Les sciences de l'ingénieur
Date de publication : 18 février 2022
La technique vous intéresse ? Vous aimez savoir comment un objet fonctionne ? Réaliser un projet de A à Z vous motive ? Autant de bonnes raisons de profiter des différentes opportunités qu’offre le lycée de découvrir les sciences de l’ingénieur, de la 2de à la Terminale.
Cliquez sur chaque classe pour découvrir les enseignements en sciences de l'ingénieur.
Quatre enseignements optionnels permettent de tester les sciences de l'ingénieur dès la 2de. Sous réserve qu'ils soient proposés par l'établissement. D'une durée d'1 heure 30 par semaine chacun, ils s'organisent autour d'études de cas ou de travaux pratiques menés en groupe. Pas besoin d'être fort en sciences, il faut juste avoir le goût des sciences !
Cet enseignement permet aux élèves de découvrir la démarche scientifique et l'investigation : résoudre un problème technique, expérimenter, mettre en place un travail collectif, présenter et argumenter.
Pour les élèves qui aiment les sciences et la technique, se posent la question de comment ça marche et essaient d’y répondre en démontant des objets. Il faut aimer travailler en groupe car c'est à plusieurs que les élèves interviennent.
Sans être déterminant, cet enseignement est un bon moyen de tester sa motivation avant un bac STI2D ou un bac général avec spécialités scientifiques (notamment les spécialités sciences de l'ingénieur ou numérique et sciences informatiques).
L’enseignement s'organise autour de "défis" technologiques permettant d'explorer les champs de l'information, de l'énergie et des matériaux.
Les élèves étudient un objet innovant (par exemple, une pédale de vélo qui éclaire, une caméra reliée à Internet, des panneaux solaires, un robot marcheur à plusieurs pattes) et cherchent à comprendre comment il fonctionne. Ils vérifient que les performances annoncées par le constructeur sont atteintes et réfléchissent aux moyens de les améliorer. Dans le cas de l'étude de la caméra connectée, par exemple, les élèves mettent au point un protocole expérimental, démontent la caméra, analysent le fonctionnement des différentes pièces, utilisent du matériel de mesure, font une maquette numérique, etc.
Les produits étudiés privilégient deux thématiques : les territoires et produits dits "intelligents" (mobilité des personnes et des biens, objets connectés, etc.) ; l'humain assisté, réparé, augmenté (produits d'assistance à la santé, compensation du handicap, etc.).
Les élèves travaillent par petits groupes, en autonomie, pendant plusieurs semaines, avant de réaliser une synthèse qu'ils présentent au reste de la classe, outils numériques à l'appui. Des parents, des professeurs ou des professionnels peuvent être invités. Sont ensuite formalisées les notions réutilisables : les différents systèmes pour stocker de l’énergie, les types de capteurs, etc.
À la différence de l'enseignement sciences de l'ingénieur porté sur la démarche scientifique, cet enseignement se base sur la créativité et la pédagogie du projet. Les élèves découvrent en quoi la créativité est indispensable au développement de produits innovants.
Pas besoin d’être un mordu de technique mais il faut aimer innover, créer et communiquer. Cet enseignement touche principalement à l'ingénierie et au design.
Sans être déterminant, cet enseignement est un bon moyen de tester sa motivation avant un bac STI2D ou un bac général avec spécialités scientifiques (notamment les spécialités sciences de l'ingénieur ou numérique et sciences informatiques).
L'enseignement s'organise autour de projets dans des domaines variés, de la robotique à la téléphonie en passant par les énergies ou la gestion des déchets urbains. L’objectif est de s’intéresser au processus d’innovation et à la démarche de créativité, à la méthode pour avoir de bonnes idées puis pour les présenter par un schéma ou un discours pour convaincre.
Les élèves apprennent à rédiger un cahier des charges, à identifier les contraintes règlementaires et environnementales tout en imaginant une solution idéale pour répondre à un besoin ou à une évolution. À la différence de l’enseignement sciences de l’ingénieur, il y a peu de mesures ou de démontage. Sont en revanche abordés les liens avec la société, l’environnement, l’histoire, etc.
Les élèves travaillent par petits groupes, en autonomie, avant de réaliser une synthèse qu'ils présentent au reste de la classe, outils numériques à l'appui. Des parents, des professeurs ou des professionnels peuvent être invités. Sont ensuite formalisées les notions réutilisables : les questions de propriété industrielle, le cycle de développement du produit, les types d’innovation, etc.
