ARTheque - STEF - ENS Cachan | Les programmes de technologie en 4ème et 3ème (Horaires et programmes de 1970)

-13-CHAPITRE II

LES PROGRAMMES DE TECHNOLOGIE EN 4ème et 3ème

(Horaires et programmes de 1970)

1. Programme de 4ème 2. Programme de 3ème

3. Commentaire sur le programme de 3ème

4. Organisation de l'enseignement des sciences physiques et technologiques en 4ème et 3ème.

1) TECHNOLOGIE EN CLASSE DE QUATRIEME

Horaire et programme commun pour les filles et les garçons. HORAIRE

2 heures hebdomadaires de travail dirigé par groupes de 24 élèves au maXl.mum.

PROGRAMME (1)

La liste d'objets à étudier est donnée à titre indicatif et le choix de ceux-ci, laissé à l'initiative des professeurs, doit conduire à l'acquisition d'une méthode d'analyse permettant la mise en évidence des fonctions techniques et de leur organisation logique.

La méthode d'analyse introduit l'expression graphique, les mesures et, par voie de conséquence, les problèmes de cotation. On se limitera à des cotations très simples.

Le choix libre des objets doit permettre l'introduction des fonctions techniques élémentaires

- liaisons ; - guidages ;

- mouvements et transmissions de mouvements.

Il doit permettre également l'introduction des notions suivantes de mécanique-physique :

- mesure des longueurs et arcs (angles) - notion de force ;

- poids ; - masse ;

- frottement entre solides.

Il est évident qu'un objet technique, si simple soit-il, ne peut être le Sl.ege d'un seul phénomène. Les distinctions qui suivent s'appuient sur le caractère dominant à retenir.

I.

mouvements de translation.

---I.I. Cette étude permettra de mettre en évidence:

a) La chaîne technologique qui unit l'action "d'entrée" à la "sortie".

(1) Des instructions pédagogiques préciseront les terminologies particulières, les méthodes de l'analyse technique, les phénomènes physiques à étudier; elles seront accompagnées d'exemples pratiques.

-15-Elle sera représentée à la fois par un tableau logique et un schéma technologique.

On remarquera que le tableau logique correspond aux représentations graphiques des relations entre éléments d'un ou plusieurs ensembles. Il doit mettre en évi-dence la logique d'agencement de l'objet.

b) Un certain nombre de phénomènes physiques (autres que les phénomè-nes cinématiques), sans lesquels l'objet technique ne pourrait atteindre sa

fina-lité. Pour ce premier objet, les phénomènes seront observés mais ne donneront lieu à aucune étude systématique immédiate.

de

1.2. Initiation au dessin industriel à partir de l'étude de l'objet précé-dent.

Mise en place du dessin, justification des vues principales, premières normes de représentation graphique.

L'entraînement à la vision spatiale peut être obtenu par des exercices - recherche d'une vue manquante

- dessin de mémoire dessin dicté.

1.3. Les mesures de dimensions, indispensables à l'analyse technique et au dessin, seront faites. La vérification expérimentale des propriétés de la translation pourra être entreprise afin d'assurer la liaison avec le paragraphe II.

a) l'étude systématique du guidage en translation b) la notion de mesure de longueur

c) l'initiation à la cotation fonctionnelle.

II.1. Chaîne technologique, fonctions techniques, fonction-technique-liaison, tableau logique, fonction guidage, schéma technologique. Exercices de créativité à partir de la finalité de l'objet.

II.2. Dessin. Introduction à la cotation fonctionnelle. Suite des normes de représentation graphique, en particulier vues en coupe.

II.3. Les mesures de longueur. Mise en évidence concrète des incertitudes.

111.1. Chaîne technologique, fonctions techniques, fonctions guidages, tableau logique, schéma technologique. Exercices de créativité à partir de la finalité de l'objet.

111.2. Dessin. Cotation fonctionnelle simple. Cotation d'un système défor-mable.

Notion de force par mesure de déformations.

