En sciences

1ère année du secondaire de la FWB (Belgique) (12 à 14 ans)

Cette séquence s’inscrit dans les attendus du référentiel de Sciences du Tronc Commun : 

• Citer les ressources d’énergies (Uranium, gaz naturel, pétrole, charbon, bois, rayonnement solaire, vent, eau, géothermie, biomasse) ;

• Distinguer les ressources d’énergie renouvelable et non-renouvelable ;

• Citer les formes d’énergies (électrique, thermique, mécanique, chimique, lumineuse, nucléaire) ;

• Citer des exemples de types de centrales électriques qui alimentent la Belgique (Centrale thermique nucléaire, centrale thermique classique, barrage hydroélectrique, …) ;

• Réaliser des transformations d’énergie ;

• Préciser que l’énergie est transformée et ne peut pas être produite ni consommée, car la quantité d’énergie est conservée ;

• Préciser que de l’énergie peut être stockée sous différentes formes.

Au début de ce cours, l’élève sera capable de :

Savoirs :

• Connaitre les principes fondamentaux de fonctionnement de certains appareils (Ex : l’écran d’un GSM est alimenté par une batterie, une grille est branchée sur secteur électrique, …) ;

• Réaliser une schématisation selon les conventions ;

• Définir les mots : montage - objets - réservoir - transformateur – receveur ;

• Définir la notion d’énergie et donner son unité de mesure ;

• Citer les différents types d’énergie ;

• Définir les termes : « énergie renouvelable » et « énergie non renouvelable » ;

• Citer les sources d’énergie renouvelables et les sources d’énergie non renouvelables ;

• Distinguer « source d’énergie » et « forme d’énergie » - « énergie primaire » et « énergie secondaire » - « énergie utile » et « énergie dégradée » ;

• Donner la loi de conservation de l’énergie selon LAVOISIER ;

• Comprendre que l’électricité est le résultat d’une transformation d’énergie.

Savoir-faire :

• Réaliser une schématisation selon les conventions ;

• Analyser un document scientifique iconographique ou écrit et en tirer les informations demandées ;

• Formuler des hypothèses plausibles sur base de l’observation d’une situation d’obstacle cognitif ;

• Représenter le modèle « échange » et le modèle « transfert d’énergie » d’un montage et des différents moyens de production d’électricité (centrale thermique classique, centrale nucléaire, centrale géothermique, centrale hydroélectrique, éolienne, panneaux photovoltaïques) ;

• Retrouver, à partir d’un montage, le réservoir, le transformateur et le receveur ;

• A partir d’exemples, retrouver la source d’énergie, le transformateur et les formes d’énergie obtenues ;

• Identifier à partir d’un texte les différentes transformations d’énergie.

🎯 A la fin de ce cours, l’élève sera capable de :

Savoirs :

• Donner des solutions en lien avec la sobriété numérique ;

• Citer des gestes au quotidien pour améliorer notre sobriété numérique ;

• Définir la sobriété numérique, le jour du Dépassement, un centre informatique de données ;

• Expliquer la part du numérique dans la consommation d’électricité et de matières premières au niveau mondial ;

• Citer les différences entre l’utilisation et la fabrication ; entre les utilisateurs, les réseaux et les centres de données ;

• Citer quelques impacts du téléphone au niveau mondial et les matériaux nécessaires à la fabrication des téléphones, ainsi que l’origine géographique des matériaux.

Savoir-faire :

• Donner des solutions à certains gestes quotidiens pour améliorer la sobriété numérique ;

• Analyser des documents ;

• Réaliser la chaîne énergétique du téléphone ;

• Émettre une hypothèse ;

• Réaliser une infographie de la forme d’une campagne de sensibilisation sur les notions vues ;

• Récolter des informations sur l’impact du numérique.

👩‍🏫L'enseignant demande les représentations mentales des élèves à propos de la sobriété numérique.

