Distribué pas Mr Chérif Zananiri le 04 Septembre 2007

Variabilité - limite - stabilité

RAPPEL O'UN OES OBJECTIFS DE FORMATION DES TIPE : INITIATION A LA DEMARCHE DE RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Lors des Travaux d'Initiative Personnels Encadrés, l'étudiant a un travail personnel à effectuer, qui le met en situation de responsabilité, Cette activité est en particulier une initiation, un entraînement, à la démarche de recherche scientifique dont chacun sait que les processus afférents sont nombreux et variés. L'activité de TIPE doit amener l'étudiant à se poser des questions avant de tenter d'y répondre. En effet, le questionnement préalable à l'élaboration ou à la recherche des solutions est une attitude courante que pratiquent les scientifiques, chercheurs, ingénieurs. La recherche scientifique conduit à l'élaboration d'objets de pensée et d'objets réels qui participent au processus permanent de construction de la Science à l'uvre et portent le nom d'inventions, de découvel1es et d'innovations scientifiques et technologiques. La mise en convergence de travaux de recherche émanant de plusieurs champs disciplinaires assure le progrès des connaissances et permet des avancées dans l'intelligibilité du monde réel.

 

INTITULE (1) THEME TIPE POUR L'ANNEE SCOLAIRE 2007-2008

COMMENTAIRES
La production personnelle de l'étudiant en TIPE doit être centrée sur une véritable démarche scientifique réalisée de façon concrète. L'analyse du réel, de faits, d'objets ... doit permettre de dégager une problématique en relation explicite avec le thème proposé. La recherche d'explication comprend une investigation mettant en uvre des outils et méthodes auxquels on recourt classiquement dans tout travail de recherche scientifique (observations, réalisation pratique d'expériences, modélisations, formulation d'hypothèses, validation ou invalidation de modèles, etc.). Cela doit amener l'étudiant à découvrir par lui-même, sans ambition excessive, mais en sollicitant ses capacités d'invention et d'initiative.


CONTENUTS et MODALITES

Le travail fourni, dans le cadre des TIPE, doit comporter une production personnelle de l'étudiant (observation et description d'objets naturels ou al1ificiels, collecte, tri et traitement de données, mise en évidence de phénomènes, expérimentation, exploitation de l'outil informatique. modélisation, investigation de nouveaux champs d'application .... ) réalisée dans le cadre du sujet choisi adhérant au thème. Cette production ne peut en aucun cas se limiter à une simple synthèse d'inforrnations collectées, mais devra comporter une « valeur ajoutée» apportée par l'étudiant.
Les étudiants effectuent ces travaux de façon individuelle ou bien en équipe (petit groupe d'au maximum cinq étudiants), ce qui sera le cas le plus fréquent en recherche. Dans le cas d'un travail organisé collectivement le candidat devra être capable à la lois de présenter la philosophie générale du projet, et de faire

Quelques pistes (mais la liste est loin d'être exhaustive):

  1. Arc en ciel (ou déviation par les cristaux pyramides) et minimum de déviation
  2. Limite de la taille des gens en fonction des caractéristiques musculaires
  3. Puits de potentiel et particules piégées
  4. Différents types de trajectoires pour les systèmes à deux corps
  5. Variabilité et équation aux dimensions
  6. A partir de la notion de limite, passer à la notion de bords pour introduire les effets de peau dans les divers phénomènes physiques : méca flu avec la viscosité, les OEM et la thermique
  7. Etude de la stabilité du système solaire
  8. Rôle stabilisant de la Lune sur la trajectoire de la Terre
  9. Limites des modèles, par exemple le sable à la fois considéré comme fluide ou solide, la circulation autoroutière considérée suivant les deux descriptions lagrangienne et eulérienne
  10. Limite , passage progressif de la description lagrangienne à la description eulérienne, valable en mécanique des fluides ou en étude du comportement des grands nombres, par exemple les poissons dans l'eau lorsqu'ils évoluent en banc
  11. Bistabilité , par exemple pour les poutres qui peuvent flamber
  12. Critères de stabilité (Cauchy, Nyquist, etc.)
  13. Suivi de la variabilité des climats (sujet qui tourne autour du réchauffement de la Terre)
  14. Suivi de la variabilité du niveau des mers
  15. Variabilité des températures dans la Terre
  16. Les systèmes à mémoire de forme ( stabilité ) ; article dans Tangente
  17. Stabilité dans la prise de virage en mécanique (rubrique frottement dans Tangente)
  18. Forme des gouttes dans Tangente (à la fois limite et stabilité )
  19. La stabilité est associée au chaos et ce dernier aux fractales. S'informer.
  20. Stabilité de la balançoire avec l'équation de Matthieu

