Nous avons développé au cours des trente-cinq dernières années une nouvelle pédagogie de la thermodynamique appliquée à la conversion thermodynamique de l'énergie aujourd'hui utilisée dans plus de cent vingt établissements d'enseignement supérieur, tant en licence qu'en maîtrise (écoles d'ingénieurs, universités) qu'en formation professionnelle.

Le changement de paradigme éducatif que nous avons introduit repose sur un déplacement des connaissances acquises par les élèves. L'écriture des équations décrivant les évolutions subies par les fluides est drastiquement réduite, les calculs étant effectués par un simulateur tel que Thermoptim sans que l'apprenant ait besoin d'en connaître les détails. Ils consacrent la plupart du temps d'une part à l'apprentissage des technologies, et d'autre part à la réflexion sur l'architecture des cycles thermodynamiques tant conventionnels qu'innovants, en étudiant et en paramétrant graphiquement des modèles de divers systèmes énergétiques au lieu de se limiter à des cycles théoriques caricaturalement simplifiés afin d'être calculables analytiquement.

La nouvelle méthode d'enseignement a la particularité d'être à la fois beaucoup plus simple que les approches classiques pour l'introduction à la discipline, et beaucoup plus puissante pour les étudiants confirmés qui peuvent aller plus loin dans leurs études grâce à un environnement de modélisation puissant et ouvert. Ils peuvent travailler sur des cycles innovants réels en cours d'élaboration dans les laboratoires et les entreprises.

Trois modes pour notre approche pédagogique

L'ensemble des développements que nous avons effectués au cours des années a débouché sur une évolution de notre approche pédagogique initiale pour répondre aux besoins d'apprenants de profils variés.

Il en résulte qu'elle peut aujourd'hui se décliner selon trois modes complémentaires en fonction de leur niveau scientifique.

• Le premier mode, la présentation allégée, répond aux besoins des apprenants disposant d'un bagage scientifique minimal, et donc ne fait appel ni à l'entropie ni à l'exergie. Les exercices pratiques utilisent les explorations dirigées de modèles simples. Il s'agit typiquement du cours proposé dans nos MOOC CTC.

• Le second mode, que l'on peut qualifier de progressif, s'adresse à des apprenants en licence ou à des professionnels en activité, pas particulièrement motivés par les aspects théoriques tout en étant capables de les suivre s'il le faut. Il commence par la présentation allégée que l'on complète en introduisant une démarche d'amélioration des cycles s'appuyant sur les bilans exergétiques et la comparaison avec le cycle de Carnot dans le diagramme entropique. Les exercices pratiques utilisent les explorations dirigées de modèles ainsi que quelques séances Diapason.

• Le troisième mode est destiné à des élèves en master ou école d'ingénieurs familiers des développements théoriques. Il se distingue des précédents par deux points :

  • Tout d'abord, ces élèves sont habitués à une présentation "cartésienne" et disciplinaire de leurs enseignements, et rien ne s'oppose à ce que l'on commence par leur présenter toute la théorie avant de passer aux applications ;

  • Ensuite, comme pour eux l'utilisation de l'entropie ne pose aucun problème, on peut très rapidement introduire les diagrammes entropiques (T,s) et ceux de Mollier (h, s) ainsi que l'exergie et les bilans exergétiques.

Ce livre peut servir de support de cours pour les deux premiers modes, l'édition 2009 comportant des compléments relevant davantage du troisième.