• Prendre appui sur leur prérequis et leur connaissance antérieure pour tenter de donner une définition de la sobriété numérique ;

• Utiliser un dictionnaire afin de trouver la définition de la sobriété numérique. Quelle est la définition de la sobriété ? Du numérique ?

➜ Définition scientifique de la sobriété numérique.

👩‍🏫L’enseignant demande aux élèves de se poser des questions par rapport à l’impact des technologies numériques sur l’environnement afin de poser la problématique de la séquence : 

1. Soit l’enseignant demande aux élèves de préparer des mots individuellement afin de les exposer au professeur ensuite ;

2. Soit l’enseignant demande aux élèves de venir chacun à leur tour au tableau afin d’y inscrire un mot en lien avec l’impact des technologies numériques sur l’environnement.

➜ Brainstorming sur l’impact des technologies numériques. 

🖱️ L'enseignant demande aux élèves d’utiliser le site Foodprint afin qu’ils calculent leur score personnel et leur jour du Dépassement

• Indiquer leur score personnel ;

• Indiquer leur jour du Dépassement ;

• Donner la définition du jour du Dépassement ;

• Reprendre quelques scores et jour du Dépassement des autres élèves.

➜ Montrer que nos pratiques et la technologie ont un impact sur l’environnement.

👩‍🏫L’enseignant demande aux élèves de questionner en lien avec le site internet réalisé auparavant et de trouver des solutions et des gestes au quotidien à adopter :

• Se positionner en temps que sobre numériquement ou pas ;

• Identifier quelques solutions pour diminuer notre utilisation numérique ;

• Identifier des gestes du quotidien à proscrire.

➜ Se questionner sur nos pratiques et avoir une première idée de réponse non définitive des élèves. 

👩‍🏫L’enseignant demande aux élèves d’analyser deux types de documents sur les consommations et les émissions de GES du numérique ainsi que la fabrication et l’utilisation des objets technologiques :

🔎 A l’aide de ce dossier, les élèves devront : 

• Identifier la part du numérique dans la consommation d’énergie ;

• Identifier la part du numérique dans la consommation électrique ;

• Identifier les différences entre l’utilisation et la fabrication ;

• Identifier le pollueur entre l’utilisation et la fabrication ;

• Identifier le pollueur entre les terminaux.

➜ Les élèves travaillent individuellement pour analyser et tenter de répondre aux questions pour donner lieu à une correction collective.

👩‍🏫L'enseignant réalise un rappel avec les élèves reprenant les différents types, formes et source d’énergie :

Le rappel se fait à l’aide d’un schéma reprenant ces types, formes et sources.

➜ Identifier les types d’énergie, les sources d’énergie et les formes d’énergie.

👩‍🏫  L’enseignant, à l’aide d’une série de questions-réponses en lien avec les formes d’énergie, va permettre :

• D’isoler les objets intervenant dans l’utilisation d’un téléphone pour allumer l’écran ;

• D’isoler les formes d’énergie transférées d’un objet à un autre.

• D’établir une chronologie entre ces objets et les énergies transférées ;

• Modéliser ces transferts entre chaque objet.

➜ Modélisation par écrit du montage entre chaque objet et chaque énergie transférée à l’aide d’un code couleur.

👩‍🏫 L’enseignant voit les conventions nécessaires à la bonne réalisation d’une chaine énergétique.

➜ Montrer les conventions à respecter pour élaborer une modélisation scientifique.

Ces conventions permettent d’identifier:

• Le réservoir d’énergie : le premier objet qui donne de l’énergie ;

• Transformateur/convertisseur d’énergie : l’objet qui reçoit de l’énergie et qui en donne ;

• Receveur d’énergie : l’objet qui reçoit l’énergie en dernier lieu ;

• Un exemple de modélisation scientifique.

👩‍🏫L’enseignant propose aux élèves d’établir la chaine énergétique du téléphone quant à l’utilisation de l’écran en commençant par une source d’énergie.

