Conseils et méthodologie pour réussir le TIPE en prépa scientifique

Méthodologie du TIPE : tout pour réussir le TIPE

Le travail d’initiative personnelle encadré, plus communément appelé TIPE, est une épreuve commune à quasiment tous les concours d’entrée en école d’ingénieur. Son but est de créer une forme de travail proche de la recherche scientifique. Le TIPE est affecté d’un coefficient aux concours CPGE non négligeable (exemple : 11 à Centrale, contre 12 pour une épreuve de maths en PC), il convient de se préparer efficacement pour éviter une mauvaise note au TIPE et réussir aux concours maths spé.

Au passage l’intitulé du thème Tipe 2021 pour l’année scolaire 2020-2021 est désormais connu. C’est officiel, le thème Tipe commun aux filières BCPST, MP, PC, PSI, PT, TB, TPC et TSI est intitulé : enjeux sociétaux.
Ce thème du TIPE pourra être décliné sur les champs suivants : environnement, sécurité, énergie.

Mais avant tout, l’étape zéro pour être bon dans les autres matières 😉

1. Choisir un sujet de TIPE ( le .IP. du TIPE)

Allez chercher dans vos loisirs, vos activités sportives, artistiques, culturelles, dans vos passions d’enfance ou dans votre vocation personnelle, parlez-en avec vos professeurs pour trouver un sujet en lien avec le thème de l’année. N’hésitez pas à jouer la carte de l’originalité.

Exemple : j’adore le basket, et le thème du TIPE pour l’année 2018-2019 est le transport. Voici quelques pistes possibles pour dégager une problématique :

• Le dribble est un mode très singulier de transport d’un ballon sur un terrain ! Avec quelle vitesse initiale doit-on lancer le ballon pour pouvoir le récupérer au dribble suivant ? Doit-on lui donner une rotation spécifique ? Existe-t-il un angle limite avec la verticale ? Peut-on aller aussi vite en dribblant qu’en courant ? Si non, existe-t-il un taux maximal théorique entre la vitesse en dribblant et celle en courant ? Peut-on dribbler sur le parquet d’un gymnase sur une base lunaire ?
• L’étude du shoot réussi est celle du transport d’un ballon des mains du tireur jusqu’au panier sous l’action combinée du poids, des forces d’interaction avec l’air, puis avec le cercle, puis avec le filet du panier. Quel effet faut-il imprimer au ballon ? Pour un tir sans effet, si on connaît la répartition probabiliste des fluctuations en vitesses et en angles du tir autour des valeurs optimales, peut-on calculer la probabilité de réussite d’un tir ? Retrouve-t-on le résultat théorique par une simulation Python ?
• Comment expliquer les courbatures ressenties par un joueur de basket en étudiant la formation, le transport et l’élimination de l’acide lactique dans son corps ?
• Comment transporter les N supporters d’une équipe de basket avec n voitures et p bus jusqu’au lieu du match si on passe les chercher à domicile et qu’on cherche à minimiser la dépense de carburant ? et si on cherche à minimiser la somme des temps de transport ?
• Et (trans-)porté par la dynamique de cette suite de problématiques, il est possible que d’autres idées vous viennent… !

Vous pouvez retenir de cet exemple qu’un thème (le transport pour cette année scolaire 2018- 2019) peut être abordé à toutes les échelles possibles, théorique (maths, modélisation), microscopique (chimie, biologie), mésoscopique (physique, diffusion), macroscopique (physique, géologie, SI), systèmes complexes (biologie, SI), modélisation (informatique) et que vous pouvez ainsi multiplier les approches, et les idées de problématique.

2. Valider son choix de sujet (le…E du TIPE) pour le travail d’initiative personnelle encadré

Vous avez trouvé un sujet. Il faut maintenant définir une problématique qui formera l’axe de votre travail. Il faut d’abord s’assurer du niveau scientifique auquel vous travaillerez, qui doit être au moins celui des classes préparatoires scientifiques. C’est là que vos professeurs vous aideront le plus, car eux connaissent l’intégralité du programme de l’année. Ils savent quels outils et quelles connaissances vous aurez au moment des concours. Ils pourront ainsi vous dire ce qui est faisable (en termes de calcul théorique, de manipulations expérimentales, de modèles informatiques) et ce qui ne l’est pas.

