Programme de SI en PT
Le programme officiel de sciences de l’ingénieur en prepa PT
Programme de maths spé
Programme de prépa PT
La spécificité de la prépa PT est l’importance d’heures dédiées aux sciences de l’ingénieur. En effet, les cours de SI en PT sont dispensés 8h30 par semaine, et 2h30 sont spécifiques aux travaux pratiques.
Les semestres 1 et 2 se traitent en PTSI, les semestres 3 et 4 en PT. Rien n’est refermé au passage en deuxième année : ce qui a été acquis en sup peut être mobilisé n’importe quand ensuite, et plusieurs compétences travaillées en S1 ne sont réellement exigibles qu’en S4.
Programme PT SI
Le programme de PT de sciences de l’ingénieur est organisé autour des compétences de la démarche de projet de l’ingénieur : l’analyse, la modélisation, la résolution, l’expérimentation, la conception, la réalisation et la communication. Ce programme difficile nécessite parfois le recours à des cours particuliers de SI pour comprendre et s’exercer.
Le programme de sciences industrielles de l'ingénieur en PT
Compétences travaillées en deuxième année (semestres 3 et 4) et notions associées. Filtrez par mot clé ou triez les colonnes.
| Compétence▲▼ | Ce qui est attendu▲▼ | Notions travaillées | Semestre▲▼ |
|---|---|---|---|
| A Analyser | Caractériser un constituant de la chaine de puissance | Alimentation d'énergie, association préactionneurs et actionneurs, transmetteurs de puissance, caractéristiques, réversibilité et domaines d'application | S3 |
| A Analyser | Analyser les principes d'intelligence artificielle | Régression et classification, apprentissages supervisé et non supervisé, phases d'apprentissage et d'inférence, modèle linéaire monovariable et multivariable, réseaux de neurones avec couches, biais, poids et fonction d'activation | S3 |
| A Analyser | Justifier le choix des constituants dédiés aux fonctions d'un système | Architecture fonctionnelle et structurelle, chaine d'information et chaine de puissance, systèmes asservis et séquentiels | S4 |
| A Analyser | Extraire un indicateur de performance et caractériser les écarts | Ordre de grandeur, homogénéité des résultats, matrice de confusion, sensibilité et spécificité d'un test, recherche de causes aux écarts constatés | S4 |
| A Analyser | Analyser un compromis produit, procédés et matériaux | Propriétés acoustiques, électriques, magnétiques, mécaniques et thermiques, classes de matériaux, diagrammes d'Ashby, impact environnemental, essais de traction, dureté, résilience et fatigue | S3 |
| B Modéliser | Compléter un modèle multiphysique | Paramètres d'un modèle, grandeurs flux et effort, sources parfaites, association d'un modèle aux composants des chaines fonctionnelles | S3 |
| B Modéliser | Simplifier un modèle | Linéarisation autour d'un point de fonctionnement, pôles dominants, réduction de l'ordre du modèle, principe, justification et limites | S3 |
| B Modéliser | Déterminer les caractéristiques d'un solide indéformable | Repère, équivalence solide et repère, volume, masse, centre d'inertie, matrice d'inertie. Les calculs intégraux des éléments d'inertie ne sont pas évalués | S3 |
| B Modéliser | Modéliser les petits déplacements | Torseur des petits déplacements | S3 |
| B Modéliser | Associer un modèle poutre à un solide | Fibre neutre et section droite, continuité, élasticité, homogénéité et isotropie, hypothèses de Navier-Bernoulli et de Barré de Saint-Venant, petites perturbations | S3 |
| B Modéliser | Modéliser un convertisseur électromécanique | Modèle électromécanique de la machine à courant continu, modèles statiques monophasés des machines synchrone et asynchrone, bilan des puissances en régime permanent, commande scalaire en U sur f constant | S4 |
| B Modéliser | Modéliser la commande d'un ensemble asservi | Commande en couple et en vitesse du modulateur d'énergie, de la machine électrique et de sa charge, modèle dynamique dans le plan d et q | S4 |
| B Modéliser | Modéliser un correcteur numérique | Échantillonnage et quantification, équations aux différences, correcteurs proportionnel, proportionnel intégral et à avance de phase. Les transformées en z ne sont pas au programme | S4 |
| B Modéliser | Valider un modèle et préciser ses limites | Point de fonctionnement, non-linéarités de courbure, hystérésis, saturation et seuil, retard pur, enrichissement du modèle pour réduire l'écart aux résultats expérimentaux | S4 |