Représentation vectorielle de la force: point d'application, ligne d'action, sens, module. Unité: le newton.

Introduction de la notion de poids et de ses caractéristiques (ver-ticale, centre de gravité).

Introduction de la notion de masse.

Mise en évidence de ses qualités : fidélité, mobilité, justesse. Evaluation de ces qualités.

L'étude technologique comportera l'analyse technique et les schémas.

2) PROGRAMME DE TECHNOLOGIE - CLASSE DE 3ème.

(Horaire et programme commun pour les filles et les garçons) Horaire

=

24 élèves au maximum.

Cette 1ère partie du programme de la classe de 3ème fait suite aux 4 paragraphes constituant le programme de la classe de 4e. Sans nouvelle explicitation le professeur rétablira à l'intérieur de chaque titre:

- la partie analyse technique comprenant la mise en évidence des fonctions techniques, le tableau logique et le schéma technologique.

- la partie dessin industriel qui, sans addition de connaissances nouvelles permet une révision des notions acquises en classe de 4ème.

la partie mécanique physique qui fait à nouveau appel aux notions de force et aux notions de mesure. L'étude du micromètre et du comparateur à cadran permettra un retour sur ces notions et marquera la suite non limitative -de la recherche -de la précision.

1.1.

la rotation.

Guidage en rotation.

Observation du mouvement de rotation. Etude expérimentale de la ro-tation. Mesure des angles. Rotation d'une figure plane dans son plan. Trajec-toires. Relation métrique entre les amplitudes de divers mouvements de rotation.

en-

-17-grenage (la théorie des en-17-grenages ne sera pas abordée). Etude expérimentale de cette transmission. Relation nombre de dents - nombre de tours.

diamètre

-1.2.2. Transmission par chaîne. Entraînement de la roue de bicyclette. Analogie avec les engrenages. Rapport des vitesses.

1.3.1. Etude d'un objet technique permettant l'étude du système vis écrou.

On appliquera les conclusions de cette étude au micromètre considéré comme instrument de mesure.

1.3.2. Etude d'un objet technique permettant l'étude du système pignon-crémaillère.

On appliquera les conclusions de cette étude au comparateur à cadran.

II.1. étude technologique de la lampe de poche,

nature électronique du courant électrique. Etude de la génératrice de bicyclette. Alimentation d'une lampe en courant alternatif par le secteur. Règles de sécu-rité.

II.2.

:

Notion de tension en continu et en alternatif (1). Emploi des trans-formateurs et des redresseurs.

Montage simple allumage. Montage va-et-vient.

II.3. :notions sommaires sur la puissance

et t'énergie électrique. Puissance consommée par une lampe ou un appareil de chauffage relation P : U 1. Energie consommée dans une installation,

compteur électrique. Etude technologique d'un appareil électro ménager.

(1) L'emploi d'un oscilloscope électronique de modèle simple permettra de vi-sualiser la différence entre une tension continue et une tension alterna-tive. Le professeur pourra éventuellement, expliquer son fonctionnement et expliquer le principe des récepteurs de télévision.

111.1. Etude expérimentale et techno-logique d'un bec Bunsen. Expérience sur les combustibles solides et les combus-tibles liquides. Notion de quantité de chaleur et de pouvoir calorifique d'un combus tib le.

111.2. Notions sommaires sur la structure

atomique et moléculaire; molécule de méthane; cas du propane et des butanes. Notion sommaire sur la composition des combustibles liquides et solides. No-tion de réacNo-tion chimique.

111.3. Brûleurs. Etude technologique d'un

chalu-meau ; principe des fusées. Principe du moteur à quatre temps.

31

Le professeur reste toujours libre de choisir l'ordre dans lequel il enseigne les diverses parties du programme. Certaines raisons : coordination avec l'enseignement de la Biologie, disponibilité des locaux et du matériel, attrait de notions nouvelles, maturité plus grande des élèves en Mathématiques au troisième trimestre, pourraient militer en faveur d'un début par les parties II et III du programme.

