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SyllabuS

Version (4.0) 02/10/15

Sommaire

Éco-ingénierie ; sciences et techniques de la conception interdisciplinaire

UE1 • Enjeux planétaires et anthropiques pour l’éco-ingénierie

UE2 • Sciences, concepts et méthodologies systémiques

UE3 • Modélisation et simulation de systèmes complexes

UE4 • Méthodes et outils de conception, d’évaluation et de pilotage

UE5 • Gouvernance et économie de la soutenabilité

UE6 • Activités de mise en situation

UE7 • Conception de projet

Bibliographie

Annexe - Définition des niveaux de compétence

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Mastère spécialisé éco-ingénierieMastère spécialisé éco-ingénierie

Éco-ingénierieConception interdisciplinaire : sciences et techniques de la transition

«Le calcul ne peut connaître le cœur de la vie, la chair de la vie. Voilà pourquoil’enseignement des connaissances pertinentes doit être tout d’abord une initiationà la contextualisation.» Edgar Morin [1, p. 156]

La transition environnementale, écologique, énergétique et sociétale en cours, soumet lesorganisations et les métiers à la nécessité de concevoir les processus d’ingénierie et demanagement en interdépendance disciplinaire et en lien contextuel avec tous les environnements.Le défi est colossal dans le paradigme culturel classique de l’hyper-spécialisation. Des compétencesnouvelles sont requises pour piloter la conception de projets dans l’interdisciplinarité, selon une«écologie méthodologique», apte à déployer en synergie complexe les concepts et les outils danstous les domaines des sciences d’ingénierie.

Relier pour comprendre, intégrer pour concevoir

Toute action d’ingénierie technique est de fait une action d’ingénierie éco-socio-technique, car lesprojets s’inscrivent obligatoirement dans des environnements écologiques et humains.La contextualisation des projets est évidente dans les situations suivantes, par exemple :

- implantation d’une nouvelle technologie sur un territoire à forte identité culturelle différentede celle d’où est issue cette technologie ;

- étude de projet conçu comme opportunité de développement collatéral de filière ou deterritoire (ex. : projet de production manufacturière à partir de matériaux biosourcés àmême de dynamiser le secteur agricole local) ;

- création d’un réseau d’organisations fonctionnant en symbiose industrielle (notion d’éco-site) ;- conception et implantation d’installations selon des modalités d’expertise participative ;- etc.

Or, «Notre mode de connaissance a sous-développé l'aptitude à contextualiser l'information et à l'intégrerdans un ensemble qui lui donne sens… Le morcellement et la compartimentation de la connaissance endisciplines non communicantes rendent inapte à percevoir et concevoir les problèmes fondamentaux etglobaux» [1, p. 145].Dès lors que l’ingénierie ne se réduit pas à un «enfermement dans une logique de prescription» [2, p.79], posture ayant désormais largement démontré ses limites et ses insuffisances, les modalités deconception, ainsi que la mise en œuvre des réalisations, relèvent d’une «écologie de l’action» [3, p.48]. Dans la phase de conception, il devient alors nécessaire de mobiliser en synergie des disciplines,des méthodes, des outils divers, selon des configurations modulables en fonction des projets etdes acteurs. Cette éco-ingénierie (qui n’est qu’accessoirement l’ingénierie écologique au sensstrict) est nécessairement interdisciplinaire, voire transdisciplinaire [4, p. 13] et peut s’inspirer dufonctionnement des éco-systèmes dans l’approche de son objet et dans ses méthodes de travail (1).

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(1) L’éco-ingénierie ici définie est le pendant de ce que l’on nomme, outre Atlantique, les «sciences de l’environne-ment», le terme «environnement» étant à comprendre dans une acception étendue : «Les sciences de l’environnementmodernes, inter et transdisciplinaires, se fédèrent autour d’objets-frontières comprenant des composantes qui croisent lessciences naturelles, les sciences humaines et sociales, les sciences de la santé et les sciences de l’ingénieur.»[5, p. 346]

«Parce que l’action reste, dans le détail de ses facettes et de ses processus, insaisissable et méconnaissable,elle échappe à toute démarche d’ingénierie qui postulerait a priori une stabilité et une clarté de la cible,une connaissance exhaustive des activités à déployer pour l’atteindre, une stabilité des conditions d’exerciceet donc des diverses ressources mobilisées.» [2, p. 79].L’éco-ingénierie est par nature une ingénierie de la complexité.La pensée complexe s’exerçant sur des problématiques envisagées dans l’interdisciplinaritédébouche immanquablement sur des questionnements éthiques, épistémologiques et méthodo-logiques. Ainsi, dès lors que l’ingénierie n’est plus strictement mécaniste et prescriptive, qu’elletient compte du tissu social où s’insère son objet, et des interfaces entre la science et le politique,par exemple, se posent des questions comme celles-ci :

- l’action est-elle plus efficace adossée à des connaissances plus explicatives ?- s’il faut comprendre pour agir, dans quelle mesure ne faut-il pas agir pour comprendre ?- quelle est la légitimité des préconisations des experts ?- et le corollaire : quels processus de validation des projets doivent être mis en œuvre ?- etc.

La reconnaissance de l'incertitude, de l'existence de multiples points de vue légitimes et desprocessus délibératoires afférents, renouvelle profondément le statut de l’expert. Le paradigmede l’expertise à inventer, comme nouvelle manière de comprendre et de poser les problèmes,suppose :«- l’acceptation d'une coexistence d'approches quantitatives et qualitatives. Confiance dans le jugementpour traiter des situations complexes ;- l’acceptation de solutions mixtes équilibrant l'apport brut de la technique et les apports de l'usage(comportements des usagers) ;- La discussion de tout projet de manière équilibrée avec son prescripteur et ses usagers ;- l’acceptation de la création d'un consensus par débat entre experts et non-experts, qui ne donne pasla prééminence au point de vue de l'expert.» [6, p. 2].

Dans ce paradigme nouveau, qui cherche à dépasser la fermeture et l’incomplétude des modèlesanalytiques lorsque l’objet est complexe, la solution recherchée n’est pas prioritairement la solutionoptimale, mais une solution satisfaisante [7][8]. Des méthodes et des outils transversaux spécifiquessont alors à mettre en œuvre, ce qui pose la question de la formation à ces méthodes et outils.Au-delà d’enseigner l’application des sciences, il s’agit de former à la conception [9, p. 202].

Formation à la conception interdisciplinaire en ingénierie

L’interdisciplinarité est une réalité dans de nombreux domaines, en particulier dans le champ dessciences et des techniques dont l’objet est complexe, comme l’agriculture, l’écologie, l’urbanisme,etc. A titre d’exemple complémentaire, notons qu’il existe également «une approche écologique(écologie de la santé)… (qui) implique microbiologistes, parasitologues, climatologues, médecinsinfectiologues, épidémiologistes, écologues, mais aussi sociologues, anthropologues, historiens, géographes.»[10, p. 121]. De même, dans le domaine des énergies, les concepteurs des nouveaux moyens deproduction d’énergies renouvelables ou des dispositifs destinés à l’efficacité énergétique doiventintégrer l’ergonomie des solutions, l’acceptabilité sociale, l’adaptabilité et les comportements desusagers, pour proposer des projets efficaces, viables et pérennes, ce qui nécessite la collaborationdes sciences humaines et des sciences physiques, comme cela est mis en œuvre, par exemple, auLaboratoire Interdisciplinaire des Énergies de Demain de l’Université Paris Diderot [11]. Citons encorele développement durable, comme terrain d’application privilégié de la conception complexe etinterdisciplinaire, dont les principes fondamentaux stipulent de penser l’économie, les questionssociales et environnementales de manière intégrée et en synergie.L’interdisciplinarité est donc nécessaire et prometteuse. Les institutions s’efforcent de l’impulserdans les dispositifs traditionnellement cloisonnés. Ainsi, la Mission interdisciplinarité du CNRS a

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vocation «…d’accompagner les équipes de recherche qui produisent de nouveaux concepts, de nouvellesméthodologies et des solutions innovantes qui n’auraient pu être obtenus sans coopération entre lesdifférentes disciplines…» [12]. Ce qu’entend développer l’Alliance Athena (Alliance nationale des sciences humaines et sociales),avec l’implication interdisciplinaire des ShS dans la conception et la mise en œuvre de la transitionénergétique, et qui vaut plus largement pour les grands enjeux de la transition (eau, ressources,déchets, etc.), débouche sur de nouvelles compétences d’expertise [13, p. 15] (3).Cependant, les conditions de réussite du travail interdisciplinaire sont exigeantes [14]. Uneformation spécifique, en complément de l’acquisition d’une quelconque compétence spécialisée,est tout à fait indispensable. De longue date, l’UNESCO promeut l’interdisciplinarité dansl’enseignement général [15].Dans une auto-critique et une remise en question fondamentale [16], les écoles d’enseignementen gestion des entreprises, qui prennent acte d’avoir «formé les responsables mêmes de la crise»[15, p. 7], proposent de développer la culture générale, l’esprit critique et l’interdisciplinarité dansleurs enseignements. Ainsi, «Il convient de ne pas cesser d’envisager les passerelles entre les disciplinesenseignées, et de proposer aux étudiants des situations d’évaluation qui mettent en jeu leur habileté àtranscender le cadre disciplinaire (sujets sans préparation, improvisation, sujets de synthèse, etc.).» [16,p.9]. A la lueur de ce fait, les formations en ingénierie seraient fondées à penser que l’interdiscipli-narité est synonyme d’innovation et de progrès.La politique d’excellence des Universités toulousaines, avec les projets d’Initiatives d’excellence enformations innovantes de l’iDEx vise le «…renforcement des formations et des actions interdisciplinairespar le développement de compétences transversales nouvelles à côté du socle scientifique en réponse auxattentes du monde socio-économique demandeur de nouveaux profils.»[17].

Le présent projet de mastère spécialisé interdisciplinaire en éco-ingénierie, qui s’inscrit dans lesprémices d’une évolution attendue sur la question de l’interdisciplinarité(3), est proposé par l'ENM,en lien avec toutes les autres écoles de l'iNPT, pour préparer les ingénieurs de toute spécialité àl’ouverture interdisciplinaire, afin de répondre au changement de paradigme de la penséescientifique et technique et des pratiques ingénieuriales requis par les évolutions globales et lademande sociétale vers le développement durable. Pour satisfaire cet objectif, le dispositif généralsuivant a été conçu.

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SCiENCES, CONCEPTS ET MÉThODOLOGiES SySTÉMiqUES 43

CONTExTES PLANÉTAiRES ET ENjEUx ANThROPiqUES

Semestre 1UE 1

UE 2

UE 3

56

450

h

45 / 30

ECTS MSEi / i3D

MODÉLiSATiON ET SiMULATiON DE SySTèMES COMPLExES 83

UE 4 MÉThODES ET OUTiLS DE CONCEPTiON, D’ÉVALUATiON, DE PiLOTAGE 69

UE 5 GOUVERNANCE ET ÉCONOMiE DE LA SOUTENABiLiTÉ 51

UE 6 ACTiViTÉS DE MiSE EN SiTUATiON 48

UE 7 CONCEPTiON DE PROjET

Semestre 2 : Stage

100

4 / 2

5 / 3

7 / 5

6 / 4

4 / 3

4 / 3

15 / 10

30 / 30

(2) «Il est important aujourd’hui de développer une coordination de la recherche SHS sur les énergies, dans les universités etécoles, les organismes (CNRS, INED, IRD, INRA...), et les groupes de recherche du secteur privé. Il y a là un enjeu deconsolidation de nouvelles compétences pouvant compléter l’expertise existante dans ce domaine.»

(3) «De nouvelles structures interdisciplinaires supra-départementales doivent donc être mises en place, au sein desquelles lesspécialistes des différentes disciplines concevront et raffineront d’un commun accord les grandes lignes de formation et derecherche en sciences de l’environnement.»[5, p. 346]


Contextes planétaireset enjeux anthropiques


uE1uE1

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uE1 • Contextes planétaires et enjeuxanthropiques pour l’éco-ingénierie

Une des vocations de l’éco-ingénierie est de penser son objet dans un champ de problématiquesélargi et de concevoir tout projet en lien avec des contextes. Ces contextes sont de natureéconomique, sociale, culturelle ; ils constituent des environnements (naturels, urbains, ruraux, etc.),ou encore des filières et des territoires. En outre, les interactions s’établissent sur des échellesvariées de temps (court, moyen et long terme) et d’espace (échelle locale, régionale, planétaire).il se trouve que l’évolution récente du système humain a profondément modifié lesenvironnements, à tel point que le rythme de leur dégradation dépasse celui de notre capacitéd’adaptation [18]. C’est pourquoi, quelle que soit l’échelle, les actions ne doivent plus seulementêtre intrinsèquement pertinentes par rapport à des objectifs indépendants, mais doivent égalementconcourir au bon état des contextes auxquels elles sont liées.La connaissance des enjeux inhérents aux contextes déterminants est donc un préalableindispensable dans une formation à l’éco-ingénierie.Les compétences développées par cette unité d’enseignement consisteraient à :- savoir identifier, évaluer et relier entre eux les enjeux qui se posent dans toute problématique

d’ingénierie, à l’échelle locale et à l’échelle globale ;- comprendre les phénomènes et les mécanismes qui sont au cœur de ces enjeux ;- pouvoir conduire un diagnostic intégré à des contextes (formulation des problématiques, mise en

perspective, quantification, esprit critique par rapport aux connaissances et aux pratiques existantes).