| C Résoudre | Proposer une démarche de réglage d'un correcteur | Compensation de pôles, réglage des marges, amortissement, rapidité, bande passante, correcteurs proportionnel, proportionnel intégral et à avance de phase | S3 |
| C Résoudre | Déterminer les actions mécaniques et les lois de mouvement en dynamique | Graphe de structure, choix des isolements, torseurs cinétique et dynamique, principe fondamental de la dynamique, énergie cinétique, inertie équivalente, puissances, rendement en régime permanent | S3 |
| C Résoudre | Déterminer le comportement d'une poutre | Tronçons et méthode des coupures, torseur de cohésion, traction, torsion, flexion et cisaillement, contraintes dans une section droite, déplacements, conditions aux limites | S3 |
| C Résoudre | Déterminer les signaux électriques dans les circuits | Régime alternatif sinusoïdal, diagramme de Fresnel, puissances active, apparente et réactive en monophasé et en triphasé, ondulation des grandeurs dans les convertisseurs, composants de filtrage | S3 |
| C Résoudre | Résoudre numériquement une équation ou un système d'équations | Méthodes de dichotomie et de Newton, résolution d'un système linéaire, schéma d'Euler explicite, intégration et dérivation numériques. Les aspects théoriques ne sont pas exigibles | S3 |
| C Résoudre | Résoudre un problème avec une solution d'intelligence artificielle | Apprentissage supervisé, choix des données, réseaux de neurones, k plus proches voisins, régression linéaire multiple, bibliothèques préimplémentées | S3 |
| C Résoudre | Mener une simulation numérique et régler un correcteur | Choix du solveur et de ses paramètres, pas de discrétisation, durée de simulation, influence des paramètres du modèle sur les performances | S4 |
| D Expérimenter | Justifier le choix d'un capteur ou d'un appareil de mesure | Adéquation entre la grandeur physique à mesurer et l'appareil retenu, mise en œuvre de l'appareil de mesure | S3 |
| D Expérimenter | Effectuer des traitements à partir de données | Traitement de fichiers de données, moyenne et écart type, moyenne glissante, filtres numériques passe-bas du premier et du second ordre | S3 |
| D Expérimenter | Choisir le protocole en fonction de l'objectif visé | Construction et justification d'un protocole expérimental complet à partir d'un objectif de mesure ou de validation | S4 |
| E Communiquer | Lire et décoder un document technique | Diagrammes SysML, schémas cinématique, électrique, hydraulique et pneumatique, dessin de définition, plan d'ensemble, représentation 3D. Les normes sont fournies | S4 |
| E Communiquer | Produire des documents techniques adaptés | Chaine fonctionnelle, schéma-blocs, graphe de structure, croquis, spécifications d'algorithmes, unités du système international, homogénéité des grandeurs | S4 |
| F Concevoir | Concevoir l'architecture d'un système innovant | Architecture fonctionnelle et organique, allocation des composants aux exigences, contraintes d'écoconception, cycle de vie, réduction de matière, recyclabilité et valorisation | S4 |
| F Concevoir | Proposer et choisir des solutions techniques | Hiérarchisation des critères de choix, autonomie énergétique, coût, durée de vie, encombrement, impact environnemental, rendement, réversibilité, composants des chaines d'information et de puissance | S4 |
| F Concevoir | Dimensionner une solution technique | Dimensionnement à partir d'une documentation technique, conception d'une liaison mécanique, assemblage, guidage en rotation et en translation, optimisation du triptyque produit, procédés et matériaux | S4 |
| G Réaliser | Réaliser tout ou partie d'un prototype | Réalisation de la chaine de puissance, intégration des composants, implémentation d'un programme sur une cible, validation du fonctionnement du prototype | S4 |
| G Réaliser | Industrialiser un produit | Choix et ordonnancement des procédés, mise en forme des bruts, soudage, procédés additifs, traitements thermiques des aciers avec trempe, revenu, recuit, cémentation et nitruration, opérations de finition, contrôle géométrique et dimensionnel | S3 |
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Source : Ministère de l'enseignement supérieur, de la recherche et de l'innovation, 2021. Programme de sciences industrielles de l'ingénieur des voies PTSI et PT. Les semestres 1 et 2 correspondent à la PTSI, les semestres 3 et 4 à la PT.