Cet enseignement, technique et pratique, est basé sur la découverte des biotechnologies : les différents domaines d'application, le travail en laboratoire et les métiers en lien. Blouses blanches et microscopes de mise.
Pour les élèves qui aiment manipuler, qui sont attirés par l'univers du laboratoire et cherchent à savoir ce que contiennent les produits de la vie quotidienne (alimentaire, cosmétique, pharmaceutique).
Sans être déterminant, cet enseignement est un bon moyen de confirmer ou non sa motivation pour évoluer en laboratoire et s'orienter par exemple en bac STL spécialité biotechnologies ou en bac général avec spécialité SVT.
L'enseignement s'organise autour de nombreuses activités d'expérimentation : analyser l'eau d'une rivière, réaliser une gélose à partir d'une poudre, isoler des bactéries dans un yaourt, contrôler les matières premières d'un produit, etc. De quoi découvrir les spécificités du travail en laboratoire de biotechnologies, le matériel (microscope, micropipettes à piston, incubateur, etc.), la gestion des risques et les équipements de protection. Les élèves découvrent des outils pour traiter les données (bio-informatique, tableur-grapheur, etc.) et des pratiques pour collaborer (partage de résultats expérimentaux).
Les activités sont choisies dans les différents domaines des biotechnologies : la bio-industrie, la santé, le génie génétique, l'environnement et le bio-art. Elles peuvent être complétées par des visites de laboratoires et d’entreprises, des conférences et des rencontres avec des professionnels.
Les travaux d’élèves donnent lieu à une présentation écrite ou orale. Ils peuvent être mis en avant lors de concours ou de partenariats noués avec des associations.
Cet enseignement permet de découvrir la démarche de recherche en laboratoire : les instruments et les techniques d'expérimentation, la mise en place d'un projet et le travail en équipe.
Pour ceux qui aiment se poser des questions sur les phénomènes scientifiques et essayer d'y répondre, qui sont attirés par le fait de manipuler, observer et mesurer en laboratoire.
Sans être déterminant, cet enseignement est un bon moyen de tester sa motivation avant un bac général avec spécialités scientifiques, un bac technologique STL ou STI2D.
Loin de se résumer à de la chimie, l'enseignement traite aussi de physique, d'électronique, de logiciels, etc. Le travail se fait en mode projet autour de thèmes d'étude au programme : atmosphère terrestre, utilisation des ressources de la nature, mélanges et formulation, prévention des risques, investigation policière, arts et systèmes automatisés. Les élèves peuvent donc aussi bien travailler sur les conservateurs alimentaires que l'effet de serre, les ultra-sons ou la photodétection.
L'objectif est de mobiliser des compétences en jeu dans une démarche scientifique en laboratoire : identifier une problématique, formuler des hypothèses, mettre en place un protocole, procéder à des tests, analyser les résultats et les communiquer. Les élèves découvrent différents outils (par exemple, des microcontrôleurs ou des capteurs) et utilisent le numérique pour effectuer des simulations.
Des rencontres avec des scientifiques et des visites de laboratoires ou d’entreprises peuvent être organisées pour permettre aux élèves de découvrir des métiers scientifiques.
En bac général, deux enseignements de spécialité sont orientés dans les sciences de l'ingénieur : SI (sciences de l'ingénieur) et SNI (numérique et sciences informatiques). Si le premier apprend à disséquer les systèmes techniques qui nous entourent, le second explore les fondements du numérique et de l'informatique. Leurs points communs ? L'enseignement en mode projet et un bagage recommandé pour certaines études supérieures scientifiques.
Les élèves attirés par les sciences et technologies, qui s'intéressent aux objets qui les entourent. Il faut aimer concevoir, réparer et laisser cours à son imagination. Le travail s'effectue en groupe et donc en partage.
4 heures par semaine en 1re ; 6 heures en terminale pour ceux qui ont conservé la spécialité.
L'objectif des sciences de l'ingénieur est d'étudier les systèmes de plus en plus automatisés et informatisés qui nous entourent, d'améliorer leurs performances mais aussi de créer de nouveaux objets.
