CHAPITRE III
L'OBJET TECHNIQUE
1. L'objet technique sujet privilégié d'une éducation scientifique et technologique dans le premier cycle.
2. Conseils à un débutant
Par P.J. CHIROUZE
1) L'OBJET TECHNIQUE: SUJET PRIVILEGIE D'UNE EDUCATION SCIENTIFIQUE ET TECHNO-LOGIQUE DANS LE PREMIER CYCLE.
L'objet technique, par la richesse de son contenu, reste le sujet privilégié de l'actuel enseignement de la technologie.
Cet article propose un plan d'étude d'un objet technique en six étapes, en s'efforçant de montrer que chacune de ces étapes permet d'atteindre un ou plusieurs des objectifs qu'on peut assigner à une éducation scientifique et technique dans le premier cycle.
Après avoir présenté les intentions pédagogiques relatives à cha-que étape, l'exemple de la perforatrice de bureau permettra d'illustrer cette mé-thode de travail.
L'étude d'un objet peut se diviser en six étapes
1 ) Recherche de la fonction.
2) Recherche d'une solution.
3) Etude des phénomènes.
4)
Analyse fonctionnelle.S) Analyse technique.
6) Réinsertion de l'objet dans sa famille.
L'importance accordée à chaque étape dépend de la nature de l'ob-jet, des phénomènes qu'il met en oeuvre et surtout des choix que fera le profes-seur. En particulier, la présentation exposée peut être abordée dans un ordre différent; le plan proposé ci-dessus, donné à titre indicatif, ne comporte au-cune étape réservée au dessin puisque ce dernier peut être présent dans chaau-cune de ces étapes.
RECHERCHE DE LA FONCTION.
Devant résoudre le problème de la satisfaction d'un besoin donné, l'inventeur doit connaître tous les éléments de ce problème; ces éléments cons-tituant des hypothèses de base doivent être fournis clairement et complètement dans l'énoncé de la fonction.
La recherche de la fonction est donc un exercice de condensation dans un langage précis et ordonné de tous les éléments d'un problème donné.
Exemple Recherche de la fonction d'une perforatrice de bureau à partir d'une
étude critique de la perforation.
L'objet n'est pas donné à l'élève; les éléments du problème à résoudre sont amenés progressivement par une recherche dirigée permettant de prendre conscience du problème posé (perforer une feuille de papier devant être rangée dans un classeur à anneaux).
La critique d'une perforation exécutée au crayon et la comparai-son avec une feuille de classeur déjà perforée fournissent les données qualita-tives et quantitaqualita-tives exigibles pour résoudre le problème posé.
perforer sans bavure une feuille de papier d'un trou de diamètre déterminé dont le centre se trouve dans une position bien précisée par rapport au bord supérieur et au bord intérieur de cette feuille.
LA RECHERCHE D'UNE SOLUTION.
---Dans cette étape, l'élève est invité à rechercher les moyens
d'at-teindre le but précisé par l'énoncé de la fonction. Les principes de solutions se concrétisent par des schémas et maquettes améliorés progressivement par l'exa-men des contingences économiques, techniques, scientifiques, humaines. Les condi-tions d'utilisation déterminent le choix du ou des phénomènes principaux qui se-ront exploités par l'objet.
Le principe de la solution retenue se traduira par un schéma fonc-tionnel donnant une idée du fonctionnement de l'objet sans préciser les détails de fabrication et de montage, sans s'occuper des volumes.
Le redécouverte ainsi pratiquée constitue un simple préambule à
l'étude d'un objet existant. Une redécouverte totale, très difficile à utiliser
dans le premier cycle, aboutirait à un schéma technologique plus près de la
réa-lisation et fixant certains détails de fonctionnement.
Dans le cas de l'étude d'un objet mis à la disposition de l'élève
dès le début de la leçon, le schéma fonctionnel et les phénomènes principaux sont mis en évidence par des observations dirigées. La recherche d'une solution présentera alors moins d'intérêt, mais il n'est pas impossible d'utiliser simul-tanément une méthode d'observation et de redécouverte.
Exemple Recherche du principe de fonctionnement d'une perforatrice de bureau
à l'aide de schémas et maquettes.