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Les sept compétences du programme de SI en PT
Le programme n’est pas organisé en chapitres mais en sept compétences générales, désignées par une lettre de A à G : analyser, modéliser, résoudre, expérimenter, communiquer, concevoir, réaliser. Chacune se décline en compétences attendues, numérotées A1, A2 et ainsi de suite. Ces codes reviennent dans les sujets de concours et dans les grilles d’évaluation des oraux, il vaut la peine de les connaître.
La logique d’ensemble tient en trois réalités d’un même système : le cahier des charges défini avec un client, le modèle numérique qui simule le comportement, le prototype matériel qui valide les performances. Toute la démarche consiste à comparer ces trois réalités, à mesurer les écarts, puis à faire converger le modèle et le prototype vers ce qui était attendu. C’est aussi la trame de l’immense majorité des sujets d’écrit.
Analyser et modéliser, ce qui change en deuxième année
En S3, l’analyse se déplace vers les constituants de la chaine de puissance : alimentation d’énergie, association des préactionneurs et des actionneurs, transmetteurs, avec pour chacun les caractéristiques, la réversibilité et les domaines d’application. Le compromis produit, procédés et matériaux entre en scène avec les classes de matériaux, les diagrammes d’Ashby et les essais de traction, dureté, résilience et fatigue. Les désignations normalisées des matériaux ne sont pas exigibles, ce qui allège sensiblement le travail de mémorisation.
En S4, on vous demande de justifier le choix des constituants et surtout d’extraire un indicateur de performance pertinent puis de caractériser les écarts. La matrice de confusion, la sensibilité et la spécificité d’un test font désormais partie de cette compétence, conséquence directe de l’arrivée de l’intelligence artificielle dans le programme.
Côté modélisation, la mécanique du solide s’installe pour de bon. En S3 : caractéristiques d’inertie d’un solide indéformable, torseur des petits déplacements, puis modèle poutre avec les hypothèses de Navier-Bernoulli, de Barré de Saint-Venant et des petites perturbations. Attention à ne pas confondre les deux familles : la matrice d’inertie concerne le solide indéformable, le modèle poutre le solide déformable. Les calculs intégraux des éléments d’inertie ne donnent pas lieu à évaluation.
En S4 arrivent les convertisseurs électromécaniques : machine à courant continu, machine synchrone, machine asynchrone, avec le bilan des puissances en régime permanent puis la commande en couple et en vitesse. La physique interne des machines n’est pas au programme et les modèles dynamiques dans le plan d et q sont fournis. C’est aussi le moment du correcteur numérique, modélisé par équations aux différences, sans transformées en z. Les élèves qui bloquent ici gagnent souvent à travailler ce point en [cours particuliers de SI], parce que le passage du continu au discret est rarement franchi du premier coup.
L’intelligence artificielle et le numérique : nouveautés du programme
C’est l’ajout le plus marquant depuis 2021 et il est concentré en S3. Deux compétences distinctes sont concernées.
D’abord analyser les principes d’intelligence artificielle : régression et classification, apprentissages supervisé et non supervisé, phases d’apprentissage et d’inférence, modèle linéaire monovariable et multivariable, puis réseaux de neurones avec les couches d’entrée, cachées et de sortie, les biais, les poids et la fonction d’activation.
Ensuite résoudre un problème en utilisant une solution d’IA, avec le choix des données d’apprentissage et la mise en œuvre des réseaux de neurones, des k plus proches voisins et de la régression linéaire multiple. Des bibliothèques préimplémentées sont utilisées, personne ne vous demandera de coder un réseau de neurones depuis zéro.
La résolution numérique suit la même logique en S3 : dichotomie et méthode de Newton pour f(x) = 0, résolution d’un système linéaire, schéma d’Euler explicite pour les équations différentielles, intégration et dérivation numériques. Les aspects théoriques, stabilité, convergence, conditionnement de matrices, sont hors programme. En S4, tout cela sert à mener une simulation numérique complète, avec le choix du solveur, du pas de discrétisation et l’étude de l’influence des paramètres du modèle sur les performances.
Ces notions portent dans le texte officiel un symbole de renvoi vers le tronc commun d’informatique. Autrement dit, le travail fait en cours d’informatique est directement réutilisable en SI, et inversement. Une dizaine de compétences sont ainsi balisées, de l’analyse d’algorithme au traitement de fichiers de données.
