Enseignements technologiques en première et terminale STI2D

La discipline Enseignements technologiques constitue un des piliers du programme des classes de première et terminale qui mène au BAC STI2D, instauré à partir de la session 2013.

Enseignements technologiques communs

Principes de conception des systèmes et développement durable 
Objectif général de cette partie de la formation : Tenter d'identifier les tendances d’évolution des produits et systèmes. Tenter de les concevoir de façon sommaire en essayant de faciliter leur usage et en limitant leurs impacts environnementaux. Tout cela en ayant acquis une culture technique très superficielle.

Compétitivité et créativité 
Dans cette partie l'objectif est d'aborder, par des activités pratiques peu approfondis et exclusivement par simulation sur ordinateur, les domaines économique de la création d'un produit (matériel, service, ouvrages de génie civil):
Innovation (de produit, de procédé) 
Recherche de solutions techniques et créativité, stratégie de propriété industrielle (Brevets).
Ergonomie : notion de confort, d’efficacité, de sécurité dans les relations homme-produit, homme-système IHM.

Éco-conception

Étapes de la démarche de conception 
Découvrir comment exprimer le besoin, point de départ, qui permettra d'établir les caractéristiques fonctionnelles d’un système (Cahier des charges fonctionnel).

Utilisation raisonnée des ressources 
 Impacts environnementaux associés à l'Analyse du cycle de vie du produit :
Ce point du programme est réalisé uniquement par simulation sur ordinateur en utilisant le logiciel « CES EDUPACK ».
 conception (optimisation des masses et optimisation des mécanismes),

 prise en compte des contraintes d’industrialisation, de réalisation, d’utilisation (minimisation et valorisation des pertes et des rejets) et de fin de vie,
 minimisation de la consommation énergétique.
 Efficacité énergétique d’un système.

Outils et méthodes d’analyse et de description des systèmes 
Objectif général de cette partie de la formation : identifier les éléments influents d’un système, décoder son organisation et utiliser un modèle de comportement pour prédire ou valider ses performances.

Approche fonctionnelle des systèmes 
Organisation fonctionnelle d’une chaîne d’énergie.Fonctions relatives à l’énergie : production, transport, distribution, stockage, transformation, modulation.
Organisation fonctionnelle d’une chaîne d’information.Fonctions relatives à l'information  : acquisition et restitution, codage et traitement, transmission.

Outils de représentation

Représentation du réel 
Le réel est représenté en STI2D par:
 Lecture et tracé de croquis  (design produit, architecture).
 Utilisation d'un logiciel volumique numérique (D.A.O) pour concevoir et représenter un système technique sommaire.
 Lecture et décodage des représentations numériques de systèmes peu élaborés.

Nota: L’apprentissage de la réalisation de dessins techniques normalisés complexes sera abordé en section post bac (BTS, IUT)

Représentation symbolique 
 Représentation symbolique associée à la modélisation des systèmes : diagrammes adaptés SysML, graphe de flux d’énergie, schéma cinématique, schéma électrique, schéma fluidique.
 Schéma architectural (mécanique, énergétique, informationnel).
 Représentations  des répartitions et de l’évolution des grandeurs énergétiques (diagramme, vidéo, image).
 Représentations associées au codage de l’information : variables, encapsulation des données.

Approche comportementale

Modèles de comportement 
Utilisation des progiciels de simulation.

Comportement des matériaux 
Matériaux métalliques, matières plastiques, céramiques. Comportement physico-chimiques (électrique, magnétique, oxydation, corrosion).
Matériaux composites, nano-matériaux.Classification et typologie des matériaux.
Comportements caractéristiques des matériaux selon les points de vue :
 Mécaniques (efforts, frottements, élasticité, dureté, ductilité).
 Thermiques (échauffement par conduction, convection et rayonnement, fusion, écoulement).
 Électrique (résistivité, perméabilité, permittivité).

Comportement mécanique des systèmes 
 Équilibre des solides.
 Résistance des matériaux.

Comportement énergétique 
 Principes de base de la dynamique des fluides et de la thermodynamique appliqués.
 Transformations de l’énergie (électrique-électrique, électrique-mécanique, électrique-thermique, électrique-éclairement, cinétique-électrique, mécanique-thermique).
 Modulation de l’énergie.
 Analyse des pertes de charges fluidiques, caractéristiques des composants.
 Les paramètres de gestion de l’énergie liés au stockage et aux transformations.
 Conservation de l’énergie, pertes et rendements, principe de réversibilité.
 Natures et caractéristiques des sources et des charges.
 Caractérisation des échanges d’énergie entre source et charge : disponibilité, puissance, reconfiguration, qualité, adaptabilité au profil de charge, régularité.

Solutions technologiques 
Objectif général de cette partie de la formation : Tenter d'identifier une solution technique, développer une culture extrêmement sommaire des solutions technologiques.

Structures matérielles et/ou logicielles

Choix des matériaux

Solutions de construction des liaisons entre pièces

Solutions pour le domaine de l’énergie 
 Système énergétique mono-source.
 Système énergétique multi-source et hybride.

