Maison éco citoyenne - ac-grenoble.fr · - La recherche documentaire et la rédaction de comptes...

E. TOUCHARD Conseillère pédagogique année 2007-2008

Défi scientifique et technologique

« Construire une maquette de

maison éco citoyenne »


Construire une maquette de Maison éco citoyenne

Savoir être : Comportements face aux risques, comportement éco citoyen Mise en projet des élèves : Construire une maquette de maison, développer des attitudes citoyennes

Domaines THEMES C2 C3 Remarques

Sciences et technologie

MATERIAUX ET OBJETS Repérer les différents matériaux et indiquer les raisons de leur choix

Isolation : notion de matériaux isolant et conducteur de chaleur

CONSTRUCTION, Résistance, Mener à bien une construction simple

Choisir les matériaux en fonction de critères : Isolation, résistance, matériaux sains

ÉLECTRICITE Circuits simples avec pile, ampoule, interrupteur

Circuit en série / en parallèle intégrant diodes, interrupteur, buzzer, panneau solaire

Prévention sécurité électrique

ÉNERGIE L’énergie hydraulique L’énergie solaire, l’éolienne, la géothermie, puits canadien… comment ça marche ? Réduire la consommation d’énergie

Source d’énergie renouvelable/ source d’énergie fossile Les gestes citoyens

EEDD DECHETS

L’EAU

Pourquoi et comment trier les déchets ? La consommation d’eau dans la maison

Que deviennent les déchets ? La qualité de l’eau

Les gestes citoyens

TICE PRODUCTION DE DOCUMENTS COMMUNICATION PAR MAIL

compétences à préciser

Géographie HABITAT DANS LE MONDE

LECTURE DE PAYSAGE

Les maisons du monde Les maisons du monde Orientation de la maison Intégrer l’habitat dans son

Choix d’une culture (en relation avec un climat)


environnement

Histoire HABITATS D’HIER Les maisons hier- aujourd’hui - demain

Observer les maisons dans l’environnement proche Arts Visuels ARCHITECTURE


LA DÉMARCHE EXPERIMENTALE D’INVESTIGATION

dans l’enseignement des sciences

1 - à partir d’une situation fonctionnelle ou d’une situation de départ fortuite ou provoquée :

étonnement, curiosité, questionnement

formulation d’un problème à résoudre

2 - par le raisonnement et en utilisant ses connaissances :

explications, réponses possibles, représentations de la solution

formulation des hypothèses à tester

3 – selon la nature du problème et des hypothèses, établissement d’un protocole ou de plusieurs protocoles :

3.1

expérimentation : prévoir le dispositif ; ne faire varier qu’un facteur à la fois ; recueillir les résultats par l’observation ou la mesure

3.2 tâtonnement expérimental rechercher par essais erreur, et par approximations successives

3.3 modélisation : raisonner par analogie ; vérifier en construisant un modèle

3.4 observation de la réalité ou exploitation de documents de première main (imagerie, données chiffrée, résultats d’expériences...)

3.5 recherche documentaire par la lecture (support papier ou électronique) ou par l’interview de personnes compétentes

réalisation des protocoles

4 – constatation des résultats et comparaison avec l’hypothèse

validation (confirmation) ou non de l’hypothèse ou de certaines hypothèses

5 – synthèse de l’ensemble des hypothèses validées et invalidées

structuration du savoir construit en réponse au problème posé

6 – confrontation au savoir savant ▼ ▼

7 – réinvestissement dans une nouvelle situation en classe ou dans la vie courante