3. La première étape du travail (le « T » du T.I.P.E)

Le sujet étant défini, la problématique posée, il faut se mettre au travail le plus vite possible, en surfant sur l’enthousiasme des promesses du sujet. Par quoi commencer pour réussir le TIPE ? Voici quelques pistes.

1. Commencer le TIPE par une expérience.

Vos professeurs de prépa en physique-chimie et sciences de l’ingénieur en connaissent beaucoup, et peuvent vous proposer des protocoles complets. Vous trouverez aussi des descriptifs et des vidéos sur internet.

2. Utiliser un sujet de concours.

Ceux-ci sont très féconds pour un TIPE car ils mettent le sujet à un niveau scientifique adapté, ils vous offrent des lois, leurs démonstrations, leurs conséquences expérimentales, les noms des scientifiques et des équipes qui ont travaillé sur le sujet, les pistes de recherche actuelles. N’hésitez pas à piocher dans les annales de concours de maths spé !

3. Par une recherche bibliographique.

Il faut privilégier les articles de revues scientifiques, la recherche de documents en format PDF, et les thèses de doctorat dont vous pourrez exploiter au plus quelques pages et les références bibliographiques. Ayez le réflexe d’archiver les liens dans vos favoris, de télécharger les documents PDF et de saisir ou copier dans un document texte les références bibliographiques précises (ce sera très précieux au moment de la rédaction finale).

4. Confirmer ? Changer de problématique ? Changer de sujet ? (le .IP. du TIPE)

C’est la première étape du travail qui peut vous conduire à un de ces trois choix suivants, de préférence à la rentrée des vacances de la Toussaint.

1. Ce sujet vous plaît, vous avez déjà des résultats et vous entrevoyez des développements ? Confirmez votre sujet, affinez la problématique et commencez même à préparer votre production (rapport, transparents) en synthétisant vos premiers résultats.

2. Ce sujet vous plaît, mais vous avez découvert une piste de travail bien différente de la première. Changez de problématique, et mettez-vous au travail en considérant que tout ce que vous avez fait jusque-là vous a donné une bonne culture générale sur le sujet.

3. Ce sujet ne vous plaît pas, ou vous paraît trop difficile. Il est parfaitement possible de changer de sujet de TIPE, ceci relève de votre initiative personnelle (mais demandez quand même conseil à vos professeurs !).

5. La trilogie théorie – expérience – algorithme (le T du TIPE)

1. La partie théorique que vous exposerez pour votre TIPE doit être maîtrisée. N’hésitez pas à réduire votre ambition scientifique et à faire preuve de modestie. Ne cherchez pas à assimiler la totalité d’une thèse ; si vous comprenez une seule page, voire une seule formule, mais que celle-ci, vous en maîtrisez la démonstration, les tenants et les aboutissants, c’est souvent suffisant pour un TIPE.

2. Une expérience ne doit pas être faite pour elle-même, mais doit être au service de votre problématique : confirmer une hypothèse, mettre en évidence un phénomène, prouver une loi. N’oubliez jamais les calculs d’incertitude et ne cherchez jamais à camoufler un aléa expérimental. Respectez bien les règles d’usage : faites une demande de matériel et de produit par écrit, convenez avec les laborantins de la date de manipulation. N’oubliez jamais qu’une expérience qui ne donne pas le résultat escompté est néanmoins utile ; comme le disait un enseignant de chimie PC : « En 40 ans de carrière, je n’ai jamais raté une expérience : il s’est toujours passé quelque chose ! ». Enfin, pour réussir le TIPE sur le volet expérimental, tenez un cahier d’expériences en notant scrupuleusement toutes les paramètres et un descriptif précis de ce que vous avez observé (n’hésitez pas à filmer).