Animateurs de l’UE1 : Stéphan ASTiER (ENSEEihT), Roman TEiSSERENC (ENSAT)

Enjeux liés aux organisations et aux activités économiques

ÉconomieTerritoiresTransports et déplacementsProduction industrielle

UE1-1 19

UE1 • Contextes planétaires et enjeux anthropiques 56 5

1

h Coef.ECTS MSEi / i3D 5/3

UE1-2Enjeux écologiques

Changement climatiqueBiodiversité

8

UE1-3

UE1-4

Enjeux liés aux flux des ressources

ÉnergiesProduction alimentaireAlimentation et nutritionEauAutres ressources et déchets

Conférences thématiques

19

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Unité d’enseignement : UE1 – Contextes planétaires et enjeux anthropiques

UE1-1 ENjEUx LiÉS AUx ORGANiSATiONS ET AUx ACTiViTÉS ÉCONOMiqUES

Justification et objectifsUE1-1.1 ÉconomieL’humanité est désormais mise en demeure d’assurer sa subsistance dans un contexte de plus enplus contraint par la démographie croissante, par la raréfaction de nombreuses ressources, par ladégradation de la biodiversité et l’accroissement généralisé des inégalités. La réorientation duparadigme économique pour amortir la transition résultera de la conjonction de mesuresinstitutionnelles et d’initiatives de terrain originales qui peuvent être sources d’inspiration et decréativité pour l’ingénieur.UE1-1.2 TerritoiresLieu d'ancrage anthropologique, d'identité, de projection symbolique, d'activité, d'expression dupolitique, etc., le territoire est bien plus qu'un espace et un support. il modèle les représentationsdes habitants qui en retour façonnent leur territoire. Les territoires forment des entités ouvertesen interaction avec d'autres, de sorte que selon la problématique envisagée, se redessine l'échelledu territoire à considérer. L'économie marchande a récemment privilégié l'échelle globale, maisbeaucoup d'initiatives novatrices s'inscrivent dans des territoires restreints et dans des logiquesde réseau. L'organisation des activités sur un territoire a d'énormes incidences sur la sociabilitéet sur les ressources énergétiques (via l'organisation spatiale de l'habitat et des activitéséconomiques, le transport, la stratégie d'approvisionnement énergétique, etc.). L'aménagement desterritoires impulsé par les politiques publiques met en question les processus décisionnels et lerôle des acteurs (expertise classique ou co-construction).UE1-1.3 Transports et déplacementsLes moyens de transport conditionnent les déplacements des personnes et les transferts demarchandises. Dans l’économie marchande planétaire, les échanges internationaux et la mobilitédes personnes se sont développés à un rythme très élevé. Les transports déterminentl’organisation de la production, les échanges commerciaux et le développement des territoires.Au carrefour des politiques publiques et des intérêts privés, les infrastructures et les modes detransports nécessitent des arbitrages. Le déséquilibre entre les divers modes et entre le niveau dedesserte des diverses zones, les coûts externes de la congestion et des accidents, l'augmentationdu coût de l'énergie fossile, les nuisances importantes occasionnées par les transports, secteurparmi les plus émetteurs de dioxyde de carbone et fortement consommateur d'espace, sont desmotifs de remise en question des schémas tendanciels de développement économique. Lespolitiques de transport peuvent être des leviers du changement dans la structuration etl'organisation des territoires et des activités vers une économie plus sobre et plus équitable.UE1-1.4 Production industrielleLe secteur industriel a pour vocation de produire les biens matériels nécessaires à la subsistanceet au confort des personnes, tout en générant des profits financiers. Les contraintes liées auximpacts environnementaux, à la concurrence des économies émergentes, aux demandes sociétales,aux évolutions rapides des contextes, mettent en demeure les entreprises de devenir desorganisations apprenantes, souples, adaptables. La conception systémique de l'entreprise, nœud detransformation de la matière et de l'information traversé par des flux, génère de nouveauxproblèmes, comme la minimisation et l'internalisation des impacts de l'activité, et suggère desméthodes et des solutions nouvelles : bilans (matières, énergies, carbone, biodiversité…), analyse

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Mastère spécialisé éco-ingénierieMastère spécialisé éco-ingénierieMastère spécialisé éco-ingénierieMastère spécialisé éco-ingénierie

de cycle de vie, écologie industrielle, etc. Dans un contexte de compétition exacerbée,l'intensification de la production est génératrice de non-qualité et de risques psychosociauxcontreproductifs. Les entreprises pourront mettre en place des logiques de coopération en réseau.Enfin, la finalité de l'entreprise industrielle pourra être élargie de la seule production à la recherchede bien-être et d'épanouissement pour les salariés.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 1 : connaître les enjeux économiques

Éléments de contenus• Économie• Territoires• Transports et déplacements• Production industrielle

Volume horairePrésentiel : 19 h

Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : avec tous les thèmes de l’UE5Transdisciplinarité interne à la matière : entre les quatre thématiques du module UE1-1

Modalités pédagogiquesPrésentiel (19 h) : cours/TD : 19 h

Modalités d'évaluationDans le cadre de l’évaluation mutualisée de l’UE1

Personnes ressourcesUE1-1.1 Maud ROUCAN (Ei Purpan), UE1-1.2 julia hiDALGO (LiSST), Sinda hAOUèS jOUVE (LiSST), jean-Marc FRAiChE

(SiPhEM)UE1-1.3 Philippe ESSiG, Béatrice GiVRy (ENAC)UE1-1.4 jean-Pierre DAL PONT (SFGP)

Bibliographie• L'imposture économique (Debunking Economics), Steve Keen, Les Éditions de l'Atelier, 2014• Prospérité sans croissance ; La transition vers une économie durable, Tim jackson, Éditions de boeck,

2010

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Unité d’enseignement : UE1 - Contextes planétaires et enjeux anthropiques

UE1-2 ENjEUx ÉCOLOGiqUES

Justification et objectifsUE1-2.1 Changement climatiqueL’accroissement démographique et l’intensification de l’activité de production et des transports àl’échelle mondiale ont généré des impacts environnementaux majeurs et en particulier leréchauffement du climat planétaire avec les émissions de gaz à effet de serre, notamment le dioxydede carbone dû à l’utilisation de l’énergie fossile. La poursuite tendancielle du processus équivaudraità un changement d’ère climatique en seulement un siècle, ce que ni les systèmes naturels ni lessystèmes anthropiques ne pourraient supporter. La météorologie, plus chaotique et dévastatrice,l’élévation du niveau des océans, la raréfaction de la ressource en eau, la désertification des zonessèches, l’extinction massive de nombreuses espèces, les conséquences sur la santé humaine, lestensions géopolitiques dues aux migrations, l’augmentation des inégalités, les coûts colossaux del’ensemble des conséquences pour l’économie, etc. sont des exemples de nuisances et de menacesqu’il serait inique de reporter sur les prochaines générations. L’inertie du système climatique etles risques d’emballement liés à des processus d’auto-renforcement suggèrent la nécessité demettre en place urgemment des actions volontaristes d’atténuation du changement climatique endiminuant les émissions de gaz à effet de serre. Le réchauffement étant amorcé, il devient égalementnécessaire de s’y préparer et d’envisager l’adaptation.UE1-2.2 BiodiversitéLa biodiversité, c'est-à-dire la diversité des écosystèmes, des espèces, la diversité génétique,caractérise le vivant. Elle est à la fois cause et effet de la dynamique des interactions entreorganismes vivants dans des milieux changeants. La biodiversité est l'expression d'un systèmecomplexe qui détient le potentiel évolutif de la biosphère en conférant au vivant la capacitéd'adaptation aux changements des conditions à l'échelle planétaire. La diversité du vivant est vitaledu point de vue biologique et écologique, mais également pour l'humanité dans toutes sesdimensions. Notre survie dépend des systèmes agricoles et marins, qui dépendent eux-mêmes del'ensemble des écosystèmes planétaires. Au-delà des activités liées aux bioressources, commel'agriculture, on peut mettre en évidence que toute activité, quelle qu'elle soit, dépend directementet/ou indirectement de la biodiversité. La biodiversité constitue en outre une source d'inspirationimmense dans le cadre du biomimétisme fonctionnel, avec la suggestion de nouveaux modes derelation et de fonctionnement sociaux et économiques plus harmonieux et performants. Dotéede valeurs symboliques et culturelles, pourvoyeuse de ressources et de services, la biodiversitéest un enjeu essentiel pour l'humanité.

PrérequisConnaissances générales en écologie

Compétences viséesNiveau 1 : connaître les enjeux climatiques et les enjeux de la biodiversité

Éléments de contenus• Aspects généraux de la biodiversité• Biodiversité et agriculture

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Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : climat et changement climatique, modélisationde systèmes dynamiques et socio-écologiquesTransdisciplinarité interne à la matière : écologie, production agricole

Modalités pédagogiquesPrésentiel (8 h) : cours/TD : 8 h


Personnes ressourcesUE1-2.1 David SALAS y MELiA (ENM)UE1-2.2 Aude ViALATTE (ENSAT), Annie OUiN (ENSAT)

Bibliographie• Chiras DD. 2001. Environmental Science - Creating a sustainable future. 6th ed., jones and Bartlett

Publishers • Deguine jP, Ferron P. & Russel D. 2008. Protection des cultures ; de l’agrochimie à l’agroécologie.

Editions quae. • Le Roux x., et al. (éditeurs), 2008. Agriculture et biodiversité. Valoriser les synergies. Expertise

scientifique collective, synthèse du rapport, iNRA (France).• Riecklefs RE & Miller L. 2005. Écologie. 4e éd., De Boeck Université Ed.• Site Ecophyto : http://agriculture.gouv.fr/ecophyto• http://inra.dam.front.pad.brainsonic.com/ressources/afile/234057-4fc50-resource-expertise-agriculture-et-biodiversite-synthese.html

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Unité d’enseignement : UE1 - Contextes planétaires et enjeux anthropiques

UE1-3 ENjEUx LiÉS AUx FLUx DES RESSOURCES

Justification et objectifsUE1-3.1 • ÉnergiesL’énergie, à la base de toute action et qui compte pour 50% de l’empreinte écologique globale del’humanité, est un enjeu socio-économique majeur. Elle constitue une « ressource » essentiellepour l’humanité qui a développé son économie récente grâce à un recours massif aux sourcesfossiles, facilement exploitables et utilisables, mais également fortement dommageables à causedes émissions de gaz à effet de serre et des nombreuses pollutions que génèrent ses utilisations.La perspective de la raréfaction des énergies fossiles et les conséquences considérables de sonrenchérissement pour l'économie plaident pour une transition fondée sur l'efficacité, la sobriétéet pour l'utilisation massive des énergies renouvelables.L’énergie est aussi un concept majeur de la science, dont les propriétés induisent des contraintesspécifiques de mise en œuvre.L’objectif est de donner des éléments de connaissance factuels, chiffrés, accompagnés d’élémentsd’analyses permettant d’élaborer une vision d’ensemble de la problématique de l’énergie, auxniveaux mondial et régionaux, ainsi que des enjeux associés, actuels et prospectifs, mis enperspective aux plans technique, économique et sociétal.UE1-3.2 • Production alimentaireLa croissance exponentielle de la population mondiale pose le problème crucial de la productionalimentaire. De fait, pour des raisons diverses, près d'un milliards de personnes souffrentactuellement de mulnutrition. L'intensification de la production a été rendue possible depuis unecinquantaine d'années grâce à l'injection massive d'énergie fossile bon marché dans le systèmeproductif, mais cette dépendance est désormais un risque croissant. Les impacts des pratiquesagricoles intensives, affectation de la biodiversité, percolation généralisée d'intrants toxiques,réduction de la diversité génétique des espèces domestiques, etc., et la sensibilité des systèmesde monoculture à la fluctuation des conditions naturelles et économiques, les rendementsdécroissants, la dépendance du secteur aux subventions massives dans les pays de l'OCDE, laspéculation sur les matières premières agricoles, etc., révèlent les limites physiques et économiquesde la production alimentaire actuelle. En outre, les sols sont sollicités désormais pour desproductions massives non alimentaire, comme les agro-carburants, ce qui accentue certains impactset la précarité de certaines populations. Des pratiques alternatives, agriculture biologique,agriculture intensivement écologique, permaculture, etc., émergent et semblent capables, selon laFAO, de nourrir la population mondiale, mais la transition est difficile.hors du secteur agro-alimentaire lui-même, l'ingénierie nouvelle, qui fera de plus en plus appelaux ressources renouvelables et aux matériaux biosourcés en particulier, doit connaître lesspécificité, le potentiel et les limites de la production agricole pour innover sciemment.UE1-3.3 • Alimentation et nutritionLe régime alimentaire des populations des économies développées a profondément changé avecla généralisation de nouveaux modes de vie et la production agro-alimentaire industrielle. Lacomposition des denrées en nutriment, les rations, les modalités de prise des repas, etc. doiventêtre en adéquation avec les besoins nutritionnels et les nécessités physiologiques des personnes.En matière de nutrition, les connaissances et les habitudes ancestrales forgées par l’expérience sesont largement perdues et le système éducatif n’a pas relayé l’effondrement de cette culture, à tel

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point que les apports peuvent désormais ne pas être appropriés aux besoins. La nutrition, nonconçue comme un acte fondamental d’approvisionnement du corps en matière et énergie, estreléguée à l’arrière plan des priorités de temps et d’argent à dépenser. La part croissante de viandedans le régime alimentaire n’est pas sans incidence sur la santé également. Cette tendance privilégiedes filières de production dont le rendement énergétique est très faible et les émissions de gaz àeffet de serre conséquentes. La contamination des aliments est généralisée. Son origine peut êtrenatrelle (mycotoxines), environnementale (polluants divers), agronomique et technologique(pesticides, additifs), ou secondaire, avec les transformations physico-chimiques et biologiques toutau long de la chaîne (mico-organismes pathogènes, substances néoformées). La surveillance de laqualité nutritive et de la contamination est nécessaire, en parallèle de l’éducation à la fonctionvitale de nutrition.Les maladies qui se généralisent dans la civilisation moderne sont dues à des causesmultifactorielles, mais l’alimentation est reconnue pour sa contribution. Les défis majeurs quiattendent l’humanité (réchauffement climatique notamment) seront d’autant plus difficile à releverque l’état de santé des populations sera dégradé.A titre personnel, pour leur propre santé, et dans le cadre professionnel pour certains secteursd’activité, il est important de fournir aux ingénieurs ces bases sur l’alimentation et la nutrition.UE1-3.4 • EauPlusieurs questions se posent en relation avec le cycle de l’eau et les besoins quantitatifs etqualitatifs de cette ressource indispensabl. En effet, si le volume d’eau sur Terre paraît trèsimportant, l’eau douce n’en représente que moins de 1 %. L’eau douce constitue donc uneressource limitée, mais surtout, un enjeu pour l’avenir, à la fois pour la biodiversité et pourl’humanité.Les activités humaines génèrent des déchets qui ont des conséquences à la fois sur les flux de laressource eau, via notamment le changement climatique, et sur sa qualité, par les émissions dansl’environnement de composés chimiques très divers dont les effets sont souvent difficiles à évaluerà grande échelle, ainsi qu’à moyen et court termes. La modification de ces flux et de la qualité del’eau a un impact important sur les économies et les transferts d’eau, au détriment le plus souventde zones déjà pauvres en cette ressource.UE1-3.5 • Autres ressources et déchetsDu point de vue thermodynamique, le système anthropique s'auto-organise de manière àmaximaliser le flux d'énergie qui le traverse, avec accroissement consécutif de l'entropie extérieureau système. Par conséquent, s'épuisent les ressources non renouvelables et les ressourcesrenouvelables pour lesquelles le taux de prélèvement excède le taux de renouvellement, et ducôté des flux sortants, s'intensifie la production de déchets.L'augmentation de la population mondiale et l'intensification des processus de productionmenacent désormais l'approvisonnement en certaines ressources (minerais, énergies fossiles,bioressources non domestiques, etc.) et la résorption des déchets par le métabolisme planétaire(gaz à effet de serre, molécules organiques, etc.).L'économie ne doit donc plus considérer les réserves de ressources naturelles comme infinies nigratuites. L'instauration d'une régulation des flux globaux entrants et sortants constitue un enjeumajeur que chaque acteur doit décliner à son échelle, notamment dans la conception en ingénierie.

