Construction d’une éolienne avec une classe de CM1

Vous trouverez dans cet article :

-> Une première partie dédiée aux élèves qui contient : 

  • Un épisode de C’est pas sorcier abordant le fonctionnement d’une éolienne.
  • Une vidéo expliquant comment construire une maquette d’éolienne. 
  • Une galerie photos avec notre objet scientifique. 

-> La deuxième partie dédiée aux enseignants comprenant :

  • La fiche séquence “L’éolienne” pour une classe de CM1. 
  • Des annexes comportant des idées d’évaluation avec des exercices à mener en classe
  • Des liens pour creuser le sujet

 

Partie 1: Pour les élèves 

C’est pas sorcierNOUVELLES ENERGIES : LA PLANETE CARBURE AU VERT” (6min55-14min10).

Vidéo pour construire une éolienne : How to make working model of a wind turbine from cardboard | school project – YouTube 

Détail de la construction de notre éolienne :

 

 

Partie 2 : Pour les enseignants

Dans cette séquence, les élèves vont apprendre à : 

  • connaître les différentes sources d’énergie,
  • différencier les énergies renouvelables des énergies non renouvelables
  • construire une maquette d’éolienne et être capable de situer ses différents composants
  • réinvestir les notions de circuit électrique et de mouvement préalablement étudiées 

Trucs et astuces : 

  • Se munir de carton pas trop épais, sinon les découpes par les élèves risquent d’être laborieuses. 
  • Il est de plus préférable que le pistolet à colle soit manié par l’enseignant. 
  • La construction de l’éolienne permet de mener une séance en géométrie plane (construction des formes et exactitude des mesures) et en géométrie dans l’espace. Elle permet donc aux élèves de réinvestir en situation concrète des connaissances et savoir-faire mathématiques.
  • Pour les élèves moins à l’aise avec le découpage, il est possible de différencier en prévoyant un jeu de pièces prédécoupées, s’ils n’ont pas eu le temps de tout terminer. Pour les élèves qui auraient terminé leur découpe avant la fin de la séance, leur demander de procéder à la découpe des pièces nécessaires à la fabrication de la maison.

Exemples d’exercices : 

Liste du matériel:

  • Planche rigide (bois) pour le support de dimension 30×42 (A3, voir plus)
  • Carton pour: les pâles, le mât, le support de l’éolienne, la nacelle, la maison
  • Colle à carton et/ou pistolet à colle 
  • 2 fils conducteurs (noir et rouge)
  • Diode
  • 1 mini alternateur 
  • Bouchons en liège

Protocole :

Fiche séquence : 

Niveau : 

CM1

Durée :

5h 25min

Nombre d’élèves : 24

Nombre de séance : 

7 séances 

Domaine : SCIENCES ET TECHNOLOGIE

Objectifs généraux : 


  • Comprendre comment une énergie peut être transformée en énergie électrique
  • Différencier les différents types d’énergie et leur caractère renouvelable ou non
  • Comprendre le fonctionnement d’une éolienne 
  • Construction d’une éolienne en carton

Pré-requis : 


– Observer et décrire différents types de mouvements

– Réalisation d’un circuit électrique

Attendus de fin cycle :


  • Observer et décrire différents types de mouvements
  • Identifier différentes ressources en énergie et connaître quelques conversions d’énergie

Séance :

Durée

Objectifs : 

Matériel / Organisation : 

Déroulement :

Comportements attendus:





Séance n°1 :

Situation déclenchante 






45 min

– Connaître les différentes sources d’énergie



Matériel : Ampoule, Post-it


Organisation : 

Phase 1: Individuellement


Phase 2: Individuellement


Phase 3: Groupe de 4 élèves 


Phase 4: Mise en commun groupe classe

Phase 1: Situation déclenchante par une question initiale et recueil des représentations initiales :

Comment faire pour produire de l’électricité et allumer cette ampoule ? Emission d’hypothèses individuelles sur post it.

Mise en commun des idées. 


Phase 2: Investigation

Situation de recherche concernant la liste des énergies et classement entre énergies renouvelables et non renouvelables


Phase 3: Confrontation des idées

en groupe, auto-correction 

Trouver différentes sources d’énergie possibles, en groupe.

Questions productives 

Phase 4: Mise en commun des représentations initiales

Elèves: Écrire sur un post-it ses représentations initiales 

En groupe: classer les différentes sources d’énergie. 



Enseignant: En fonction des pré-acquis des élèves, adapter la séance : exercices sur les différentes sources d’énergie. 

Séance n°2:


Découverte de l’éolienne

1 h

– Comprendre comment l’énergie du vent produit de l’électricité

Matériel: Documents, articles, revues scientifique, Vidéo, Poste informatique (Site de l’ADEME : L’éolien en 10 questions)


Organisation:

Phase 1: Groupe classe


Phase 2: Groupe 4 élèves


Phase 3,4,5: Groupe classe



Phase 1: Repartir des représentations initiales de la séance précédente pour proposer une institutionnalisation des énergies renouvelables – non renouvelables

Étiquetage des énergies renouvelables ou non sur une fiche élève dans leur classeur de sciences.