Résoudre, expérimenter, communiquer
La partie résolution rassemble en S3 tout ce qui fait la réputation de la filière : détermination des actions mécaniques et des lois de mouvement avec le graphe de structure, le choix des isolements, le principe fondamental de la dynamique et le théorème de l’énergie cinétique. À côté, le comportement des poutres avec le torseur de cohésion et les quatre sollicitations, traction, torsion, flexion et cisaillement. Les méthodes de résolution des problèmes hyperstatiques en résistance des matériaux ne sont pas au programme. Puis l’électrotechnique avec le régime alternatif sinusoïdal, le diagramme de Fresnel, les puissances active, réactive et apparente en monophasé et en triphasé.
Le réglage des correcteurs se fait en deux temps : proposer une démarche en S3, la mettre en œuvre en S4, sur les correcteurs proportionnel, proportionnel intégral et à avance de phase. Les critères de Routh et de Nyquist, les diagrammes de Black-Nichols et de Nyquist restent hors programme, une précision qui rassure souvent les élèves venant de terminale spécialité sciences de l’ingénieur.
Les 2h30 hebdomadaires de TP servent la compétence expérimenter. En S3, vous justifiez le choix d’un capteur ou d’un appareil de mesure, vous le mettez en œuvre, puis vous traitez les données obtenues : moyenne, écart type, moyenne glissante, filtres numériques passe-bas du premier et du second ordre. En S4, c’est le protocole entier que vous devez choisir et justifier en fonction de l’objectif. Ce sont exactement les gestes évalués à l’épreuve de TP des oraux, ce qui rend ces séances difficiles à rattraper après coup.
Communiquer arrive en cinquième position dans le programme, sous la lettre E, et se joue presque entièrement en S4. Lire et décoder un dossier technique d’abord : diagrammes SysML, schémas cinématique, électrique, hydraulique et pneumatique, dessin de définition, plan d’ensemble, représentation 3D. Produire ensuite vos propres documents, du schéma-blocs au graphe de structure. Une précision utile sur SysML : la syntaxe n’est pas exigible, la structure des diagrammes vous est fournie, et l’attendu se limite à les lire, les compléter ou les modifier. Beaucoup d’élèves perdent du temps à vouloir mémoriser une norme qui leur sera donnée le jour de l’épreuve.
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Concevoir et réaliser, la partie la plus spécifique de la PT
Ces deux compétences n’existent quasiment que dans les voies PTSI et PT, et elles se concentrent en S4. Concevoir, c’est proposer une architecture fonctionnelle et organique, hiérarchiser des critères de choix parmi l’autonomie énergétique, le coût, la durée de vie, l’encombrement, l’impact environnemental, le rendement ou la réversibilité, puis dimensionner : un composant à partir d’une documentation technique, une liaison mécanique avec ses guidages en rotation et en translation, une pièce en optimisant le triptyque produit, procédés et matériaux.
L’écoconception traverse toute cette partie et c’est le second grand ajout du programme 2021 : cycle de vie, sélection des matériaux à moindre impact, réduction de la quantité de matière, techniques de production, logistique, durée de vie et fin de vie avec recyclabilité et valorisation. Aucune méthode normalisée ne donne lieu à évaluation, mais le raisonnement est attendu.
Réaliser suppose de produire tout ou partie d’un prototype avec les moyens de votre lycée, machines à commande numérique ou prototypage rapide, jusqu’à l’implémentation d’un programme sur cible et la validation du fonctionnement. L’autre versant, industrialiser un produit, se traite en S3 : choix et ordonnancement des procédés, mise en forme des bruts, soudage, procédés additifs, traitements thermiques des aciers avec trempe, revenu, recuit, cémentation et nitruration, opérations de finition et contrôle géométrique. L’analyse reste qualitative, l’étude des phénomènes métallurgiques est exclue.
Questions fréquentes sur le programme SI en PT
Les sciences industrielles de l’ingénieur représentent 8h30 par semaine en PT, réparties en 2h de cours, 4h de travaux dirigés et 2h30 de travaux pratiques. C’est le volume horaire de SI le plus élevé de toutes les prépas scientifiques et le seul à consacrer autant de temps aux TP. Cet horaire est fixé par l’annexe horaire des classes préparatoires scientifiques et il est identique en PTSI. À titre de comparaison, les maths représentent 9h et la physique-chimie environ 8h en PT. L’horaire de cours et de TD est diminué d’une heure sur la deuxième période de l’année, au moment où les TIPE et la préparation des concours prennent le relais.