PrérequisConnaissances générales sur les géo-cycles

Compétences viséesNiveau 1 : connaître les enjeux liés aux ressources et aux déchets

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Éléments de contenus• Ressources énergétiques• Production alimentaire• Alimentation et nutrition• Ressource eau• Autres ressources et déchets


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : économie, territoires, transports etdéplacements, analyse de cycle de vie, changement climatique, thématiques de l’UE5Transdisciplinarité interne à la matière :

Modalités pédagogiquesPrésentiel (19 h) : cours : 19 h


Personnes ressourcesUE1-3.1 Stéphan ASTiER (ENSEEihT)UE1-3.2 Philippe GRiEU (ENSAT)UE1-3.3 Denis CORPET (ENVT)UE1-3.4 Philippe BEhRA (ENSiACET)UE1-3.5 Maialen BARRET (ENSAT)

Bibliographie• Behra, Ph. (dir.) et al., Chimie et environnement, Dunod, Paris, 2013• Le Cercle des économistes et E. Orsenna, Un monde de ressources rares, Perrin, Paris, 2007• Levêque, Ch., Sciama, y., Développement durable, 2e édition, Dunod, quai des Sciences, Paris, 2009• Marsily de, G. L’eau, un trésor en partage, Dunod, quai des Sciences, Paris, 2009• Orsenna, É. L’avenir de l’eau, Petit précis de mondialisation ii, Librairie Arthème Fayard, Paris, 2008

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Sciences et méthodologiessystémiques


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uE2 • Sciences, concepts et méthodologies systémiques

L’éco-ingénierie place d’emblée son objet dans une représentation complexe du réel. Par exemple,dans l’optique de la responsabilité sociétale, un projet local sera considéré dans un contexte globaloù les interdépendances économiques, environnementales, sociales, culturelles, etc. constituent unchamp de contraintes, mais aussi des opportunités, qui conféreront à sa conception un degré decomplexité élevé.Les méthodes et les outils classiques, qui isolent un système de son contexte ou le partitionnentpour le simplifier et le modéliser linéairement ne sont donc plus systématiquement appropriées,car elles négligent des interactions pourtant déterminante et le phénomène d’émergence. Ainsi,des méthodes systémiques sont nécessaires pour appréhender et optimiser des flux matériels etinformationnels ou pour examiner les futurs possibles d’une organisation.La complexité étant impossible à cerner exhaustivement, intervient le libre arbitre du concepteurdans la représentation et la modélisation d’un système. La validité des connaissances acquises n’estplus automatiquement conférée par la validité d’une méthode d’investigation, comme cela est lecas avec la méthode cartésienne, mais elle doit faire l’enjeu de processus délibératoires etd’évaluations au regard d’un projet. Le paradigme constructiviste (le réel n’est plus un donné, maisla représentation que l’on en construit) rend nécessaire un méta-regard sur la connaissanceactionnée dans la conception des projets pour en fonder la validité. L’épistémologie est doncindispensable en éco-ingénierie de la complexité.La thermodynamique des systèmes complexes auto-organisés relève également des sciencessystémiques. Appliquée au système anthropique, elle est riche d'enseignements [18]. Elle permetde dessiner des voies économiques alternatives, en cohérence avec les contraintes physiques dusystème planétaire, de refonder la notion de progrès, de relier science et culture, de reconsidérercertains objectifs de la gouvernance, etc.Parmi les compétences visées par cette unité d’enseignement, citons :- la maîtrise de la cohérence des actions relativement aux environnements complexes ;- la mise en œuvre de modalités de penser elles-mêmes complexes ;- la capacité à établir des relations transversales au sein des disciplines, des méthodes et des outils

de l'ingénierie ;- l’aptitude à modéliser un système complexe ;- l’aptitude à porter un regard critique sur son propre système de pensées, mis en œuvre dans la

pratique de l’éco-ingénierie.

Animateurs de l’UE2 : Christophe GOURDON (ENSiACET), jean-yves ROSSiGNOL (iNPT)

Épistémologie des sciences d’ingénierie 12

introduction à la complexité en ingénierieUE2-1

UE2-2

UE2-3

15

UE2 • Sciences et méthodes systémiques 43 4

1

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Thermodynamique des systèmes auto-organisés 16

Unité d’enseignement : UE2 - Sciences et méthodologies systémiques

UE2-1 iNTRODUCTiON À LA COMPLExiTÉ EN iNGÉNiERiE

Justification et objectifsLa complexité, c’est simple, c’est banal !La complexité, c’est simple, dans le principe : cela signifie que les choses ne sont pas isolées.C’est simple, mais en pratique, nous sommes démunis pour penser l’intrication, l’entrelacementdes phénomènes. Nous ne pensons pas correctement la complexité parce que nous voulonsdécrire exhaustivement, expliquer les causalités.Donc, nous ne nous posons pas les bonnes questions : nous voulons expliquer pourquoi et alorstout devient difficile (d’où le réflexe de mutiler la représentation du réel pour simplifier) ;changeons d’optique et cherchons avant tout pour quoi (en deux mots) et les choses s’arrangent.quoi qu’il en soit, la complexité est ordinaire, banale. Chacun y est confronté en permanence danssa vie.L’enjeu de ce cours est d’apprendre à ne plus avoir peur de la complexité.Le propos est d’apprendre à introduire plus de complexité dans la pratique de l’ingénieur.L’objectif est d’entraîner à une nouvelle manière de poser les questions et de rechercher dessolutions. Poser les questions et rechercher des solutions en complexité contribue à désinhiberla créativité, à développer l’esprit critique, à décloisonner les disciplines, à créer du lien socialautour des projets, etc.La pensée complexe s’exerçant sur des problématiques interdisciplinaires déboucheimmanquablement sur des questionnements éthiques, épistémologiques et méthodologiques. Ainsi,quand l’ingénierie n’est plus mécaniste ni prescriptive, qu’elle tient compte des environnements,du tissu social où s’insère les projets, des interfaces entre la science et le politique, alors se posentdes questions comme celles-ci :

- l’action est-elle plus efficace adossée à des connaissances plus explicatives ?- s’il faut comprendre pour agir, dans quelle mesure ne faut-il pas agir pour comprendre ?- quelle est la légitimité des préconisations des experts ?- et le corollaire : quels processus de validation des projets doivent être mis en œuvre ?

Des problématiques d’ingénieur, ou importantes pour l’ingénieur, sont revues sous l’angle de lacomplexité : rôle de l’expert, principe de précaution, management, économie, etc.

PrérequisCulture générale étendue

Compétences viséesNiveau 3 : être capable d'identifier les logiques réductionnistes et de reformuler les problèmes

dans le paradigme de la complexité

Éléments de contenus• Présentation et objectifs• qu’est-ce que la complexité ? Simple, compliqué, complexe• Les paradigmes épistémiques (rappels)• La Méthode ; Cartésianisme et scientisme• Le mythe de l’objectivité• Systèmes (perçus) complexes ; Fondamentaux sur les systèmes

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• Éco-ingénierie ; ingénieurs-citoyens & citoyens-ingénieurs• Modéliser et concevoir : science, art et philosophie• Organisations et gouvernance


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : L’enjeu de ce cours est prioritairement deforger quelques dispositions nouvelles pour aborder la conception de projet dans l’UE7. Desconnexions seront faites avec divers sujets d’autres cours, notamment : production industrielle,territoires, épistémologie, thermodynamique, modélisation des systèmes socio-écologiques,organisation et coopération, économie, créativité.Transdisciplinarité interne à la matière : systémique, modélisation, cognition, épistémologie

Modalités pédagogiquesPrésentiel (15 h) : cours : 8 TD : 7La méthode pédagogique met à profit l’expérience et le vécu de chacun, ainsi que d’une étude decas. Ce sont les fils conducteurs, à propos desquels évoluent, au fil du cours, les représentationsvers plus de complexité. Cela permet de révéler l’élargissement des possibles, de révéler dessolutions plus satisfaisantes. Ces cas pratiques sont donc régulièrement reconsidérés à la lueurdes apports théoriques.A l’heure où l’on ne parle plus que de méthodes, d’outils, voire de recettes pour être opérationnel,concret, efficace, rentable, on en vient à perdre le sens de ce que l’on fait. A l’heure du pragmatismeutilitariste, il est vital de redonner de la perspective, du sens, des éclairages aux pratiques : c’est lerôle de la théorie.De nombreux exercices sont également proposés pour mise en situation.

Modalités d'évaluationL’un de ces exercices consiste à concevoir en complexié les modalités de l’évaluation mutualiséedes modules UE2-1 et UE2-2.

Personnes ressourcesjean-yves ROSSiGNOL (iNPT, AjyR, Association Européenne Modélisation de la Complexité)

Bibliographie• La méthode ; tomes 1 à 6, Edgar Morin, Le Seuil, 1977-2004• La modélisation des systèmes complexes, jean-Louis Le Moigne, Dunod, 1990, 1995

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UE2-2 ÉPiSTÉMOLOGiE DES SCiENCES D'iNGÉNiERiE

Justification et objectifsLes enseignements liés à la notion de complexité : systémique, sciences de l’organisation, de lacognition, de la communication, etc., invitent à renouveler la réflexion épistémologique et àremettre en question le paradigme positiviste. En effet, ces nouvelles sciences se distinguent deleurs aînées les sciences naturelles en ne se définissant pas par rapport à leur objet positivementobservable, mais par leur projet de connaissance. La connaissance ne caractérise plus l’état desobservateurs qui dévoilent des objets : elle devient un processus de conception de phénomènesartificiels construits délibérément. Le paradigme positiviste ne pouvant pas valider les énoncés dessciences de l’artificiel, celles-ci se doivent de s’engager dans une réflexion épistémologiquerenouvelée qui constitue les fondements du constructivisme tel que formulé dans les textesfondateurs de j. Piaget, h.A. Simon, E. Morin et j.-L. Le Moigne. S’interroger sur la validité des connaissances acquises ou produites et sur l’adéquation au contextede ces connaissances fait intégralement partie des missions de l’ingénieur.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 3 : être capable de se distancier de sa propre pratique d'ingénieur et de développer une

critique et une mise en œuvre adaptée au contexte s’appuyant sur une réflexion éthique.

Éléments de contenus• La question du vrai• introduction à la complexité• Épistémologie des sciences d’ingénierie, évolution des paradigmes scientifiques• Les sciences de l’artificiel• Éthique, pragmatique, épistémique


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : Sciences d’ingénierie des systèmes complexes,éthique, gestion de projetsTransdisciplinarité interne à la matière : philosophie des sciences, éthique, rhétorique, sciencescognitives

Modalités pédagogiquesPrésentiel (12 h) : cours : 8 h TD : 4 h

Modalités d'évaluationÉvaluation mutualisée avec UE2-1

Personnes ressourcesGeorges GARCiA (ALG&yOU, Association Européenne Modélisation de la Complexité)

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Bibliographie• Les épistémologies constructivistes, jean-Louis Le Moigne, Collection que Sais-je ?, PUF, 4e éd., 2012,

iSBN 978-2-13-060681-9• Introduction à la pensée complexe, Edgar Morin, Coll. Communication et complexité, ESF, 1990• Les sciences de l’artificiel, herbert Simon, coll. Folio Essai, Gallimard, 2004• Les 7 savoirs nécessaires à l’éducation du futur, Edgar Morin, Éditions du Seuil, Unesco, 2000

(http://unesdoc.unesco.org/images/0011/001177/117740fo.pdf) • Méthodologie de la recherche en sciences de gestion, Marie-Laure Gavard-Perret et al., Pearson, 2e

éd., 2012 • La volonté de croire, William james, Les empêcheurs de penser en rond, 2005 (première publication

en français en 1916)• Actualités des nouvelles ingénieries de la formation et du social, C. Guillaumin, L’harmattan, 2002

(chapitre i : jean-Louis Le Moigne)

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UE2-3 ThERMODyNAMiqUE DES SySTèMES AUTO-ORGANiSÉS

Justification et objectifsLes phénomènes physiques, chimiques ou biologiques obéissent aux grands principes de lathermodynamique. il en va naturellement de même pour l’individu et pour l’humanité toute entière.La thermodynamique, science systémique par nature, offre un éclairage particulièrement pertinentsur l’évolution (ou non-évolution) de tout système considéré comme ouvert, fermé ou isolé dèslors que les frontières du système ont été définies et que les relations que le système entretientavec son environnement ont été précisées. En premier lieu on s’intéressera à la thermodynamique classique en lui donnant un regard lié à lathermodynamique statistique : ensembles statistitiques, 1er et 2e principes de la thermodynamiquefonctions d’états, potentiels thermodynamiques, Au-delà de la thermodynamique d’équilibre ou proche de l’équilibre, on s’intéressera dans cemodule à la thermodynamique hors-équilibre (non linéaire) qui permet d’expliquer les phénomènesbiologiques et sociaux d’auto-organisation. En effet, La vie s’auto-organise en formant desstructures vivantes de plus en plus complexes capables de mémoriser de plus en plusd’informations, de façon à diminuer l’entropie interne et à accroitre la capacité de produire dutravail et donc à dissiper toujours plus d’énergie. On énoncera alors ce que certains nomment la3e loi de la thermodynamique qui implique que l’Univers s’auto-organise de façon à maximiserson taux de production d’entropie : il crée des structures dissipatives capables de produire del’énergie libre et de dissiper cette énergie de plus en plus efficacement. On fera également appel à la notion d’exergie qui pour un système hors équilibre peut être définiecomme le travail mécanique maximal qu’il est possible d’extraire par le retour de ce système àl’équilibre. L’exergie offre alors une dimension informationnelle et économique et de structurationsystémique multi-échelles. qui permet d’identifier les lieux d’inefficience d’un système. L’objectif est de fournir aux étudiants un cadre conceptuel leur permettant d’analyser oud’interpréter tout fait quelconque sous l’angle thermodynamique et d’appliquer les principesfondamentaux de la thermodynamique dans tout projet ou toute activité humaine ou sociétale.

PrérequisBagage classique de toute formation d’ingénieursscientifique niveau L, quel que soit le champdisciplinaire d’origine : principes de la thermodynamique d’équilibre ; initiation à lathermodynamique linéaire classique ; cycles thermiques.

Compétences visées Niveau 2 : être capable de comprendre l’angle d’approche thermodynamique.Niveau 3 : être capable d’avoir recours à la thermodynamique en appliquant ses principes à tout

projettype de projet, y compris hors du champ des sciences dures.