Phase 2: Focus sur l’énergie du vent et l’éolienne : phase de recherches documentaires par groupe sur l’éolienne, puis réalisation d’un dessin légendé avec les différents composants essentiels de l’éolienne (évaluation en cours) pour hypothèses des élèves : avant de passer par le dessin ou la schématisation.

Phase 3: Mise en commun des dessins légendés des groupes, confrontation des idées et justification de leurs réalisations.

Phase 4: Visionnage de la vidéo “c’est pas sorcier” lien youtube : https://www.youtube.com/watch?v=kCYyrkBjdv4 (6min55-9min22)


Phase 5: Trace écrite: Dessin de la phase 2, complété par le vocabulaire spécifique trouvé dans la vidéo. 

Prévoir un dessin collectif en cas d’incompréhension générale. 

Elèves: 

Il leur est demandé de réaliser un dessin d’une éolienne, après avoir fait un recueil d’informations présent sur différents supports.



Enseignant:

“Rôle d’étayage” : Donne les différents supports d’information, aide les élèves dans leurs recherches. 

Lors de la mise en commun, il oriente les débats réglés. Cela va permettre aux élèves de ne pas se déconcentrer par des détails. La trace écrite représente les dessins des élèves. En cas de difficulté, l’enseignant leur apporte un schéma vide, qu’ils devront compléter avec les mots de la vidéo et des recherches documentaires. L’enseignant demande de réfléchir à l’élaboration d’un protocole pour construire une éolienne 

Séance n°3:


Introduction de l’alternateur 

40min

– Comprendre le rôle joué par l’alternateur  dans la production d’électricité

Matériel: Vidéo, Lampe dynamo (démontable)


Organisation:

Phase 1,2: Groupe classe


Phase 3: Binôme ou trinôme


Phase 4 : Groupe classe

Phase 1: Rebrassage des connaissances 

De quoi l’éolienne est-elle constituée? 

Cette source d’énergie est-elle renouvelable ou non? Quelles sont les autres sources?

Phase 1’: Demander aux élèves comment se nomme cet objet, à quoi sert-il, comment fonctionne t -il ? Puis faire la démonstration du fonctionnement de la lampe dynamo et nommer les différents constituants. 

Phase 2: Vidéo c’est pas sorcier : https://www.youtube.com/watch?v=kCYyrkBjdv4 (9min 22-14min 10) sur l’alternateur, va permettre de mieux comprendre le fonctionnement d’alternateur, et la différence avec un moteur. 

Phase 3: Les élèves réalisent (par deux ou par trois), des recherches documentaires pour construire une définition d’un alternateur

Phase 4: Mise en commun: Une mise en commun va permettre à chaque groupe de vérifier sa définition et  poser des questions en cas de mauvaise compréhension. 

Elèves: 

Après avoir recueilli plusieurs informations, ils doivent construire une définition du moteur et de l’alternateur. 

Ce travail va permettre de les aider à différencier les deux termes.  


Enseignant:

Évaluation diagnostique sur le mouvement des pales.

Pour introduire la notion, il passe par l’utilisation de la lampe dynamo. Puis pour mieux comprendre ce principe,il peut la démonter et nommer toutes les parties. 

L’enseignant oriente les recherches des élèves pour réussir à définir les deux termes.

Séance n°4:


Éolienne

50min

– Identifier les principales familles de matériaux 


– Concevoir et produire tout ou partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin 



Matériel: Carton, ciseaux, pistolet à colle, alternateur, fils électriques, LED

Protocole (Annexe I)


Organisation:


Phase 1: Groupe classe 


Phase 3: Par binôme


Phase 4: Groupe classe

Phase 1: Problématique du cahier des charges présentée aux élèves : pour construire l’éolienne vous devez utiliser des matériaux durables et peu coûteux, que choisissez- vous et pour quelles raisons ?

Faire une liste des matériaux possibles puis faire le choix entre matériaux et justification du choix. (pourquoi du carton et non du plastique? Pourquoi le verre n’est-il pas utilisable?…)

Répartition des élèves et du matériel par groupe et explication du protocole. 


Phase 2: Visionnage de la vidéo concernant la fabrication de l’éolienne : https://www.youtube.com/watch?v=JXYkjHKakGE , identification des formes utilisées et déterminer leurs mesures (relation avec les mathématiques : géométrie plane, volumes, mesures)


Phase 3: Par deux, ils doivent découper dans le carton toutes les pièces pour la construction. L’enseignant procède à l’assemblage d’une éolienne avec le pistolet à colle devant le groupe classe. Il récupère dans des boîtes individuelles les autres découpes pour procéder à leur collage ultérieurement. 


Phase 4: Réinvestissement de la séance-évaluation : Quelles étaient les différentes étapes d’assemblage? Quelles sont les différentes parties de l’éolienne?

Elèves:

Chacun peut découper une pièce ou faire un patron.


Enseignant:

Un rappel sur les consignes de sécurité est nécessaire. (le carton étant épais les ciseaux sont gros et il faut éviter les coupures.)

