La formation proposée dans les filières Physique Technologie et Sciences de l’Ingénieur et Physique Technologie est basée sur l’analyse et la conception des systèmes techniques dans les domaines de la mécatronique, de la mécanique industrielle, des structures, de la domotique, des transports, des produits grand public…, répondant à un besoin exprimé.

Cette formation s’appuie sur un programme d’enseignement qui porte sur la mécanique des solides indéformables, la commande des systèmes, la résistance des matériaux, les modes d’obtention des pièces brutes, les procédés d’usinage, la conception des systèmes mécaniques, l’étude des motorisations, l’électrotechnique, l’ingénierie des systèmes, l’intelligence artificielle, etc…

Ce programme d’enseignement très riche permet d’aborder les différentes phases de la vie d’un produit. Vous pourrez donner lieu à votre créativité en conception et concrétiser vos idées en réalisation.

Pour découvrir et approfondir ces différents champs de connaissances, nous disposons d’un volume horaire hebdomadaire de 8,5 heures (2h de cours, 4h de Td et 2,5h de Tp).

Dans cette filière, les sciences de l’ingénieur peuvent constituer la matière dominante pour certains concours. À titre d’exemple, aux concours communs des Arts et Métiers, cette matière a un coefficient de 11 à l’écrit (8 pour les maths et 8 pour les sciences physiques) et de 10 à l’oral (4 pour les maths et 4 pour les sciences physiques).

Sur demande motivée, les élèves de terminales peuvent venir assister à un cours ou TD ou TP de Sciences de l’Ingénieur, afin de découvrir un peu mieux cette discipline.

Les thèmes traités au premier semestre portent sur des notions déjà abordées auparavant, afin de faciliter la transition avec l’enseignement secondaire.

Les suivants comportent davantage de nouveautés. Certains thèmes traités en deuxième année reprennent et complètent des notions abordées en première année.

Les travaux pratiques occupent une place privilégiée dans la formation, à raison de 2h par semaine, soit 25% de la formation. Les étudiants peuvent ainsi confronter les modèles présentés en cours à l’expérience.

On peut distinguer les grands domaines suivants :

Optique : en PTSI, étude géométrique de la propagation de la lumière et des lentilles pour comprendre le fonctionnement des instruments d’optique usuels (fibre optique, œil humain, appareil photo, lunette astronomique …) et être capable de mettre en œuvre un montage optique.

En PT, étude de la nature ondulatoire de la lumière, en particulier des phénomènes d’interférences lumineuses. C’est un domaine où l’approche expérimentale est avancée. On introduira ainsi les principes fondateurs des grands instruments d’optique actuels. 

Mécanique : en PTSI, étude de la mécanique du point, base de toute étude mécanique ultérieure – en particulier la mécanique des solides développée en SI.

En PT, on s’intéresse aux phénomènes liés à l’écoulement d’un fluide, en particulier dans les dispositifs industriels comme ceux présents dans les centrales électriques.

Électronique : en PTSI, étude des circuits électriques, du continu jusqu’aux prémices de l’électronique analogique avec les premières notions de traitement du signal. On s’intéresse à la diversité des signaux, mais plus particulièrement aux signaux sinusoïdaux – qui permettent d’étudier les systèmes linéaires.

En PT, les notions de filtrage et d’analyse spectrale sont réinvesties et complétées par la rétroaction et le bouclage qui permettent d’appréhender et de mettre en œuvre les générateurs de signaux (sinusoïdal, créneau ou triangulaire). C’est un domaine très expérimental. 

Électromagnétisme : en PTSI, étude des phénomènes d’induction. Cette initiation à l’électromagnétisme a pour but de décrire le principe de fonctionnement de nombreux dispositifs courants (boussole, moteur électrique, haut-parleur, carte RFID…).

En PT, découverte des lois qui gouvernent les champs électrique et magnétique. L’introduction des équations de Maxwell permet d’abord de revenir sur les phénomènes d’induction avant d’étudier la propagation d’une onde électromagnétique Ce sera l’occasion de mieux appréhender ce qu’est la « lumière » ou les problématiques liées au transport d’énergie dans des câbles électriques.

