2D Le code couleur : Zone 1 chaude Rouge Zone 2 chaude Bleu Zone 1 & 2 chaudes VertCaméraRobotDépart/ArrivéeZone 2Zone 1Flacon9
Rentrée 2019STI2DCaractéristiques techniques du droneITI2D10
Rentrée 2019STI2DObjectifs visésO1 - Caractériser des produits ou des constituants privilégiant un usageraisonné du point de vue développement durableITO2 - Identifier les éléments influents du développement d’un produitI2DO3 - Analyser l’organisation fonctionnelle et structurelle d’un produitObjectifs déjà abordésen IT et I2D au cours del’annéeO4 - Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, unprojet, y compris en langue étrangèreO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinObjectifs principauxvisés à travers le projetMécanodroneO6 – Préparer une simulation et exploiter les résultats pour prédire unfonctionnement, valider une performance ou une solutionO7 – Expérimenter et réaliser des prototypes ou des maquettes11
Rentrée 2019STI2DITI2DLes différentes phases du projetdu point de vue de l’équipe enseignante12
Rentrée 2019STI2DITI2DPhase 0 :Rédaction du cahier des charges parl’équipe enseignante.13
Rentrée 2019STI2DITI2DPhase 1 :Appropriation du cahier des chargespar les élèves Planification du projet Constitution progressive des équipes14
Rentrée 2019STI2DETUDE DU CAHIER DES CHARGESITI2D Un document de guidance ainsi que toutes les ressourcesnécessaires sont fournis aux élèves (format html réalisésous Opale) On constitue des équipes par îlots. Chaque équipe a pourmission de compléter les diagrammes de description de ladémarche d’ingénierie système (IS) mise en œuvre. Ceuxci permettent de définir la mission du produit, le contexte,les cas d’utilisations. Pour chaque diagramme : une équipe présentera à la classe le diagramme toutes les équipes sont invitées à donner leur avis etproposer d’éventuelles retouches. la discussion permet d’établir le diagramme définitif.15Consultation desressources (règlementdu concours)Finalisation desdiagrammes au formatSysMLPrésentation de chaquediagramme par uneéquipe différenteQuestionnement /critique / correctionSynthèse
Rentrée 2019STI2DPlanification : constitution du diagramme de GanttITI2DActivitétutorée16
Rentrée 2019STI2DO4 - Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, ycompris en langue étrangèreI2DITO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoin17
Rentrée 2019STI2DPhase 2 :Etude comportementale Apports de connaissances Construction du diagramme d’activités18
Rentrée 2019STI2DSituation problèmeDémarche pédagogique mobilisée Un capteur différent est fourni à chaque équipe ainsi qu’un document deguidance format html, par exemple, et un diaporama à compléter. Les capteurs permettent d’acquérir différents paramètres (température,humidité, pression atmosphérique, luminosité, particules ).Les connaissances de « Sciences Physiques-Chimie » sont mobilisées lors decette activité.19
Rentrée 2019STI2DSituation problèmeDémarche pédagogique mobilisée Pour chacun des capteurs, il faut imaginer quelle pollution il pourraitdétecter et de quelle façon l’étalonner.Cela implique que chaque équipe conçoiveun protocole expérimental,un algorigrammeet le code correspondant. Chaque équipe rendra compte de ses travaux à l’oral.20
Rentrée 2019STI2DO4 - Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en langueétrangèreI2DITO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoin21
Rentrée 2019STI2DLes connaissances liées à l’acquisition de l’information L’utilisation des différents capteursfournis met en évidence le besoin de seréférer à des connaissances vues enI2DNature des signauxProtocoled’expérimentationSignaux numériques :bus one wire, bus I2C .22
Rentrée 2019STI2DAnalyse comportementale relative au système de préhensionPollution repéréeSaisie etdéplacementdu flaconpolluéÀ ce stade le capteur de pollution définitif est imposé.Les équipes doivent donc mener une réflexion sur l’intégration du capteurainsi que sur la saisie du flacon pollué.23
Rentrée 2019STI2DAnalyse fonctionnelle - Diagramme d’activités du systèmeSelon les tâches qui lui incombent, chaque équipeélabore un algorigramme .24
Rentrée 2019STI2DPhase 3 :Recherche de solutions constructives Apports de connaissances Modélisation - Design25
Rentrée 2019STI2DRecherche de solutions constructives Pour cette étape du projet les membres de chaque équipe doivent separtager les tâches.EEITECSIN 2 élèves travaillent sur la recherche de solutions constructives dusystème de préhension. 2 élèves travaillent sur la recherche de solutions constructives de lachaîne d’information : Acquisition, traitement et communication sur une IHM à distance. 1 élève travaille sur la recherche de solutions constructives de la chaînede puissance : Alimentation, distribution de la puissance et conversion.26
Rentrée 2019STI2DI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesConnaissancesCO5.1. S’impliquerdans une démarchede projet menée engroupeITI2D1. Principes de conception des produits etdéveloppement durable1.1. La démarche de projet- Rôle, fonctions et responsabilité des principauxintervenants d’un projet (maître d’ouvrage,d’œuvre, entreprises, coordonnateurs, contrôleurs).- Animation d’une équipe projet.2Le projet permet de faire découvrir les différents rôles possiblespour les membres d’une équipe.27IT
Rentrée 2019STI2DExemple d’un travail d’élève28
Rentrée 2019STI2DRecherche de solutions constructivesEESIN Démarche de créativité29ITECL’enseignantdécrit ettraduit les idées desélèves si nécessaire.
