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GRAF renforcer la démarche scientifique en STI2D

mis à jour le 10/12/2017

La réussite des élècves de STI2D dans la poursuite d’études est compromise compte tenu de leur faible maitrise des outils mathématique et du manque de lien qu’ils sont capables d’établir eux-mêmes entre les la technologie, les mathématiques et les sciences physiques et chimiques. L'objectif est de développer des activités croisant les disciplines ainsi que les approches (calculatoires, expérimentales, simulées) afin de « Donner du sens à, créer du lien entre, savoir utiliser… ».

mots clés : graf, sti2d, renforcement scientifique,

Introduction, constats et pistes

Carte mentale (Mindview) d'introduction.

Carte mentale (Mindview) "Difficultés récurrentes de nos élèves en STI2D".

Groupe « transmission énergie électrique »

Problématique : pourquoi RTE transporte il l’énergie électrique en haute tension ?

Il s’agit ici de résoudre la question de l’optimisation de la transmission d’énergie sur une ligne de haute tension de manière à fournir une puissance « utilisateur » constante. Ceci amène la modélisation du problème sous la forme d’une équation du second degré. Des phases expérimentales de simulation et de calcul sont proposées selon les deux disciplines SSI, Maths.

Déroulé.

Trame d'activité.

Carte mentale (Mindview) globale, avec ressources attachées.

Groupe « portail et résistance des matériaux »

Problématique : appréhender la problématique de la résistance des matériaux en étudiant les efforts appliqués à un point d’ancrage.

C’est l’occasion de porter un regard croisé entre les trois disciplines sur l’usage pertinent des vecteurs pour décrire les forces, déterminer des résultantes et découvrir le concept de moment.

Diaporama de présentation.

Télécharger l'ensemble des ressources.

Groupe « mesure signaux et capteurs »

Problématique : afin d’éviter une panne d’essence toujours possible, on souhaite équiper un réservoir d’essence d’un capteur adéquat.

Les trois disciplines sont concernées et mettent en jeu des activités d’observation de mesure de simulation autour de connaissances portant sur les ondes, les signaux issus de différents capteurs, le calcul ou la détermination de volume. La modélisation sous Geogebra permet d’atteindre le modèle. Chaque technologie de capteurs est étudiée par un groupe restreint « d’experts » qui participe ensuite à la résolution du problème en capitalisant les connaissances.

Description des activités.

Mise en situation élève.

Exemple de tutoriel.

Télécharger l'ensemble des documents.

Groupe « livraison médicaments par drone »

Problématique : pouvoir délivrer rapidement des médicaments sur site complexe par drone en autorisant un largage simple à altitude modérée.

Les trois disciplines participent à ces activités qui permettent de relier le concept de fonction dérivée aux notions d’altitude, vitesse et accélération (équation de la cinématique).

Les activités consistent à partir d’un relevé de chute par caméra à définir l’équation pertinente extraite d’un nuage de point pour déterminer l’équation cinématique. Une analyse récurrente est effectuée pour en extraire la hauteur, la vitesse et l’accélération. L’intégration (au sens de l’intégrale de Riemann) peut permettre d’atteindre assez simplement la valeur de l’énergie cinétique accumulée et la diminution en parallèle de l’énergie potentielle.
Ceci débouche en fin sur une interrogation quant à la résistance des matériaux utilisables et l’élaboration possibles de différentes solutions par les élèves.