Thermodynamique : en PTSI, on s’intéresse aux propriétés des corps purs en équilibre, ainsi qu’aux transformations qu’ils peuvent subir. Les grands principes de la thermodynamique sont découverts. L’objectif est de comprendre le fonctionnement des machines thermiques (réfrigérateur, pompe à chaleur, moteur à combustion…).

En PT, on étudie la conduction thermique puis l’étude thermodynamique des systèmes ouverts conduit à l’analyse de quelques systèmes industriels réels.

Chimie : en PTSI, on appréhende brièvement le cœur de la matière (atomes, molécules, solides cristallins). On étudie les réactions chimiques, dans leur aspect temporel (cinétique) et leur aspect quantitatif en solutions aqueuses (réactions acido-basiques, précipitation, oxydoréduction).

En PT on aborde les transferts thermiques engagés dans une transformation chimique ainsi que la problématique de l’optimisation d’une synthèse industrielle. Les notions d’oxydo-réduction sont mises à profit dans l’étude de dispositifs de conversion d’énergie : piles ou électrolyseurs et accumulateurs.

Quelques TP de chimie illustreront ces phénomènes.

Le programme de mathématiques des classes de PTSI et PT/PT* se compose de quatre domaines :

Analyse :

Les notions principales en PTSI sont celles de suites et de fonctions avec notamment l’étude de la régularité des fonctions de variable réelle et l’intégration sur un segment. En deuxième année PT/PT*, on élargit ce concept d’intégration à un intervalle quelconque, on introduit la notion fondamentale de série entière, sans oublier l’étude des fonctions de plusieurs variables ou des équations différentielles.

Algèbre :

L’épicentre du programme est l’algèbre linéaire. On l’introduit en PTSI par les systèmes linéaires et les matrices puis la notion d’espaces vectoriels, notamment en dimension finie. La deuxième année PT/PT* met l’accent sur la réduction des endomorphismes, mais on étudie également l’algèbre bilinéaire, notamment les isométries des espaces euclidiens.

Probabilités :

Après un peu de combinatoire élémentaire, le programme de PTSI étudie les espaces probabilisés et les variables aléatoires finis. En deuxième année, on étend ces notions au cas général des probabilités discrètes. Les exercices de probabilité sont très souvent issus de situations concrètes.

Géométrie :

En première année est essentiellement abordée la géométrie élémentaire du plan et de l’espace. C’est en deuxième année qu’on étudie plus en détail les courbes du plan et leur métrique, ainsi que les surfaces et courbes de l’espace.

Le rythme des interrogations orales est d’une colle par quinzaine.

La préparation aux épreuves de concours passe en priorité l’apprentissage du cours mais aussi la rédaction et certaines méthodes type. On attend des étudiants qu’ils rédigent un devoir pour deux semaines, soit en temps limité au lycée, soit en temps libre. Les sujets posés sont très souvent issus de ceux des concours récents (banque PT).

Les TIPE (Travaux d’Initiative Personnelle Encadrés) sont des mini projets de recherche appliquée effectués par chaque étudiant (seul ou parfois en binôme) autour d’un thème annuel (comme Jeux – Sports, La ville, Santé – prévention, Ressources etc.).

À raison de 2h par semaine, encadré par 2 enseignants, l’étudiant choisit une problématique en lien avec le thème de l’année et met en œuvre des expériences ou/et des simulations informatiques pour tenter de répondre à sa problématique.

Ce projet se déroule sur les 2 années en débutant au 2ème semestre de PTSI pour se terminer par une présentation orale de 30 min au concours de la BanquePT à la fin de la 2ème année.

Cette épreuve est l’occasion pour les étudiants mettre en œuvre des dispositifs expérimentaux originaux et de révéler leurs compétences pratiques pour mener à bien un projet sur le long terme.