Rentrée 2019STI2DO4 – Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en . Proposer des solutions à unproblème technique identifié enparticipant à des démarches decréativité, choisir et justifier lasolution retenueCO5.7.Définirlastructurematérielle, la constitution oéconomiques et environnementalesattendues30IT1. Principes de conception des produits et développementdurable1.1. La démarche de projet- Contexte réglementaire des projets.21.4. Créativité et innovation technologique- Méthodes de créativité rationnelles et nonrationnelles.- Intégration des fonctions et optimisation dufonctionnement : approche pluri technologique ettransfert de technologie.Créativité22I2DIT
Rentrée 2019STI2DRecherche de solutions constructivesIntégration de la solution constructivechoisie pour la conversion de puissanceélectrique en puissance mécanique deSINrotation :L’enseignant fait le choix d’une machine depetite taille à disposition dans lelaboratoire Démarche de créativité31EEITEC
Rentrée 2019STI2DSituation problème : 30 secondes maximum pour saisir le flacon30’’32
Rentrée 2019STI2DEssais de la machine afin de caractériser la vitesse de rotationEEITECSIN33
Rentrée 2019STI2DVariation de vitesseEE On envisage une variation de vitesse par modulation de largeur d’impulsionITECSIN34
Rentrée 2019STI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesCO4.1 Décrire uneidée, un principe,une solution, unprojet en utilisantdes outils dereprésentationadaptésConnaissancesITI2D1. Principes de conception des produits et développement durable1.1.2 communication technique- Cartes mentales, représentations numériques,diagrammes SysML pertinents, prototype etmaquette, croquis et schémas non normalisés,organigrammes.I2D2IT4. Eco-conception des produits4.1.2 Outils de représentation schématique- Schéma architectural (mécanique, énergétique,informationnel).Utilisation des outils dereprésentation adaptés352I2DIT
Rentrée 2019STI2DExigences prises en compte pour le choix du système de préhension36
Rentrée 2019STI2DRecherche de solutions constructives (système de préhension) Critères de choixEEAttribuez une note de 0 à 3 à chaque exigence suivant lerespect supposé de celle-ci. Appliquez le coefficient del’importance de ces exigences défini à côté pourcaractériser la solution retenue.ITECSINExigences%BC1 : Ne pas dépasser la taille maximale autorisée30390390260130BC2 : Garantir le pilotage du système20240360240360BI1 : Assurer l’intégrité du flacon20240360240120BO1 : Saisir l’objet en autonomie15230230230230BC3 : S’inscrire dans une démarche dedéveloppement durable15230230230115TOTAL :10037Solution 1230Solution 2270Solution 3200Solution 4155
Rentrée 2019STI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesConnaissancesITCO5.5. Proposer des solutions à un 4. Eco-conception des produitsproblème technique identifié en4.2. Démarches de conceptionparticipant à des démarches decréativité, choisir et justifier la solution 4.2.3. Choix des constituants2- Choix d’une solution : critères de choixretenueassociés à une conception ou à l’intégrationCO5.7. Définir la structure matérielle, lad’une solution dans un produit - coût,constitution d’un produit en fonctionfiabilité, environnement, ergonomie et2descaractéristiquestechnicodesignauront- Matricedéjàde comparaisonde en IT en courséconomiques et environnementalesLes choix de solutionsété abordésplusieurs critères.attenduesd’année. Le projetpermetde revenirsurd’uneces connaissances.- Choixde solutionslogicielles,unitéde traitement et des interfaces.38I2DI2DIT
Rentrée 2019STI2DRecherche de solutions constructivesEEITECSIN Chaîne d’information : le capteur est imposé. Traitement de l’information : Raspberry PI.39