L'enseignement, qui associe cours (2 heures) et travaux pratiques (2 heures), aborde les domaines de la mécanique, de l’électricité et du signal, de l'informatique et du numérique. Les élèves étudient des systèmes présents en laboratoire de sciences de l’ingénieur, par exemple la suspension d'un vélo, un clignotant, un portail automatisé. L'occasion de mettre en place la démarche scientifique : observation, élaboration d'hypothèses, modélisation, simulation et expérimentation, analyse des résultats obtenus.
Les élèves sont par ailleurs amenés à travailler sur des projets concrets, comme le ferait un ingénieur. En classe de 1re, ils réalisent un mini-projet de 12 heures organisé sous la forme d'un défi. En terminale, ils mènent un projet de 48 heures, en groupe de 3 à 5 élèves. L’objectif est d’imaginer, concevoir et réaliser tout ou partie d’un produit, en vue de répondre à un besoin et d’obtenir des performances définies dans un cahier des charges. Cela implique de mesurer la performance et de vérifier qu'il n'y a pas d'écart entre une modélisation et le système réel. Exemples de systèmes étudiés : fleur artificielle indicatrice de taux de CO2 ; casque connecté ; masque de plongée projetant des informations.
À noter : cet enseignement est complété par 2 heures de sciences physiques, un outil indispensable aux sciences de l'ingénieur et un bagage nécessaire pour des études supérieures scientifiques. Le programme, basé sur l'expérimentation, s'organise autour de trois thèmes : mouvements et interactions ; l'énergie : conversions et transferts ; ondes et signaux.
L'enseignement de spécialité sciences de l’ingénieur ouvre à tout le panel des études supérieures : BTS, BUT, licence-master, classes prépa et écoles d’ingénieurs.
Pour ceux qui sans être forcément geek ont une appétence pour l'informatique et qui veulent comprendre les bases de la programmation. Il faut aimer les mathématiques, même si leur utilisation reste basique. Cet enseignement prolonge l’enseignement commun sciences numériques et technologie en 2de et s’appuie sur les cours d'algorithmique de mathématiques en 2de.
4 heures par semaine en 1re ; 6 heures en terminale pour ceux qui ont conservé la spécialité.
L'objectif de cet enseignement est d'apporter aux élèves les concepts et les méthodes qui fondent l'informatique : les données, les algorithmes, les langages de programmation, les machines, réseaux et systèmes d'exploitation, l'interaction homme-machine sur le Web. Les élèves découvrent les langages de programmation les plus utilisés en informatique afin d'élaborer des logiciels, créer des sites internet des applications pour smartphones. En général, c'est Python (très utilisé pour les robots et les jeux vidéo), mais aussi HTML, CSS et Javascript pour le Web.
L'approche est très concrète : les élèves travaillent en groupes de 2 à 4 élèves sur des projets où ils doivent imaginer des solutions pour répondre à un besoin, des défis logiques à résoudre avec les langages de programmation. Les projets peuvent être très variés et porter sur un objet connecté ou robot, le traitement d’image ou de son, une application mobile (par exemple de réalité virtuelle ou augmentée), le développement d’un site Web, la réalisation d’un interprète d’un mini-langage ou encore d’un programme de jeu de stratégie.
Cet enseignement de spécialité est adapté pour une poursuite d'études supérieures en informatique en licence, double licence associant l'informatique à une autre discipline, BUT, école d’ingénieurs ou classe prépa, notamment la nouvelle prépa MP2I (mathématiques, physique, ingénierie et informatique).
Avec 12 heures consacrées aux sciences de l’ingénieur par semaine, le bac STI2D (sciences et technologies de l’industrie et du développement durable) est celui qui accorde la plus grande place à ces sciences appliquées. Prime à l’apprentissage par la pratique et au développement durable.
Les élèves qui cherchent à comprendre le fonctionnement des systèmes techniques de l’industrie ou du quotidien, qui sont intéressés par l’innovation technologique et la transition énergétique et veulent concevoir de nouveaux produits.
Dans le domaine de l’ingénierie, deux spécialités sont proposées en 1re puis fusionnent en terminale. Par ailleurs, l'ETLV (enseignement technologique en langue vivante) permet d’acquérir dès le lycée le vocabulaire technique des sciences de l’ingénieur en anglais.