Traitement de l’information 
 Codage (binaire, hexadécimal,ASCII) et transcodage de l’information, compression, correction.
 Programmation objet : structures élémentaires de classe, concept d'instanciation.
 Traitement programmé : structure à base de microcontrôleurs et structures spécialisées (composants analogiques et/ou numériques programmables).
 Systèmes événementiels : logique combinatoire, logique séquentielle.
 Traitement analogique de l’information : opérations élémentaires (addition, soustraction, multiplication, saturation).

Constituants d'un système

Transformateurs et modulateurs d’énergie associés

Stockage d’énergie 
Constituants permettant le stockage sous forme :
 mécanique, hydraulique ou pneumatique : sous forme potentielle et/ou cinétique.
 chimique : piles et accumulateurs, combustibles, carburants, comburants.
 électrostatique : condensateur et super condensateur.
 électromagnétique.
 thermique : chaleur latente et chaleur sensible.

Acquisition et codage de l’information

Transmission de l’information, réseaux et internet 
Supports de transmission de l’information :
 Modulation d’amplitude, modulation de fréquence, modulation de phase).
 Caractéristiques d’un canal de transmission, multiplexage.
 Organisations  matérielle et logicielle d’un dispositif communicant : constituants et interfaçages.
Réseaux :
 Modèles en couche des réseaux, protocoles et encapsulation des données.
 Adresse physique (Mac) du protocole Ethernet.
 Adresse logique du protocole IP.
 Lien adresse Mac/IP : protocole ARP.
 Architecture client-serveur  : protocoles FTP et HTTP.
 Gestion d'un nœud de réseau par le paramétrage d'un routeur : adresses IP, NAT/Pat, DNS, pare-feu.

Nota: La programmation par utilisation d'un langage de codage informatique et la création de logiciel ne sont pas au programme du baccalauréat STI2D.

Enseignements technologiques spécifiques (aux spécialités)

Projet 

L'épreuve de projet se réalise en concevant durant 70 heures (officiellement mais en réalité souvent plus du double) un objet réel ou virtuel en groupe de 2 à 4 candidats. Les compétences technologiques demandées aux candidats sont très faibles. L'utilisation de simulation par logiciels "ingénieurs" (Matlab, Modelica...) est préconisée par l'inspection malgré les grandes difficultés que rencontrent les élèves durant leur mise en œuvre. Une maquette ou un prototype peut être également réalisé mais ce n'est plus obligatoire car les moyens de fabrication et les savoir-faire font le plus souvent défaut au sein des lycées. Des compétences en matière de communication développées dans les revues de projet (diaporama) sont mises en œuvre lors de la soutenance finale afin de compenser le manque de culture technologique de la plupart des candidats.

Des critères d’évaluations variant en fonction de l'option du bac STI2D sont communiqués au candidat en début de projet. La prise en compte de ces critères par le candidat est primordiale dans la réussite de l’évaluation finale.

L'épreuve de projet est évaluée en 2 temps:

- Le suivi (deuxième et troisième trimestre de l'année de terminale, coefficient 6): l'évaluation est effectuée par le professeur qui a suivi le candidat au cours du projet. (note non modifiable transmise obligatoirement fin mai). Il complète pour cela les cases d'un fichier EXCEL qui calcule automatiquement la note.

- La présentation (début juin, coefficient 6): L'évaluation de ce suivi est faite par des 2 examinateurs ne connaissant pas le candidat en remplissant un fichier EXCEL détaillant les critères d'évaluations. Elle se fait à partir d'un dossier d'environ 10 pages au format A4 (communiqué aux 2 examinateurs 10 jours avant) et d'une présentation orale de 10 minutes à base de "slides" (diaporama que découvrent les 2 examinateurs). L'évaluation ne devant pas tenir compte des compétences technologiques du candidat (voir document interne au MEN sur l'organisation des épreuves 2016) elle est censée se faire principalement sur la forme et la bonne prise en compte des critères d’évaluation. 
La note de cette présentation est calculée automatiquement lors du remplissage par les 2 examinateurs des cases d'un tableau d’évaluation (un fichier EXCEL consultable sur le site du MEN). Ce fichier EXCEL comportait en 2013 de très nombreuses cases à compléter. Après 3 sessions d'examen, il est en voie de simplification (huitième version depuis juin 2013).
De plus, ces examinateurs ne connaissent jamais la note attribuée par le professeur ayant réalisé le suivi de projet. 

Remarque: Une petite minorité de candidats bénéficie pour l'épreuve de projet d'une aide extérieure à l’éducation nationale (exemple: candidat dont la famille est proche de milieu industriel, candidat fortement épaulé par l'entourage....). Ceci contribue à fausser l'égalité entre candidats.

Enseignements technologiques spécifiques

Enseignements technologiques en LV1 

En complément de l'enseignement technologique de tronc commun, le programme prévoit un enseignement technologique d'1h (en plus de l'horaire prévu en LV1) en langue étrangère LV1.
Il repose entièrement sur le programme de technologie et il fait intervenir des démarches "collaboratives et complémentaires" entre les deux disciplines ainsi que des modalités pédagogiques variées  (présence simultanée ou alternée des professeurs). .

Notes et références