Les commentaires qui suivent sont, à dessein, légers, afin de laisser aux Professeurs l'initiative d'une pédagogie nouvelle, adaptée aux enfants qui reçoivent cette formation. Des compléments à ces commentaires seront élaborés après un ou deux ans de fonctionnement et d'expériences pédagogiques.

II.1. En liaison avec l'étude technologique d'une lampe de poche, sa pile, générateur familier et sans danger, permet de découvrir les conducteurs et les isolants, certaines manifestations du courant, l'existence des pôles "plus" et "moins". Le générateur pourra être présenté connue une "pompe à électrons", cor-puscules d'électricité négative, sortant de la pile par le pôle moins et circu-lant sous l'effet de la pile.

L'alternateur de bicyclette sera le second générateur examiné. Son étude conduira à un schéma du montage extérieur.

Les montages réalisés par les élèves seront dessinés dès ces pre-leçons en schémas normalisés. Inversement, les élèves pourront réaliser des montages du même genre au vu d'un schéma.

La "prise de courant" du secteur sera le troisième exemple de gene-rateur. On insistera, dès le début, sur les mesures de sécurité qu'exige son usage, tant pour l'opérateur que pour l'installation. Des locutions telles que "tension de 220 volts" seront considérées comme faisant partie du langage usuel, leur justification venant ensuite. Pour les montages qui suivront, et surtout si le sol est en carrelage ou si les locaux sont humides, on opèrera avec des "prises de courant" alimentées sous quelques volts (24 au maximum) .

-19-II.2. L'intensité du courant sera considérée comme la grandeur indiquée par l'appareil appelé ampèremètre qu'on apprendra à monter sur ses divers ca-libres et à lire, tant en courant continu qu'en courant alternatif. L'invarian-ce de l'intensité en tous les endroits d'un circuit donné (sans dérivation- se-ra constatée par l'expérience et interprétée. On pourra constater de même l'addi-tivité des intensités lorsque, en courant continu, plusieurs appareils sont en dérivation. Il en est pratiquement ainsi pour des lampes alimentées en courant alternatif. L'usage des fusibles et des disjoncteurs résultera d'expériences où des variations contrôlées de courant auront été produites. On insistera sur les dangers du court-circuit.

La tension (ou la différence de potentiel) entre deux points sera évaluée par le voltmètre et, si possible, par un petit oscilloscope électronique. Ces appareils pourront être utilisés pour mieux comprendre les montages déjà étu-diés. Ils permettront de présenter les appareils usuels que sont les transfor-mateurs et les redresseurs. On n'en fera aucune étude théorique, mais on les

utilisera dans quelques montages simples dont on fera les schémas normalisés. Les montages "simple allumage" et "va-et-vient", à l'exclusion de tout autre, seront expliqués, réalisés sur plateau (avec interrupteur, fusible, boîte de jonction). On fera l'étude de leur schéma architectural et de leur si-gnification logique. On pourra procéder à la recherche systématique des déran-gements.

II.3. La lecture, sur une lampe à incandescence, sur la plaque d'un appa-reil ménager usuel, d'une nouvelle indication, en watts, sera retrouvée en me-surant l'intensité qui traverse le dipôle et la différence de potentiel à ses bornes : la relation P

=

généra-lité en courant continu. On pourra en courant alternatif, constater qu'elle est satisfaite pour certains appareils et non pour d'autres.

De la puissance consommée ainsi introduite, on passera à l'énergie consommée pendant une durée donnée (produit de la puissance par cette durée). On l'exprimera en watt-heure et en kilowatt-heure. On apprendra à calculer les énergies consommées dans des cas simples. On lira un compteur d'énergie électri-que et on n'oubliera pas le point de vue économiélectri-que (prix du kilowatt-heure, évolution de la consommation).