Éléments de contenus• Rappels sur les principes fondamentaux de la thermodynamique• NotionNotions d’entropie : entropie chimique et entropie d’information• Les systèmes ouverts : structures dissipatives• L’exergie et l’analyse exergétique• L’auto-organisation en physique et dans l’Univers (quelques exemples illustratifs)

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• Ouverture sur les sciences humaines et sociales


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : sciences d’ingénierie des systèmes complexes,prospective stratégique, outil Bond Graph, Analyse du Cycle de Vie, projet (UE7)Transdisciplinarité interne à la matière : systémique, physique, chimie, biologie, culture et société

Modalités pédagogiquesPrésentiel (16 h): cours : 10 h TD : 6 h étude-projet : en lien avec UE7Travail personnel : lecture d’ouvrages fondateurs, d’articles scientifiques

Modalités d'évaluationCapacité à mettre en œuvre l’approche thermodynamique au cours du projet (UE7)

Personnes ressourcesVincent GERBAUD (CNRS)

Bibliographie• The Self-Organizing Universe, Eric jantsch, Pergamon, 1980• La Nouvelle Alliance ; Métamorphose de la science, ilya Prigogine et isabelle Stengers, Folio Essais,

1986• Introduction à la thermodynamique des processus irréversibles, ilya Prigogine

ht tp : / /www.amazon . f r / i n t roduct ion -%C3%A0- thermodynamique-processus -irr%C3%A9versibles/dp/2876471698 – Editions jacques Gabbay – 1996

• Molecular thermodynamics of nonideal fluids. Lloyd L. Lee, Butterworths Series in ChemicalEngineering, 1988

• Cosmic evolution ; The rise of Complexity in Nature, Eric Chaisson, harvard, 2001• Thermodynamique de l’évolution ; Un essai de thermo-bio-sociologie, François Roddier, parole éditions,

2012

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Modélisation et simulationde systèmes complexes


uE3uE3

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uE3 • Modélisation et simulation de systèmescomplexes

La formation en éco-ingénierie nécessite une compréhension globale du fonctionnement de ladynamique des systèmes environnementaux complexes, imposant de réunir les différentescompétences disciplinaires utiles à la représentation d’un objet commun. Dans ce contexte,plusieurs approches et outils de modélisation associés seront présentés. Ceux-ci permettent deconstruire une représentation partagée intégrant une multiplicité de points de vue via l’utilisationde représentations pertinentes (diagrammes, formulations mathématiques, …), et de fournir desinformations prospectives basées sur la simulation de scénarios sur des systèmes où des étudesà long terme et l’expérimentation ne sont pas possibles. La modélisation dynamique permet ainsid’anticiper les conséquences d’une prise de décision (politique, réglementaire, technique) sur ladynamique d’un système donné. Ainsi, les matières enseignées dans cette UE présentent plusieurs types d’architectures demodélisation (systèmes multiagents, systèmes différentiels, systèmes d’information géographiques)et d’outils logiciels permettant de représenter et analyser les systèmes sous différents points devue (social, énergétique, spatial) en intégrant les effets de dynamiques et d’évolution dansl’environnement. Elles intègrent également un cadre de représentation et d’analyse des systèmessocio-écologiques et la présentation d’une méthodologie de modélisation participative qui seramise en application sur le thème du projet développé dans l’UE7.

Animateurs de l’UE3 : Claude MONTEiL (ENSAT), Bruno SARENi (ENSEEihT)

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Modélisation et simulation spatiale (systèmes d’information géographiques) 18

Modélisation des systèmes socio-écologiquesUE3-4

UE3-2

18

UE3 • Modélisation et simulation de systèmes complexes 83 7

1

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UE3-1 Modélisation et simulation de systèmes dynamiques 18

UE3-3 Modélisation des systèmes énergétiques par bond-graphs 15

UE3-5 Symbiose territoriale 14

Unité d’enseignement : UE3 - Modélisation et simulation de systèmes complexes

UE3-1 MODÉLiSATiON ET SiMULATiON DE SySTèMES DyNAMiqUES

Justification et objectifsLes logiciels de simulation de systèmes dynamiques sont des outils puissants permettant dedévelopper des langages communs entre les disciplines et d’apporter des éléments d’analyse dansla simulation de scénarios de fonctionnement de systèmes pour éclairer les prises de décision.L’objectif du module est de se familiariser avec l’utilisation de ces outils en explorant plusparticulièrement deux types de formalismes : les modèles basés sur des équations différentielleset les modèles multi-agents (ou SMA : Systèmes Multi-Agents). Les modèles différentiels sont baséssur des équations définissant des vitesses de variation de variables d’état à partir de la formulationde bilans de flux (énergie, matière, information). Les modèles multi-agents développent uneapproche individu-centrée basée sur entités représentant des agents et objets biologiques ouphysiques auxquels on peut associer des règles de fonctionnement de tout type (algorithmiqueou mathématique). Ces deux types de modèles seront appliqués à un même système-exempledécrivant la dynamique de deux populations en co-évolution, illustrant ainsi deux approches demodélisation d’un même problème : « macro » (populations globales) et « micro » (individusspatialement situés), largement utilisée en écologie et dans la prise en compte des aspects sociaux.On traitera également d’exemples de formalisme très utilisés dans ce type d’approche (diagrammesUML - Unified Modelling Language).

PrérequisConnaissances générales informatique et en mathématiques (systèmes d’équations différentielles)

Compétences viséesNiveau 3 : être capable d’utiliser les logiciels de simulation de systèmes dynamiques et de

comprendre les enjeux et potentialités des approches globales et individu-centrées.

Éléments de contenus• introduction aux systèmes complexes et à la simulation multi-agent• Langage de modélisation UML et protocole de documentation de modèles• Approche globale par équations différentielles d’un modèle biologique : le système proie-

prédateur • Approche individu-centrée du même système, application sous plateforme multi-agent (NetLogo)• Étude de cas sur un modèle multi-agent en agro-diversité

Volume horairePrésentiel : 16 h + TD d’évaluation 2 h Travail personnel (en groupe) : dans le cadre du projet de l’UE7

Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : utilisation transversale de ces outils utilisésdans l’UE1et l’UE7, ainsi que dans le module relatif à la modélisation de systèmes socio-écologiques.Transdisciplinarité interne à la matière : approche systémique, représentation de systèmes danstous domaines d’application.

Modalités pédagogiquesPrésentiel (18 h) : cours : 8 h TD : 10 h Étude-projet et terrain en lien avec UE7

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Personnes ressourcesClaude MONTEiL (ENSAT)David ShEEREN (ENSAT)

Bibliographie• Grimm V., Berger U., Bastiansen F., Eliassen S., Ginot V., Giske j., Goss-Custard j., Grand T., heinz

S.K., huse G., huth A., jepsen j.U., jørgensen C., Mooij W.M., Müller B., Pe’er G., Piou C., RailsbackS.F., Robbins A.M., Robbins M.M., Rossmanith E., Rüger N., Strand E., Souissi S., Stillman R.A., VabøR., Visser U., DeAngelis D.L. (2006). A standard protocol for describing individual-based and agent-based models, Ecological Modelling 198(1-2):115-126

• Treuil j.-P., Drogoul A., Zucker j.-D. (2008). Modélisation et simulation à base d'agents. Exemplescommentés, outils informatiques et questions théoriques, Dunod, pp. 352

• Willensky U., Reisman K. (2006). Thinking Like a Wolf, a Sheep, or a Firefly: Learning Biology ThroughConstructing and Testing Computational Theories - An Embodied Modeling Approach, Cognition andinstruction 24(2):171-209

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UE3-2 MODÉLiSATiON ET SiMULATiON SPATiALES (SiG et Prospective spatialisée)

Justification et objectifsLa place de la géomatique est devenue incontournable dans l’analyse et la gestion des territoireset de leurs ressources. L’objectif de ce module est d’apporter une compréhension des conceptset enjeux liés à la représentation spatiale, la pratique d’un logiciel de gestion de systèmed’information géographique (SiG), et la capacité d’échange avec des géomaticiens pour pouvoirfaciliter la modélisation des processus spatialisés dans des systèmes complexes. Une initiation àla modélisation prospective spatialisée et à la construction de scénarios est également proposée.

Compétences viséesNiveau 3 : pratique des SiG, compréhension des concepts-clés de la représentation géographique,

capacité à définir les données nécessaires et les traitements spatiaux à opérer pourmodéliser un problème à dimension spatiale, acquisition de connaissances théoriqueset pratiques dans le domaine de la prospective, construction de scénarios et usage demodèles de simulation.

Éléments de contenus• 2h CM : introduction aux SiGDéfinition, domaines d’application, principales fonctionnalités, sources de données géographiques,modes de représentation de l’espace (raster, vecteur), structuration de données, référentielscartographiques.• 4h TD : Analyse spatiale en mode vecteur (logiciel ArcGiS)Étude de cas sur la biodiversité dans des forêts fragmentées• 4h TD : Analyse multi-critères spatialisée (logiciel ArcGiS)Étude de cas sur l'implantation d'une nouvelle usine avec utilisation du Model Builder• 3h CM : introduction à la prospective spatialiséeApport de connaissances théoriques relatives à la prospective, à l’intérêt et l’usage des modèlesspatiaux pour représenter sous forme de cartographies des scénarios prospectifs.illustration avec différents cas d’étude.• 3h TD : Construction de scénarios prospectifs spatialisésÉtude de cas sur l'étalement urbain à Toulouse. Travail en groupe.• 2h TD : Restitution des scénarios / travaux de groupesDébat et auto-évaluation sur les scénarios produits. Synthèse sur l'intérêt et les limites liées à laproduction de scénarios prospectifs spatialisés.

Volume horairePrésentiel : 18 hTravail personnel (en groupe) : dans le cadre du projet de l’UE7

Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : la représentation spatiale est un moyenimportant de partage interdisciplinaire car elle permet de visualiser et concrétiser l’étendue et ladynamique des processus à dimension spatiale. Lien avec l'UE5-4 «Prospective stratégique».Transdisciplinarité interne à la matière : lien avec dynamique des systèmes et outils mathématiquesdans la compréhension des référentiels cartographiques et la qualité d’un géoréférencement

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Modalités pédagogiquesPrésentiel (18 h) : cours : 5h TD : 13 h Etude-projet et terrain en lien avecUE7

Modalités d'évaluation1 TD SiG noté + 1 TD sur prospective noté

Personnes ressourcesFrançois CALATAyUD (iNRA)Thomas hOUET (UTM)Coordinateur de l’UE3-2 : David ShEEREN (ENSAT)

Bibliographie• Brossard T., Wieber j.-C. (2008). Paysage et information géographique, Traité iGAT, Série

Aménagement et gestion du territoire, hermès - Lavoisier, pp. 414.• Caloz R. et Collet C. (2011). Analyse spatiale de l'information géographique, PPUR (collection Science

et ingénierie de l'environnement), 383 p.• Langlois P. (2010). Simulation des systèmes complexes en géographie : fondements théoriques et

applications, Traité iGAT, série Géomatique, hermès - Lavoisier, pp. 332.• Pornon h. (2011). SIG ; La dimension géographique du système d’information, Dunod, pp. 296.

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UE3-3 MODELiSATiON DES SySTEMES ENERGETiqUES PAR BOND-GRAPhS

Justification et objectifsLe Bond Graph est un outil interdisciplinaire par nature, véritable « esperanto » de la physiqueénergétique. il repose sur une représentation unifiée des échanges d’énergie (puissances) au seindes systèmes, quel que soit le domaine scientifique de rattachement. il établit des règles allant dela construction de modèles par analyse phénoménologique à leur mise en équation, en intégrantla causalité physique des interactions, ce qui permet de guider le concepteur dans la démarchecomplexe de modélisation, d’analyse, voire de synthèse. il produit une visualisation graphique dela structure énergétique du système modélisé, étudié ou à concevoir.L’objectif est de s’approprier la méthodologie Bond Graph de modélisation structurée et sonapplication pour l’analyse et la conception des systèmes énergétiques, notamment des nouvellestechnologies de l’énergie.

Prérequis• Connaissances générales en physique• Thermodynamique, technologies

Compétences viséesNiveau 3 : être capable de mettre en œuvre couramment le bond graph.

Éléments de contenus• Généralités sur la modélisation des systèmes énergétiques • Bases du Bond graph, analogies, éléments et jonctions• Construction de bond graph en electricité, mécanique and hydraulique• Examples multidsciplinaires • Causalité en Bond Graph : signification physique et simulation • Du Bond Graph causal à l’analyse des systèmes


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : thermodynamique des systèmes auto-organisésTransdisciplinarité interne à la matière : thermodynamique, systémique, technologies, réseaux


Modalités d'évaluationOral

Personnes ressourcesxavier ROBOAM (ENSEEihT)Amine jAAFAR (ENSEEihT)Coordinateur de l’UE3-3 : Bruno SARENi (ENSEEihT)

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Bibliographie• G. Dauphin-Tanguy, Les bond graphs et leur application en mécatronique, Techniques de l'ingénieur :

informatique industrielle, Automatique, S 7 222, Paris, 1999.• G. Dauphin-Tanguy, Les bond graphs, hermes, Paris, 2000.• D. Karnopp, D. Margolis, R. Rosenberg, System Dynamics ; Modeling and Simulation of Mechatronic

Systems, john Wiley & sons, 2006 (4rd edition).• x. Roboam, S. Astier, Graphes de liens causaux pour systèmes à énergie renouvelable, Techniques de

l’ingénieur, D 3970 et D 3971, 2006.

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UE3-4 MODÉLiSATiON DES SySTèMES SOCiO-ÉCOLOGiqUES

Justification et objectifsLa gestion de ressources, renouvelables ou non, à l’échelle d’un territoire constitue un enjeu capitaldans nos sociétés. Ce problème s’inscrit dans des systèmes liant de manière étroite dynamiquesde l’environnement et dynamiques sociales pour constituer des systèmes dits socio-écologiques(SSE).Une partie de ce module est consacré aux méthodologies de représentation et d’analyse dessystèmes socio-écologiques, avec un accent tout particulier sur l’importance de la spécificationdu problème, de son contexte, des types de connaissances à intégrer et des moyens de lesexpliciter, sur les méthodes de sélection et de représentation des acteurs pertinents, et sur laconstruction de scénarios et leur analyse en vue de décisions de gestion.Une autre partie permettra d’appliquer ce cadre et de l’illustrer avec l’initiation à une méthodologiede modélisation participative : la modélisation d'accompagnement, destinée à la production deconnaissances sur un système socio-écologique et à l’appui à la décision collective. La démarcheutilise 3 types de modèles comme objets intermédiaires entre les acteurs de terrain : modèlesconceptuels co-construits selon la méthode ARDi (Acteurs Ressources Dynamiques interactions),jeux de rôles mettant en situation la question traitée, modèles de simulation permettant de testerdes solutions concertées. Cette démarche pourra en partie être appliquée dans le cadre de l’UE7«projet».

