| Situation d'apprentissage-évaluation |
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Vous trouverez ici un ensemble de ressources utiles pour la mise en œuvre de la SAÉ, dont la liste peut varier d’une SAÉ à l’autre. Les documents pour l’enseignant offrent, par exemple :
- De la documentation sur les concepts prescrits (Compléments d’information)
- Des questions pour animer une discussion sur les connaissances antérieures des élèves (Questionnement en lien avec la SAE)
- Un questionnaire sur les conceptions initiales des élèves (Enquête sur les conceptions initiales)
- Une synthèse de conceptions initiales d’élèves, ainsi que des questions à poser aux élèves et des activités didactiques favorisant le changement de leurs conceptions (Obstacles et aides didactiques par rapport aux concepts prescrits (version imprimable))
- Une banque de questions d’évaluation (Évaluation formative des concepts prescrits en cours d'apprentissage)
Description du thème : Éole à l'école
Le vent, source d’énergie renouvelable, est créé par le déplacement de masses d’air en raison des phénomènes naturels du réchauffement et du refroidissement de la Terre. Cette forme d’énergie, appelée l'énergie éolienne, a servi depuis le Moyen Âge à divers usages pour suppléer la force humaine, notamment pour moudre le grain et pomper l’eau, pour la navigation à la voile ou tout simplement pour le séchage. De nos jours, les éoliennes gagnent peu à peu notre habitat en raison de leur capacité à produire de l'électricité et à ainsi permettre au consommateur d'économiser davantage l'énergie non renouvelable.
Au cours d'une série de situations d'apprentissage et d'évaluation, l'élève découvre ce qu'est une éolienne, apprend à se servir des sciences et de la technologie pour en fabriquer une lui-même et en comprendre le fonctionnement, et développe un sentiment d’émerveillement et de curiosité, accompagné d’un sens critique à l’égard de l'exploitation de l'environnement, du développement technologique et des biens de consommation.
Le thème Éole à l'école présente plusieurs situations d'apprentissage et d'évaluation; l'ordre de présentation et le nombre de périodes consacrées au thème dépendent des besoins de l'enseignant (certaines activités sont d'ailleurs proposées comme préalables ou comme optionnelles). Néanmoins, dans le souci de respecter l'esprit de la nouvelle réforme ainsi que les principes de l'ingénierie inverse, qui consiste à défaire et à analyser un objet ou un système en vue d'en comprendre les principes de conception, nous suggérons vivement l'activité Rétro-ingénierie de l'éolienne comme préalable aux autres activités proposées.
Démarche technologique de conception
Réseau des concepts prescrits reliés au thème
Cette SAÉ peut s'étaler sur 4 ou 5 périodes selon les exigences de l'enseignant. Les élèves seront répartis en équipes de quatre. À la fin des périodes prévues, chacun de ces groupes aura à tester les performances de son système technologique avec un multimètre en sollicitant l'aide de l'enseignant. Ce dernier pourra évaluer les équipes par une présentation orale de leur mini-éolienne.
Période 1. Présentation de l'activité, du matériel et des matériaux
- Répartir les élèves en groupes de 4 et remettre le cahier des charges et les consignes de sécurité.
- Expliquer aux élèves qu’à la place du vent, on utilise un ventilateur qui produit de l’énergie mécanique. Celui-ci, fait tourner l’hélice, qui actionne la molette du moteur et produit ainsi de l’électricité.
- Expliquer que ce dispositif est une éolienne (dans sa forme très simplifiée!) : dans la réalité, l’énergie est produite par la force exercée par le vent sur les ailes d’une hélice (constituée de pales). Cette hélice à pales est montée sur une tour (un mât) qui peut être reliée à un générateur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.
- Choix du matériel et des matériaux adéquats, par les élèves, à partir du cahier des charges, des consignes données par l'enseignant et de leurs grilles d'analyse de rétro-ingénierie. Si les élèves n'ont pas fait l'activité sur la rétro-ingénierie, ils devront effectuer une recherche sur Internet afin de se documenter et de concevoir leur propre modèle d'éolienne. Si une gamme de fabrication ou des consignes de fabrication leur sont données, il ne s'agit plus d'une démarche de conception, mais d'une simple fabrication (bricolage).
- Réflexion en équipe sur la façon de concevoir l'éolienne et élaboration au propre du schéma de construction.
- Les élèves manipulent le matériel et les matériaux et entament la démarche de conception.
Période 2. Montage, assemblage des matériaux
- Suivi du travail de conception et montage des éoliennes.
- Questionnement, obstacles didactiques, etc.
Période 3. Tests de performance des prototypes
- Vérification, par chaque équipe, du fonctionnement de son éolienne à l’aide du ventilateur disposé à une distance donnée.
- Utilisation du multimètre (avec l'aide de l'enseignant) pour mesurer l'intensité produite (en Volt) pour chacun des prototypes.
- Évaluation, par les élèves, du prototype produit à partir d’une grille basée sur le cahier des charges du système technologique.
Période 4. Retour en plénière
- Retour sur l'activité, à l'aide des schémas de principe et de construction, synthèse des concepts traités dans les activités, illustration du fonctionnement d'un générateur (simulation d'un générateur), principes d'électricité et évaluation par l'enseignant (par questionnement).
Documents de l'enseignant
Documents relatifs à l'hélice
Exemples de grilles d'évaluation
Sites offrant des exemples de grilles d'évaluation
Lien avec d'autres situations d'apprentissage et d'évaluation
- Rétro-ingénierie d'une mini-éolienne
- Pour ou contre l'énergie éolienne?
- Éole dans la cour d'école
- Rétro-ingénierie d'un moteur électrique
- Holà les moteurs!
Documentation suplémentaire
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