Programme de terminale des enseignements technologiques communs du baccalauréat STI2D

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1. Principes de conception des systèmes et développement durable : identifier les tendances d’évolution des systèmes, les concevoir en facilitant leur usage raisonné et en limitant leurs impacts environnementaux.
    1.1 Compétitivité et créativité
        1.1.3 Compromis complexité-efficacité-coût
tc3Relation fonction/coût/besoin Relation fonction/coût/réalisation Relation fonction/impact environnemental
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2L’approche des compromis se fait par comparaison (analyses relatives) de solutions en disposant de bases de données de coût (exemple : pour plusieurs solutions, comparaison du gain sur la consommation énergétique et de la réduction de l’impact environnemental avec le coût d’installation et d’exploitation). Cette notion de compromis technico-économique est le coeur des compétences d’un technicien, il convient d’y apporter une attention permanente tout au long de la formation tant dans le tronc commun que dans les spécialités.
    1.2 Éco-conception
        1.2.3 Utilisation raisonnée des ressources
tc8Impacts environnementaux associés au cycle de vie du produit : - conception (optimisation des masses et des assemblages) - contraintes d’industrialisation, de réalisation, d’utilisation (minimisation et valorisation des pertes et des rejets) et de fin de vie - minimisation de la consommation énergétique2Approche comparative sur des cas d’optimisation. Ce concept est abordé à l’occasion d’études de dossiers technologiques globales portant sur les différents champs technologiques. On peut ainsi établir un bilan carbone des principaux matériaux isolants dans un habitat, évaluer l’impact environnemental d’une structure de bâtiment d’un point de vue consommation énergétique, analyser le recyclage des solutions de stockage d’énergie et de production d’énergie renouvelable, analyser les solutions de recyclage des matériaux et de déconstruction d’un produit. Concernant l’apport de la chaîne d’information, on s’appuie sur les spécifications normalisées (pollutions conduite et rayonnée) en vigueur au moment de l’étude. On peut montrer que la chaîne d’information permet un usage raisonné des matières d’oeuvre et donc limite les impacts par une gestion des ressources.
tc9Efficacité énergétique d’un système
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2Approche comparative sur des cas d’optimisation. Ce concept est abordé à l’occasion d’études de dossiers technologiques globales portant sur les différents champs technologiques. On peut ainsi établir un bilan carbone des principaux matériaux isolants dans un habitat, évaluer l’impact environnemental d’une structure de bâtiment d’un point de vue consommation énergétique, analyser le recyclage des solutions de stockage d’énergie et de production d’énergie renouvelable, analyser les solutions de recyclage des matériaux et de déconstruction d’un produit. Concernant l’apport de la chaîne d’information, on s’appuie sur les spécifications normalisées (pollutions conduite et rayonnée) en vigueur au moment de l’étude. On peut montrer que la chaîne d’information permet un usage raisonné des matières d’oeuvre et donc limite les impacts par une gestion des ressources.
2. Outils et méthodes d’analyse et de description des systèmes : identifier les éléments influents d’un système, décoder son organisation et utiliser un modèle de comportement pour prédire ou valider ses performances.
    2.2 Outils de représentation
        2.2.1 Représentation du réel
tc13Croquis (design produit, architecture)
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2L’exploitation concerne uniquement les utilisations en moyen de communication : - réalisation d’une image selon un point de vue (du concepteur, du spécificateur, du fabricant, du commercial, du spécialiste de la maintenance, du monteur, de l'installateur, de l'utilisateur, etc.) ; - adaptation des formats de données ; - restitution associée à une représentation et choix du support.
tc14Représentation volumique numérique des systèmes
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3L’exploitation concerne uniquement les utilisations en moyen de communication : - réalisation d’une image selon un point de vue (du concepteur, du spécificateur, du fabricant, du commercial, du spécialiste de la maintenance, du monteur, de l'installateur, de l'utilisateur, etc.) ; - adaptation des formats de données ; - restitution associée à une représentation et choix du support.
tc15Exploitation des représentations numériques
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3L’exploitation concerne uniquement les utilisations en moyen de communication : - réalisation d’une image selon un point de vue (du concepteur, du spécificateur, du fabricant, du commercial, du spécialiste de la maintenance, du monteur, de l'installateur, de l'utilisateur, etc.) ; - adaptation des formats de données ; - restitution associée à une représentation et choix du support.