PrérequisConnaissances en modélisation multi-agent (UE3-1), disponibilité de données environnementaleset sociales sur le cas concret du fil rouge (UE7)

Compétences visées Niveau 3 : aptitude à analyser et formaliser les éléments fondamentaux d’un système socio-

écologique en vue de la simulation de scénarios pour prendre des décisions de gestion.

Éléments de contenus• Méthodologie d’analyse et de représentation des systèmes socio-écologiques : • Territoire, gestion de ressources et systèmes socio-écologiques• Approches d’évaluation intégrée (« integrated Assessment »)• Méthodes de spécification du problème et de représentation du système socio-écologique• Construction et évaluation de scénarios• Modélisation d’accompagnement : spécification du problème et de son contexte, co-construction

du modèle conceptuel selon la méthode ARDi (diagrammes des Acteurs, des Ressources degestion, des Dynamiques des processus, et des interactions), définition et évaluation de scénarios


Dimension systémiqueCe module trouvera sa parfaite expression dans le travail participatif de conception de projet (UE 7).Connexions interdisciplinaires entre UE et modules : module d’interface entre les principessystémiques développés dans l’UE2 et le développement de modèles de simulation ; appui sur lemodule de modélisation et simulation de systèmes dynamiques (formalisme UML).

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Transdisciplinarité interne à la matière : sciences cognitives, conception participative

Modalités pédagogiquesPrésentiel (18 h) : cours : 9 h TD : 9 h Étude-projet et terrain en lien avec UE7

Modalités d'évaluationEvaluation du travail réalisé au cours de la partie TD de chacune des 2 parties de l’UE (systèmessocio-écologiques - 4h C + 4h TD ; modélisation d’accompagnement - 5h C + 5h TD)

Personnes ressourcesOlivier ThEROND (iNRA Toulouse)Elsa LETEURTRE (société coopérative LiSODE)coordination de l’UE3-4 : Claude MONTEiL (ENSAT)

Bibliographie• Bammer G. (2005). Integration and Implementation Sciences ; Building a New Specialization, Ecology

and Society 10(2):6 (25 pp)• ComMod Coll. La modélisation comme outil d'accompagnement, http://www.commod.org• Étienne M. (2010). La modélisation d’accompagnement : une démarche participative en appui au

développement durable, quae Editions (370 pp)• Étienne M., Du Toit D.R., Pollard S. (2011). ARDi: A Co-construction Method for Participatory Modeling

in Natural Resources Management, Ecology and Society 16(1):44 (14 pp)• Liu, j. et al. (2007). Complexity of Coupled Human and Natural Systems. Science 317(5844):1513-

1516 (4 pp)• Ostrom E. (2009). A General Framework for Analyzing Sustainability of Social-Ecological Systems.

Science 325 : 419-422 (4 pp)

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UE3-5 SyMBiOSE TERRiTORiALE

Justification et objectifsL’objectif de ce module est, dans un premier temps, de présenter les concepts de base d’une chaînelogistique (approvisionnements en matières, production, stockage et distribution physique desproduits au client). il s’agit surtout de sensibiliser les étudiants au développement de la modélisationde flux physiques de matière.Dans un second temps, les principes de modélisation de la chaîne logistique verte seront présentésafin de réduire l’empreinte environnementale d’un produit, et ce, tout au long de son cycle de vie.Enfin, des approches mutualisant les flux de matière et d'énergie, seront proposées pour mettreen œuvre des principes d’écologie industrielle. Ce cours permettra ainsi d’acquérir un savoirstratégique pour optimiser les performances environnementales et économiques de tout systèmede production industriel.

PrérequisBagage mathématique classique de toute formation d’ingénieur

Compétences viséesNiveau 2 : maîtriser les bilans et les principes des modèles de chaîne logistique.Niveau 3 : être capable de mettre en œuvre la modélisation au service de l’optimisation

multicritère de tout projet.

Éléments de contenus• Présentation générale d’une chaîne logistique

- Contexte industriel et mondialisation- Terminologies et différents modes de gestion- Mise en œuvre d’un parc éco-industriel

• Problèmes de la chaîne logistique étendue : sociaux, techniques - Cas particulier de la logistique inverse - Présentation, exemples de problèmes- Les modèles mathématiques

• Etude de cas : conception d’un parc éco-industriel (problèmes multicritères avec prise en comptedu critère économique), choix de métriques, modélisation iLOG, etc.


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : métrique du développement durable, analysemultiobjectif et aide à la décisionTransdisciplinarité interne à la matière : écologie industrielle, écosystème industriel


Modalités d'évaluation• Contrôle continu (maîtrise des concepts de base)• Travail de groupe : évaluation de l’étude de cas (outils de modélisation et d’optimisation)

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Personnes ressourcesMarianne BOix (ENSiACET)Ludovic MONTASTRUC (ENSiACET)

Bibliographie• Alexandre Dolgui & jean-Marie Proth - Supply Chain Engineering, Springer, 2010.• McKinney, D.C. and x. Cai, Multiobjective Water Resource Allocation Model for Toktogul Reservoir,

Technical Report, US Agency for international Development, Environmental Policy and TechnologyProject, Central Asia Regional EPT Office, Almaty, Kazakstan, April, 1997.

34



Méthodes et outils deconception, d’évaluation, depilotage


uE4uE4

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uE4 • Méthodes et outils de conception,d’évaluation et de pilotage

L’appréhension complexe des systèmes et des projets est fondamentale en éco-ingénierie. Desméthodes et des outils appropriés sont nécessaires.L’objectif de cette UE est d’analyser les métriques et indicateurs du développement durable, deprésenter et d’appliquer des méthodes systémiques pour évaluer les impacts environnementauxd’un produit, d’un service, d’un procédé, d’une organisation.Le Bilan Carbone focalise sur les enjeux énergétiques et climatiques, selon une approche globaleet transversale des organisations pour lesquelles il s’agit d’établir une cartographie des émissionsde gaz à effet de serre, directes et indirectes, de les quantifier pour imaginer des plans d’action.Grâce à un partenariat avec l’iNSTiTUT DE FORMATiON CARBONE (organisme de formation officiel auBilan Carbone), le module Bilan Carbone est envisagé comme une formation intégrée, ce quipermettra de délivrer une attestation de formation à chaque étudiant, à faire valoir auprès desemployeurs pour l’obtention de la licence niveau 1 autorisant l’utilisation de la méthode, des outils,de la marque Bilan Carbone, etc., selon les mêmes droits que ceux accordés dans le cadre desformations propres de l’iFC.L’Analyse du Cycle de Vie, méthode normalisée (iSO-14040), considérée comme la plus aboutieen terme d’évaluation globale et multicritère, sera également présentée. L’ACV se positionnecomme un outil d’évaluation environnementale basé sur une approche systémique et comptablequi permet de mesurer les impacts d’un produit, d’un procédé ou d’un service. L’ACV sera déclinéeà travers des études de cas à partir d’un logiciel commercial largement répandu (SimaProhttp://www.pre-sustainability.com).Un point clé sera également consacré à la compréhension des critères mis en jeu dans ces étudeset les risques environnementaux, à travers le comportement et les effets d'agents polluants surles écosystèmes (écotoxicologie).Le nombre important de critères à prendre en compte lors de la mise en œuvre d’une ACV, maisplus généralement lorsque l’on s’intéresse aux indicateurs intégrant les dimensions économiques,sociales et environnementales, nécessite le recours à des méthodes d’optimisation multi-objectifet d’analyse d’aide à la décision. Ce type de méthode est particulièrement intéressant pour lesproblèmes d’ingénierie, qui sont multicritères par nature, et pour lesquels les contextesenvironnementaux et sociaux doivent être pris en compte dès le stade préliminaire d’un projet.

Animatrice de l’UE4 : Catherine AZZARO-PANTEL (ENSiACET)

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Analyse de cycle de vie 15

Bilan Carbone et bilan d’émission GES réglementaireUE4-2

UE4-3

UE4-4

15

UE4 • Méthodes et outils de conception, d’évaluation et de pilotage 69 6

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Métriques du développement durable 7

UE4-5 Écologie, écotoxicologie et évaluation des risques environnementaux 16

UE4-1 Analyse multi-objectifs et aide à la décision 16

Unité d’enseignement : UE4 - Méthodes et outils de conception, d’évaluation, de pilotage

UE4-1 ANALySE MULTi-OBjECTiFS ET AiDE À LA DÉCiSiON

Justification et objectifsL’objectif de ce module est, dans un premier temps, de présenter les méthodes les plusreprésentatives d'optimisation multiobjectif (méthodes scalaires, méthodes interactives, méthodesfloues ou méthodes exploitant une méta-heuristique comme les algorithmes génétiques) faisantintervenir la notion d’optimalité au sens de Pareto. Mais il s’agit surtout de sensibiliser les étudiantsau développement d’une démarche, dont le prérequis indispensable est la formalisation duproblème à traiter, impliquant des critères contradictoires. Dans un second temps, les méthodesd’aide à la décision multicritère (méthodes Electre, Prométhée, hAP, TOPSiS…) sont présentéesafin de faciliter la prise de décision dans un environnement mettant en jeu un nombre importantde critères antagonistes.

PrérequisOptimisation mono-objectif

Compétences viséesNiveau 3 : mettre en œuvre les techniques d’optimisation multiobjectif en lien avec les outils de

modélisation pour tout projet d’ingénierie.

Éléments de contenus• Un programme déjà écrit dans l’environnement GAMS sera fourni et devra être modifié pour

mener à bien les phases d’optimisation• Application : commune avec Modèle de chaînes logistiques étendues

Volume horaire Présentiel : 16 h

Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : métrique du développement durable, Modèlede chaines logistiques étenduesTransdisciplinarité interne à la matière : écologie industrielle, optimisation mono-objectif


Modalités d'évaluationRapport de TD long à réaliser en binômes : évaluation de l’aptitude à choisir les méthodesd’optimisa-tion et d’aide à la décision les plus adéquates pour un problème donné.

Personnes ressourcesMarianne BOix (ENSiACET)joël ALBET (ENSiACET)

Bibliographie• Optimisation multiobjectif, yan Collette et Patrick Siarry, 2002, Série Algorithmes

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UE4-2 BiLAN D’ÉMiSSiONS DE GAZ À EFFET DE SERRE

Justification et objectifsL’activité humaine génère des émissions de gaz qui provoquent un effet de serre additionnelresponsable du réchauffement rapide de la planète. Le bilan d'émissions de gaz à effet de serrepermet d'établir une corrélation entre l’élévation de la température planétaire, paramètre globalà forte inertie, et les sources d’émissions ponctuelles. il propose une méthode d’inventaire et decomptabilisation pour la mise en place d’actions de réduction des émissions. Le Bilan d'émissionsde gaz à effet de serre permet également de corréler l’impact climatique et l’économie d’uneorganisation, en évaluant sa dépendance directe et indirecte à la ressource fossile et sa vulnérabilitéau renchérissement du pétrole.Pour les organisations concernées par la nouvelle obligation réglementaire, un bilan d’émissionsde gaz à effet de serre conforme au format exigé peut être extrait du Bilan Carbone.Le Bilan Carbone constitue une méthode et des outil associés, essentiels pour la stratégie, lemanagement et l’ingénierie.

Prérequis• Connaissances générales sur l’effet de serre et le réchauffement climatique• Maîtrise d’Excel

Compétences viséesNiveau 2 : être capable d'expliquer les principes de la comptabilisation des émissions de GES.Niveau 3 : être en mesure de réaliser soi-même le Bilan Carbone d’une organisation, en interne.

ProgrammeModule 1 de la formation proposée par l’iNSTiTUT DE FORMATiON CARBONE• Enjeux énergétiques et climatiques• Réglementation carbone en France• Principes méthodologiques du Bilan Carbone• Cadrage de la démarche• Outils du Bilan Carbone• Étude de cas• Préconisations et plan d'action• interprétation économique du Bilan Carbone• Étapes du bilan• Le bilan réglementaire d'émissions de gaz à effet de serre• Diffusion du Bilan Carbone


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : climat & changement climatique, ressourcesénergétiques fossiles, ACV, économieTransdisciplinarité interne à la matière : approche transversale d’une organisation

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Modalités d'évaluationDans le cadre du projet (UE7)

Personnes ressourcesjean-yves ROSSiGNOL (iNPT, AjyR, iFC)

Bibliographie• Trajectoires 2020-2050 vers une économie sobre en carbone - Christian Perthuis et al. - 2011• Association Bilan Carbone ; http://www.associationbilancarbone.fr• Site du Centre interprofessionnel Technique d’Études de la Pollution Atmosphérique• Requiem pour l’espèce humaine ; Clive hamilton, Presses de Sciences Po, 2013

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UE4-3 ANALySE DE CyCLE DE ViE

Justification et objectifsDans un objectif de développement durable, il convient que l’éco-ingénierie puisse disposer d’unoutil systémique capable d’évaluer les impacts environnementaux d’un produit, d’un service, d’uneentreprise ou d’un procédé. Selon la logique de pensée cycle de vie (ou ACV), il s’agit d’évaluer,pour pouvoir ensuite la réduire, la pression que l’activité humaine est amenée à exercer sur lesressources et l’environnement, au sens large, tout au long du cycle de vie du produit (service,entreprise, procédé, etc.), de l'extraction des matières premières jusqu'à la fin de vie (mise endécharge, recyclage, fermeture, démantèlement…). il s’agit de familiariser les étudiants aux grandesméthodes d’ACV, notamment en leur permettant de transformer des flux en impactsenvironnementaux potentiels.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 3 :- comprendre la démarche d’analyse du cycle de vie,- connaître les bases de données (Ecoinvent) et les méthodes d’impact (CML, impact 2002+, etc.),- être capable d’analyser et de critiquer une analyse de cycle de vie déjà réalisée,- être en mesure d’appliquer la méthode d’analyse du cycle de vie en utilisant un logiciel dédié.

Éléments de contenus• introduction : de l’écobilan à l’ACV, les normes iSO 14040• Principe Général de l’ACV• Présentation des quatre étapes de l’ACV :

1- définition des objectifs du système :2- inventaire des émissions et extractions3- analyse de l’impact environnemental 4- interprétation

• Méthodologie de réalisation d’une ACV : approche itérative (évaluation préliminaire ou screening,analyse détaillée), calcul «à la main», présentation sommaire des logiciels de calcul existants.

• L'application consistera à mettre en œuvre une méthodologie d’Analyse du Cycle de Vie pourécoconcevoir un champ de panneaux solaires photovoltaïques en utilisant, par exemple, le logicielSimaPro.