PROBLEMATIQUES LIEES AU DEFI

- Les questionnements suivants peuvent donner lieu à des manipulations, expériences et observations, des recherches documentaires et visite de lieu ressources, des modélisations, l’interview de professionnel. - Dans la mesure du possible les expériences sont à privilégier (cf, instructions officielles). Les autres protocoles d’investigation s’effectuent en fonction des ressources locales. - La recherche documentaire et la rédaction de comptes rendus permettent d’articuler les activités scientifiques avec celles de la maîtrise de la langue. - La dimension citoyenne est à faire émerger en dégageant les gestes citoyens à identifier pour répondre au défi. 1. Qu’est-ce qu’une maison éco –citoyenne ? Prise en compte des propositions des élèves. 2. Comment construit-on une maison ? Quelles sont les étapes de construction ? (observation d’un chantier, recherche documentaire, albums) Comment choisir l’emplacement ? (expériences) 3. Matériaux de construction et isolation Qu’est-ce qu’un matériau isolant / conducteur de chaleur ? (expériences) Comment bien isoler sa maison ? (expériences) Quels sont les matériaux utilisés pour construire une maison ? Quels sont ceux qui respectent l’environnement ? (critères : sain pour l’organisme, epu coûteux en énergie, recyclable) 4. L’énergie Quelles sont les différentes sources d’énergie ? Comment peut-on utiliser l’énergie solaire ? (expériences) Quels sont les différents éléments d’une éolienne et comment fonctionne-t-elle? Quel moyen de chauffage choisir pour une maison éco-citoyenne? 5. Electricité Comment modéliser le circuit électrique d’une pièce de la maison? Comment réduire la consommation électrique d’un foyer, de l’école ? Comment repérer les appareils ménagers, les lampes qui consomment moins d’énergie ? 6. L’eau Comment arrive l’eau du robinet ? (expériences) Quelle est la consommation en eau d’un foyer ? (facture, quantifier l’eau utilisée pour se laver les mains, faire un inventaire des points d’eau) Pourquoi et comment récupérer l’eau de pluie ? 7. Les déchets Pourquoi et comment trier les déchets ? (manipulations) Pourquoi et comment réaliser du compost ? (expériences)


PROPOSITION DE DEROULEMENT POUR DU PROJET

1. Présentation du projet

Nous allons travailler sur le développement durable. vous en avez sans doute entendu parler. Dans un premier temps je vous propose un petit questionnaire à remplir individuellement. Il s’agit de se savoir ce que chacun associe à l’idée de Développement durable et de se mettre d’accord sur une définition commune. Dans un 2ème temps nous allons mener un projet commun avec 2 autres classes pour présenter ensemble ce que nous aurons appris à propos de cette notion de DD. Questionnaire à remplir. Mise en commun : dégager les idées importantes et les organiser Essayer de voir si les notions de temps, espace et complexité apparaissent ou non. Ne pas induire les réponses mais aider à la formulation.

2. Mise en place du cahier des charges Reprise des dégagées à partir du questionnaire sur la maison. Présenter le défi : « construire une maquette de maison éco-citoyenne » Mise en place d’un cahier de projet permettant de rassembler l’ensemble des productions élèves Dessiner sa maison, lister les éléments importants à faire apparaître.

3. Choix des thématiques de travail Mise en commun : comparer les propositions des élèves (dessins et liste des éléments) Organiser les domaines à travailler en classe pour pouvoir construire la maquette. (voir fiche avec les questions)

- les énergies : les différentes sources d’énergie, le chauffage solaire, la consommation d’énergie

- les circuits électriques - Matériaux et isolation : les différents matériaux qui composent une maison, les matériaux

isolants et conducteurs de chaleur - L’eau : de l’eau potable aux eaux usées, la consommation d’eau - L’orientation et intégration de la maison dans le paysage

… 4. Visite et/ ou enquête

Proposer de visiter la maison économe de l’ALE à Claix entre le 3 et le 22/12 : avec la classe ou individuellement. Compte rendu de visite Répondre à des questions à partir du document fourni pour la visite. CALENDRIER PREVISIONNEL DU PROJET


Du 7/01/08 au 16/02/08 Séquence sur, les matériaux isolants et conducteurs de chaleur et les différents matériaux qui composent une maison (rassembler du matériel) Du 3/03/08 au 12/04/08

Séquence sur les énergies et les circuits électriques Séquence sur l’orientation de la maison / position du soleil Du 28/04 au 24/05/08

Mise ne forme de la maquette et des panneaux d’affichage Rencontre des classes dans la semaine du 26/05/08


COMMUNIQUER - PRODUIRE DES DOCUMENTS

1. LA MAITRISE DE L’INFORMATION

Etre capable de comprendre un message

transmettre sa pensée

traduire des données dans différents langages : langue maternelle, symboles mathématiques, mime, maquette, dessins...