        2.2.2 Représentations symboliques
tc16Représentation symbolique associée à la modélisation des systèmes : diagrammes adaptés SysML, graphe de flux d’énergie, schéma cinématique, schéma électrique, schéma fluidique.3L’enseignement sur les schémas se limite au mode lecture et interprétation sur des systèmes ou sous-systèmes simples. Le schéma cinématique n’est pas obligatoirement le schéma minimal mais celui qui correspond le mieux à la description fonctionnelle du mécanisme étudié. Le schéma architectural permet de décrire l’organisation structurelle d’un produit industriel de manière non normalisée, il fait apparaître les composants et constituants (choix techniques).
tc17Schéma architectural (mécanique, énergétique, informationnel)
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3L’enseignement sur les schémas se limite au mode lecture et interprétation sur des systèmes ou sous-systèmes simples. Le schéma cinématique n’est pas obligatoirement le schéma minimal mais celui qui correspond le mieux à la description fonctionnelle du mécanisme étudié. Le schéma architectural permet de décrire l’organisation structurelle d’un produit industriel de manière non normalisée, il fait apparaître les composants et constituants (choix techniques).
tc18Représentations des répartitions et de l’évolution des grandeurs énergétiques (diagramme, vidéo, image)3L’enseignement sur les schémas se limite au mode lecture et interprétation sur des systèmes ou sous-systèmes simples. Le schéma cinématique n’est pas obligatoirement le schéma minimal mais celui qui correspond le mieux à la description fonctionnelle du mécanisme étudié. Le schéma architectural permet de décrire l’organisation structurelle d’un produit industriel de manière non normalisée, il fait apparaître les composants et constituants (choix techniques).
tc19Représentations associées au codage de l’information : variables, encapsulation des données
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2L’enseignement sur les schémas se limite au mode lecture et interprétation sur des systèmes ou sous-systèmes simples. Le schéma cinématique n’est pas obligatoirement le schéma minimal mais celui qui correspond le mieux à la description fonctionnelle du mécanisme étudié. Le schéma architectural permet de décrire l’organisation structurelle d’un produit industriel de manière non normalisée, il fait apparaître les composants et constituants (choix techniques).
    2.3 Approche comportementale
        2.3.1 Modèles de comportement
tc21Identification des variables du modèle, simulation et comparaison des résultats obtenus au système réel ou à son cahier des charges2Il s’agit de proposer une approche simple permettant de justifier l’utilisation d’un modèle de comportement, pouvant s’appuyer sur une simulation, permettant de justifier le paramétrage, les objectifs associés (justification de performance, prédiction d’un comportement ) et la comparaison avec le réel.
        2.3.2 Comportement des matériaux
tc22Matériaux composites, nano matériaux. Classification et typologie des matériaux2Privilégier une approche qualitative par comparaison à partir d’expérimentations permettant de retenir des ordres de grandeur. Toutes les familles de matériaux sont expérimentées en lien avec les domaines d’emplois caractéristiques. Les matériaux composites sont ceux de tous les systèmes. La progression pédagogique est à coordonner avec celle de physique sur les points complémentaires des programmes.
tc23Comportements caractéristiques des matériaux selon les points de vue2Privilégier une approche qualitative par comparaison à partir d’expérimentations permettant de retenir des ordres de grandeur. Toutes les familles de matériaux sont expérimentées en lien avec les domaines d’emplois caractéristiques. Les matériaux composites sont ceux de tous les systèmes. La progression pédagogique est à coordonner avec celle de physique sur les points complémentaires des programmes.
tc24Mécaniques (efforts, frottements, élasticité, dureté, ductilité)2Privilégier une approche qualitative par comparaison à partir d’expérimentations permettant de retenir des ordres de grandeur. Toutes les familles de matériaux sont expérimentées en lien avec les domaines d’emplois caractéristiques. Les matériaux composites sont ceux de tous les systèmes. La progression pédagogique est à coordonner avec celle de physique sur les points complémentaires des programmes.
tc25Thermiques (échauffement par conduction, convection et rayonnement, fusion, écoulement)2Privilégier une approche qualitative par comparaison à partir d’expérimentations permettant de retenir des ordres de grandeur. Toutes les familles de matériaux sont expérimentées en lien avec les domaines d’emplois caractéristiques. Les matériaux composites sont ceux de tous les systèmes. La progression pédagogique est à coordonner avec celle de physique sur les points complémentaires des programmes.