3. La plupart des sujets de TIPE peuvent donner lieu à un programme informatique. En particulier, pour ceux à composante expérimentale, une simulation peut venir enrichir le propos. – Si vous écrivez complètement, dans le langage habituel (Python ou autre), un algorithme à partir d’un modèle (résolution numérique, évolution avec marche au hasard), vous devez être capable de décrire le modèle, de préciser la structure de votre programme, de mettre en forme les résultats qu’il a donnés, et de proposer des pistes pour étoffer ce programme.
Si vous utilisez un logiciel spécialisé, vous devez être capable de décrire les entrées, les options et les sorties de ce programme, les choix que vous avez retenus pour les entrées, et de mettre en forme les résultats qu’il a donnés.

6. La production écrite (le T.P du TIPE) pour le travail d’initiative personnelle encadré

Ce paragraphe s’appuie sur les attendus au concours 2018. En plus du titre, la production écrite doit comporter les cinq parties suivantes :

1. Positionnement thématique et mots-clés : ces éléments permettent au concours de choisir le ou les examinateurs les plus à même de juger votre travail.

2. Bibliographie commentée : vous pouvez indiquer ici votre démarche et expliquer comment les documents étudiés vous ont guidé en ouvrant certaines pistes, en en fermant d’autres.

3. Problématique retenue : elle doit préciser le domaine d’étude et se formuler idéalement par une question.

4. Objectifs du TIPE : indiquez ici clairement les grands axes de votre travail. À la fin de votre travail, l’idéal est que les objectifs annoncés aient été atteints, avec une réponse précise à chaque question. Mais la réponse peut très bien être : « je ne sais pas répondre à cette question, mais je sais pourquoi et je sais ce que je pourrais faire pour avancer si j’avais plus de temps et de moyens à ma disposition ».

5. Références bibliographiques : soyez précis et mentionnez, le cas échéant les pages sur lesquelles vous avez travaillé. N’oubliez pas qu’une page web n’a pas le statut de référence bibliographique.

7 Le diaporama et la soutenance du TIPE

À chaque étape de votre travail, prenez le temps de produire une, deux ou trois diapositives et proposez à vos professeurs de faire une mini-soutenance de quelques minutes sur les résultats que vous avez obtenus.

Les diapositives doivent être numérotées et attrayantes, mais toujours lisibles. L’idée est de mettre une information et une illustration par transparent. Par exemple :

• un théorème et quelques lignes clés de sa démonstration ;
• un théorème et le squelette de sa démonstration ;
• le squelette d’un algorithme et le graphe Python qu’il génère ;
• une copie d’écran d’un algorithme Python et un zoom sur quelques lignes clés ;
• une photo d’un dispositif et un schéma du modèle qu’on en fait ;
• une photo de votre montage expérimental et celle du spectre IR de votre produit de synthèse ;
• une photo de votre montage expérimental et la loi que vous en avez tirée ;
• la valeur du coefficient de diffusion que vous avez obtenue, l’incertitude sur celle-ci, et la valeur donnée par la littérature (en espérant qu’elle se trouve dans votre intervalle d’incertitude !) ;
• la formulation de l’échec de votre étude et la liste des raisons plausibles expliquant cet échec ;
• la formulation du résultat de votre étude, et les pistes à poursuivre pour aller plus loin ;
• La formulation de votre conjecture et les pistes à poursuivre pour la valider ou pour l’infirmer . . .

En fin d’année, vous n’aurez plus qu’à retravailler un peu la forme des différents transparents, et à donner cohérence et dynamisme à votre présentation orale. Répétez votre soutenance plusieurs fois pour tenir le temps imparti, ni plus, ni moins. Il n’y a pas de structure idéale pour la soutenance. L’important est qu’elle soit la plus vivante possible (croyez à ce que vous faites !), et qu’elle réserve à chaque partie une durée proportionnelle à l’importance que vous voulez lui donner. Si vous passez 6 mois à piétiner sur votre sujet, puis que vous trouvez et résolvez tout en 15 jours, il serait absurde de consacrer 13 minutes de votre présentation à raconter la première étape, et seulement 2 minutes à la seconde !

Et maintenant, à vous de jouer !

Olivier Fiat

À propos d’Olivier 

Professeur de physique en poste en CPGE scientifique section MP, il anime également les stages intensifs pour Groupe Réussite lors de chaque période de vacances scolaires.

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