Ressources énergétiques

(REMARQUE : Cette leçon est composée d’une partie A et d’une partie B. Elles sont toutes deux essentielles pour que les élèves aient accès à l’ensemble des apprentissages du programme. Si le temps vous est compté, passez en revue les deux parties et sélectionnez les éléments répondant aux besoins de vos élèves.)

Dans le cadre de cette leçon, l’apprentissage clé s’effectue par le biais de recherches portant sur les ressources énergétiques. Vos élèves démontreront ce qu’ils ont appris en construisant un modèle présentant une énergie renouvelable. Demandez à vos élèves de s’inspirer de l’exemple de l’éolienne, puis d’en concevoir et d’en construire une. Ils ont également la possibilité de se concentrer sur une énergie renouvelable de leur choix, autre que le vent.

• Contexte scientifique - Ressources énergétiques :
  • Dans le cadre de cette leçon, le modèle reproduit la façon dont la rotation des pales d’une éolienne convertit l’énergie du vent en électricité.
  • La matrice lumineuse montre comment l’électricité est générée par les pales rotatives.
  • Un moulin à vent, peut-être plus familier pour les élèves, convertit le vent en énergie rotative (il tourne pour moudre de la farine, par exemple), mais ne produit pas d’électricité.
• Acquérir des connaissances préalables - Ressources énergétiques : À l’aide de votre matériel scientifique de base, partagez des informations, des images et des définitions.
  • Passez en revue ce que vos élèves savent à propos des énergies renouvelables et non renouvelables et sur la façon dont leur extraction et leur utilisation peuvent affecter l’environnement. Ils en apprendront davantage sur le sujet grâce à cette activité de recherche.
  • Une éolienne convertit l’énergie du vent en électricité. Un moulin à vent utilise l’énergie éolienne pour faire tourner des machines qui pompent de l’eau ou produisent de la farine.
  • Vocabulaire clé : énergie renouvelable, énergie non renouvelable, combustible fossile, éolienne, environnement
• Expérience en matière de construction et de programmation : Passez en revue les suggestions contenues dans le Plan de cours. Pour cette leçon, vous pouvez également :
  • Vous appuyer sur les didacticiels Le moteur et Le voyant lumineux dans le menu Commencer de l’application SPIKE.
  • Utiliser les sections Blocs Événement, Blocs Lumière et Blocs Moteur du menu Aide> Blocs Texte de l’application SPIKE pour apporter un soutien supplémentaire à vos élèves.
  • Utiliser le câble USB blanc fourni pour connecter les Hubs aux appareils afin de rendre le programme plus stable. Cela permettra à vos élèves de mieux distinguer les données qui présentent l’effet de la vitesse des pales sur l’intensité lumineuse du voyant et en quoi il en va de même pour une éolienne qui produit plus ou moins d’électricité en fonction de la puissance du vent.
• Matériel : Cherchez des images de moulins à vent et d’éoliennes afin que vos élèves apprennent à les différencier. Trouvez des ressources adaptées à l’âge de vos élèves pour qu’ils effectuent des recherches portant sur les énergies renouvelables et non renouvelables (p. ex., l’énergie solaire, éolienne, nucléaire et les combustibles fossiles), leur utilisation par les êtres humains et leur impact environnemental. Réfléchissez à la façon d’intégrer ces ressources à la leçon.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Sofie aperçoit une éolienne. Elle se demande comment celle-ci produit de l’énergie. Quels sont les autres moyens de récupérer l'énergie de la nature pour la réutiliser à l’infini ?

• RÉFLÉCHIR—Animez une brève discussion sur le ou les sujets de la leçon, en utilisant l’image de l’histoire si vous le souhaitez.

  • À quel type de ressource énergétique le vent appartient-il ? Pourquoi ? (Le vent est une ressource renouvelable ; il y a toujours du vent.)
  • Qu’est-ce qui fait qu’une énergie est renouvelable ? Donnez quelques exemples. (Nous pouvons en produire ou en obtenir davantage parce que la nature la reconstitue : l’énergie du vent, l’eau des rivières, la lumière du soleil.)
  • Qu’est-ce qui fait qu’une énergie est non renouvelable ? Donnez quelques exemples. (Elle peut s’épuiser sans que nous n’ayons aucun moyen d’en obtenir davantage ; parmi les exemples on trouve les combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz naturel et le charbon et des matériaux tels que l’uranium utilisé pour la production d’énergie nucléaire.)
  • Comment le recours à différents types d’énergie modifie-t-il l’environnement ? (La construction de barrages submerge l’habitat des animaux, l’exploitation minière peut détruire la surface du sol, la combustion de combustibles fossiles entraîne la pollution de l’air.)

• Distribuez à chaque binôme un ensemble SPIKE Essentiel et un appareil muni de l’application.

• Pendant que les élèves travaillent, vous pouvez partager les exemples ci-dessous, en précisant qu’ils présentent un modèle ou un programme d’éolienne qui utilise l’énergie du vent pour produire de l’électricité. Vos élèves peuvent construire une éolienne ou une machine convertissant toute autre énergie renouvelable de leur choix.