Les élèves ayant choisi une pièce permettant une perforation con-venable (le poinçon), recherchent un mouvement assurant la réalisation de la
fonction. La redécouverte orientée montre successivement la nécessité d'une mi-se en position de la feuille sur une plaque trouée (matrice) et d'un guidage en translation du poinçon.
Le choix du mouvement sera la translation et l'énoncé du principe de fonctionnement se traduira par: translation d'un poinçon guidé vers une ma-trice.
ETUDE DES PHENOMENES PRINCIPAUX.
---L'énoncé de la fonction et la recherche d'une solution sont des étapes conduisant souvent au choix d'un ou plusieurs phénomènes exploités par l'objet. Ces phénomènes cinématiques, mécaniques, électriques, chimiques,
préa-lablement isolés de l'objet, donneront lieu à des expériences réalisées dans un
milieu éloigné des conditions d'utilisation et nécessitant l'emploi d'objets scientifiques spécialement conçus pour cette étude.
L'élève sera donc amené à observer, expérimenter, mesurer,
formu-ler une loi, discuter son domaine de validité; ainsi initié à la méthode
ex-périmentale, cette étape constituera une approche concrète de la physique. Dans une étape ultérieure, l'analyse technique remplacera chaque
phénomène dans son milieu d'utilisation où d'autres phénomènes parasites appa-raîtront en conférant aux lois physiques un caractère idéal.
que seront exploitées les notions de physi-ainsi les notions de force, de masse, de c'est dans cette étape
que introduites dans les programmes tension, etc ••• , d'abord présentées seront étudiées suivant une méthode
à l'intérieur de l'objet qui les exploite
expérimentale constituant une initiation aux sciences physiques.
L'ANALYSE FONCTIONNELLE.
L'ensemble des pièces constituant un objet technique peut être di-visé en 3 sous-ensembles :
1°) le sous-ensemble d'entrée; le milieu extérieur crée à
l'en-trée de l'objet une action reçue par une ou plusieurs pièces assurant la commande de l'objet;
2°) le sous-ensemble intermédiaire; l'action reçue par les pLe-ces de commande est alors transmise, contrôlée, modifiée par
des pièces assurant le passage de l'action d'entrée à
l'ac-tion de sortie ;
3°) le sous-ensemble de sortie ; la réalisation de la fonction se manifeste par l'action qu'exercent sur le milieu exté-rieur des pièces dites effectrices.
Chaque pièce de l'objet, isolée par la pensée, constitue un sys-tème recevant une action de certaines pièces et agissant sur d'autres; il
exis-tera donc entre les éléments de l'objet des liaisons permettant à chaque pièce
de remplir sa fonction.
L'analyse fonctionnelle est donc l'étude raisonnée des parties principales de l'objet, des fonctions de chaque élément et des liaisons entre les différentes pièces. L'élève disposera dans un tableau logique les résultats de l'analyse fonctionnelle. Représentation très claire de l'architecture de l'objet, le tableau logique prépare la schématisation qui constitue une étape importante de la leçon de technologie.
Exemple Organisation logique de la perforatrice de bureau (figures 1 et 2).
Dans cette recherche, l'élève doit retrouver 1°) les parties principales de l'appareil:
entrée de l'objet: bouton de manoeuvre
- pièce intermédiaire ressort, guide ...
- pièce effectrice : le poinçon ; 2°) les liaisons existant entre ces pièces
pour cela, il sera nécessaire de lui donner une liste des liaisons affectées respectivement d'un numéro qu'il suffira de reporter dans le petit cercle correspondant.
UTILISATEUR BOUTON
---1
POINCON--->
FEUn..LE' -
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(
" V GUIDE BUTEE --MATRICEFig.
1. -
Tableau logique de la perforatrice de bureau.
1
Types de liaisons
.
.
1) Liaison par préhension
2) Liaison complète ;
3) Liaison démontable
4)
Liaison par obstacle5) Mise en position ;
6) Guidage en translation
7) Pénétration perforante.
Elle a pour but la connaissance du rôle de chaque de
l'ob-jet afin de mettre en évidence les parties fonctionnelles et de retrouver les raisons commerciales, techniques, scientifiques, justifiant la solution retenue.