Rentrée 2019STI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesConnaissancesITI2DLe sationdesoutilsnécessairede représentationStructurematérielleà l’acquisition,au traitement et à laCO4.1répondantDécrire une au1. rablebesoinestfacilité par développéeles rmationenprenantappui sur endesI2Didée, un principe,1.1.2 communicationpendantlestechniquedeux premiersconnaissancesacquisestrimestres.en I2D 2une solution, unreprésentations numériques,ITI2Ddiagrammes SysML pertinents, prototype etdes outils de2.4.2 Acquisition et restitution de l’informationCompétencesConnaissancesmaquette, croquis et schémas Acquisitiongrandeurphysique(principe,constructives 2CO5.5.Proposer dessolutionsd’uneà unproblème5. SolutionsDéfinirla structureadaptésdémarcheset àméthodes,notions produitsdémarchesmatérielle,la identifié4.en5.3. Constituants de l’information2.4.3.Codage laet traitementdel’information2de nd’un choisir4.1.2 Outils de représentation schématique5.3.1. Capteurs, conditionneursproduiten fonctionCO5.7.Définir ladesstructurematérielle,la constitution- 2.4.4.Schémaarchitectural(mécanique, énergétique,Transmissionde l’information2caractéristiquesd’un produit en fonctiondes caractéristiquesinformationnel).2.4.5. Structured’uneapplication logicielle 5.3.2. Constituants etenvironnementaleset jet en utilisant-Cartes mentales,Connaissances40Liens sciencesI2DMesures et ue etprogrammationIT
Rentrée 2019STI2DModélisation de la solution retenueEEITECSINLes modèles numériques du drone et du flacon sont fournis.En IT, se limiter à modifier/compléter un assemblage à partir d’un composant fourni.41
Rentrée 2019STI2DOptimisation et choix des solutions retenuesOptimisation volumique par rapport aux surfaces fonctionnellesHiérarchiser et justifier les critères de choix :- Critère prépondérant : Masse- Matériau recyclable- Critère de réalisation- Prototypage par dépôt de fil- Industrialisation en Injection plastiqueEEITECSINChoix final :ABSMasse : 7,5grammesMasse: 5,96grammesMasse : 3,72 grammes42Masse : 4,04grammes
Rentrée 2019STI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesConnaissancesITI2DPC4. Eco-conception des produitsCO5.5. Proposer des solutions àun problème technique identifiéen participant à des démarchesde créativité, choisir et justifierla solution retenue4.2 Démarche de conception4.2.2. Choix des matériaux2PC : Organisation de lamatière, propriétés desmatériauxLes élèves doivent être en mesure de mettre en œuvre unedémarche structurée et argumentée de choix de couplematériau/procédé sur des cas simples.43I2DIT
Rentrée 2019STI2DModélisation et design de l’IHMEE Les élèves proposent différentes possibilités d’IHM en se basant surle diagramme d’activités réalisé lors de l’étape d’analyse du besoinITECSIN44
Rentrée 2019STI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesCO5.6. Participer àune étude dedesign d’un produitdans une démarchede développementdurableConnaissancesITI2D1. Principes de conception des produits et développement durableI2D1.1. La démarche de projet1.1.3. Approche design et architecturale des produitsBesoins et usages, fonctions utilitaires et/ou symboliques en relationavec les formes. Design d’interaction et ergonomie.21.3. Compétitivité des produits1.3.1. Paramètres de la compétitivitéErgonomie : notion de confort, d’efficacité, de sécurité dans lesrelations homme – produit, homme – système.2Etude de design45IT
Rentrée 2019STI2DPhase 4 :Prototypage et intégration46
Rentrée 2019STI2DPrototypage et Intégration47
Rentrée 2019STI2DPrototypage et Intégration IHM programmée en langage Python. Le code fourni aux élèves est à compléter il s’agit d’un squelettecomportant les différentes parties indispensables (création des boutons,création des fenêtres ). L’ossature du programme est déjà mise en place (création de la classe« Drone », déclaration et initialisation des variables ).48EEITECSIN