Il n'est pas question de parler de la loi d'ohm, ni de la notion de résistance qui ne s'applique de façon simple qu'à des dipôles trop particu-liers pour que son introduction s'impose à ce niveau.

A l'occasion de l'étude technologique d'un appareil électroménager: fer à repasser, thermo-plongeur, bouilloire électrique, ventilateur •.. on insis-tera sur la fonction, protection des personnes. On signalera les cas où la pri-se de terre est de règle. L'enpri-seignement de la partie "électricité" aura une durée indicative d'un trimestre.

111.1. Le bec Bunsen sera examiné, étudié, dessiné. On fera découvrir ex-périmentalement l'aspiration de l'air par les ouvertures de la virole et on ap-prendra à allumer et à régler le bec.

Une autre séance sera consacrée aux phénomènes de combustion : pré-sence d'un combustible et d'un carburant, produits formés, chaleur dégagée. Outre la combustion du gaz dans le bec Bunsen, on pourra étudier celles de

On étudiera ensuite la chaleur dégagée par la combustion. Un rappel sur l'usage et la graduation du thermomètre permettra la définition de la calorie et de la thermie. Les élèves pourront alors mesurer l'ordre de gran-deur du pouvoir calorifique d'un combustible. On indiquera la relation entre la thermie et le kilowatt-heure, (lecture d'une quittance EDF-GDF).

111.2. Trois séances pourront être consacrées à l'interprétation atomi-que et moléculaire de ce qui précède : atome et édifices atomiatomi-ques : réorgani-sation de ces édifices dans une réaction chimique.

L'atome pourra être présenté comme une boule dont le centre est occupé par le noyau, petit, positif, très dense, entouré du nuage d'un certain nombre d'électrons. Les atomes peuvent s'associer pour former des édifices dont on présentera aussitôt les modèles compacts et éclatés, sans oublier d'in-diquer l'échelle de la représentation.

Ainsi, les modèles compacts et éclatés de la molécule de méthane seront observés avec soin, réalisés par les élèves eux-mêmes, dessinés. La "règle du jeu" pour les associations d'atomes de carbone et d'hydrogène étant donnée, les élèves trouveront eux-mêmes les modèles de quelques alcanes simples dont les butanes. On pourra signaler que ces modèles ne donnent que les posi-tions moyennes des centres des atomes dans un édifice déformable en oscillation. Les modèles compacts de molécules d'oxygène, d'hydrogène, d'eau, de dioxyde de carbone seront montrés et dessinés. Puis le professeur réalisera quelques réac-tions chimiques simples suivies de leur interprétation-bilan, en modèles molécu-laires. Les dessins des modèles moléculaires existant avant et après la réac-tion seront traduits par une équaréac-tion chimique synthétisant le passage de l'é-tat initial à l'état final. La conservation des atomes au cours des réactions chimiques sera ainsi utilisée et interprétée, mais on ne parlera ni des masses, ni des volumes.

Dans cet esprit, le professeur pourra montrer la synthèse de l'eau (expérience de Cavendish, mélange tonnant) la combustion du carbone dans l'oxygène, l'explosion d'un mélange tonnant hydrocarbure-oxygène.

111.3. La fin du trimestre consacré à cette initiation chimique étudiera quelques applications des combustions. Après l'étude technologique d'un chalu-meau, on signalera le principe des fusées et on pourra développer quelques-unes de leurs applications.

L'usage des combustibles comme source d'énergie dans les moteurs à quatre temps pourra revêtir des aspects très divers selon les motivations des élèves et du Professeur, selon les circonstances locales. Les objets technologi-ques ne manqueront pas, mais, après avoir compris le fonctionnement général du "moteur thermique" considéré, on préfèrera faire une étude soignée d'une de ses parties, plutôt que de toucher à tout.