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : enjeux planétaires et anthropiques pourl’éco-ingénierie, Thermodynamique des systèmes auto-organisés, modèles de chaînes logistiquesétendues, Bilan Carbone et bilan d’émission GES réglementaire, Transdisciplinarité interne à la matière :

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Modalités d'évaluationPrésentation des résultats sous forme de rapport et d’exposé oral à partir d’une étude de casréalisée avec le logiciel SimaPro

Personnes ressourcesCatherine AZZARO-PANTEL (ENSiACET)Ludovic MONTASTRUC (ENSiACET)Coordinatrice de l’UE4-3 : Catherine AZZARO-PANTEL (ENSiACET)

Bibliographie• Analyse du cycle de vie ; Comprendre et réaliser un écobilan, Olivier jolliet, Myriam Saadé, PierreCrettaz, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes

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UE4-4 MÉTRiqUES DU DÉVELOPPEMENT DURABLE

Justification et objectifsil s’agit de présenter quelques métriques significatives de développement durable et de les relieraux échelles de temps et d’espace auxquelles elles s’appliquent. L’objectif visé est de mieuxappréhender les indicateurs associés, censés refléter une ou deux composantes, et idéalement lestrois dimensions du développement durable, (économiquement efficace, socialement équitable etrespectueux de l’environnement) : indicateurs phares, indicateurs composites, indicateurs globauxde type empreinte écologique, exemple de métrique dédiée à certains secteurs d’activités….

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 2 : connaître les métriques propres au développement durable.Niveau 3 : mettre en œuvre les métriques lors de la conception de tout projet.

Éléments de contenusPrésentation des différentes métriques de développement durable, application à des études de cas


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : enjeux planétaires et anthropiques pourl’éco-ingénierie, bilan Carbone et bilan d’émission GES réglementaire, analyse du cycle de vieTransdisciplinarité interne à la matière :


Modalités d'évaluationRapport sur un TD long à réaliser en binômes : étude de cas à partir de l’ouvrage cité enbibliographie

Personnes ressourcesCatherine AZZARO-PANTEL (ENSiACET)joël ALBET (ENSiACET)

BibliographieSustainable Development in Practice ; Case Studies for Engineers and Scientists, Adisa Azapagic, SlobodanPerdan, Wiley-Blackwell, Second Edition, 2011

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UE4-5 ÉCOLOGiE, ÉCOTOxiCOLOGiE, ÉVALUATiON DES RiSqUES ENViRONNEMENTAUx

Justification et objectifsCette unité d’enseignement apporte un socle de connaissances en écologie et en écotoxicologie,afin de préparer les étudiants à mieux comprendre les enjeux de la maîtrise des procédés et del’utilisation de composés chimiques, matériaux, déchets... Les connaissances scientifiques abordéesau sein de ce module permettent d’appréhender, d’une part, la connaissance des effets sur lesorganismes, dans le temps et l’espace, des modifications chimiques ou physiques du milieu naturelet, d’autre part, de connaître les outils permettant une analyse des risques dans une démarcheprospective.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 2 :- acquisition de connaissances générales pour mieux appréhender les règlementations concernant

l’usage et le stockage des composés chimiques,- comprendre l’utilité du respect des normes environnementales relatives aux substances chimiques,- comprendre l’intérêt de la démarche d’évaluation du risque environnemental,- comprendre la démarche, l’intérêt et les enjeux de la normalisation en écotoxicologie.Niveau 3 : maîtrise des outils pour l’évaluation de l’effet des contaminants.

Éléments de contenus• Écotoxicologie : définitions et paramètres déterminant la toxicité des substances chimiques• Les effets des substances chimiques : de la cellule aux communautés• Les outils de diagnostics : du biomarqueur aux indices globaux• Les tests biologiques d’écotoxicité • Essais écotoxicologiques, règlementation et normalisation, vers la démarche ERE


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : enjeux liés à la biodiversité, à la productionalimentaire, à l’alimentatio<n, à la production industrielle ; analyse de cycle de vieTransdisciplinarité interne à la matière : écologie, chimie et sciences de l’environnement, évaluationdes risques environnementaux (physiques et chimiques)


Modalités d'évaluationRéalisation d’un rapport de synthèse sur l’évaluation écotoxicologique d’un contaminant

Personnes ressourcesÉric PiNELLi (ENSAT)Nicolas CABATON (iNRA Toxalim)

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Laury GAUThiER (Université Toulouse 3)Georges MERLiNA (iR Ecolab)

Bibliographie• Amiard j.-C., Caquet T. & Lagadic L., 1998. Les biomarqueurs parmi les méthodes d’évaluation

biologique de la qualité de l’environnement. in : Utilisation des Biomarqueurs pour la Surveillance de laQualité de l’Environnement. Lagadic L., Caquet T., Amiard j-C. & Ramade F., eds., Lavoisier, Tec &Doc, Paris, xxi-xxxi

• Calow P.,1993. Handbook of Ecotoxicology, Blackwell Scientific Publications, vol. i. Oxford• Calow P.,1994. Handbook of Ecotoxicology, Blackwell Scientific Publications, vol. ii. Oxford• Moriarty F., 1983. Ecotoxicology ; The study of pollutants in ecosystems. Academic Press London, 233

p.• Ramade F., 1995. Eléments d’écologie ; Écologie appliquée. Ediscience international, 5e ed., 631 p.• Ramade F., 2007. Introduction à l’écotoxicologie, fondements et applications. Edts TEC&DOC, Lavoisier,

618 p.

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Gouvernance et économiede la soutenabilité


uE5uE5

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uE5 • Gouvernance et économie de lasoutenabilité

quelle que soit la nature technique d’un projet envisagé selon les principes et les méthodes del’éco-ingénierie, la dimension humaine est partie intégrante de la conception et de l’élaboration.il convient donc de connaître les fondamentaux sur les organisations humaines, du point de vuedes relations, de leur pilotage, et de l’économie.La sociologie des organisations donne à comprendre comment les acteurs construisent etcoordonnent des activités organisées, orientées, par exemple, vers un but économique. L’éco-ingénierie envisage la complexité de l’humain comme moteur et atout dans la démarche deconception pour contribuer à impulser des changements la conduite des organisations et desprojets. Au-delà de l’éco-ingénierie technique, il peut être envisagé une éco-ingénierie des relations,pour renouveler les méthodes de management [16] et pour donner un second souffle à la RSEaprès le bilan d’une dizaine d’années [19, p. 48] [20].Sur le plan économique, la prise en compte des contextes et des environnements replace larecherche du profit dans une perspective plus équitable, sobre en carbone, en énergie et enressources naturelles, avec l’économie de fonctionnalité, l’économie circulaire, l’économie sociale.Cette unité d’enseignement se propose de développer des connaissances et des capacités autourdes thèmes suivants :- interprétation des jeux d’acteurs ;- intégration des projets dans les contextes socio-économiques ;- management d’équipes, innovation managériale ;- développement de la responsabilité sociétale ;- économie alternative (économie de fonctionnalité, économie circulaire, économie sociale, etc.)- prospective ;- etc.

Animatrice de l’UE5 : Valérie OLiViER SALVAGNAC (ENSAT)

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innovation et soutenabilité 10

Organisations et coopérationUE5-1

UE5-3

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Prospective territoriale et développement solidaireUE5-2 23

UE5 • Sociologie, économie et gouvernance des organisations 51 4

1

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Unité d’enseignement : UE5 - Gouvernance et économie de la soutenabilité

UE5-1 ORGANiSATiONS ET COOPÉRATiON

D’une conception complexe des organisations à des pratiques managériales renouvelées

Justification et objectifsCet enseignement s’articule en deux parties. La première, d’ordre plus théorique, propose uneconception complexe de l’organisation respectant les principes du développement durable. Laseconde, plus empirique et pratique, montre qu’une telle conception de l’organisation conduit àdes pratiques managériales renouvelées.1. Partant du constat que la conception instrumentale (ou simplifiée) de l’organisation quiprédomine aujourd’hui dans les théories et les pratiques managériales empêche de percevoir etconcevoir les dimensions processuelle et coopérative du phénomène organisationnel, il est proposéde la déconstruire pour la compléter par une conception inspirée tant par la pensée complexeque par certaines théories des sciences sociales. Le développement durable qui entend articulerles dimensions économique, sociale et environnementale semble y conduire logiquement alorsmême que les organisations productives, de plus en plus confrontées à des environnementsconcurrentiels, évoluent majoritairement dans le sens opposé d’un approfondissement de laconception instrumentale (réduction des coûts, optimisation de l’utilisation des ressources ycompris humaines, rationalisation des procédures s’imposant au travail, etc.). S’il est besoin d’outils,il convient de critiquer et de relativiser les mérites qu’on leur prête. En effet, quand l’organisationse représente à elle-même exclusivement au travers d’instruments ou d’outils inévitablementsimplificateurs, elle travaille à une forme de mutilation des relations concrètes de travail en sonsein ainsi qu’à un affaiblissement de ses propres capacités d’adaptation et d’innovation qu’elleprétend pourtant favoriser. Dans ces conditions, il est proposé d’enrichir la conception del’organisation en mobilisant plusieurs corpus théoriques et disciplinaires notamment :- des apports de l’approche systémique avec, entre autres, la loi de la variété requise de R. Ashby, - de la pensée complexe élaborée par Edgar Morin notamment son concept princeps d’«auto-

éco-réorganisation», - de certains apports de l’étude des systèmes complexes principalement sur l’auto-organisation

et les réseaux distribués - et de théories de sciences sociales permettant de rendre compte de la coopération

essentiellement les approches de la justification, du don, du sensemaking, de l’organisationapprenante et de l’acteur-réseau.

2. Cependant, il existe des contre-exemples à cette évolution générale vers une conceptiontoujours plus instrumentale de l’organisation, notamment dans les entreprises du secteur dunumérique. En nous appuyant sur ces derniers, nous montrerons que l’on peut concevoir et fairefonctionner l’organisation productive différemment. Ces illustrations permettront, dans unecertaine mesure, d’exemplifier la conception complexe de l’organisation proposée qui se traduitpar des préconisations managériales identifiables tant en termes de structures que defonctionnements organisationnels. Le manager partageant, peu ou prou, une telle conception devrait ainsi se montrer attentif à uncertain nombre de principes d’action dans sa pratique. Au premier chef, il devrait être amené àprendre conscience, identifier et délibérer sur ses propres représentations et les biais qu’ellesimpliquent. il devrait s’attacher à favoriser les conditions structurelles, informationnelles,

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communicationnelles et comportementales de l’auto-organisation. A ce titre la démarche de projetmérite notamment d’être discutée. La coopération —et pas simplement la coordination— apparaîtici tout à fait cruciale. L’ouverture éco-organisationnelle constitue une dimension de plus en plusprégnante pour le manager qui, néanmoins, ne devrait pas la penser indépendamment de l’auto-organisation. Enfin, le changement ne devrait pas être conçu comme un moment particulier del’organisation mais comme un processus permanent de réorganisation lié aux deux autresdimensions de la conception complexe de l’organisation.

PrérequisAucun

Compétences visées Niveau 2 : comprendre l’organisation productive comme un système dans un environnement, en

identifier les principaux enjeux et leur interdépendance.Niveau 3 : mettre en œuvre des projets comme des processus auto-éco-réorganisationnels.

Éléments de contenus• L'organisation comme une réponse au problème de l'action collective. Théorie des organisations

et principales écoles de pensée• Limites de la conception instrumentale et approche complexe de l’organisation. • Les principes d’action au service d’un management complexe


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : pensée complexe, thermodynamique dessystèmes auto-organisés, modélisation d'accompagnementTransdisciplinarité interne à la matière : sociologie, management, économie, psychologie

Modalités pédagogiquesPrésentiel (18 h) :Travail personnel : 18 h

Modalités d'évaluationRapport d'étude de cas

Personnes ressourcesPascal ROGGERO (iDETCOM, UT1)

Bibliographie• Alter Norbert, Donner et prendre. La coopération en entreprise, Paris, La Découverte, 2009. • Bernoux Philippe, henri Amblard, Gilles herreros et yves-Frédéric Livian, Les nouvelles approches

sociologiques des organisations, Seuil, 2005.• Fortin Robin, Penser avec Edgar Morin. Lire La Méthode, Paris, Chronique Sociale-PUL, 2009. • Erhard Friedberg, Le pouvoir et la règle, Paris, Seuil, 1993 • Génelot Dominique, Manager dans la complexité. Réflexions à l’usage des dirigeants, Paris, iNSEP

Consulting éditions, 2011, 4e édition.• Massotte Pierre et Corsi Patrick, La complexité dans les processus de décision et de management,

Paris, Lavoisier, 2008.• Rasche Andreas, The Paradoxical Foundation of Strategic Management, heidelberg, Verlag, 2007

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• Weick Karl E., Sutcliffe Kathleen M., Managing the Unexpected: Assuring High Performance in an Ageof Complexity, San Francisco, jossey-Bass, 2008.

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UE5-2 PROSPECTiVE TERRiTORiALE ET DÉVELOPPEMENT SOLiDAiREUE5-2.1 PROSPECTiVE

Justification et objectifsL’avenir ne peut se prévoir, c’est un construit. Face aux incertitudes inhérentes à l’évolution dessociétés contemporaines et à l’imperfection des connaissances, il est envisageable d’imaginer cefutur. il s’agit alors de mobiliser des méthodes de conception de scénarios capables de prendre encompte la complexité des systèmes soclaux et des éco-systèmes. La prospective peut être abordéedans un but cognitif et décisionnel en lien avec la gouvernance.Ce module propose une initiation aux principes, aux méthodes et aux techniques de prospectiveappliquée à l’échelle des territoires. Le cours est un éclairage supplémentaire et complémentaire aux approches des systèmescomplexes. L’étudiant est appelé à se familiariser avec les outils de base de la prospective; il prendraensuite connaissance de leur mise en œuvre dans un cadre régional pour mieux saisir la capacitéheuristique d’une telle démarche.

PrérequisNotions de systèmes complexes, de gouvernance et éventuellement sur l’aménagement duterritoire.

Compétences viséesNiveau 3 : aptitude à décider de l’opportunité et du contenu d’une démarche de prospective et

de sa mise en œuvre.

Éléments de contenus• Présentation générale de l’esprit, des principes et des outils de la démarche prospective. • Exposé synthétique des travaux de prospective menés en Midi-Pyrénées depuis 1990 et retours

critiques sur ces expériences• Recherches documentaires et exposés courts sur des travaux prospectifs d’autres régions et

analyse des méthodes mobilisées• Échanges autour de ces méthodes : comparaisons des apports et limites de l’outil et

recommandations.