Ainsi, le choix de la matière, de la forme, des nécessités du guidage et des jeux fonctionnels, le prix de revient, les conditions de fabri-cation, la simplicité de manoeuvre, la sécurité, le bon fonctionnement montre-ront bien l'importance de tous les problèmes qu'il a fallu résoudre avant la réalisation de l'objet et les phénomènes parasites qui devaient être maîtrisés.
L'élève sera aidé dans cette étude par le montage et le démonta-ge de l'objet, par des fiches orientant ses recherches et surtout par de nombreux
dessins complets ou à compléter lui permettant ainsi d'exprimer sa pensée.
L'analyse technique aide l'élève à organiser les démarches de
son esprit en mettant à sa disposition le mode d'expression de la pensée
tech-nique: le dessin technique.
aspects de la l'acquisition créativité.
REINSERTION DE L'OBJET DANS SA FAMILLE.
L'étude complète d'un objet permet de dégager les principaux technologie mais n'assure pas suffisamment le renforcement de des notions fondamentales et le développement des facultés de
Offrant de nombreuses possibilités de généralisation, la
sertion de l'objet dans une famille d'objets aide à réaliser le dépassement d'nn
cas particulier.
Les avantages de l'étude d'une famille d'objets sont les sui-vants
- l'énoncé de la fonction sans référence à une solution
particu-lière conduit à une représentation schématique mettant en évidence l'analogie
fonctionnelle et les différences accidentelles résultant du champ d'application différent de chaque objet.
- L'organisation fonctionnelle commune aux objets d'une même fa-mille montre qu'une même action peut être obtenue par une chaîne technologique différente.
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Analyse
technique
de
deux
parties
d'une
perforatrice
de
bureau
:
le
levier,
et
le
poinçon
(figure
3).
LE
LEVIER
1
Fonction
Permettre
une
manœuvre
facile
du
poinçon
'
Observations
ou
manipulations
Appuyer
sur
le
levier
en
des
points
de
plus
en
plus
rapprochés
du
rivet
servant
d'axe
de
rotation.
Etudier
le
rôle
de
bossage
du
levier
en
manœuvrant
l'appareil.
Appuyer
sur
le
levier
puis
le
libérer.
Etu-dier
la
limitation
de
sa
course
vers
le
haut.
Conditions
satisfaites
Diminution
de
l'et-fort
de
manœuvre.
L
i
mit
a
t
ion
de
la
course
du
levier
vers
le
bas.
L
i
mit
a
t
ion
de
la
course
du
levier
vers
le
haut.
Solutions
adoptées;
Critiques
On
appuie
le
plus
loin
possible
de
l'axe
de
rotation.
Un
peu
plus
complexe
que
le
bouton
de
manœuvre.
Contact
de
la
partie
inférieure
du
levier
avec
le
guide
servant
d'obstacle.
LE
POINÇON
Fonction:
Perforer
la
feuiIIe
de
papier
Observations
ou
manipulations
Examiner
l'extrémité
du
poinçon.
Examiner
le
rôle
de
la
bague
d'arrêt.
Examiner
·le
fonctionnement
du
ressort.
Conditions
satisfaites
Diamètre
du
trou.
Limiter
la
course.
Rappel
du
poinçon.
Solutions
et
critiques
Forme
«biseautée»
de
l'extrémité.
La
course
du
poinçon
est
limitée
vers
le
haut.
Compression
et
détente
du
ressort.
- L'examen de l'éventail des solutions répondant à la réalisation d'une fonction donnée permet de comprendre plus facilement un objet nouveau a-près étude d'un exemple de la même famille.
- Les contingences techniques, économiques, scientifiques, limi-tent la réalisation de toutes les solutions découvertes par l'élève et en même temps le nombre des objets d'une même famille. Par contre, des exercices de
créa-tivité à partir de la fonction générale de la famille permettent l'étude de
so-lutions techniquement et scientifiquement supérieures à celles effectivement
réa-lisées.
- L'approche d'un phénomène placé dans des conditions d'expérimen-tation et d'utilisation différentes assure une meilleure étude des paramètres dont il dépend et la comparaison avec le modèle physique le plus voisin.
Dans cette optique, la répartition du programme de technologie
doit imposer l'étude de 4 à 5 familles d'objets bien définies en laissant au
professeur la possibilité du choix des objets appartenant à une même famille.
