LES NANOTECHNOLOGIES AU COLLÈGE JEAN LACAZE

o depuis 4 anso équipe pluridisciplinaire (anglais, H.G.E. C, mathématiques, physique-chimie, S. V. T. et technologie)o pour 2 classes tout au long de l’année scolaire

o 7 séances classe entièreo 4 ateliers avec 6 à 8 élèves en deux sessions

o visite du L. A. A. S. et de l’A. I. M. Eo débat citoyen en ½ classe (4 groupes)o séance de lien pour tous les ateliers avec les chercheurso présentation finale par les élèves à l’ensemble de la communauté éducative (familles, élèves, enseignants, chercheurs, institutions de tutelle)

Les ateliers

Le carbone dans tous ces états

Le mouvement des micro-organismes

Bio mimétisme et nano-réplication

Allons, citoyens !

Le carbone dans tous ces états

Intervenants Activités Matériel /

Equipement

1 Physique /Chimie

« Se renseigner sur le carbone » Ordinateur, connexion internet

2 Physique /Chimie - Anglais

What do you know about carbon ? Are these forms of carbon ? What are their properties ?

Mine de crayon, diamant, lame de verre, générateur, lampe, multimètre, fils de câblage

3 Anglais /Mathématiques

Les différentes structures diamant/graphite• test du scotch : le graphène• construction d'une « feuille de graphène » : avantages/inconvénients, on « roule » la feuille pour obtenir un « nanotube »• calcul du diamètre d'un nanotube correspondant à une longueur d'un mètreQuel est l'intérêt ?

Images animées de représentations de diamant et de graphite, scotch, mine de crayon, Polydrons, extraits livre de physique

Objectifs : découverte des matériaux à base de carbone pur (formes naturelles, formes artificielles) Compétences : C1, C2, C3, C4, C7

Le carbone dans tous ces états

4 Mathématiques

La maquette de fullerène : un autre assemblage en sphère• comment construire une sphère avec des hexagones ? • nécessité d'utiliser des pentagones • nombre de faces (hexagones, pentagones), nombres de sommets (C60) • mesure de la représentation : recherche du coefficient d'agrandissement

Polydrons, mètre, doc

5 Technologie Maquette virtuelle d'une molécule de fullerène

Ordinateur, logiciel Solidworks

6 Chercheurs - découverte des fullerènes et des nanotubes- les applications et les risques (débat)

Le mouvement des micro-organismes

Intervenants Activités Matériel /

Equipement

1 S. V. T. Le microscope optiquefonctionnement : le trajet de la lumière, schématisation

microscopes

2 S. V. T. Observation de « bestioles » dans une goutte d'eau croupiechaque élève choisit une « bestiole », la dessine, estime sa taille et l'identifie.Comment le mouvement est possible ?

microscopes, lames, lamelles, eau croupie

3 / 4

S. V. T. Les déplacements, capture vidéos des mouvementsreconnaissance du mouvement réel, du mouvement Brownien

microscopes, lames, lamelles, eau croupie, caméra, lame graduée

Objectifs : observation du « petit », être « apprenti chercheur » Compétences : C3, C7

Le mouvement des micro-organismes

5 Mathématiques

Détermination de la vitesse à partir des vidéos• sélectionner la vidéo• comprendre la graduation• déterminer la distance et le temps• calculer la vitesse en µm/s• « se représenter le résultat à notre échelle » : à partir de la taille moyenne du groupe• coefficient d'agrandissement et obtention de la vitesse en km/h• ramener cette vitesse à des situations concrètes

Vidéos de la séance précédente

6 Chercheurs - lien avec les nanomoteurs

Bio mimétisme et nano-réplication Objectifs : lien entre l’observation du vivant et « l’imitation » possible dans les applications, être « apprenti chercheur » Compétences : C3, C4, C7

Intervenants Activités Matériel /

Equipement

1 Mathématiques/ Technologie

« Comportement d'une goutte d'eau  »• définitions, compréhension de biomimétisme et nano-réplication• observation des différentes feuilles, quelles différences, comment les classer ?• quel comportement vis à vis d'une goutte d'eau ?• comparaison de celui-ci sur des feuilles d'aspects identiques : des résultats différents, Pourquoi ? Un état de surface non visible à l’œil nu

Feuilles de ciste cotonneux, sauge, canne de Provence, bambou, eucalyptus, arbousier, laurier sauce, chêne vert, pipette, eau

Bio mimétisme et nano-réplication2 Mathématiq

ues/ Technologie

Observation• vocabulaire hydrophobe, hydrophile• tentative d'observation : pas de résultat• analogie avec la feuille de lotus : recherche d'images microscopiques sur internet : photo avec goutte d'eau + photo nanométrique• mise en évidence des piliers : comment expliquer le comportement de la goutte d'eaucomment rendre une surface hydrophobe ? (renvoi à un des textes introductifs)

Microscope, feuilles, pipette, lames, lamellesordinateur, connexion internet

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Physique-chimie/ Technologie

Nano-réplication d'un motif : mise au point d'un protocole• reprise de l'extrait vidéo du processus• découverte du matériel• essais successifs avec vérification du résultat au microscope.• mise en évidence

Mallette : élément chauffant, thermomètre, parafilm, scalpel, chronomètre, poids, lames, timbre

5 Physique-chimie/ S. V. T.

Vérification des propriétés obtenuesobservations du comportement d'une goutte d'eau

parafilm, lames, pipettes, eau

6 Chercheurs - comportement de la goutte- effet lotus, applications

Allons, citoyens ! Objectifs : appréhender des domaines d'application des nanotechnologies Compétences : C1 C3 C5 C7

Volet 1 Le nanomonde Activités Matériel

Séance 1 Qu'est ce que c'est ?

Vidéo + recherche internet

Séance 2 A quoi ça sert ?Vidéo + recherche internet

Séance 3 L'histoire d'une découverteVidéo + recherche internet

Allons, citoyens !

Volet 2Espoirs nuisances fantasmes et risques

Activités Matériel

Séance 4

Une chance pour la santé ?Objets d'étude la Pill Cam, la biopuce et un téléphone nouvelle génération

Réemploi des travaux des années précédentes+Recherche internet

Séance 5Quelles nuisances existantes ou futures ?

Réemploi des travaux des années précédentes+Recherche internet

Séance 6 Quels fantasmes et vrais risques ?

Démarrage d'une controverse

Objectifs : appréhender des implications sociétales et éthiques des nanotechnologies Compétences : C1 C3 C6 C7

Allons, citoyens !

Volet 3Règles et organisation d'un débat citoyen

Activités Matériel

Séance 7 Réalisation d'un support pour le débat diaporama

Débat

Débat en demi classeElèves - débatteurs Elèves - observateursElèves - animateurs

Fiches d'observation et d'argumentation

Objectifs : appréhender des domaines d'application des nanotechnologies Compétences : C1 C3 C6 C7