L’enseignant peut :

1. Soit répondre aux différentes questions directement avec les élèves afin d’établir collectivement la modélisation du montage ;

2. Soit laisser les élèves répondre individuellement afin d’établir collectivement la modélisation du montage.

➜ Etablir une modélisation scientifique de la chaine énergétique du téléphone de la source énergétique à l’utilisation de l’écran du téléphone.

👩‍🏫  L’enseignant demande aux élèves d’analyser un document sur les centres informations de données ainsi que leur utilisation.

➜ Compléter la chaine énergétique du téléphone afin de passer de la source énergétique à l’envoi d’un message vers un autre utilisateur.

🔎 À l’aide de ces documents analysés en groupe, les élèves devront :

• Identifier la nature de l’énergie consommée par ces centres de données (data center) ;

• Identifier la forme d’énergie perdue au fonctionnement continuel des data center ;

• Identifier le moyen permettant d’envoyer un message d’un téléphone vers un autre ;

• Identifier comment les data center sont alimentés.

➜ Identifier les nouveaux objets et transferts d’énergie.

👩‍🏫  L’enseignant peut :

1. soit répondre aux différentes questions directement avec les élèves afin d’établir collectivement la modélisation du montage ;

2. soit laisser les élèves répondre individuellement afin d’établir collectivement la modélisation du montage.

➜ Etablir une modélisation scientifique de la chaine énergétique du téléphone de la source énergétique à l’envoi d’un message vers un autre utilisateur.

👩‍🏫 L’enseignant demande aux élèves d’analyser un document sur la répartition du trafic Internet mondial en 2019.

➜ Compléter la chaine énergétique du téléphone afin de passer de la source énergétique à l’envoi d’un message vers un autre utilisateur.

🔎 À l’aide de ce document analysé, les élèves devront :

• Identifier la plus grosse source de trafic de données dans les data center.

➜ Identifier la plus grosse source de trafic de données dans les data center.

L'enseignant demande aux élèves d’analyser un document sur les métaux contenus dans nos smartphones, l’origine géographique des composants et les impacts du smartphone sur l’environnement.

🔎 À l’aide de ces documents analysés, les élèves devront :

• Identifier les risques pour l’environnement du téléphone ;

• Identifier l’origine géographique des téléphones ;

• Identifier la composition de nos téléphones ;

• Identifier les répercussions sur l’Europe.

➜ Identifier les impacts du téléphone.

🤔 Les élèves vont devoir identifier des solutions, des gestes à proscrire et des gestes à adopter au quotidien par rapport à ce qu’ils ont appris à travers la séquence. Le but est de donner des gestes simples, peu  couteux tout en ayant l'occasion de le faire au quotidien. C'est une synthèse de tout ce qui aura été dit, mais aussi le moment d'exprimer son opinion et de faire des débats avec les autres participants. 

Ces solutions et ces gestes sont en lien avec l’utilisation du téléphone avec la chaine énergétique. Ils devront penser et réfléchir aux différents objets et énergies transférées intervenant dans leur utilisation afin d’avoir une pratique plus écologique.

L’enseignant peut laisser du temps aux élèves pour approfondir leurs recherches. 

👩‍🏫 L’enseignant demande aux élèves de répondre à la question : comment diminuer le cout énergétique de l’utilisation d’un téléphone à travers sa chaine énergétique.

🔎 Ressources éventuelles : 

• Ordinateur, smartphone... Comment réduire sa consommation d’énergie ? 🔗 

• 10 astuces pour améliorer l’autonomie de votre smartphone 🔗 

👩‍🏫 L'enseignant demande aux élèves de réaliser une infographie sur la sobriété numérique. Celle-ci devra prendre la forme d’une campagne de sensibilisation sur les gestes écoresponsables, nos utilisations, des solutions, des définitions de concepts, …

Ce travail est assez libre sur le déroulement.

👩‍🏫 L’enseignant peut :

1. Soit demander aux élèves de réaliser ce travail en guise de devoir pour une présentation ultérieure devant la classe ;

2. Soit consacrer du temps de cours afin de laisser les élèves travailler par groupe pour une présentation ultérieure devant la classe.