Innovation technologique (IT - 3 heures). Dans cet enseignement de spécialité, fondé sur l’approche design et l’innovation, les élèves travaillent à la création de produits qui répondent à un besoin. Ils s’interrogent sur les conditions de leur fabrication et s’assurent d’une meilleure adaptation à leur environnement. Ils analysent la qualité du service rendu et de l’usage, l’impact environnemental, les coûts énergétiques de transformation et de transport, la durée de vie des produits et leur recyclage.
Ingénierie et développement durable (I2D - 9 heures). Dans cet enseignement de spécialité, les élèves apprennent à intégrer les contraintes techniques, économiques et environnementales lors de la conception d’un produit. Le développement durable est en effet une composante incontournable des différents secteurs industriels, et les entreprises ont des objectifs d’économie des matières premières, de réduction des transports et de diminution des impacts écologiques de leurs produits. Trois champs sont abordés : gestion de l’énergie, traitement de l’information et utilisation et transformation de la matière.
Ingénierie, innovation et développement durable (2I2D - 12 heures). Dans la continuité des enseignements de 1re, l'enseignement de spécialité 2I2D vise la conception ou l'amélioration de produits pluri-technologiques. Il comprend une partie commune mais aussi un enseignement spécifique à choisir parmi quatre :
Les élèves travaillent collectivement à un projet et réalisent un prototype ou une maquette. Le programme associe l’observation, l’expérimentation et le raisonnement théorique.
Le bachelier STI2D a accès aux différentes filières de l’enseignement supérieur : BUT, BTS, classe prépa TSI, bachelor, école d’ingénieurs après le bac, école spécialisée, licence, etc.
En bac STL, les élèves peuvent choisir un enseignement en biotechnologies en 1re et terminale, qui comprend 9 à 13 heures par semaine. De quoi découvrir des techniques mises en œuvre pour les produits de santé, différentes bio-industries et l'environnement. Une association de sciences et technologies, beaucoup d'expérimentations.
Pour les élèves qui ont un goût affirmé pour les sciences du vivant, les manipulations et la démarche expérimentale en laboratoire.
L'enseignement, qui repose essentiellement sur des manipulations en laboratoire, comprend de nombreux travaux pratiques par demi-groupes où les élèves mènent des observations au microscope, cultivent des micro-organismes, préparent des solutions, séparent les composants d'un mélange, etc. L'occasion de se familiariser avec les outils et les procédures en laboratoire, l'évaluation des risques, ainsi qu'avec certains outils numériques (logiciel de visualisation 3D de molécules, tableur de résultats, etc.).
Par le biais de mini-projets, ils découvrent également le travail en équipe, la démarche de recherche et les différentes étapes d'une expérimentation.
Les activités sont issues des différents domaines d'application des biotechnologies, en particulier de la santé (analyse de sang, d'urines, etc.), des bio-industries pharmaceutiques, cosmétiques ou agroalimentaires (contrôle qualité d'un lait, mesure de l’action d’antibiotiques, production d'un bioplastique, etc.) et de l'environnement et du développement durable (qualité d’un sol et impact sur l’agriculture).
Cette spécialité, dans la continuité des enseignements de biotechnologies et de biologie-biochimie de 1re, apporte le bagage nécessaire pour comprendre des applications biotechnologiques dans les domaines de la santé, des bio-industries et de l’environnement. Comme en 1re, une part très importante des heures hebdomadaires est réservée aux manipulations en laboratoire.
Le programme comprend une partie scientifique, avec des thèmes comme l’immunologie, le métabolisme, l’enzymologie, la biologie moléculaire, la microbiologie.
Les élèves approfondissent également les techniques de laboratoire pour observer le vivant, cultiver et dénombrer des micro-organismes, préparer des solutions ou encore extraire les composants d'un mélange. Ils découvrent les technologie de l'ADN et celles liées aux végétaux.
Enfin, ils mettent en œuvre un projet technologique en petits groupes, où ils sont amenés à effectuer des recherche documentaires et à concevoir un protocole. L'occasion de se familiariser avec les outils numériques et d'être sensibilisés à la prévention des risques.
Par ailleurs, l'ETLV (enseignement technologique en langue vivante) permet d’acquérir dès le lycée le vocabulaire technique des sciences en anglais.
Cet enseignement de spécialité est adapté pour une poursuite d'études en BTS de biologie appliquée, en BUT génie biologique ou en classe prépa TB (technologie et biologie). Plus rarement, certains élèves poursuivent en licence à l'université, plus théorique, ou en école d'ingénieurs.
