Programme de formation de l’école québécoise

Savoirs essentiels :: Science et Technologie, 2e cycle du secondaire


Univers technologique

Regroupant différents savoirs liés à l’utilisation, à la compréhension et à la réalisation des objets et des systèmes techniques, les concepts généraux associés à l’univers technologique, au cours de la deuxième année du cycle, se rapportent toujours à l’ingénierie et aux matériaux. Les aspects relatifs à la fabrication se trouvent dans les techniques qui sont l’objet d’une étude.

Les concepts doivent cependant être traités de manière plus exhaustive en raison de la diversité croissante des problèmes à résoudre et de leur niveau de difficulté plus élevé. Aussi, afin de favoriser l’émergence d’une plus grande variété de solutions à un problème de conception ou d’analyse, de nouvelles dimensions ont été introduites. Il s’agit des liaisons mécaniques, des fonctions électriques et de l’étude de nouveaux matériaux comme les plastiques, les céramiques et les matériaux composites.

En deuxième année, l’univers technologique est aussi abordé par l’intermédiaire des objets, des systèmes, des produits et des procédés. Ils sont tous rattachés aux diverses thématiques environnementales. Ils présentent tous des liens avec des savoirs et des pratiques spécifiques et sont le reflet des possibilités et des contraintes scientifiques, techniques, sociales, environnementales, éthiques, etc.

L’approfondissement de la connaissance des concepts technologiques de même que les réalisations retenues devraient conduire à une démythification des objets, des machines et des systèmes en général et plus particulièrement de ceux qui se rattachent à l’environnement. En effet, l’étude de l’environnement se prête bien à l’intégration des apprentissages et à une sensibilisation à l’état de la Terre.

Orientations Concepts prescrits
Ingénierie

La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système repose sur l’acquisition de concepts fondamentaux liés à la mécanique et à l’électricité ainsi que sur des pratiques de conception et d’analyse propres à l’ingénierie.

En mécanique, ces concepts font référence aux liaisons des pièces et aux fonctions mécaniques les plus typiques, de même qu’à la transmission et à la transformation du mouvement traitées de manière détaillée. Une étude formelle permet d’envisager des solutions à partir de modèles spécifiques de liaisons, de guidages et de mécanismes permettant un mouvement de rotation ou de translation.

En électricité, les concepts prescrits sont liés aux diverses composantes et à leurs fonctions (alimentation, conduction, isolation, protection, commande, transformation). La maîtrise de ces concepts habilite à choisir les bonnes composantes et à les agencer de manière appropriée.

Dans la conception et l’analyse d’un objet ou d’un système, un tel bagage technique permet de déterminer ou de justifier l’utilisation de formes et de matériaux, de trouver ou d’expliquer des principes de fonctionnement et d’adopter ou de faire ressortir des solutions de construction.

Nombreux sont les objets, les systèmes et les équipements liés à l’environnement qui comportent certains des éléments caractéristiques mentionnés ci-dessus. C’est le cas du pluviomètre, de la turbine, de la pompe, etc.

Mécanique

  • Caractéristiques des liaisons des pièces mécaniques
  • Fonction de guidage
  • Construction et particularités du mouvement des systèmes de transmission du mouvement (roues de friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées et chaîne, roue et vis sans fin)
  • Changements de vitesse
  • Construction et particularités du mouvement des systèmes de transformation du mouvement (vis et écrou, cames, bielles, manivelles, coulisses et systèmes bielle et manivelle, pignon et crémaillère)

Électricité

  • Fonction d’alimentation
  • Fonction de conduction, d’isolation et de protection
  • Fonction de commande
  • Fonction de transformation de l’énergie (électricité et lumière, chaleur, vibration, magnétisme)
Matériaux

Le fait qu’il est possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour en faire l’exploration et l’exploitation. Le choix rationnel d’un matériau se fait en fonction de ses propriétés, de ses avantages et de ses limites. Cela implique d’en connaître les caractéristiques fonctionnelles et la structure afin de bien en comprendre le comportement quand il est utilisé.

Les concepts qui se rattachent aux matières plastiques, aux céramiques et aux matériaux composites renseignent sur leur composition et leurs propriétés de même que sur leur utilisation et leur classification.

L’apparition des matières plastiques a été une véritable révolution. D’excellentes propriétés physiques et de nombreuses qualités, comme leur résistance, leur durabilité ou encore la possibilité de les usiner avec une très grande précision, expliquent leur emploi sans cesse croissant.

Les céramiques englobent une gamme très vaste de matériaux. Leur utilisation touche des secteurs traditionnels comme la construction et les biens de consommation, mais aussi d’autres secteurs comme l’électrotechnique, la construction mécanique, etc.

Chaque type de matériau composite possède ses propres propriétés et caractéristiques. Les propriétés mécaniques élevées de ces matériaux et leur faible masse volumique les rendent particulièrement attrayants. On les trouve dans plusieurs applications de la technologie moderne.

Tous les matériaux se dégradent à une vitesse plus ou moins grande. Les réactions qui se produisent entre un matériau et son milieu sont de trois types : réactions chimiques (plastiques, céramiques), corrosion et oxydation (métaux). Parmi les moyens utilisés pour lutter contre cette dégradation, il faut citer la protection électrochimique et la protection par revêtement et traitement des surfaces.

  • Contraintes (flexion, cisaillement)
  • Caractérisation des propriétés mécaniques
  • Types et propriétés ** Matières plastiques (thermoplastiques, thermodurcissables)
    • Céramiques
    • Matériaux composites
  • Modifications des propriétés (dégradation, protection)
Repères culturels possibles

Histoire

Ressources du milieux

Interventions humaines

Événements

Alessandro Volta

Leonard de Vinci

Joseph Brown et Lucian Sharp

Le Corbusier

Alfred Nobel

Rudolph Diesel

Henry Ford

Frederick Winslow Taylor

Office de la propriété intellectuelle du Canada

Base de données sur les brevets canadiens

Ordre des ingénieurs du Québec

Chaîne de production

Interchangeabilité des pièces

Ordinateur

Domotique

Robotique

Télédétection

Éclairage public

Vêtements

Réfrigération

Révolution industrielle

Établissement de normes du travail

Mondialisation