| 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 de « Rétro-ingénierie de l'éolienne » comme préalable aux autres activités proposées.
Réseau des concepts prescrits reliés au thème
Le nombre de périodes ainsi que l'effectif composant les équipes d'élèves sont donnés ici à titre indicatif. Il revient à l'enseignant de déterminer ces paramètres selon ses besoins et ses exigences.
Période 1. Présentation de l'activité
Exposer l’objectif de l'activité aux élèves : Évaluer le potentiel éolien de leur cour d'école à l'aide d'un instrument permettant de mesurer la force du vent, l'anémomètre (au besoin, expliquer l'étymologie du mot).
Demander aux élèves de dessiner sur une feuille de papier le plan de l'enceinte de l'école (voir exemple dans Documents de l'enseignant) en tenant compte du bâtiment principal, des bâtiments avoisinants ainsi que de l'emplacement des arbres et des autres obstacles qui pourraient freiner la course du vent.
Amener la classe dans la cour ou à l’extérieur de l’école.
Demander aux élèves d’observer et de décrire les effets du vent autour d’eux et d'identifier la direction dominante du vent à l'aide d'une boussole ou d'une girouette.
Demander aux élèves d'observer la force du vent à différents endroits de l'enceinte de l'école pour qu’ils comprennent qu’il est nécessaire de noter les observations pour effectuer des comparaisons. Par exemple, autour des bâtiments, il y a une augmentation de la force résultante du vent (principe de Bernoulli).
Retour en classe, regroupement des élèves en équipes de 3 à 4, réflexion, à partir du cahier des charges, des matériaux qui leur sont disponibles, recherche sur Internet ou, tout simplement, appel à leurs connaissances antérieures pour trouver comment concevoir un anémomètre, et élaboration du schéma de construction.
Faire observer et décrire le schéma, amener les élèves à formuler des hypothèses sur le fonctionnement de l'objet.
Manipulation du matériel et des matériaux disponibles et début de la réalisation (conception technologique).
Discuter avec les élèves de la façon dont la vitesse et la direction du vent doivent être notées sur leur plan.
Période 4. Mise à l'essai
Pour tester l’anémomètre, sortir de nouveau avec les élèves dans la cour d'école avec tout leur matériel, plan et crayons; répartir chaque équipe en deux ou trois endroits de la cour où elle devra mesurer la vitesse du vent à l'aide de son anémomètre.
Chaque groupe doit inscrire les informations recueillies à l'emplacement correspondant sur son plan (par exemple, les élèves peuvent indiquer par des flèches la direction du vent et colorier différemment les endroits où la vitesse du vent est la plus forte, la plus faible, etc.).
Remarque
Période 5. Synthèse et présentation
- De retour en classe, demander aux élèves de consigner les résultats dans un tableau et de représenter ces résultats au moyen d’un graphique.
- Synthèse des concepts traités dans l'activité et évaluation par l'enseignant (par questionnement).
On peut demander aux élèves de mesurer la vitesse du vent au même endroit de l'enceinte de l'école, mais à différents moments de la journée ou différents jours de la semaine, voire du mois, et faire ensuite un graphique à partir de ces données.
Pour l'intégration des mathématiques (voir ci-dessous) : en classe, le vent peut être simulé par un ventilateur domestique dont les élèves varieront les vitesses pour obtenir différentes lectures. Les élèves peuvent aussi tester leur mini-éolienne préalablement fabriquée (voir la SAÉ Concevoir une mini-éolienne) en variant la vitesse du « vent » et en tenant leur instrument à des angles différents (voir Documents de l'enseignant).
Expliquer aux élèves l'échelle de Beaufort, leur demander d'utiliser son principe pour mesurer la vitesse du vent dans la cour d'école et comparer les résultats obtenus avec l'anémomètre.
Sachant qu'un mégawatt = 1000 KWh et qu'une éolienne produit environ 400 mégawatt heure dans une année, demander aux élèves combien d'électricité peut consommer, en moyenne, leur école durant une année scolaire. Combien d'éoliennes seraient nécessaires pour combler les besoins de l'école en électricité? etc.
Sachant que l'école se situe en milieu urbain, de quels facteurs (économiques, écologiques, sociaux, etc.) demander aux élèves s'il faut tenir compte avant l'installation d'une éolienne près de l'école.
Intégration des mathématiques
Documents de l'enseignant
Fabrication de l'anémomètre
Intégration des mathématiques
Exemples de grilles d'évaluation
Sites offrant des grilles d'évaluation
Lien avec d'autres situations d'apprentissage et d'évaluation
Rétro-ingénierie d'une mini-éolienne
Rétro-ingénierie d'un moteur électrique
Concevoir une mini-éolienne
Pour ou contre l'énergie éolienne
Holà les moteurs!
Documentation suplémentaire