Rentrée 2019STI2DO5 – Imaginer une solution, répondre à un besoinCompétencesConnaissancesCO5.5. Proposer des solutions à un 4. Eco-conception des produitsproblème technique identifié en 4.3. Conception des produitsparticipant à des démarches decréativité, choisir et justifier la solution 4.3.5. Conception informationnelledes produitsretenue- Bilan et nature cesCO5.7. Définir la structure matérielle,la - Structures de programmation.constitution d’un produit en fonctionsur -lesalgorithmesFonctionslogicielles.et le codage.descaractéristiquestechnico- Méthodes et des propriétés utiles enéconomiques et environnementales lien avec les librairies choisies.attendues- Types de variables.- Diagrammes de description.- Codage dans un langage spécifique.- Règles d'écriture (organisation ducode, commentaires,documentation ).- Mise au point49ITI2DLiens sciences2Mathématiques: algorithmiqueetprogrammation.I2DIT
Rentrée 2019STI2DPrototypage et Intégration Alimentation du produit : batterie LiPo 11,1V 1300mAh choix d’une alimentation séparée afin de ne pas réduire le temps d’autonomie dudrone. Une étude de la consommation peut-être menée afin de valider le choix de labatterie.50
Rentrée 2019STI2DO7 – Expérimenter et réaliser des prototypes ou des maquettesCompétencesConnaissancesITI2DLiens sciencesCO7.1. Réaliser 6. Prototypage et expérimentationset valider un6.1. Moyens de prototypage rapide2prototype ouPrototypage de pièces de la chaîneune maquetted’informationobtenus enLes essais et les expérimentations menées permettent deMesures et6.2.Expérimentations et essaisréponse à toutconstater3mesurer les écarts avec le cahier des chargesafin incertitudesProtocoleoud’essaiL’énergieou partie curitédemiseenoeuvrecahier descharges initial.I2DITI2DIT51
Rentrée 2019STI2DProblème : reconnaissance des couleurs par le robot PoppyPour que le robot Poppy reconnaisse les couleurs il faut que lesdiodes électroluminescentes descendent dans le flacon car cela Solution :permet une diffusion convenable.système support des diodes coulissant à déclenchement mécaniqueEmplacementdes diodesErgot à pousserpour déclencher lesystème support dediodesVue de dessous52
Rentrée 2019STI2DValidation des solutions retenuesEssais53
Rentrée 2019STI2DValidation des solutions retenuesCritère de poidsChaque élément du système a été pesé au fur et à mesure de l’avancement du projet.La pesée finale permet de vérifier que le critère du cahier des charges est bien respecté.54
Rentrée 2019STI2DO7 – Expérimenter et réaliser des prototypes ou des maquettesCompétencesCO7.2. Mettre enœuvre un scénario devalidation devantintégrer un protocoled’essais, de mesureset/ou d’observationssur le prototype ou lamaquette, interpréterles résultats etqualifier le produit.ConnaissancesITI2DLien sciences6. Prototypage et expérimentations6.3. Vérification, validation etqualification du prototype d’unproduitIntégration des éléments prototypés duproduit22PC : Mesures etincertitudes.Mathématiques :statistiques etprobabilités.Mesure et validation de performances.Ceci est un po
Rentrée 2019 STI2D Un projet pour les spécialités de 1STI2D 2 Sommaire 1.L’organisation en projets 2.Quel support pour un projet IT-I2D ? 3.Projet Mécanodrone 4.Objectifs visés 5. Phase 0 : Rédation du ahie des hages pa l’éuipe enseignante
Projet 1: acquisition d’un logiciel Projet 4: développement d’un produit Projet 5: modification d’une organisation Projet n: xyz Scénarios Portefeuille de gestion d’une organisation Figure 1: Scénarios et portefeuille de projets Le chef de projet choisit le scénario qui convient pour son projet. Il planifie le projet
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imputé à un projet du Fonds de l’OIM pour le développement. Un tel déplacement doit être justifié et présenter une utilité pour les activités du projet. xi) Le Fonds peut exiger une copie des contrats pour les dépenses de consultant imputées sur les lignes budgétaires afférentes aux dépenses de fonctionnement du projet, pour s .
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