Pour plus d’information sur cette épreuve : https://www.scei-concours.fr/tipe.php 

L’appellation choisie pour cet enseignement qui mêle littérature et analyse philosophique correspond bien aux attentes des écoles d’ingénieurs : intégrer des étudiants qui savent conduire une réflexion dans une langue qu’ils maîtrisent.

Chaque année, le programme définit un thème relevant des sciences humaines (le travail, l’argent, la justice, l’enfance…) qui est abordé à travers l’étude de trois oeuvres (deux littéraires et une philosophique).

L’approche des textes, sans rompre avec la formation antérieure, a un caractère assez peu technique et, tout en étant exigeante, elle plaît généralement aux étudiants.

L’informatique est enseignée dans toutes les filières scientifiques des classes préparatoires, avec un programme précis qui introduit certains  thèmes majeurs de la discipline, généralement repris en écoles d’ingénieurs par la suite.

La première année, en PTSI, le programme s’oriente vers 3 grands domaines.

• L’algorithme : c’est l’étude de la programmation informatique autant d’un point de vu pratique (apprendre à programmer en Python) que d’un point de vu théorique (comprendre ce qu’est un algorithme, pourquoi il fonctionne, quel temps l’algorithme va-t-il prendre pour fournir une solution).
• La théorie des graphes : c’est l’étude des réseaux et des connexions entre différents points et toutes les conséquences.
• La représentation des nombres : on retravaille ici sur l’écriture binaire et on étudie toutes les limitations qui en découlent.

La deuxième année, en PT/PT*, le programme s’oriente également vers 3 grands domaines.

• Les bases de données : on étudie ici un modèle de représentation et de stockage de données ainsi que toutes les commandes permettant de récupérer ces données.
• La programmation dynamique : on couple ici la structure des graphes ainsi que l’algorithmique vus en première année pour construire de nouveaux algorithmes optimisés sur certains problèmes.
• L’intelligence artificielle : on étudie ici les bases d’une programmation d’intelligence artificielle avec les prérequis qui s’imposent.

En plus de ces cours d’informatique, une partie non négligeable d’analyse numérique (résolution approchée d’équation différentielle, calcul approché d’intégrales…) est faite en SI, Physique et Mathématiques.

Il n’y a pas d’interrogation orale et l’apprentissage passe avant tout par la pratique en TP (une semaine sur deux). Au concours, l’évaluation se fait en deux temps :

• A l’écrit, l’épreuve d’informatique est couplé avec une épreuve de physique et s’oriente donc naturellement vers l’algorithmique, l’analyse numérique, les bases de données et la représentation des nombres.
• A l’oral, l’épreuve d’informatique est couplé avec une épreuve de mathématique sous la forme d’un TP sur ordinateur présenté par la suite et s’oriente donc naturellement vers tout le reste.

La puissance de la langue anglaise dans le monde d’aujourd’hui n’est plus à démontrer et il parait évident que sa parfaite maîtrise peut se révéler être un atout majeur pour de futurs ingénieurs qui seront amenés à communiquer efficacement avec des partenaires installés aux quatre coins de la planète.

C’est pour cette raison que les écoles d’ingénieur(e)s conditionnent l’obtention de leurs diplômes à la validation du TOEIC (Test Of English for International Communication).

Au lycée Jacques de Vaucanson, l’anglais est enseigné en LVA à raison de 2h par semaine et repose sur la consolidation des acquis grammaticaux, l’enrichissement du bagage lexical et l’étude de documents authentiques principalement extraits de la presse anglophone du monde entier. Les thèmes abordés sur les deux années seront directement liés aux problématiques qui animent le monde en ce moment telles que : les grands enjeux liés à l’évolution du modèle éducatif, les changements environnementaux qui se font de plus en plus pressants, les évolutions de la vie politique et de ses institutions, ainsi que les progrès scientifiques et les problèmes éthiques qu’ils soulèvent pour n’en citer que quelques-uns…

Outre une solide maîtrise de la langue, à l’oral comme à l’écrit, les étudiants devront faire preuve de recul, d’une grande curiosité ainsi que d’un réel esprit critique afin de se placer en position d’acteurs dans un monde en perpétuelle évolution