De plus, il demande à des élèves de lire à voix haute le protocole et à d’autres de reformuler les étapes pour être sur de la compréhension. Il répartit aussi les tâches dans les binômes.  

Différenciation : pour les élèves les moins habiles, les laisser effectuer le traçage des formes et mesurer, prévoir un jeu de formes prédécoupées s’ils n’ont pas eu le temps d’aller jusqu’au bout de la tâche.

Différenciation : si certains sont très à l’aise, leur demander de construire la maison en carton pour que la maquette soit plus concrète.

Séance n°5:


Éolienne – Vérifier les prérequis sur les circuits fermés et ouverts. 

40min

– Concevoir et produire tout ou partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin 


– Suite de la construction et introduction de l’alternateur et des fils électriques 

Matériel: Piles, alternateur, fils électriques, LED, protocole, sèche cheveux


Organisation:

Phase 1: Groupe classe


Phase 2: Groupe de 4


Phase 3: Groupe classe

Phase 1: Avec l’éolienne terminée introduire le circuit électrique et questionnement autour de l’installation des fils, la LED et de l’alternateur. 


Phase 2: Chaque groupe possède une pile, deux fils et une LED. L’objectif est de  faire fonctionner  un circuit fermé et de comprendre la notion du circuit ouvert (réinvestissement des notions de cycle 2)


Phase 3: L’assemblage du circuit électrique à l’intérieur de l’éolienne se fait par l’enseignant. La vérification du fonctionnement se fait par les élèves. 

Elèves: 

Ils doivent être capables de réinvestir les connaissances concernant les circuits électriques. 

 

Enseignant:

Oriente les questions concernant les notions à aborder. Il doit réussir à assembler le circuit devant la classe tout en expliquant les différentes étapes.   

Séance n°6


Réinvestissement

40min

– Mettre à disposition son savoir dans la réalisation d’exercices

(réinvestissement)

Matériel: Fiche exercices (Annexe II)


Organisation:

Phase 1: Groupe classe


Phase 2: Individuelle


Phase 3, 4: Groupe classe

Phase 1: Distribution des fiches d’exercices, et verbalisation des consignes. 


Phase 2: Réalisation des exercices.


Phase 3: Correction collective. Avec une participation orale des élèves.


Phase 4: Institutionnalisation par la réalisation d’un schéma d’une éolienne pour ensuite la recopier sur une feuille, ce qui servira de trace écrite (peut être mis en relation avec le schéma initial de la séance 2 pour voir l’évolution des représentations et connaissances ?). 

Elèves: 

Reformulent les consignes, réalisent les consignes


Comparent les schémas 



Enseignant:Observe la réalisation des exercices lors de son passage, repère les élèves en difficulté, fait verbaliser ceux qui en ont besoin. 

Propose aux élèves de comparer et guide les élèves dans cette tâche

Séance n°7: 


Evaluation

50min

– Réinvestir ses connaissances  

Matériel: Fiche évaluation 

(Annexe III) 


Organisation:

Phase 1: Individuelle


Phase 2: Groupe classe

Phase 1: Avant le début de l’évaluation, la lecture des consignes se fait commun, reformulation des consignes par les élèves


Phase 2: Auto-correction avec comparaison par rapport au schéma conservé dans le classeur de sciences



Élèves: Réalisent les exercices et se corrigent  individuellement ensuite 



Enseignant: Donne si besoin;les explications au moment de la correction 

Bibliographie : 

https://www.mtaterre.fr/dossiers/comment-ca-marche-lenergie-eolienne/le-fonctionnement-de-lenergie-eolienne 

-Site: “La main à la pâte” (fiches notionnelles avce un point fait sur les difficultés provenant des liens avec le vocabulaire courant et des idées préalables des élèves, conseils pour éviter certains écueils lors de la manipulation, connaissances…): https://www.fondation-lamap.org/fr/page/11937/fiches-connaissances-cycles-2-et-3

-Site de l’ADEME : L’éolien en 10 questions: https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/guide-pratique-eolien-en-10-questions.pdf

-Vidéo “Les énergies expliquées aux enfants”, site Salamandre : https://www.salamandre.org/article/les-energies-expliquees-aux-enfant

-Eduscol:

  • Questionner le monde : “ Les objets techniques Qu’est-ce que c’est ? À quels besoins répondent-ils ? Comment fonctionnent-ils ?” (cycle 2) :

https://cache.media.eduscol.education.fr/file/Le_monde_du_vivant/18/2/RA16_C2_QMON_1_objets_techniques_app_connaissance_V2_646182.pdf 

  • Sciences et technologie: “Identifier différentes sources et connaître quelques conversions d’énergie” et “Observer et décrire différents mouvements” (cycle 3):

http://cache.media.education.gouv.fr/file/Energie/43/6/RA16_C3_SCTE_identifier_energie_580436.pdf

http://cache.media.education.gouv.fr/file/Mouvement/43/2/RA16_C3_SCTE_Sequences_mouvement_apportprof-DM_614432.pdf

http://cache.media.education.gouv.fr/file/Energie/42/8/RA16_C3_SCTE_besoin_energie_580428.pdf

 

alicia.unsal

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