Le programme de technologie au cycle 4

En continuité de l’éducation scientifique et technologique des cycles précédents, la technologie au cycle 4 vise l’appropriation par tous les élèves  d’une culture faisant d’eux des acteurs éclairés et responsables de l’usage des technologies et des enjeux associés. La technologie permet la consolidation et l’extension des compétences initiées dans les cycles précédents tout en offrant des ouvertures pour les diverses poursuites d’études.

La technologie permet  aux êtres humains de créer des objets pour répondre à leurs besoins. L’enseignement de la technologie au cours de la scolarité obligatoire a pour finalité de donner à tous les élèves des clés pour comprendre l’environnement technique contemporain et des compétences pour agir. La technologie se nourrit des relations complexes entre les résultats scientifiques, les contraintes environnementales, sociales, économiques et l’organisation des techniques.

Discipline d’enseignement général, la technologie participe à la réussite personnelle de tous les élèves grâce aux activités d’investigation, de conception, de modélisation, de réalisation et aux démarches favorisant leur implication dans des projets individuels, collectifs et collaboratifs. Par ses analyses distanciées et critiques, visant à saisir l’alliance entre technologie, science et société, elle participe à la formation du citoyen.

Au cycle 4, l’enseignement de technologie privilégie l’étude des objets techniques ancrés dans leur réalité sociale et se développe selon trois dimensions :

- une dimension d’ingénierie - design pour comprendre, imaginer et réaliser de façon collaborative des objets. La démarche de projet permet la création d’objets à partir d’enjeux, de besoins et problèmes identifiés, de cahiers des charges exprimés, de conditions et de contraintes connues.
- une dimension socio-culturelle qui permet de discuter les besoins, les conditions et les implications de la transformation du milieu par les objets et systèmes techniques. Les activités sont centrées sur l’étude de l’évolution des objets et systèmes et de leurs conditions d’existence dans des contextes divers (culturels, juridiques, sociétaux notamment).
- une dimension scientifique, qui fait appel aux lois de la physique-chimie et aux outils mathématiques pour résoudre des problèmes techniques, analyser et investiguer des solutions techniques, modéliser et simuler le fonctionnement et le comportement des objets et systèmes techniques.

Ces trois dimensions se traduisent par des modalités d’apprentissage convergentes visant à faire découvrir aux  élèves les principales notions d’ingénierie des systèmes. Les objets et services étudiés sont issus de domaines variés, tels que  « moyens de transport », « habitat et ouvrages », « confort et domotique », « sports et loisirs », etc.

 

Les objectifs de formation du cycle 4 en technologie s’organisent autour de trois grandes thématiques issues des trois dimensions précitées :

- le design, l’innovation, la créativité

- les objets techniques, les services et les changements induits  dans la société  

- la modélisation et la simulation des objets techniques.

Ces trois thématiques doivent être abordées chaque année du cycle 4 car elles sont indissociables. Le programme de technologie, dans le prolongement du cycle 3, fait ainsi écho aux programmes de physique-chimie et de sciences de la vie et de la Terre et s’articule avec d’autres disciplines pour permettre aux élèves d’accéder à une vision élargie de la réalité.

 

 

Design, innovation et créativité

L’élève participe activement, dans une pratique créative et réfléchie, au déroulement de projets techniques, en intégrant une dimension design, dont l’objectif est d’améliorer des solutions technologiques réalisant une fonction ou de rechercher des solutions à une nouvelle fonction.

Dans cette thématique, la démarche de projet est privilégiée et une attention particulière est apportée au développement des compétences liées à la réalisation de prototypes.

  • Attendus de fin de cycle

- Imaginer des solutions en réponse aux besoins, matérialiser des idées en intégrant une dimension design.
- Réaliser, de manière collaborative, le prototype d’un objet communicant.

 

Imaginer des solutions en réponse aux besoins, matérialiser une idée en intégrant une dimension design

Identifier un besoin (biens matériels ou services) et énoncer un problème technique ; identifier les conditions, contraintes (normes et règlements) et ressources correspondantes, qualifier et quantifier simplement les performances d’un objet technique existant ou à créer.

Besoin, contraintes, normalisation.
Principaux éléments d’un cahier des charges.

Imaginer, synthétiser et formaliser une procédure, un protocole.

Outils numériques de présentation.
Charte graphique.

Participer à l’organisation de projets, la définition des rôles, la planification (se projeter et anticiper) et aux revues de projet.

Organisation d’un groupe de projet, rôle des participants, planning, revue de projets.

Imaginer des solutions pour produire des objets et des éléments de programmes informatiques en réponse au besoin.

Design.

Innovation et créativité.
Veille.
Représentation de solutions (croquis, schémas, algorithmes).
Réalité augmentée.
Objets connectés.

Organiser, structurer et stocker des ressources numériques.

Arborescence.

Présenter à l’oral et à l’aide de supports numériques multimédia des solutions techniques au moment des revues de projet.

Outils numériques de présentation.
Charte graphique.

 

Réaliser, de manière collaborative, le prototype d’un objet communicant

Réaliser, de manière collaborative, le prototype d’un objet pour valider une solution

Prototypage rapide de structures et de circuits de commande à partir de cartes standard.

 

 

 

Les objets techniques, les services et les changements induits dans la société 

L’étude des conditions d’utilisation des objets et des services ancrés dans leur réalité sociale permet à l’approche sciences-technique-société de développer des compétences associées à une compréhension critique des objets et systèmes techniques. C’est une contribution à la compréhension du monde que les humains habitent et façonnent simultanément.