Savoir transcrire comprendre un message oral

comprendre un message oral ou écrit

communiquer à l’oral pour traduire une activité

rédiger un compte rendu ou récit

exploiter un document écrit (vocabulaire, genre littéraire) ; trouver un renseignement, résumer ou transposer un texte

être capable de communiquer en s’appuyant sur des documents audiovisuels D’après André Giordan / Christian Souchon Une éducation pour l’environnement

2. REALISER UNE AFFICHE SCIENTIFIQUE Les principales caractéristiques C’est un message mixte utilisant du texte et des images

Le texte

- Le titre indique le sujet : il a une fonction d’accroche, il doit donner envie de lire aux destinataires.

- Les informations sont en générales en gros caractères : le locuteur absent, phrases affirmatives, usage fréquent du présent de l’indicatif.

- Les informations détaillées et légendes des illustrations sont en caractères plus petits.

Les images : photos, dessins, schémas… Trois types de relations entre texte et image :

- la redondance : répétition de l’information

- l’ancrage : le texte précise certains éléments qui ne sont pas assez clairs dans l’image (fonction de légende)

- le relais : le texte apporte des informations que l’image ne peut pas apporter (exemple : des dates)

3. REALISER DES PANNEAUX Document: JC Morel / Bulletin APBG n° 4 1985


Questionnaire préalable EEDD

1. Pour vous qu’est-ce que le développement durable ?

2. Comparer deux situations

a) La maison de M. et Mme C a tous b) M. et Mme F ont des problèmes. les avantages d’une maison qui respecte Leur maison ne respecte pas l’environnement. l’environnement.

D’après vous, imaginez quelles différences y a-t-il entre ces deux maisons ?


Comment éclairer la maquette de la maison ?

Objectifs spécifiques en sciences Connaissances

- Savoir allumer 2 ou plusieurs lampes avec une pile - Distinguer montage en série et en dérivation - Connaître les différentes sources d’énergies utilisables pour s’éclairer

Capacités

- pratiquer une démarche d’investigation - manipuler, expérimenter : concevoir un protocole et le mettre en œuvre, développer des

habiletés manuelles et techniques - exprimer et exploiter les résultats d’une recherche

Attitudes

- développer le sens de l’observation, la curiosité - confronter ses idées dans des discussions collectives - observer des règles élémentaires de sécurité

Rappel des programmes et voir Fiche connaissance n°23

Compétences spécifiques

Commentaires

Être capable de réaliser un circuit permettant l’allumage d’une ampoule à l’aide d’une pile et savoir commander ce circuit par un interrupteur ou un bouton-poussoir. Savoir repérer les causes de dysfonctionnement dans un circuit électrique simple ou dans un objet alimenté par des piles. Être capable dans un cas simple d’élaborer un diagnostic de panne en hiérarchisant les tests

C’est par une approche très opératoire que les élèves prennent conscience de la nécessité de construire une « boucle » incluant une pile, en étant attentifs à la qualité des contacts. Aucune formalisation supplémentaire n’est nécessaire à ce niveau. L’utilisation d’appareils électriques alimentés par des piles offre l’occasion de réfléchir à la place et au rôle de celles-ci. La recherche de pannes orchestrées par l’enseignant ou par les élèves eux-mêmes les engage à peu vers l’un des aspects d’une démarche scientifique, à savoir chercher de quoi dépend un phénomène en faisant des hypothèses et en les testant en ne faisant varier qu’un seul paramètre à la fois.


Principes élémentaires de sécurité des personnes et des biens dans l’utilisation de l’électricité

Compétences spécifiques Commentaires

Savoir que les expériences menées en classe ne doivent pas être reproduites à la maison en utilisant l’alimentation du secteur. Savoir distinguer, parmi les objets électriques, ceux qui sont alimentés par des piles et ceux qui sont alimentés par le secteur. Savoir qu’il est dangereux de mettre ses doigts dans une prise électrique et d’utiliser les appareils électriques dans un milieu humide.

Les principes de sécurité font l’objet d’une attention particulière à un âge où les enfants restent exposés aux accidents domestiques


Les séances 1 et 2 sont des pré requis qui peuvent être supprimés en fonction du niveau des élèves.

Séances durée

Questionnement

Démarches et Activités des élèves/

Activités langagières (écrit/oral)

Matériel et organisation

1 (45min)

Comment éclairer une lampe avec une pile ?