 

Démarche après le choix du thème

Il faut d'abord se faire des idées. Ceux qui n'en ont pas doivent commencer par feuilleter des livres, lire des magazines, parcourir des CD Rom, regarder les encyclopédies, s'informer sur les recherches actuelles, consulter le réseau INTERNET (et là grouille, j'en ai fait l'expérience, mais pas toujours intéressant. C'est bien au début d'avoir un petit bout d'idée) ... puis faire un choix qu'il faut considérer comme provisoirement définitif. Parmi les documents et magazines, je conseille particulièrement:

Encyclopédie Universelle.
BUP Bulletin de l'Union des Physiciens.
La Recherche , Pour la Science. Sciences et Vie. Revue du Palais de la Découverte. Revue du Bureau National de Métrologie, Numéros spéciaux du CNES
Les différents numéros de Sciences et Info Prépas et de Tangentes et en particulier le numéro spécial qui sort en septembre 2006 (je le dirige!).
Signalons que les brevets sont désom1ais accessibles sous forme de résumés ainsi que dans leur texte intégral sur le web : http://www.inti.fr
La deuxième étape consiste à collecter toutes les informations sur le thème choisi, après avoir vérifié auprès de ses professeurs de sa conformité avec les programmes (même si une tolérance est accordée pour les thèmes périphériques). Cette phase doit se dérouler sans censure, sans esprit de méthode, sans penser trop tôt à ce que l'on petit en tirer. L'ossature apparaîtra progressivement en triant les documents collectés. Il ne faut pas que cette phase dure plus de deux à trois semaines.
On passe à la troisième étape lorsque l'on met de l'ordre dans les articles, les idées, les conseils recueillis auprès d'interlocuteurs, professeurs. chercheurs dans les laboratoires, anciens élèves (une source passionnante et toujours prête à s'investir), personnels de laboratoires dans les lycées (ce sont des gens en général fort compétents et désireux de transmettre un savoir-faire auprès des jeunes, surtout au Lycée Marceau). Cette étape d'ordre et de méthode est rapide, même s'il faut revenir sur la conception de départ lors de l'avancement des travaux. Nous déconseillons des sujets trop vastes, pour éviter les exposés catalogues superficiels et proposons au contraire de limiter et de doser son ambition et sa prétention. De plus, lors de l'exposé, on consacrera 20 à 30 secondes pour placer le sujet dans le cadre du thème choisi.

La phase de réalisation, de concrétisation et de manipulation est souvent délicate, mais c'est aussi la plus grisante, puisque au sein du binôme , il faut imaginer les situations, régler les problèmes, concevoir les dispositifs, modifier les procédés éventuellement rencontrés dans les livres mais montés à d'autres fins, en un mot faire preuve de l'initiative que l'on rencontre dans le ( 1 » de TIPE.

Il peut arriver que les mesures ne correspondent pas hélas à ce qui était prévu. Cela veut dire qu'il faut interpréter ou se faire aider dans cette tâche (le E de TIPE), Comprendre les mécanismes qui régissent le phénomène étudié, exploiter les mesures par des logiciels adaptés et vérifier que le but que l'on s'était assigné, a été atteint.

Quels que soient la qualité et l'intérêt de ce travail, il faut apprendre à le présenter. Il faudra préparer la fiche synoptique: on pensera à présenter sur des transparents les dispositifs, les montages, les tableaux et les courbes avec des échelles adaptées, on n'oubliera pas lors de la phase d'exposition de signaler les problèmes rencontrés et les moyens mis en uvre pour les résoudre, les personnes que l'on a rencontrées et ce qu'elles ont apporté, la bibliographie consultée et le cheminement de la pensée.