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : sciences d’ingénierie des systèmes complexes,outils de modélisation, gouvernance et coordination

Modalités pédagogiquesPrésentiel (4 h) : coursAutonomie (4 h) : recherche documentaire

Modalités d'évaluationRédaction d’une note de synthèse sur une application

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Personnes ressourcesjean-Claude LUGAN, professeur émérite de l’Université de Toulouse 1, expertises pour le CESER(Conseil Economique, Social et Environnemental Régional) Midi-Pyrénées

Bibliographie• Lugan j.-Cl. (2013), Midi-Pyrénées au futur, des chemins de 2010 aux chemins de 2040, Privat, 582 p.• Godet M., Philippe Durance Ph. (2011) La prospective stratégique ; Pour les entreprises et des

territoires, Dunod, 2e édition• Godet M. (2009) Le Courage du bon sens ; Pour construire l'avenir autrement, Odile jacob. Nouvelle

édition poche• Godet M. (2007) Manuel de prospective stratégique, Dunod• Cazes B. (2008) Histoire des futurs ; Les figures de l'avenir, de Saint Augustin au XXIe siècle,

L'harmattan• Berger G.et al. (2007) De la Prospective ; Textes fondamentaux de la prospective française (1955-1966), L’harmattan; textes réunis et présentés par Philippe Durance+ Revue Futuribles, huges de jouvenel +Travaux de la section prospective du CESER Midi-Pyrénées.

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UE5-2 PROSPECTiVE TERRiTORiALE ET DÉVELOPPEMENT SOLiDAiREUE5-2.2 DÉVELOPPEMENT SOLiDAiRE

Justification et objectifsLa remise en question des modèles de développement amène à réfléchir à des nouvellesdynamiques socio-économiques. Les initiatives d’économies solidaires constituent une voie alliantéquité et renforcement des liens sociaux à différentes échelles des territoires et tissent desexemples de nouvelles formes de gouvernance. La faisabilité des projets nécessite la mobilisationd’outils robustes issus notamment de l’écologie industrielle et urbaine.Ce module propose une initiation aux principes et méthodes de l’écologie industrielle, del’économie solidaire et des agricultures urbaines. Ce cours s’articule avec les enseignements enéconomie de l’innovation et les autres outils de modélisation systémique. il propose une analysepluridisciplinaire des liens cruciaux environnement-santé-société en intégrant la gestion des risques.

PrérequisNotions de base en modélisation systèmique, écologie, ACV

Compétences viséesNiveau 1 : comprendre les notions d’écologie industrielle, économie solidaire, agricultures urbaines.Niveau 3 : mener à bien des travaux d’analyse et de synthèse dans les domaines ciblés par

l’enseignement, être capable de choisir les outils adaptés aux projets de développementsolidaire.

Éléments de contenus• Principes de l’économie solidaire (G. Nguyen)• introduction à l’écologie industrielle et à ses outils (exemple : approche métabolisme territorial)

et études de cas (C Adoué)• Analyse pluridisciplinaire des liens cruciaux environnement-santé-société en intégrant la gestion

des risques à travers l’exemple des agricultures en milieu urbain (C Dumat)

Volume horairePrésentielÉcologie industrielle et métabolisme territorial (C. Adoué) : 8 h (4 h+4 h)Bases de l’économie sociale et solidaire (G. Nguyen) : 3 hLiens environnement-santé-société et gestion des risques (C. Dumat) : 8 h

Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : sciences d’ingénierie des systèmes complexes,outils de modélisation, gouvernance et coordination, liens étroits avec les autres modules de l’UE.Transdisciplinarité interne à la matière : sociologie, écologie, management, géographie

Modalités pédagogiquesPrésentiel (19 h) : cours et TDAutonomie (6 h) : enquêtes sur sites préparées en amont (présentiel)

Modalités d'évaluation• fiches de retour d’enquêtes sur site

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Personnes ressourcesCédric ADOUÉ, Expert Economie circulaire & Ecologie industrielle, société iNDDiGO, Toulouse Geneviève NGUyEN, Maître de conférence iNP-ENSAT, AGiR ODyCEECamille DUMAT, Professeur iNP-ENSAT, CERTOP (Environnement-Santé-Société)

Bibliographie• Adoué C., (2007), Mettre en œuvre une écologie industrielle, PPUR, Lausanne.• Bahers j.-B. (2012), Dynamiques des filières de récupération-recyclage et écologie territoriale : l’exemple

du traitement des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) en Midi-Pyrénées, thèsesoutenue le 6 avril, sous la direction d’Alice Rouyer, Marie-Christine jaillet, à UTM

• Barles S. (2014), L’écologie territoriale et les enjeux de la dématérialisation des sociétés : l’apport del’analyse des flux de matières, in Développement durable et territoires, vol. 5, n°1, février 2014.

• Buclet N. (2010) Écologie industrielle et territoriale Stratégies locales pour un développement durable,presses du septentrion

• Erkman S. (1998), Vers une écologie industrielle, Editions Charles Léopold Mayer, Paris• Georgescu-Roegen N. (1979), La décroissance, Entropie - Écologie - Économie, Paris, Éditions Sang

de la terre, (édition1995, 254 p.), téléchargeable sur :http://classiques.uqac.ca/contemporains/georgescu_roegen_nicolas/decroissance/decroissance.html

• Rosnay (de) j. (1977), Le macroscope : Vers une vision globale, Le Seuil, Paris

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Unité d’enseignement : UE5 – Gouvernance et économie de la soutenabilité

UE5-3 iNNOVATiON ET SOUTENABiLiTÉ

Justification et objectifsEn période de crise, l’innovation occupe une place centrale et déterminante pour le développementéconomique. Mais l’idée même d’innovation (produit, procédé) pose problème dès lors qu’ellepeut tout aussi bien appeler au renforcement des systèmes technico-économiques en placequ’entraîner leur disqualification voire une rupture totale avec ces systèmes dominants.La question de la soutenabilité des systèmes socioéconomiques renouvelle cependant cette notion.Le cours présente plusieurs facettes de ce renouvellement en passant par une approche multi-niveaux de la transition sociotechnique vers la soutenabilité. il s’agira ensuite de partir des bases de l’économie de l’innovation et de sa diffusion puis d’explorerles pistes ouvertes par les questions de soutenabilité posées à l’économie d’un pays comme etaux entreprises.La dernière partie propose un atelier dédié aux questions de management de l’innovation, il seranotamment question «d’open-innovation». il s’agira de produire une étude comparée desméthodes de créativité à travers le prisme de l’éco-conception.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 1 : prendre connaissance des conceptions de l’innovation et du changement sociotechnique

dans un contexte de soutenabilité.Niveau 2 : identifier les méthodes liées à la conduite de projet innovant dans un cadre de

soutenabilité.

Éléments de contenus• Notions sur la transition, l’innovation, fonctionnalité, open-innovation• Ateliers expérientiels sur les méthodes d’open-innovation

Volume horairePrésentiel : 10 hBases de l’économie de l’innovation (Luis Orozco) : 2 h innovation et soutenabilité ( Valérie Olivier Salvagnac) : cours 2 hAteliers (Valérie Olivier Salvagnac) : 3 fois 2 h Validation du module : résultat des ateliers

Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : liens étroits avec les autres modules de l’UETransdisciplinarité interne à la matière : économie, sociologie, politique, gestion, management

Modalités pédagogiquesPrésentiel (10 h) : cours : 6 h TD : 4 h Travail personnel : 5 h

Modalités d'évaluationEvaluation des acquis : résultats du TD

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Personnes ressourcesValérie OLiViER SALVAGNAC (AGiR, iNP-ENSAT) (coordinatrice du module)Rachel LEVy

Bibliographie• Chesbrough h., Vanhaverbeke W., West j. (2006), Open Innovation, Oxford Press, 373p.• Geels FW, Schot j. (2007), Typology of sociotechnical transition pathways, Research Policy 36 p.399-

417.• Guellec D. (2009), Économie de l’innovation, Editions La découverte, coll. Repères, 128p.• hatchuel, A., Le Masson P., Weil, B.(2006), Repenser la R&D : les défis de l'innovation intensive, Revue

économique et sociale, innovation : de l'idée au marché, 64-3, p. 46-51, (http://dx.doi.org/10.5169/seals-141840)

• Van Niel j. (2014), L’économie de fonctionnalité : principes, éléments de terminologie et proposition detypologie, Développement durable et territoires ,vol. 5, n°1, février, 21 p. URL :http://developpementdurable.revues.org.

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uE6 • activités de mise en situationLa mission de l'ingénieur, responsable de projets et de groupes, nécessite classiquement une bonnecompréhension du fonctionnement humain et repose sur le savoir-faire relationnel.L'ouverture d'esprit, la curiosité, l'esprit critique, la créativité et la résilience sont des aptitudesessentielles lorsqu’il s’agit d’innover dans un champ de contraintes de plus en plus important.Les capacités personnelles de l'ingénieur sont déterminantes pour :

- impulser une dynamique positive de changement d’ordre éthique, conceptuel, méthodo-logique, organisationnel, relationnel, technique… ;

- faire preuve d’esprit critique et de créativité ;- aider son environnement à créer du lien et donner plus de sens aux métiers.

L’ingénieur doit être capable de faire partager des valeurs, il doit être influent, savoir déjouer lesrésistances au changement, etc. Ces aptitudes requièrent autant le savoir-être que le savoir-faire.La pédagogie, la confiance en soi, la ténacité lui seront notamment des qualités indispensables quinécessitent, certes, une compréhension étendue de l'être humain sur les plans anthropologique,psychique, cognitif et culturel, mais qui demandent impérativement un apprentissage par desexpériences de vie qui conduiront l’ingénieur à affronter ses peurs, à maîtriser le stress, à découvrirses forces et ses limites, à dépasser les échecs, à prendre des risques, à gagner confiance en soi, àacquérir la force intérieure du pionnier.Les activités de mise en situation (AMS) relèvent classiquement de l'autonomie, de la mobilitétransversale, du savoir écrire, de la capacité à travailler en équipe, de l’aptitude à organiser sontravail, de la capacité à apprendre, de la prise en compte des aspects éthiques, etc. Dans le cadrede l’éco-ingénierie, les aptitudes suivantes sont également importantes :- capacité à se projeter positivement dans un futur incertain, instable, risqué ;- capacité à forger du sens pour soi et pour la collectivité ;- capacité à accompagner un collectif dans un changement de paradigme (changement de

changement, rupture, donc générateur de déni, de peur et de résistances) ;- capacité à déconnecter sa motivation et son action des signaux positifs et des gratifications

externes («mental de pionnier») ;- aptitude à la résilience («mental de résistant») ;- aptitude à s'insérer dans toutes les organisations et leurs cultures (capacité à faire preuve de

mimétisme sans l’écueil du conformisme) ;- esprit critique ;- aptitudes à la pédagogie (savoir percevoir et prendre en compte «le moi d'autrui») ;- aptitude à la créativité et goût pour l'expérimentation et l'innovation ;- se connaître soi-même (forces, faiblesses, limites).Ces aptitudes ne s'apprennent pas intellectuellement : elles se vivent et s'incorporent au long deprocessus d'apprentissage par le vécu d’expériences.

Animatrice de l’UE6 : Émilie PRAT (iNP)

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innovation responsable 8

CréativitéUE6-1

UE6-2

UE6-3

10

UE6 • Activités de mise en situation 48 4

1

1

1

1


Activités physiques à dimension psychosociale 10

UE6-4 Langues (anglais) 20

Unité d’enseignement : UE6 – Activités de mise en situation

UE6-1 CRÉATiViTÉ

Justification et objectifsLe monde est de plus en plus globalisé et néanmoins les métiers sont de plus en plus spécialisés.Pour conférer cohérence et sens à l’activité économique, il devient crucial de développer latransdiciplinarité. Les organisations sont demandeuses de médiateurs capables de comprendreplusieurs langages et domaines de compétence, de cerner les enjeux globaux et d’insuffler la visionet l’énergie pour faire aboutir des projets complexes. Ces compétences requièrent une certainehardiesse intellectuelle et comportementale que peut conférer l’aptitude à la créativité.il s’agira non seulement de délivrer des connaissances sur la créativité, ses contraintes, et sonprocessus mais surtout de mettre en situation expérimentale de création.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 2 : connaître les principes de stimulation de la créativité, dans des situations de recherche

individuelle et/ou collectiveNiveau 3 : être capable d’inventer des possibles et faire un choix de réponseNiveau 4 : être capable de fournir une réponse pertinente et originale ainsi que de formuler des

critiques collaboratives

Éléments de contenus• Exemple de création artistique pour recherche permanente de nouveauté : innovation• Brainstorming• improvisation• Composition collective, prise en compte du temps, l’espace, de l’énergie, d’autrui comme

partenaire et d’autre comme auditeur/spectateur critique


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : Transdisciplinarité interne à la matière :

Modalités pédagogiquesPrésentiel (10 h) : TD : 10 h

Modalités d'évaluationintégrée au projet, composition collective à présenter devant le groupe, co et autoévaluation.

Personnes ressourcesEmilie PRAT (Département des Sports, iNPT)

Bibliographie• L. Louppe, Poétique de la danse contemporaine, coll. «La pensée du Mouvement», éditions

Contredanse, Bruxelles, 1997• P. Guisgand, Condition d’une écoute et formation du spectateur, EPS,1998

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Unité d’enseignement : UE6 – Activités de mise en situation

UE6-2 iNNOVATiON RESPONSABLE

Justification et objectifs

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 2 : Niveau 3 : Niveau 4 :

Éléments de contenus•



Modalités pédagogiquesPrésentiel (8 h) : TD : h

Modalités d'évaluation

Personnes ressourcesjASMiNE RiVOLiER (ExP’AiR)

Bibliographie•

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Unité d’enseignement : UE6 - Activités de mise en situation

UE6-3 ÉDUCATiON PhySiqUE ET SPORTiVE

Justification et objectifsCertaines activités physiques sont des occasions d’expériences sur soi, et au sein d’un collectif.Apprendre par l’expérience, hors situation professionnelle, place la personne dans des situationsréelles de résolution de problèmes qui forgent la capacité de transposition de ces aptitudesacquises sur d’autres registres (valeur « métaphorique » de l’expérience). Des exercices faisantappel aux dimensions corporelles, émotionnelles, sociales et intellectuelles révèlent lefonctionnement d’une personne et d’un groupe et permettent d’expérimenter autrement lacomplexité tout en développant la connaissance de soi.Prendre des initiatives, s’engager pour accomplir un projet, se dépasser, accroître la confiance ensoi, s’adapter à autrui sont autant de qualités utiles à des profils d’ingénieur en situation depionniers.

PrérequisAucun

Compétences viséesNiveau 1 : connaissance de soi : être capable de s’engager tout en gérant de sa vie physique en

toute sécurité.Niveau 2 : se connaitre au sein d’un collectif, être capable d’entrer dans différents rôles sociaux

pour l’accomplissement d’un projet.Niveau 3 : réaliser un projet sportif collectif efficient et en toute sécurité.

Éléments de contenus• Se connaitre dans différents milieux (course d’orientation en milieu naturel/ escalade/ activité

d’opposition), être capable de gérer ses émotions, de s’engager, de persévérer.• Se connaitre face à autrui : entre aide, coopération, responsabilité, coacher• Connaissance du milieu pour sortie course d’orientation : lecture de carte, décider, s’organiser,

sécurité, anticipation.