CONCLUSION.
---L'actuel enseignement de technologie permet donc d'atteindre un très grand nombre d'objectifs assurant une formation scientifique et techni-que de nos élèves du premier cycle.
Certes, les programmes actuels sont loin d'être satisfaisants,
en particulier, le programme de quatrième, limité à la seule translation,
intro-duit des notions physiques trop abondantes et trop importantes pour être
exploi-tées complètement à ce niveau.
Il faut admettre que l'éducation scientifique et technologique du premier cycle n'a pas pour seul but une initiation aux sciences physiques; s'il est nécessaire de développer les qualités indispensables aux futurs scien-tifiques, il n'est pas souhaitable d'organiser une inflation des connaissances
physico-chimiques à ce niveau.
Recevant chaque année dans ma classe une vingtaine de professeurs stag1a1res des CoP.R., j'ai pu constater que le plan d'études proposé dans cet article leur permettait d'aborder avec plus d'efficacité un enseignement si nou-veau pour eux. Quant aux élèves, l'attrait qu'ils éprouvent pour cette
discipli-ne n'est p1us à démontrer.
Pour ces raisons, l'obj e t technique doit rester le sujet pr1V1-légié de toute initiation scientifique et technique dans le premier cycle.
R. VENTO,
ETAPES
1) RECHERCHE DE LA FONCTION 2) RECHERCHE D'UNE SOLUTIONTableau
récapitulatif
LES
ETAPES
DE
L'ETUDE
D'UN
OBJET
INTENTIONS
PEDAGOGIQUES
CHEMINEMENT
POSSIBLE
MOYENS
PEDAGOGIQUES
DISPONIBLES
• Enoncer d'une manière condensée, ordonnée et pré-11) On évoque un besoinà
satisfaire pourlconstruction progressive de l'énoncé cise tous les éléments d'un problèmeà
résoudre. prendre conscience du problèmeà
ré-de la fonction en critiquant • Développement de l'expression écrite et orale. soudre. diverses solutions des élèves. • Choix et approche d'un ou plusieurs phénomènes principaux. • Développement des facultés de créativité. 2) On examine les conditions d'utilisation Constitution de maquettes et permettant de choisir les phénomènes schémas qui s'enrichissent au exploités par l'objet. Par suite, on peut et à mesure de l'examen des condi-soit procéder par redécouverte de l'objet , tions à remplir. soit au choix d'un objet parmi une Réalisation d'un schéma fonctionnel. famille d'objets remplissant la même fonc-tion générale. 3) ANALYSE1.
Retrouver l'architecture et l' organisation FONCTIONNEllE de l'objet. IOgiqUel3) Rechercher les fonctions des différenteslTableau logique et schéma tech-pièces de l'objet et des liaisons qui nOlogique.4)
5) 6) ETUDE DESPHENOMENES ANALYSE TECHNIQUE REINSERTION DE
l'OBJET DANS SA FAMilLE • Formation du raisonnement. • Développement des facultés d'observation. • Etude des lois qui régissent ces phénomènes. • Initiation aux sciences physiques. • Expérimentation et interprétation. • Découverte et maîtrise des phénomènes parasites. • Considération de faits techniques, économiques, scientifiques ••• • Développement du sens de la vision spatiale (dessin). • Développement de tous les moyens d'expression. • Dépassement de l'objet • prétexte servant de ma-tière première. • Développement des facultés de créativité. • Adaptation et généralisation des connaissances acquises. • Approche de quelques concepts. existent entre elles. 4) On découvre le phénomène puis on l'isole Observations, expériences, mesures, provisoirement de l'objet pour l'étudier formulation des lois. Utilisation dans des conditions se prêtant mieux i. d'appareils scientifiques pour des mesures. tenir des résultats à exploiter. 5) Examen des conditions de fabrication, Montage et démontage de l'objet. d'agencement, et de fonctionnement des Observations et manipulations pièces contribuant à la finalité de l'objet. l'objet en s'aidant du dessin technique. 6) On peut proposer des exercices .deman-ITous les moyens évoqués ci -dessus. dant des tableaux logiques, des schémas ••. pour des objets d'une même famille.