Dans cette thématique, la démarche d’investigation est privilégiée et une attention particulière est apportée au développement des compétences de communication.

 

  • Attendus de fin de cycle

- Comparer et commenter les évolutions des objets et systèmes.
- Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adaptés. 
- Développer les bonnes pratiques de l’usage des objets communicants.

 

Comparer et commenter les évolutions des objets et systèmes

Regrouper des objets en familles et lignées.

L’évolution des objets.

Impacts sociétaux et environnementaux dus aux objets.
Cycle de vie.
Les règles d’un usage raisonné des objets communicants respectant la propriété intellectuelle et l’intégrité d’autrui.

Relier les évolutions technologiques aux inventions et innovations qui marquent des ruptures dans les solutions techniques.

Comparer et commenter les évolutions des objets en articulant différents points de vue : fonctionnel, structurel, environnemental, technique, scientifique, social, historique, économique.

Élaborer un document qui synthétise ces comparaisons et ces commentaires.

Outils numériques de présentation.
Charte graphique.

 

Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adaptés

Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adaptés : croquis, schémas, graphes, diagrammes, tableaux.

Croquis à main levée.

Différents schémas.
Carte heuristique.
Notion d’algorithme.

Lire, utiliser et produire, à l’aide d’outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de dessins ou de schémas.

Outils numériques de description des objets techniques.

 

 

 

La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques

 

Dans les activités scientifiques et technologiques, le lien est indissociable et omniprésent entre la description théorique d’un objet et sa modélisation, la simulation et l’expérimentation. En technologie, les modélisations numériques et les simulations informatiques fournissent l’occasion de confronter une réalité virtuelle à la possibilité de sa réalisation matérielle et d’étudier le passage d’un choix technique aux conditions de sa matérialisation. Les activités de modélisation et de simulation sont des contributions majeures pour donner aux élèves les fondements d’une culture scientifique et technologique.

Dans cette thématique, la démarche d’investigation est privilégiée et une attention particulière est apportée au développement des compétences liées aux activités expérimentales.

 

  • Attendus de fin de cycle

- Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet.
- Utiliser une modélisation et simuler le comportement d’un objet.

 

  • Connaissances et compétences associées

Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet

Respecter une procédure de travail garantissant un résultat en respectant les règles de sécurité et d’utilisation des outils mis à disposition.

Procédures, protocoles.
Ergonomie.

Associer des solutions techniques à des fonctions.

Analyse fonctionnelle systémique.

Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.

Représentation fonctionnelle des systèmes.
Structure des systèmes.
Chaîne d’énergie.
Chaîne d’information.

 

Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie et d’information sur un objet et décrire les transformations qui s’opèrent.

Familles de matériaux avec leurs principales caractéristiques.
Sources d’énergies.
Chaîne d’énergie.
Chaîne d’information.

Décrire, en utilisant les outils et langages de descriptions adaptés, le fonctionnement, la structure et le comportement des objets.

Outils de description d’un fonctionnement, d’une structure et d’un comportement.

Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte.

Instruments de mesure usuels.
Principe de fonctionnement d’un capteur, d’un codeur, d’un détecteur.
Nature du signal : analogique ou numérique.
Nature d’une information : logique ou analogique.

Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant.

Notions d’écarts entre les attentes fixées par le cahier des charges et les résultats de l’expérimentation.

 

Utiliser une modélisation et simuler le comportement d’un objet

Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire, investiguer, prouver.

Outils de description d’un fonctionnement, d’une structure et d’un comportement.

Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d’un objet. Interpréter le comportement de l’objet technique et le communiquer en argumentant.

Notions d’écarts entre les attentes fixées par le cahier des charges et les résultats de la simulation.

 

 

 

L’informatique et la programmation

La technologie au cycle 4 vise à conforter la maîtrise des usages des moyens informatiques et des architectures numériques mises à la disposition des élèves pour établir, rechercher, stocker, partager, l’ensembles des ressources et données numériques mises en œuvre continuellement dans les activités d’apprentissage.

Cet enseignement vise à appréhender les solutions numériques pilotant l’évolution des objets techniques de l’environnement de vie des élèves. Les notions d’algorithmique sont traitées conjointement en mathématiques et en technologie.

Dans le cadre des projets, les élèves utilisent des outils numériques adaptés (organiser, rechercher, concevoir, produire, planifier, simuler) et conçoivent tout ou partie d’un programme, le compilent et l’exécutent pour répondre au besoin du système et des fonctions à réaliser. Ils peuvent  être initiés à programmer avec un langage de programmation couplé à une interface graphique pour en faciliter la lecture. La conception, la lecture et la modification de la programmation sont réalisées au travers de logiciels d’application utilisant la représentation graphique simplifiée des éléments constitutifs de la programmation.

 

  • Attendus de fin de cycle

- Comprendre le fonctionnement d’un réseau informatique.

- Écrire, mettre au point et exécuter un programme.

 

  • Connaissances et compétences associées

Comprendre le fonctionnement d’un réseau informatique

Composants d'un réseau, architecture d'un réseau local, moyens de connexion d’un moyen informatique.
Notion de protocole, d'organisation de protocoles en couche, d'algorithme de routage,
Internet.

 

Écrire, mettre au point et exécuter un programme

Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande.

Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu.

Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des évènements extérieurs.

Notions d’algorithme et de programme.
Notion de variable informatique.
Déclenchement d'une action par un événement, séquences d'instructions, boucles, instructions conditionnelles.

Systèmes embarqués.

Forme et transmission du signal.

Capteur, actionneur, interface.