- Faire des hypothèses - Prévoir le matériel nécessaire - Réaliser le montage et le comparer aux hypothèses émises - Valider / invalider les hypothèses avec l’enseignant

Dessins – explication orale/écrite Faire une liste Noter les observations Dessin légendé + phrase explicative « Pour qu’une lampe s’éclaire il faut qu’elle soit reliée à la pile et que le circuit soit fermé »

Individuellement puis par groupe de 2 à 4 Fils – ampoules- piles Collectivement collectivement

2 (1h)

Comment éclairer deux lampes avec une pile ?

Réinvestir la démarche de la séance précédente Comparer les montages réalisés Si le montage en dérivation n’est pas réalisé par les élèves, l’enseignant propose le dessin du circuit en dérivation, les élèves réalisent me montage Cette étape peut être réalisée sur le temps de Maîtrise de la langue « Ecrire un compte-rendu d’expérience » - Structuration des connaissances avec l’aide de l’enseignant

Expliquer la différence entre les montages en série et en dérivation Dessin Noter les observations Dessins légendés + explications (selon le niveau des élèves, l’enseignant fourni le texte et les dessins à compléter )

Collectivement Puis par groupe de 2 à 4 collectivement


3 (45min)

Comment éclairer et éteindre une lampe indépendamment de l’autre?

Démarche à réinvestir (hypothèses, liste de matériel, réalisation du montage) Mise en commun et faire le lien avec le circuit électrique de la maison. En fonction des interrupteurs utilisés on pourra allumer et éteindre les 2 ampoules indépendamment avec un interrupteur va et vient

Dessins + liste+ observations

Par groupe de 2 à 4 Fils, ampoules, piles, interrupteurs ou va et vient réalisé avec un trombone et des attaches parisiennes collectivement

4 (1h)

D’où vient l’électricité utilisé dans la maison ? Quels sont les dangers de l’électricité à la maison ? (séance décrochée)

Faire de hypothèses Les élèves confrontent leurs hypothèses Observer des photos de pylônes, barrages, éoliennes, centrales…etc Structuration des connaissances avec l’aide l’enseignant (Cette étape peut être réalisée sur le temps de Maîtrise de la langue)

Dessins / explications Liste des propositions Décrire, comparer, nommer Ecrire le vocabulaire spécifique Résumé : l’électricité utilisée dans une maison peut être fournie soit par : - une centrale nucléaire, hydraulique, thermique, marée motrice - soit par des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques

Individuellement Collectivement Par groupe ou collectivement selon le matériel disponible (photos, diapositives, vidéo, manuel)


5 (1h)

Comment éclairer une lampe avec un panneau solaire ? Comment éclairer 2 ampoules avec un panneau solaire ?

A partir du matériel proposé par l’enseignant, les élèves réalisent leur montage, le dessine. Mise en commun : comparer et vérifier que les montages fonctionnent Les élèves testent le montage. En fonction de la puissance du panneau solaire, les élèves seront amenés associer 2 panneaux. Mise en commun Structuration avec l’aide de l’enseignant

Dessins + liste Dessin du montage Explications des montages réalisés : il faut tenir compte de la polarité des panneaux (+/-) pour les associer. « On peut éclairer la maquette avec des panneaux solaires. Pour que les ampoules s’éclairent il faut que les panneaux reçoivent la lumière du soleil. Si l’énergie lumineuse n’est pas suffisante les ampoules ne s’éclairent pas. Lorsqu’il n’y a pas de soleil le panneau solaire ne fonctionne pas, il ne fournit pas d’électricité. »

Par groupe de 2 à 4 1 panneau solaire par groupe, fils, ampoules, lampe de bureau puissante si pas de soleil collectivement par groupe de 4 à 8 Collectivement

Remarque

Si on utilise des diodes à la place des ampoules il faudra tenir compte de la polarité.