Il n’existe pas deux programmes séparés. Le texte officiel couvre les voies PTSI et PT d’un seul bloc et positionne chaque compétence dans l’un des quatre semestres du cycle. Les semestres 1 et 2 se traitent en PTSI, les semestres 3 et 4 en PT. Une compétence positionnée en S3 ou S4 doit être acquise à la fin de ce semestre, mais elle a pu être introduite plus tôt, et tout ce qui a été vu en sup reste mobilisable en spé. Concrètement, la PT approfondit la mécanique du solide, ajoute la résistance des matériaux, l’électrotechnique, les machines électriques, l’intelligence artificielle et surtout les compétences concevoir et réaliser, très peu abordées en première année.
Deux ajouts changent le visage de la matière. L’intelligence artificielle d’abord, présente en semestre 3 sous deux compétences distinctes : analyser les principes de l’IA avec la régression, la classification, les apprentissages supervisé et non supervisé et les réseaux de neurones, puis résoudre un problème avec une solution d’IA en mobilisant les k plus proches voisins et la régression linéaire multiple. Des bibliothèques préimplémentées sont utilisées, il n’est pas demandé de coder un réseau de neurones. L’écoconception ensuite, qui traverse toute la partie concevoir avec l’analyse du cycle de vie, la sélection des matériaux à faible impact et la fin de vie des produits. S’ajoutent la résolution numérique avec les méthodes de dichotomie, de Newton et le schéma d’Euler explicite.
Non, et c’est une source d’inquiétude inutile chez beaucoup d’élèves. Le programme précise que la connaissance de la syntaxe d’un langage d’ingénierie système n’est pas exigible et que la structure des diagrammes SysML est fournie. L’attendu se limite à lire un diagramme, le compléter ou le modifier avec les éléments syntaxiques donnés. Il en va de même pour les normes de représentation des schémas hydrauliques et pneumatiques, également fournies. Ce qui est réellement évalué, c’est votre capacité à extraire l’information utile d’un dossier technique et à produire un document clair, pas votre mémoire d’une norme graphique. Combien d'heures de SI par semaine en prépa PT ?
Le programme de SI en PT est-il différent de celui de PTSI ?
Quelles sont les nouveautés du programme de SI en PT depuis 2021 ?
Faut-il maîtriser le langage SysML en PT ?
Comment travailler la SI en PT ?
La difficulté de la matière ne vient pas de son abstraction mais de sa largeur. Mécanique du solide, résistance des matériaux, automatique, électrotechnique, matériaux, procédés de fabrication, intelligence artificielle : sept domaines assez éloignés les uns des autres, chacun avec ses réflexes propres. Un élève solide en asservissements peut se retrouver complètement démuni sur un sujet de RDM, et l’année passe trop vite pour combler les trous tout seul.
Trois habitudes font la différence sur l’année. Reprendre chaque TP dans la semaine qui suit, pendant que le système est encore frais, parce que les gestes de l’épreuve de TP ne s’improvisent pas en juin. Refaire les schémas-blocs et les graphes de structure à la main, sans le corrigé sous les yeux. Tenir un carnet des notions explicitement hors programme, cela évite de travailler pour rien. Pour un chapitre qui résiste malgré tout, un accompagnement en cours particuliers de SI cible plus vite le blocage qu’une révision générale, et les stages de révision en PT pendant les vacances permettent de reprendre une partie complète du programme sans empiéter sur le travail courant.
Beaucoup d’élèves de PTSI utilisent aussi l’été qui précède la spé pour consolider les semestres 1 et 2, puisque tout ce qui a été vu en sup reste mobilisable. Un stage de pré-rentrée en maths spé sert exactement à cela.
Le programme de SI en PT s’articule étroitement avec les autres matières de la filière : le programme de maths en PT fournit les outils d’analyse et d’algèbre linéaire, le programme de physique-chimie en PT les modèles physiques mobilisés en modélisation. À ne pas négliger non plus le programme d’anglais en PT, dont les coefficients cumulés approchent parfois celui des maths selon les écoles.
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