La technique d'exposition s'acquiert par l'exercice. Il est donc logique en un premier temps de s'exercer à présenter le dossier C à ses camarades qui ne se priveront pas de le critiquer et de signaler les dépassements d'horaire et les débordements inutiles qui font perdre peut-être le fil de la pensée. Cet exercice par la réciprocité de la démarche VOUS permettra également en voyant ce que font les autres de rectifier éventuellement votre propre réalisation et de surmonter les problèmes inhérents à l'oral. Enfin, une présentation devant le professeur, permettra de visser les derniers boulons. Je conseille également de refaire l'exposé plus tard (par exemple entre les épreuves écrites et orales) devant un autre auditoire (d'autres professeurs par exemple) pour être sûr que tout est enfin au point.

Année après année, j'observe des étudiants peu efficaces que je me dois de solliciter voire de pousser et qui, vers la fin du mois de juin, commencent à se poser les questions existentielles. En juin et juillet 2003, j'ai refusé de signer une fiche et de plus, j'ai refusé d'aider puis d'écouter un étudiant qui s'est réveillé trop tard, en mai et juin 2005 ce fut pareil. Il est fatigant de voir des étudiants qui n'avancent qu'à coup de pied aux fesses, refusent les conseils et se rendent compte un peu tard de l'intérêt et du poids de l'épreuve. Je vous conseille (à vous. oh futurs ingénieurs) à suivre votre propre travail en tenant une sorte de carnet de bord consultable (par moi. pour vous suivre et pour vous aider à prendre conscience de votre avancée).

De toute façon, sachez que l'expérience du TIPE est en général, positive et unique. Vous comprendrez plus tard. Peut-être!

Conclusion

Bien retenir que l'épreuve du TIPE est fort discriminante: on peut perdre ou gagner plusieurs centaines de places aux concours communs (voir les résultats des années antérieures). Elle mérite donc considération, aussi bien par son intérêt en tant que discipline se fondant sur l'initiative et le travail personnel, que discipline à fort coefficient lors des épreuves orales.

TIPE : CONSEILS ET METHODES

Nous présentons quelques conseils nécessaires à la réussite de cette épreuve fort intéressante à la fois sur le plan pédagogique et sur le plan du concours, en effet, les moyennes de l'épreuve sont voisines de 12, alors que pour les épreuves écrites et orales habituelles, celles-ci excèdent rarement 10. Si vous avez le temps, jetez un il sur mon bouquin (au CDI) qui développe tous ces points et interviewez les anciens combattants.

La fiche synoptique informatique (on en reparlera à la fin de l'année)

Le candidat rédige une fiche synoptique où figure une brève présentation de son travail de J'année destinée à l'information préalable du jury. Ces informations, portées sur un site, sont authentifiées par l'établissement où l'élève effectue son TIPE et obligatoirement validée par son professeur. Le candidat indique, outre un plan succinct, le pourquoi du choix du thème, la bibliographie, la webographie, les personnes contactées (experts), etc. Dans synoptique, il ya optique. Il faut donc que les indications qui figurent puissent être vues et comprises en un seul coup d'il: la police de caractères doit être bien adaptée, la lecture doit être rapide et aisée, la présentation aérée et sympathique. Il y a en outre une limitation en longueur liée à un nombre maximal de polices de caractères (il faudra lire la notice du tétraconcours).

La préparation en loge A l'entrée en loge.. le candidat se voit remettre le dossier scientifique qui servira de base à la partie D de l'épreuve. 11 a par ailleurs, à sa disposition des supports qu'il pourra utiliser à sa guise pour l'exposé de la partie D : transparents A4 pour rétroprojecteur, feuilles vierges format A-4, feuilles de brouillon. 11 apportera lui-même: crayons, stylos, feutres pour transparents ...

Le dossier D

Le dossier scientifique qui sert de base à la partie D, est en rapport avec le thème choisi par l'étudiant: le thème peut donc faire appel à l'ensemble des disciplines de la filière. Le dossier est constitué d'un document principal, éventuellement accompagné de quelques documents complémentaires. Le dossier sera accompagné d'une courte note précisant bien ce que l'on attend du candidat.