Dimension systémiqueConnexions interdisciplinaires entre UE et modules : Transdisciplinarité interne à la matière : sans objet

Modalités pédagogiquesSans objet

Modalités d'évaluationTiendront compte de la qualité et de la pertinence de l’engagement dans ces situations sportiveset sociales

Personnes ressourcesÉmilie PRAT (Département des sports de l'iNP)Olivier PRATViEL (Département des sports de l'iNP)

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Unité d’enseignement : UE6 - Activités de mise en situation

UE6-4 LANGUES (ANGLAiS)

Justification et objectifs

Prérequis

Compétences visées

Éléments de contenus• Pratique des compétences essentielles de communication :

- travaux de compréhension de l’oral et de l’écrit associés à des activités d'expression ;- révision des structures langagières

• Cultures et sociétés du monde anglo-saxon• Exploitation d'articles de presse, de documents télévisés, de vidéos et sites internet en lien avec

les thématiques de l'environnement, de l'énergie, du changement climatique….• Compréhension, analyse et traduction de documents scientifiques, notamment les publications

de l'Observatoire National sur les Effets du Réchauffement Climatique (ONERC)• Débats et mises en situations professionnelles sur les thèmes pré-cités• Renforcement du vocabulaire général et spécialisé



Modalités pédagogiques

Modalités d'évaluationExposé : présentation en anglais (thématiques environnementales)

Personnes ressourcesMarie-Noëlle BONNiFASSy (ENM)Stéphane GROS (ENM)

Bibliographie

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uE7 • Conception de projet

L’UE7 constitue un élément structurant et original du programme de formation. Cette unité estle lieu d’exercice du passage de la pluridisciplinarité à la transdisciplinarité, où pourront être miseen évidence les démarches qu’implique la logique complexe. Certes, l’UE7 s’inscrit dans la pédagogie par projet, mais elle présente une originalité pédagogiqueliée aux modalités de fonctionnement du groupe d’étudiants et à la place donnée aux enseignantsdans l’animation du groupe.Le volume horaire alloué est de 5 semaines, comprenant travail encadré (100 h) et productionpersonnelle. 15 ECTS sont attribués à cette unité d’enseignement.

Conception de projet en mode collaboratif étudiants/enseignants

Le projet n’est pas conçu comme un exercice d’application des savoirs enseignés, supervisé par lecorps enseignant. Charpente du processus pédagogique, il proposera aux étudiants et auxformateurs un travail collaboratif de bureau d’études pour co-construire un projet découlant d’unecommande externe. Chaque module d’enseignement sera dispensé aux diverses étapes du projet,soit pour apporter les outils ou les méthodes nécessaires, soit pour induire la prise de recul et laréflexion qui conduiront à l’intégration de la complexité.Les enseignants accompagnent les étudiants et le collectif est lui-même accompagné par un conseilqui suscitera une réflexion à un méta-niveau, d’ordre épistémique, éthique et psychosocial(approche de l’humanisme méthodologique).L’objectif prioritaire de la conception de projet est de mettre les étudiants spécialistes en situationd’interdisciplinarité en leur proposant de travailler un sujet non directement connecté à leurspécialité d’origine, mais selon des approches et des méthodes possibles à réinvestir dans touteproblématique d’éco-ingénierie, comme le requièrent, par exemple, les questions liées à la transitionénergétique, à la gestion des ressources, à l’urbanisme, à l’adaptation au changement climatique,soit plus généralement à la conception durable de tout projet.Le domaine technique du cas traité importe donc peu dans ce schéma pédagogique, car il est avanttout question de montrer comment la résolution d’un problème technico-économique s’insèredans un faisceau de questions contextuelles liées à l’éthique, aux impacts environnementaux, audéveloppement de filières, de territoires, etc., dans un processus d’éco-ingénierie.

Objectifs pédagogiques prioritaires

• Mettre en œuvre les sciences de la conception dans l'interdisciplinarité.• Rechercher des solutions satisfaisantes en complexité.• Déployer les principes et les valeurs du développement durable dans un projet d'ingénierie.• Équilibrer l'expérimentation et l'innovation dans projet collectif soumis à obligation de résultat.

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Scénario pédagogique

Phase 1Appropriation

Les étudiants sont placés en situation de bureau d’études. ils rencontrent le commanditaire qui leurprésente son projet et ses attentes. Les étudiants prennent appui sur les modules de formation del’UE1 Enjeux du développement durable et de l’UE5 Socio-économie, RSE pour replacer les enjeux du projetdans des enjeux plus vastes, et pour comprendre l’environnement économique et social du milieuémetteur et du milieu d’implantation. Les objectifs et les livrables du projet sont clairement énoncés etvalidés par le commanditaire à la fin de cette phase.

Phase 2Organisation et construction méthodologique

Le groupe d’étudiant définit sa méthodologie et son organisation pour atteindre les objectifs fixés. L’UE2Sciences et méthodes systémiques apporte les concepts nécessaires à la définition du cadreméthodologique général. Elle permet de déplacer le mode de conceptualisation des étudiants, formésaux méthodologies classiques ne s’intéressant souvent qu’à une dimension à la fois, vers les méthodessystémiques de la pensée complexe.Les modules de l’UE6 Activités de mise en situation stimulent la dynamique de groupe pour faire naîtredes approches nouvelles. il ne s’agit plus de traiter séquentiellement du sujet mais d’aborder en parallèlechaque dimension du projet. La volonté est ici d’amener les étudiants à la logique complexe, qui relietous les constituants, toutes les dimensions d’un système.Pour chaque tâche déterminée, le groupe délègue à un sous-groupe. Les sous-groupes rendent compteà l’ensemble du groupe régulièrement. Un comité de pilotage est constitué ; il est le garant de l’avancéedu groupe. Le commanditaire est membre du comité de pilotage.

Phase 3Co-construction

Le projet progresse par touches successives ne privilégiant aucune dimension a priori. Une successiond’itérations de réflexion-action est nécessaire pour conduire le projet.C’est l’ensemble du groupe qui prend les décisions et les orientations. Le rôle de l’animateur est d’éviterdéviations ou blocages. il peut aussi être amené à prendre sa place de collaborateur au projet au mêmetitre que les étudiants. Des moyens sont mis à disposition du groupe pour accéder aux informationsou réaliser les études et enquêtes nécessaires.A chaque comité de pilotage un écrit rend compte de l’avancement, de la distance séparant des objectifsfinaux. L’UE3 Méthodes et outils transversaux et l’UE4 Méthodes et outils d’évaluation, de conception et de pilotagerépondent aux besoins d’outils que vont formuler les étudiants au fur et à mesure de la conception.

Phase 4Restitution

Une synthèse écrite rend compte de la démarche et restitue l’ensemble des résultats. La présentation au commanditaire et aux acteurs de l’entreprise ou du territoire est l’occasion d’évaluerl’atteinte des objectifs et de faire le bilan de la démarche du projet.

(Voir également le synoptique ci-après décrivant le processus de conception et le méta-processuspédagogique. il fait apparaître les modules thématiques comme ressources pour l’étude, tout au longde son déroulement.)

64


65


Management de projetOrganisation de l’étude

Examen :- de la problématique

- des contextes- des enjeux

EnjeuxIngénierie des systèmes complexes

Prospective stratégique

ACVBilan Carbone

Évaluation des risques environnementauxThermodynamique des systèmes auto-organisés

Métrique du développement durableSocio-économie des organisations

Analyse multicritère et optimisationModèles de chaînes logistiques étendues

Outils de modélisationCréativité

Modélisation d’accompagnement

ACVBilan Carbone

Évaluation des risques environnementaux

PROCESSUS PROjETPROCESSUS

PÉDAGOGiqUE

CONNExiONS

DiSCiPLiNAiRES *

Accompagnement dugroupe d’étude(étudiants etenseignants)

Évaluation duprocessus

par les enseignants

Auto-évaluation duprocessus par les

étudiants

Co-évaluation duprocessus par lesétudiants et les

enseignants

Recherche bibliographiqueRencontre des PP

DiagnosticsExamen prospectif

Recherche de solutions

Délibération sur la solutionsatisfaisante avec PP

Conception du projetÉtudes de faisabilité

Définition du cahier descharges et du plan d’action

Reformulation concertéede la problématique

Restitution de l’étude

* Seules sont mentionnées les matièresdispensées dans le cadre du mastère (lesautres matières utiles relèvent desprérequis et des connaissance à collecterauprès de spécialistes externes).

Encadrement du projet

Les enseignants en charge du projet accompagnent le déroulement du processus d’étude, animent legroupe d’étudiants avec lesquels ils sont impliqués. Les enseignants ne sont alors plus seulement lesdétenteur du savoir : ils cheminent avec les étudiants, dans une posture de professionnels expérimentés,aux côtés des jeunes en cours de professionnalisation. ils conduisent le groupe en apportant leurcontribution au projet.

Modalités d’évaluation participative

Dans ce schéma pédagogique, l’évaluation ne se bornera pas à constater l’acquisition deconnaissances, ni même de compétences. L’évaluation sera elle-même envisagée comme unprocessus pédagogique dynamique à même de révéler la progression de certaines compétences.La prise en compte de la complexité du système humain dans ce processus d’évaluation conduità envisager des modalités originales d’auto-évaluation formative et de co-évaluation.«Évaluer des compétences, c’est mettre en situation la personne pour qu’elle agisse, en réponse à sesconnaissances, certes, mais aussi eu égard à son contexte et à son histoire. Cela revient à modéliser encomplexité la mise en situation active d’une personne en devenir, relativement à des objectifs, comptetenu de son contexte interne et externe… Dans ces conditions, la personne évaluée est partie prenanteet ne peut que participer à la modélisation de l’évaluation, selon un processus de co-évaluation oùl’apprenant et l’enseignant ont à délibérer sur les modalités à mettre en œuvre… En outre, puisquel’expression des compétences dépend du «contexte interne», c’est-à-dire de la psychologie et du vécusubjectif de la personne, il est également pertinent d’instaurer le principe de l’auto-évaluation.» [21]

Coordination

Didier KLEiBER (Ei PURPAN)jean-yves ROSSiGNOL (iNP, AjyR)

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Bibliographie

[1] La Voie ; Pour l'avenir de l'humanité - Edgar Morin - Fayard - 2011

[2] Quelques motifs raisonnés pour une ingénierie du contexte raisonnable - Frédérique Allard,Laboratoire Gestion et Cognition (EA 2043), Université de Toulouse (Université Paul Sabatier,Toulouse iii) - Projectique, n° 1 - p. 77-90

[3] La complexité est un nœud gordien - Edgar Morin - Management France - Fév-mars 1987

[4] Projet d’établissement du CNRS - Février 2002

[5] Former en sciences de l’environnement - Marc Lucotte - Le développement durable à découvert -CNRS - 2013 (à paraître)

[6] Formations d'ingénieurs et développement durable - Conclusion à la réunion réseau du 7 juillet2011 - Claude Maury - Mines de Paris Paristech

[7] La modélisation des systèmes complexes - jean-Louis Le Moigne - Dunod - 1990, 1995

[8] Le Constructivisme, t. 2 : Épistémologie de l’interdisciplinarité - jean-Louis Le Moigne - L’harmattan- 2003

[9] Les sciences de l’artificiel - herbert A. Simon - Coll. Folio/Essai - Gallimard - 2004

[10] Écologie prédictive & changement planétaire - Prospective de l’institut écologie & environnementdu CNRS - Compte rendu des journées des 24 et 25 octobre 2012 - Avignon

[11] Laboratoire interdisciplinaire des Énergies de Demainhttp://www.lied-pieri.univ-paris-diderot.fr

[12] Mission interdisplinarité du CNRShttp://www.cnrs.fr/mi/spip.php?article193

[13] SHE et énergie - Alliance Athena - 2013

[14] Interdisciplinarité ; Concepts-clés - Centre international pour la Recherche Agricole orientéevers le développement - http://www.icra-edu.org/objects/francolearn/ACFA0.pdf

[15] L’interdisciplinarité dans l’enseignement général - Louis d'hainaut - Division des sciences del'éducation, des contenus et des méthodes, UNESCO - Mai 1986

[16] Repenser la formation des managers - institut de l’entreprise, Cercle de l’Entreprise et duManagement - FNEGE - juin 2010

[17] Les Laboratoires d’excellence et les Initiatives d’excellence en formations innovantes de l’IDEXToulouse - Université de Toulouse - 2013

[18] Thermodynamique de l’évolution ; Un essai de thermo-bio-sociologie - François Roddier - paroleéditions - 2012

[19] La responsabilité sociale de l’entreprise ou l’épuisement d’un thème de gestion - yvon Pesqueux,CNAM - Gouvernance, éthique et RSE ; état des lieux et perspectives - Dir. Olivier Meier, GuillaumeSchier - Coll. Recherche en Management - hermès, Lavoisier - 2009

[20] Quand l’entreprise s’affiche «responsable»… - Gabriel Saint-Lambert - Education permanente -n° 167 - 2006-2

[21] L’évaluation ; Dimension épistémique dans le paradigme de la complexité ; Application à l’évaluationdes compétences - jean-yves Rossignol - 2012 (à paraître)

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annexe

Parmi les diverses rubriques des syllabus standardisés, l’une d’elles donne le ou les niveaux de compétencesvisés par l’enseignement.L’échelle des niveaux, notés de 1 à 4 est la suivante.

Niveau 1NotionsLa personne est en mesure de :

- comprendre les notions ;- savoir exploiter des résultats pour comprendre le contexte de travail ;- savoir exercer ses fonctions dans un contexte totalement contrôlé et sous supervision ;- utiliser les composantes élémentaires de la compétence.

Niveau 2Mise en œuvre couranteLa personne est en mesure de :

- décrire des notions, les restituer ;- utiliser, exploiter des résultats ou manipuler des outils dans son contexte de travail à des fins de

production ;- exercer ses fonctions dans un contexte qui peut sortir du cadre normal, mais sans situation d’urgence

;- mettre en œuvre aisément les différentes composantes de la compétence.

Niveau 3MaîtriseLa personne est en mesure de :

- mener à bien des travaux d’analyse et de synthèse ;- concevoir en argumentant et justifiant ;- exercer ses fonctions éventuellement dans un contexte mouvant, incertain et d’urgence ;- participer à la transmission de cette compétence.

Niveau 4ExpertiseLa personne est en mesure de :

- juger, critiquer, valider, corriger ;- innover, concevoir de nouveaux outils, inventer de nouvelles méthodes ;- organiser le travail éventuellement en situation mouvante, incertain et d’urgence ;- être un référent pour la transmission, l’évolution et la mise en œuvre de cette compétence.

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syllabus - cge-news.com€¦ · vocation «… d’accompagner les équipes de recherche qui...

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