        2.3.3 Comportement mécanique des systèmes
tc28Résistance des matériaux : hypothèses et modèle poutre, types de sollicitations simples, notion de contrainte et de déformation, loi de Hooke et module d’Young, limite élastique, étude d’une sollicitation simple2On se limite à une résolution graphique de l’équilibre d’un solide soumis à trois forces et à l’utilisation du modèle de présentation « torseur statique » en mode descriptif uniquement. La majorité des activités est pratique et se déroule sur des maquettes didactisées et des dispositifs expérimentaux simples. Actions : ponctuelles, linéiques uniformément réparties, couples, moments. Sollicitations : traction, compression, flexion simple.
        2.3.4 Structures porteuses
tc29Aspects vibratoires
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2À ne traiter que sous forme expérimentale de manière à faire apparaître le lien entre amplitude des vibrations, fréquence et inertie - raideur du produit. Modélisation du transfert de charges (efforts) dans une structure filaire (de type portique, charpente ou poutres-poteaux) Identification qualitative des sollicitations auxquelles sont soumis les éléments (traction, compression, flexion). Association du type de sollicitations à un choix de matériaux.
        2.3.5 Comportement énergétique des systèmes
tc31Analyse des pertes de charges fluidiques, caractéristiques des composants
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3L’analyse de systèmes simples doit permettre de montrer l’analogie entre les éléments mécaniques, électriques, hydrauliques. On privilégie l’emploi de formulaires pour la détermination des pertes de charges des réseaux fluidiques. Activités pratiques sur maquettes instrumentées permettant de caractériser les paramètres influents du fonctionnement de différentes chaînes d’énergies et d’optimiser les échanges d’énergie entre une source et une charge. On s’attache à la caractéristique des charges en lien avec un modèle de comportement. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement.
tc33Conservation d’énergie, pertes et rendements, principe de réversibilité
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3L’analyse de systèmes simples doit permettre de montrer l’analogie entre les éléments mécaniques, électriques, hydrauliques. On privilégie l’emploi de formulaires pour la détermination des pertes de charges des réseaux fluidiques. Activités pratiques sur maquettes instrumentées permettant de caractériser les paramètres influents du fonctionnement de différentes chaînes d’énergies et d’optimiser les échanges d’énergie entre une source et une charge. On s’attache à la caractéristique des charges en lien avec un modèle de comportement. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement.
tc34Natures et caractéristiques des sources et des charges3L’analyse de systèmes simples doit permettre de montrer l’analogie entre les éléments mécaniques, électriques, hydrauliques. On privilégie l’emploi de formulaires pour la détermination des pertes de charges des réseaux fluidiques. Activités pratiques sur maquettes instrumentées permettant de caractériser les paramètres influents du fonctionnement de différentes chaînes d’énergies et d’optimiser les échanges d’énergie entre une source et une charge. On s’attache à la caractéristique des charges en lien avec un modèle de comportement. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement.
tc35Caractérisation des échanges d’énergie entre source et charge : disponibilité, puissance, reconfiguration, qualité, adaptabilité au profil de charge, régularité2L’analyse de systèmes simples doit permettre de montrer l’analogie entre les éléments mécaniques, électriques, hydrauliques. On privilégie l’emploi de formulaires pour la détermination des pertes de charges des réseaux fluidiques. Activités pratiques sur maquettes instrumentées permettant de caractériser les paramètres influents du fonctionnement de différentes chaînes d’énergies et d’optimiser les échanges d’énergie entre une source et une charge. On s’attache à la caractéristique des charges en lien avec un modèle de comportement. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement.