Les commentaires

Les interrogateurs et les candidats devront prendre en compte les orientations suivantes. Sur les objectifs, l'épreuve n'est ni une évaluation des connaissances acquises dans chaque discipline du programme. ni une prestation médiatique; ce n'est pas une performance d'acteur (quoique !), ni une évaluation du lycée ou du tuteur ou de la quantité de moyens humains ou matériels qui ont été disponibles pour l'élève. Par contre. l'épreuve a pour objectif d'apprécier et de noter les savoir-faire et les qualités cités plus haut. D'où les questions que se poseront, les examinateurs:

1. Comment à partir des connaissances du programme, j'élève a-t-il su trouver et exploiter une documentation "hors cours magistraux" ?

2.  Comment a-t-il choisi le sujet. et conduit son travail?

3.  Quelles sont ses capacités d'analyse?

4. A-t-il su allier rigueur et approche qualitative. "bon sens" et estimation des ordres de grandeur

5. A-t-il une vision globale et synthétique? Sait-il replacer ses résultats dans leurs contextes? Son travail a-t-il été l'occasion de rapprochements entre les diverses parties du programme? Entres les diverses disciplines: maths, physique, chimie, SI ?

Les rapports entre fond et forme

Une prestation d'acteur ou d'orateur brillant ne saurait valoriser à elle seule un travail médiocre. L'élève maîtrise-t-il les moyens d'expression que sont sa voix, sa gestuelle, les supports qu'il utilise (tableau, transparents, ... ) ? Sait-il parler et convaincre, écouter et dialoguer

Sur la partie C

L'épreuve n'est pas pour l'élève l'occasion de faire étalage scientifique, mais le moment de montrer qu'il a compris le sujet, les lectures et les expériences réalisées. Le candidat doit être à même de définir ou d'expliquer correctement tous les mots qu'il emploie. L'attention est attirée sur la brièveté de l'oral. Au cours de cette brève épreuve l'élève doit faire apprécier le travail de plusieurs dizaines d'heures. La prestation de la partie C doit donc s'en ressentir.

Répétons que les deux écueils à éviter sont l'encyclopédisme d'un côté et le vernis culturel de l'autre; le jury se donne le droit, seulement si le niveau du candidat et son exposé le justifient, d'apprécier sa curiosité d'esprit et sa culture générale, dans un contexte général (industriel, socio-économique, ... ) ou historique.

Développons les points communs aux parties C et D de l'épreuve C'est d'abord un oral

Les épreuves sont d'abord des oraux qui se déroulent en deux fois 10 minutes. C'est une contrainte qu'il faut respecter. En effet, après 8 minutes, les candidats sont prévenus (parfois) qu'il leur reste 2 minutes pour terminer. Bien entendu, un temps de parole si court, oblige à f aire des choix; c'est d'ailleurs un des intérêts de l'épreuve. Le candidat peut compter sur la bienveillance du jury pour aborder dans la discussion des points intéressants qui n'auront été qu'esquissés dans l'exposé. Si le candidat choisit de ne pas insister faute de temps sur les raisons du choix de son sujet ou sur sa méthodologie, le jury y reviendra probablement lors de la discussion.

Concernant la forme, il faut savoir que les candidats ne sont pas évalués sur leur « prestation d'acteur". Néanmoins, il va de soi que le candidat ne peut pas mettre son travail de l'année en valeur, si l'oral est complètement raté. Il y a donc un minimum de préparation à faire de la part du candidat, pour se faire comprendre.

Le rétroprojecteur (on retravaillera ce point à la fin de l'année)

L'utilisation du rétroprojecteur est importante. Pour la partie D. en effet, le candidat ne connaît pas parfaitement le sujet qu'il n'a eu que deux heures pour découvrir. De plus, il ne dispose pas du support de la fiche synoptique pour son plan. Le candidat pensera aussi, non pas à reproduire le schéma du texte en décalquant. mais en extrayant les aspects essentiels qu'il commente et montre ainsi d'emblée qu'il a compris le sujet.