FICHES DU CAHIER D’EXPERIENCE

Utiliser un panneau solaire dans un montage électrique

1. Comment éclairer une diode avec un panneau solaire ? Montage et observations

2. Comment déclencher un buzzer avec un panneau solaire ? Montage et observations 3. Comment éclairer une diode et un buzzer avec un panneau solaire ? Montage et observations

4. Comment éclairer ou non une diode et un buzzer avec un panneau solaire ? Montage et observations

Conclusions


Matériaux isolants et conducteurs de chaleur Comment conserver une eau (50°c) la plus chaude possible pendant 15 min ? Hypothèses : ce que je pense / ce que nous pensons ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Expérience : ce que nous allons faire Liste de matériel : Protocole expérimental (dessin des étapes) Nos observations/ nos résultats

Les résultats des toutes les expériences

Conclusions


Bibliographie «Maisons éco citoyenne »

Sites Internet

- Fiches ressources, atelier pédagogique « une maison oui, mais comment ? » : http://www.terrevivante.org/

- http://www.lamap.fr/?Page_Id=6&Element_Id=88&DomainScienceType_Id=11&ThemeType

_Id=24 Albums

- Pourquoi une maison ? Satoshi Kako – Archimède Ecole des Loisirs 1992 - On construit une maison, aux couleurs du monde, Elisha Cooper, la Joie par les livres

Circonflexe 1999 - La véritable histoire des 3 petits cochons, Erick Belgvad, Folio Benjamin Gallimard Jeunesse

2001 Documentation pour l’enseignant

- Documentation par l’image n° 157 « Les énergies » - Isère magazine n° 75 octobre 2006 Dossier « L’Isère lance son plan énergie » - La maison écologique n° 34 aout/septembre 2006 - Classeur Delagrave « Matière et Energie » cycle 3 - Les énergies renouvelables au bout des doigts » Livret pédagogique ASSEM 9 rue Gazan

06130 Grasse mail [email protected] - L’énergie et sa maîtrise Dossier n°4 CRDP Languedoc Roussillon - Sciences cycle 3, 64 enquêtes pour comprendre le monde MAGNARD (livre de l’élève et du

maître) Documentation pour les élèves (disponible à la Maison de la nature et de l’environnement de l’Isère 5 place Bir Hakeim Grenoble)

- L’énergie éolienne Ian Graham, Edition GAMMA Ecole Active 1998 - L’énergie solaire Ian Graham, Edition GAMMA Ecole Active 1998 - Géothermie et bioénergie Ian Graham, Edition GAMMA Ecole Active 1998 - Coccinelle n° 13 L’habitat écologique (nov, dec, janv 2006)

Matériel sur le thème de "l'éducation à l'environnement vers le développement durable", Au catalogue OPITEC Set de construction en pierre maison de campagne n° 100 470 58,75 € Cellules solaires 0,45v paquet de 10 n° 124 177 26,95€ Au Catalogue Celda 2006: P. 251: L'ensemble complet, cycle 1, "Le tri des déchets en maternelle" ref 51010 P. 420: Le CDR "Que deviennent les déchets" ref 51002, La planche "La station d'épuration" ref 51081, La K 7 VHS "Le tri sélectif des ordures ménagères" ref 51083 P. 421: L'ensemble complet , cycles 2 et 3 "Que deviennent les déchets?" P. 477: Les 8 Fiches "Je découvre l'énergie, du CE 2 au CM 2" ref 09491 avec divers matériels d'expérimentation sur la même page Thermomètres -10°C à +110°C ref : 39 490 9,00€

http://www.terrevivante.org/

http://www.lamap.fr/?Page_Id=6&Element_Id=88&DomainScienceType_Id=11&ThemeType_Id=24

http://www.lamap.fr/?Page_Id=6&Element_Id=88&DomainScienceType_Id=11&ThemeType_Id=24

mailto:[email protected]


Au Catalogue Pierron 2006: P.4 A: Les DVD "Le tri sélectif des ordures ménagères", "De l'eau brute à l'eau potable" et "Le respect de notre atmosphère" P.7 A: Le kit "Énergie renouvelable ref 29245 Partenaires TERRE VIVANTE : l’habitat écologique http://www.terrevivante.org/ AGEDEN : association grenobloise pour le développement des énergies renouvelables- Le trident 34 av de l’Europe 38100 Grenoble http://www.ageden.org ALE : agence locale de l’énergie contacts http://www.ale-grenoble.org/ ADME : agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie www.ademe.fr CAUE de l’Isère : conseil Architecture Urbanisme et Environnement 22 rue Hebert 38000 Grenoble http://www.caue-isere.org/

http://www.terrevivante.org/

http://www.ageden.org/

http://www.ale-grenoble.org/

http://www.ademe.fr/

http://www.caue-isere.org/

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