L1 - L1 Sciences et Technologies

Cette UE s’articule autour des nombres, de leur définition et de leur représentation. Dans un premier temps, les mathématiques travaillent autour des nombres et l’informatique introduit l’enseignement de la programmation par l’apprentissage du codage d’un nombre dans la mémoire. Le traitement du signal aborde les notions d’échantillonnage et de quantification afin de montrer comment acquérir des valeurs numériques. Les cours d’électronique logique et d’électricité viennent compléter ces notions d’interface entre grandeurs physiques et représentations numériques. La seconde partie de l’unité d’enseignement aborde les notions d’opérations et de manipulation des nombres par les fonctions mathématiques et les constructions classiques de programmation en informatique.

Point de départ du cours de biologie cette question conduit à présenter les êtres vivants comme des systèmes organisés en cellule(s) obéissant aux lois élémentaires de la physique et de la chimie qui régissent les phénomènes observés dans le reste de l’univers. L’étude de la mécanique et de l’électrostatique permet d’approfondir les mécanismes décrivant les liaisons chimiques tandis que dans le même temps, sont présentées en chimie les bases théoriques fondamentales permettant de comprendre les liaisons entre les atomes. Une introduction à la mécanique quantique est faite en commun au travers des problématiques soulevées en chimie et physique autour de la liaison chimique. Cette UE aborde aussi en biologie la description des principales macromolécules synthétisées par les organismes vivants (ADN, ARN, protéines, lipides, glucides), leur synthèse et leurs principales fonctions dans les systèmes biologiques. La chimie organique, complémentaire à la biologie, permet d’aborder l’aspect structural et les propriétés chimiques de ces molécules carbonées souvent sous forme de polymères. Les flux de matière et d’information à l’échelle de la cellule sont logiquement abordés dans cette UE durant les cours de biologie.

Les cours de cette UE permettent de faire la synthèse des savoirs nécessaires à la réalisation de la première partie du projet «Sources de lumière». Le thème de la lumière est abordé sous l’angle de la vision en biologie, de la photochimie et de la photosynthèse en chimie et via l’optique géométrique en physique où ce thème sert d’introduction à l’étude des ondes. La question des sources lumineuses permet de motiver l’étude des oscillateurs. Enfin, grâce à l’étude des approximations faites en mathématiques et appliquées en informatique à la notion de complexité, les oscillateurs ouvrent sur l’intérêt plus large de l’étude des régimes harmoniques (étude d’un système quelconque au voisinage de son équilibre).

L’étude de la transformation de l’énergie par les organismes vivants ou bioénergétique est un champ pluridisciplinaire reposant sur la biochimie métabolique, la thermochimie et les principes de thermodynamique. Cette UE permet aux étudiants de comprendre les mécanismes mis en œuvre par les systèmes biologiques pour utiliser l’énergie lumineuse (photosynthèse) ou chimique (respiration). Des exemples empruntés à la biologie permettent d’illustrer les cours de chimie et de physique sur la thermochimie et la thermo-physique, respectivement. Ces notions sont formellement complétées par l’apprentissage des statistiques durant le cours de mathématiques. Les cours de cette UE permettent de faire la synthèse des savoirs nécessaires à la réalisation de la deuxième partie du projet «Sources de lumière».

L’objectif de ce projet interdisciplinaire est la réalisation d’une biopile alimentant une source de lumière. Le projet est accompagné par les apprentissages des UE S2.1 : Lumière et S2.2 : Bioénergétique. L’apprentissage par projet est ici structuré en 7 étapes (15 semaines) : Etape 1. Définitions scientifiques autour de la lumière (notion de spectres) Etape 2. Enjeux autour de l’énergie pour l’éclairage (SHS), exploitation des eaux usées Etape 3. Performances d’une source de lumière (efficacité lumineuse : lum/W) + vision (1 TP spectrométrie + LED) Etapes 4 & 5. Choix (recherche bibliographique) et fabrication (& remplissage) de la pile Biological Fuel Cell (+1 TP électrochimie) Etape 6. Régulateur (+1 TP électronique, réalisation d’un prototype) Etape 7. Performances de la pile (choix des médiateurs chimiques, choix des bactéries, milieu nutritif des bactéries) A ces étapes techniques, est associé un enseignement d’AEGPS (aspect économique et gestion du projet scientifique) entrant dans le champ des sciences humaines et sociales (SHS). Le travail sur les projets scientifiques est toujours complété par des séances présentant la dimension entrepreneuriale et économique du champ scientifique étudié. Pour cela, on s’appuie essentiellement sur des interventions de jeunes entrepreneurs créateurs de start-up porteuses d’innovations proches de la thématique du projet étudié par les étudiants : présentation de leur développement, de leur business plan, de leur modèle économique, évocation des partenaires de la création d’entreprise (CCIP, OSEO), des questions techniques (brevets, INPI), des modalités de sensibilisation des investisseurs à un projet scientifique (rôle des business angels, montage de tours de table financiers,...).

Cette UE entre dans le champ des sciences humaines et sociales. Objectifs pédagogiques : 1. mettre en évidence, à partir d’une approche large de l’Histoire des Sciences :

• l’impact de quelques inventions ou innovations, dans les transformations lourdes des sociétés au fil des siècles (économiques, sociales, organisationnelles, . . .).
• les enjeux éthiques ou philosophiques de certaines découvertes.
• le rôle de quelques inventeurs, découvreurs ou innovateurs.

2. contextualiser l’engagement des étudiants dans une formation scientifique en référence avec le passé mais aussi avec les enjeux économiques actuels de la société du savoir. 3. donner des exemples d’inventions et d’innovations techniques à fort impact sur une société : l’invention des chemins de fer et ses conséquences sur l’organisation des sociétés industrielles de Gutenberg à Internet, l’enjeu de la société du savoir, les OGM et leur impact sur l’économie mondiale, les nanotechnologies, le nucléaire : étude d’opportunité coûts/avantages sur le temps long . . . En complément de cette UE, un travail de veille sur l’actualité scientifique mondiale est demandé aux étudiants, au travers du suivi systématique des conférences TED : www.ted.com. Celles-ci ont l’intérêt de se renouveler très fréquemment, de traiter de l’innovation sous toutes ses formes et d’être retransmises par le web, en anglais.

D’une durée de 15 jours, ce stage-projet se déroule en fin d’année scolaire. Les étudiants travaillent en petits groupes, dans un organisme de type association, ou lors d’une manifestation ouverte au public et organisée par l’institut, avec pour but de créer des supports pédagogiques et de communication scientifique. Objectifs pédagogiques : 1. approfondissement de notions scientifiques vues durant la formation, 2. engagement et responsabilisation des étudiants, 3. apprentissage du travail en groupe.