L'usage des rétroprojecteurs est quasi permanent. Certains candidats ont utilisé uniquement le tableau et ceci avec bonheur. Mais il faut dire que cette forme de présentation, pour être suffisamment réussie, nécessite une forte concentration de la part du candidat, ce qui petit être préjudiciable à l'exposé du contenu technique et scientifique de son travail. De plus la moindre équation ou le moindre schéma requiert du temps et expose au risque d'erreur, Ainsi l'appareil n'est pas indispensable, niais il aide à structurer l'exposé, il aide à faciliter la compréhension et le suivi des auditeurs, en complétant, sans le remplacer, le verbe de l'auditeur, et enfin, il permet de gagner un temps précieux pour la description de graphes, schémas ou textes. Enfin la technique permet de regarder son auditoire et de faire un exposé vivant sans pour cela perdre le fil ni s'embrouiller dans son plan et omettre des choses importantes.

Les transparents ne sont pas un luxe ne serait ce que par respect pour les examinateurs, il faut les soigner; il ne faut pas oublier qu'ils sont superposables, et que pour être lisibles, ils doivent contenir moins d'informations qu'une feuille de format A4. De plus, le format carré des rétroprojecteurs, impose des informations sur 20 cm au carré. Il faut savoir aussi, que les couleurs servent au repérage et le vert n'est pas bien perçu par un pourcentage non négligeable de la population et qu'enfin, les candidats ont intérêt à veiller à la qualité de la projection de leurs documents (mise au point optique du rétroprojecteur). Les photos couleur sur rétro passent mal.

La plupart des candidats ont un transparent de plan (utile pour terminer l'introduction) et deux ou trois transparents de ligures ou de résultats. Tous les candidats n'ont pas pris la peine de reprendre sur deux transparents les points essentiels de leur exposé, surtout pour les expérimentaux (simulation et informatique). Leur tendance à la lecture ou à la récitation des parties théoriques de leur exposé s'en trouve accentuée.

Le programme

Les candidats présentant des résultats omettent souvent de les commenter et perdent ainsi J'occasion essentielle de valoriser leur travail et de commencer à exprimer un point de vue personnel qui pourra servir d'assise à la conclusion.

Niveau et maîtrise de l'exposé

Le candidat doit connaître le programme et tout le programme. Tout terme utilisé doit être compris, même s'il fait appel à des notions hors programme. De même, le jury préfère entendre les candidats dire «je n'ai pas compris », plutôt que d'entendre une affirmation fallacieuse (je conseille de ne pas abuser de ce type de réponse).

Ainsi, initiative personnelle et originalité n'ont rien à voir avec la recherche de notions hors programme. En soi, aller à la périphérie n'est pas interdit, mais choisir simple et bien maîtrisé, est tellement rare!

Méfiez-vous du travail par deux. Le jury accepte l'idée d'un travail partagé, mais tient particulièrement à cerner le travail de chacun des membres du binôme. A vous d'y penser lors de la présentation.

On constate depuis peu, que les questions posées par le jury ne sont pas bien difficiles. On cherche uniquement à vérifier que le candidat a bien compris ce qu'il expose et que le travail est vraiment de lui. Il est vrai, partais les questions semblent inquisitoriales, mais cela ne doit pas vous déstabiliser.

Pour conclure, il faut retenir que chaque lettre de l'acronyme cache une idée; l'omission du 1 de l'initiative ou du E de « encadré », aboutit très rapidement à une mauvaise prestation et finalement (Fatalement) à une mauvaise note.

Les résultats des dernières sessions ont montré que tout le monde peut très bien réussir cette épreuve qui constitue un tremplin pour les PC de Marceau. Il faut avouer que par moment il a fallu mettre les points sur les i pour que tout le monde se sente concerner et les résultats montrent que les étudiants les « moins réguliers» dans l'en!)rL sont ceux dont les résultats sont les moins bons. Donc, il faut se rassurer. On ne vous lâche pas! On vous marque à la culotte! Vous ferez au moins aussi bien que vos prédécesseurs ... je vous le garantis! Quant à moi, je mettrai davantage la turbe sur les ADS.