• Demandez à vos élèves d’effectuer les tâches suivantes :

  • Effectuer des recherches auprès d’au moins deux sources différentes, portant sur les énergies renouvelables et non renouvelables, notamment la façon dont les gens les utilisent et en quoi cela impacte l’environnement. (Passez en revue les bonnes pratiques en matière de recherches avec la classe.)
  • Choisir une énergie renouvelable.
  • Commencer à CONSTRUIRE et à PROGRAMMER un modèle présentant une énergie renouvelable pour montrer ce qu’ils ont appris.

• Animez une séance de réflexion sur l’utilisation d’éléments LEGO^® dans leurs modèles. Pour l’éolienne, il peut s’agir d’utiliser des pièces longues pour représenter les pales ou de programmer la matrice lumineuse de façon à ce qu’elle s’allume lorsqu’on la fait tourner à la main. Les élèves utilisent leurs mains pour faire tourner les pales et peuvent varier la vitesse de rotation (plus rapidement ou plus lentement) pour observer l’impact sur le voyant de la matrice lumineuse.

Exemples

• Rassemblez vos élèves pour une session de partage. 

• Demandez à chaque binôme d’utiliser son modèle en cours de construction pour démontrer et expliquer :

  • En quoi il présente une énergie renouvelable.
  • Comment les gens utilisent ce type de ressource énergétique.
  • Les impacts positifs et négatifs de l’utilisation de leur énergie renouvelable sur l’environnement par rapport aux énergies non renouvelables.

• Encouragez vos élèves à partager leurs progrès et à s’inspirer des idées mises en commun.

• Si vous souhaitez passer à la partie B – Expliquer, demandez à vos élèves de conserver leurs modèles intacts ou prévoyez du temps pour la reconstruction.

PARTIE B (45 minutes)

• Répétez les étapes de la partie A – Expliquer pour favoriser le partage et la réflexion, et susciter l’inspiration afin que les élèves poursuivent la construction de leurs modèles.

• Demandez à vos élèves d’effectuer les tâches suivantes :

  • (15 min) Continuer à CONSTRUIRE et à PROGRAMMER leur modèle présentant une énergie renouvelable comme le vent.
  • (10 min) Utiliser leurs modèles finalisés pour partager et échanger des connaissances sur les énergies renouvelables et non renouvelables.

• (5 min) Demandez à vos élèves de partager les connaissances, les idées ou les compétences :

  • Qui les ont aidés à relever le défi.
  • Qu’ils ont apprises en faisant des recherches et en concevant leurs modèles.

• Demandez à vos élèves de ranger les ensembles et les espaces de travail.

• Posez des questions d’orientation pour encourager les élèves à réfléchir et à prendre des décisions dans le cadre des phases de réflexion, de construction et de programmation.

Checklist d’observation

• Passez en revue les objectifs d’apprentissage (Encadré Support pour l’enseignant).

• Utilisez la checklist pour évaluer les progrès des élèves :

  • Ils choisissent au moins deux sources différentes pour effectuer leurs recherches.
  • Ils décrivent avec précision des énergies renouvelables et non renouvelables.
  • Ils expliquent avec précision l’origine de leur ressource énergétique et comment les gens l’utilisent.
  • Ils décrivent certains effets positifs et négatifs sur l’environnement causés par l’acquisition et l’utilisation de l’énergie renouvelable qu’ils ont choisie par rapport aux énergies non renouvelables.
  • Ils construisent et programment un modèle précis présentant l’énergie renouvelable qu’ils ont choisie.

Auto-évaluation

Demandez à chaque élève de choisir la brique qui représente le mieux ses performances.

• Brique bleue : Je pense être capable de suivre des instructions pour créer un programme.
• Brique jaune : Je suis capable de suivre des instructions pour créer un programme.
• Brique verte : Je suis capable de suivre des instructions pour créer un programme et je peux aider un camarade.

Évaluation croisée

En binômes, demandez à vos élèves de discuter de leur expérience collaborative.
Encouragez-les à utiliser les tournures suivantes :

• J’ai aimé quand tu…
• J’aimerais en savoir plus sur la façon dont tu…

Pour simplifier :

• Lors des recherches, proposez à vos élèves une liste réduite d’énergies renouvelables et non renouvelables.

Pour aller plus loin :

• Demandez à vos élèves d’augmenter la complexité de leur modèle. Pour l’éolienne, ils peuvent, par exemple, prévoir que la couleur du voyant change en fonction du sens de rotation des pales : rouge lorsqu’elles tournent vers la gauche et bleu lorsqu’elles vont vers la droite. Ils peuvent également programmer les pales pour qu’elles tournent à différentes vitesses afin de simuler la force variable du vent.

Demandez à vos élèves de trouver des moyens utilisés par les humains pour réduire les impacts négatifs liés à l’utilisation des énergies renouvelables et/ou non renouvelables sur l’environnement. Demandez-leur de partager leurs découvertes à l’aide d’une courte vidéo ou d’un document écrit de leur choix.

Notez que cela étendra la durée de la leçon au-delà de 45 minutes.