Notre société devra relever de nombreux défis dans les prochaines décennies. Les démographes annoncent une forte croissance de la population mondiale, répartie inégalement sur les territoires. Il faudra donc proposer des réponses aux besoins fondamentaux des hommes, tels que l’accès à l’eau, à l’énergie, à l’alimentation, à l’habitat, au transport, à la santé, à l’éducation et à l’information.

Pour satisfaire ces besoins, la recherche de solutions devra se faire dans un contexte environnemental contraint, au sein d’une concurrence économique internationale et avec la nécessité d’assurer un développement durable pour tous.

La réponse à ces défis passe inévitablement par la formation d’ingénieurs et de chercheurs aux compétences scientifiques et technologiques pluridisciplinaires de haut niveau, capables d’innover, de prévoir et maîtriser les performances des systèmes(1) complexes, en intégrant les grandes questions sociétales et environnementales.

L’enseignement des sciences de l’ingénieur, dans le cycle terminal du lycée, a pour objectif d’aborder la démarche de l’ingénieur qui permet, en particulier :

1. de vérifier les performances attendues d’un système, par l’évaluation de l’écart entre un cahier des charges et les réponses expérimentales (figure1, écart 1) ;
2. de proposer et de valider des modèles d’un système à partir d’essais, par l’évaluation de l’écart entre les performances mesurées et les performances simulées (figure 1, écart 2) ;
3. de prévoir les performances d’un système à partir de modélisations, par l’évaluation de l’écart entre les performances simulées et les performances attendues au cahier des charges (figure 1, écart 3) ;
4. de proposer des architectures de solutions, sous forme de schémas ou d’algorigrammes.

Figure 1 - Représentation des différents écarts

L’identification et l’analyse de ces écarts peuvent mobiliser des compétences pluridisciplinaires, en particulier celles développées en mathématiques et en sciences physiques-chimiques fondamentales et appliquées. Les sciences de l’ingénieur renforcent les liens entre les disciplines et participent à la poursuite d’études dans l’enseignement supérieur.
Les sciences de l’ingénieur développent des démarches pour analyser des systèmes complexes pluri-technologiques. Les compétences acquises sont ainsi transposables à l’ensemble des domaines scientifiques et technologiques, et permettent d’appréhender des situations inédites.

(1) Un système est une association structurée d’éléments ayant des relations entre eux. Il a été conçu dans le but de répondre à un besoin. Il est caractérisé par la nature de :
- ses éléments constitutifs et des interactions entre ceux-ci ;
- ses éléments environnants et des interactions de ceux-ci avec le système.
Dans ce programme, le terme « système » recouvre tout le champ des produits manufacturés et des ouvrages, intégrés dans leur environnement. Le système peut être matériel, virtuel ou souhaité.

Interdisciplinarité

En classe de première, les travaux personnels encadrés sont intégrés dans l’horaire de sciences de l’ingénieur. Le principe de base est la pluridisciplinarité, deux disciplines au moins doivent être impliquées : la discipline caractéristique de la série ainsi que, par exemple, les mathématiques, la physique-chimie ou encore les sciences de la vie et de la Terre.
En classe de terminale, un projet interdisciplinaire sera également mis en place dans un volume horaire d’environ 70 heures en collaboration avec les disciplines scientifiques ou encore les disciplines de l’enseignement commun.

Technologies de l'information et de la communication pour l'enseignement (Tice)

Les technologies de l’information et de la communication sont systématiquement mises en oeuvre dans cet enseignement. Elles accompagnent toutes les activités proposées :

1. recherche et exploitation de dossiers numériques ;
2. analyse structurelle des systèmes ;
3. simulation de comportement des systèmes ;
4. expérimentations assistées par ordinateur locales ou à distance et matérialisation d’idées
   (maquette numérique, programmation et prototypage rapide) ;
5. suivi et comptes rendus d’activités d’analyse et de projet ;
6. archivage et consultation des productions des élèves.

Toutes ces activités, individuelles et en équipes, s’inscrivent naturellement dans le contexte d’un environnement numérique de travail (ENT) et participent à la préparation du B2i niveau lycée.

Compétences terminales visées

L’enseignement des sciences de l’ingénieur a pour objectif de développer les compétences présentées sur la figure 2 ci-dessous :

Figure 2 - Compétences développées en Sciences de l’Ingénieur

Les systèmes complexes choisis peuvent relever des grands domaines suivants : énergie, information et communication, transport, production de biens et de services, bâtiments et travaux publics, santé, agroalimentaire. Cette liste n’est pas exhaustive et les enseignants ont la possibilité de s’appuyer sur d’autres domaines qu’ils jugent pertinents.