        2.3.6 Comportements informationnels des systèmes (3)
tc36Caractérisation de l’information : expression, visualisation, interprétation, caractérisations temporelle et fréquentielle
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2Activités pratiques liées à la mise en oeuvre d’un produit industriel ou d’un système permettant l’application des différents modèles de description de l’information (en statique et en dynamique) et la caractérisation des entrées-sorties de ses différents constituants. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement. Au niveau de l’expression de l’information on se limite aux grandeurs statistiques usuelles (moyenne et écart type)
tc37Modèles de description en statique et en dynamique
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3Activités pratiques liées à la mise en oeuvre d’un produit industriel ou d’un système permettant l’application des différents modèles de description de l’information (en statique et en dynamique) et la caractérisation des entrées-sorties de ses différents constituants. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement. Au niveau de l’expression de l’information on se limite aux grandeurs statistiques usuelles (moyenne et écart type)
tc38Modèles algorithmiques : structures algorithmiques élémentaires (boucles, conditions, transitions conditionnelles). Variables
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3Activités pratiques liées à la mise en oeuvre d’un produit industriel ou d’un système permettant l’application des différents modèles de description de l’information (en statique et en dynamique) et la caractérisation des entrées-sorties de ses différents constituants. Les modèles de comportement sont étudiés autour d’un point de fonctionnement. Au niveau de l’expression de l’information on se limite aux grandeurs statistiques usuelles (moyenne et écart type)
3. Solutions technologiques : identifier une solution technique, développer une culture des solutions technologiques.
    3.1 Structures matérielles et/ou logicielles
        3.1.1 Choix des matériaux
tc39Principes de choix, indices de performances, méthodes structurées d’optimisation d’un choix, conception multi-contraintes et multi-objectifs2On se limite à des études de dossiers technologiques montrant que le choix d’un matériau répond à des contraintes du cahier des charges et relève d’une démarche structurée s’appuyant sur l’utilisation de bases de données, permettant une analyse selon plusieurs critères. Les approches multi-contraintes et multi-objectifs permettent de montrer que les choix de matériaux relèvent de compromis entre des critères opposés. Les indices de performance permettent de relier les connaissances de Rdm. avec le choix des matériaux.
        3.1.2 Typologie des solutions constructives des liaisons entre solides
tc41Relation avec les mouvements/déformations et les efforts3On aborde les différents types de liaisons et leurs déclinaisons dans des objets manufacturés (analyse des mouvements cinématiques) ou dans des ouvrages (analyses des déformations).
        3.1.3 Typologie des solutions constructives de l’énergie
tc42Système énergétique mono-source
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2Il s’agit d’identifier les différents types de structures d’association de transformateurs d’énergie et de modulateurs associés ainsi que les formes d’énergies transformées.
tc43Système énergétique multi-source et hybride
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2Il s’agit d’identifier les différents types de structures d’association de transformateurs d’énergie et de modulateurs associés ainsi que les formes d’énergies transformées.
        3.1.4 Traitement de l’information
tc44Codage (binaire, hexadécimal, ASCII) et transcodage de l’information, compression, correction3Les opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies. On se limite aux principes de la programmation objet. Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.
tc45Programmation objet : structures élémentaires de classe, concept d'instanciation2Les opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies. On se limite aux principes de la programmation objet. Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.
tc46Traitement programmé : structure à base de microcontrôleurs et structures spécialisées (composants analogiques et/ou numériques programmables)2Les opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies. On se limite aux principes de la programmation objet. Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.
tc47Systèmes événementiels : logique combinatoire, logique séquentielle3Les opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies. On se limite aux principes de la programmation objet. Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.
tc48Traitement analogique de l’information : opérations élémentaires (addition, soustraction, multiplication, saturation)1Les opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies. On se limite aux principes de la programmation objet. Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.
    3.2 Constituants d’un système
        3.2.1 Transformateurs et modulateurs d’énergie associés
tc49Adaptateurs d’énergie : réducteurs mécaniques, transformateurs électriques parfaits et échangeurs thermiques2Seuls les réducteurs à engrenage droit et à axes parallèles sont abordés. Il convient d’insister sur la complémentarité entre modulation et conversion d’énergie permettant de s’adapter aux caractéristiques de la charge. L’étude des convertisseurs d’énergie inclut les systèmes d’échanges thermiques. Les convertisseurs d’énergie sont traités en se limitant à leurs caractéristiques d’entrées/sorties externes. Le moteur thermique n’est étudié que dans le cas d’une hybridation.