Au cours de toutes les séances, le Professeur veillera à parler lui-même le moins possible, à faire parler les enfants le plus possible, en les amenant à préciser leurs pensées et leur langage, à développer leur esprit scientifique. L'observation du comportement des adolescents sera un guide pré-cieux pour leur orientation.

-21-4) ORGANISATION DE L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES PHYSIQUES ET TECHNOLOGIQUES EN QUATRIEME ET TROISIEME (1 et II).

1°) L'existence d'une épreuve de technologie au C.A.P.E.S. prati-que impliprati-que un minimum d'unité de conception et d'organisation de l'enseigne-ment des sciences physiques et technologiques en 4ème et 3ème l et II.

2°) La trentaine de séances annuelles (par 2 heures consécutives) doit être répartie en évitant le rejet partiel ou la suppression totale d'une matière de l'enseignement (sciences physiques, technologie des appareils, des-sin industriel, même lorsqu'il s'agit de notions comme en Sc. Phys.).

3°) La répartition en 3ème est précisée par les Instructions du 27 août 1970 : un trimestre pour chaque partie l, II ou III, avec liberté de choisir l'ordre d'enseignement.

4°) La répartition en 4ème sera également équilibrée entre les 4 titres l, II, III et IV du programme, l'ensemble du temps consacré au dessin proprement dit étant de l'ordre d'une quinzaine d'heures.

5°) Le plus souvent, la technologie sera enseignée à partir d'un appareil existant (Méthode d'observation et d'analyse). Des exercices de créati-vité seront mis en oeuvre en demandant de trouver des modifications pour un ap-pareil existant. La méthode de conception d'un apap-pareil à partir de l'énoncé d'un besoin à satisfaire pourra être employé, mais avec prudence.

6°) Un soin particulier sera apporté à l'établissement et à l'ex-ploitation des schémas pour exprimer tant la méthode analytique que les exercices de créativité. Ce moyen d'expression sera également employé systématiquement en Sciences physiques.

7U

) L'importance pédagogique du schéma ne diminue pas celle du

des-sin qui reste, à ce niveau, essentiellement axée sur l'entraînement à la vision dans l'espace. La quinzaine d'heures de dessin en quatrième sera consacrée à l'em-ploi du matériel de dessin (constructions géométriques simples, étude de la

translation rectiligne), aux principes concernant les vues ou projections, aux règles de cotation. L'écriture bâton, le cartouche normalisé, l'emploi de l'en-cre, la cotation fonctionnelle et la notion de tolérance doivent être abandonnés compte tenu de l'horaire. Deux ou trois dessins au net pourront être réalisés en 4ème (dessin au crayon d'une pièce avec coupe éventuellement).

8°) En 4ème et en 3ème, l'étude d'appareils et d'instruments sera éventuellement associée à des lectures de dessin avec passage du dessin au sché-ma fonctionnel, avec également des exercices d'entraînement à la vision dans l'es-pace tels que dessin dicté, recherche d'une vue manquante. Les conventions con-cernant les coupes, filetages ... pourront être signalées à l'occasion de lectu-res de dessin.

9°) L'ensemble de l'enseignement des sciences physiques et techno-logiques doit rester essentiellement concret. La technologie n'est pas, à ce niveau, une nouvelle discipline abstraite. Les professeurs de mathématiques peu-vent trouver dans les études d'agencement d'appareils, dans les phénomènes et problèmes mécaniques ou électriques, des situations à exploiter dans le cadre de leur progression (théorie des ensembles, algèbre de Boole, espaces vectoriels ... ). Ces professeurs de technologie, dans le cadre étroit de l'horaire, ne peuvent

que signaler ces possibilités de formalisation. Tout en restant essentiellement concret de formalisation. Tout en restant essentiellement concret, l'enseignement de la technologie amorce évidemment le passage du concret à l'abstrait, mais dans cette perspective, la formalisation reste essentiellement traduite par l'emploi du schéma et le raisonnement reste marqué par la prépondérance du rôle initial de l'intuition.

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