tc50Actionneurs et modulateurs : moteurs électriques et modulateurs, vérins pneumatiques et interfaces, vannes pilotées dans l’habitat pour des applications hydrauliques et thermiques3Seuls les réducteurs à engrenage droit et à axes parallèles sont abordés. Il convient d’insister sur la complémentarité entre modulation et conversion d’énergie permettant de s’adapter aux caractéristiques de la charge. L’étude des convertisseurs d’énergie inclut les systèmes d’échanges thermiques. Les convertisseurs d’énergie sont traités en se limitant à leurs caractéristiques d’entrées/sorties externes. Le moteur thermique n’est étudié que dans le cas d’une hybridation.
tc51Accouplements permanents ou non, freins2Seuls les réducteurs à engrenage droit et à axes parallèles sont abordés. Il convient d’insister sur la complémentarité entre modulation et conversion d’énergie permettant de s’adapter aux caractéristiques de la charge. L’étude des convertisseurs d’énergie inclut les systèmes d’échanges thermiques. Les convertisseurs d’énergie sont traités en se limitant à leurs caractéristiques d’entrées/sorties externes. Le moteur thermique n’est étudié que dans le cas d’une hybridation.
tc52Convertisseurs d'énergie : ventilateurs, pompes, compresseurs, moteur thermique2Seuls les réducteurs à engrenage droit et à axes parallèles sont abordés. Il convient d’insister sur la complémentarité entre modulation et conversion d’énergie permettant de s’adapter aux caractéristiques de la charge. L’étude des convertisseurs d’énergie inclut les systèmes d’échanges thermiques. Les convertisseurs d’énergie sont traités en se limitant à leurs caractéristiques d’entrées/sorties externes. Le moteur thermique n’est étudié que dans le cas d’une hybridation.
tc53Éclairage2Seuls les réducteurs à engrenage droit et à axes parallèles sont abordés. Il convient d’insister sur la complémentarité entre modulation et conversion d’énergie permettant de s’adapter aux caractéristiques de la charge. L’étude des convertisseurs d’énergie inclut les systèmes d’échanges thermiques. Les convertisseurs d’énergie sont traités en se limitant à leurs caractéristiques d’entrées/sorties externes. Le moteur thermique n’est étudié que dans le cas d’une hybridation.
        3.2.2 Stockage d’énergie
tc54Constituants permettant le stockage sous forme : - mécanique, hydraulique ou pneumatique : sous forme potentielle et/ou cinétique - chimique : piles et accumulateurs, combustibles, carburants, comburants - électrostatique : condensateur et super condensateur - électromagnétique - thermique : chaleur latente et chaleur sensible2On se limite à l’étude du bilan énergétique externe des systèmes de stockage durant les principales phases de fonctionnement.
        3.2.3 Acquisition et codage de l’information
tc57Filtrage de l’information : types de filtres (approche par gabarit)
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3On privilégie des activités de travaux pratiques articulées autour de chaînes d’acquisition et de traitement logiciel, après instrumentation de systèmes réels.
tc58Restitution de l’information : approche qualitative des démodulations (transducteurs voix, données, images ; commande des pré-actionneurs)
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2On privilégie des activités de travaux pratiques articulées autour de chaînes d’acquisition et de traitement logiciel, après instrumentation de systèmes réels.
        3.2.4 Transmission de l’information, réseaux et internet
tc59Transmission de l’information (modulations d’amplitude, modulations de fréquence, modulations de phase)
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1L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
tc60Caractéristiques d’un canal de transmission, multiplexage
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1L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
tc61Organisations matérielle et logicielle d’un dispositif communicant : constituants et interfaçages
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2L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
tc62Modèles en couche des réseaux, protocoles et encapsulation des données
Fiche sti.ac-bordeaux
2L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
tc63Adresse physique (Mac) du protocole Ethernet et adresse logique (IP) du protocole IP. Lien adresse Mac/IP : protocole ARP
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3L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
tc64Architecture client/serveur : protocoles FTP et HTTP
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1L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
tc65Gestion d'un noeud de réseau par le paramétrage d'un routeur : adresses IP, Nat/Pat, DNS, pare-feu
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2L’ensemble de ces domaines liés aux transmissions de l’information sur des réseaux est étudié de manière plus approfondie dans la spécialisation Sin. En classe de première, on se limite à la découverte de la communication via un réseau local de type Ethernet.
 
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