1. PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE

Défi proposé aux élèves

Comment récupérer, produire, transformer ou économiser de l’énergie grâce à un objet ou un système innovant ?

Votre équipe doit imaginer une solution permettant de récupérer ou de produire de l’énergie à partir d’une situation réelle.

La solution devra être :

• utile ;

• techniquement plausible ;

• respectueuse de l’environnement autant que possible ;

• originale ;

• expliquée par des schémas ;

• présentée oralement à la classe.

Il n'est pas obligatoire que l'objet puisse réellement être fabriqué à l'échelle 1. En revanche, les élèves doivent pouvoir expliquer comment il fonctionnerait.

EXEMPLES POUR LANCER LA RÉFLEXION

Ces exemples servent uniquement d’inspiration. Il ne s’agit pas de les reproduire obligatoirement.

• une dalle piézoélectrique qui produit de l’électricité lorsque quelqu’un marche dessus ;

• une chaussure ou une basket qui recharge une petite batterie pendant la marche ;

• un vélo d’appartement qui produit de l’électricité ;

• un sac à dos qui récupère l’énergie des mouvements ;

• une poignée de porte qui récupère l’énergie de chaque ouverture ;

• une balançoire produisant de l’électricité ;

• une piste de danse produisant de l’énergie ;

• une éolienne dont la forme ou la taille s’adapte à la force du vent ;

• un parapluie qui récupère l’énergie du vent ou de la pluie ;

• une gourde qui utilise une petite dynamo ;

• un sol de gare qui récupère l’énergie des voyageurs ;

• une mini-éolienne intégrée à un vélo ;

• un système utilisant le mouvement des vagues ;

• un banc public permettant de recharger un téléphone grâce au solaire et au mouvement ;

• une porte de magasin récupérant l’énergie produite par ses ouvertures répétées.

OBJECTIFS DE LA SÉQUENCE

Les élèves doivent apprendre à :

1. identifier un besoin ;

2. rechercher plusieurs solutions possibles ;

3. comprendre qu’une énergie peut être transformée ;

4. identifier la chaîne d’énergie d’un système ;

5. définir des contraintes ;

6. comparer plusieurs solutions ;

7. concevoir un objet ou système innovant ;

8. représenter une solution par un croquis ou un schéma ;

9. travailler en équipe ;

10. argumenter et présenter un projet oralement.

Diapositive et durée

Informations importantes à présenter

Mots et termes à utiliser

Aide pour parler à l’oral

1. Notre invention : imaginer l’énergie de demain — 20 s

Le nom de l’invention, les membres du groupe et sa fonction principale. Ajouter un dessin ou une photo.

Innovation, énergie, invention

« Notre projet s’appelle… Il permet de… »

2. Notre observation et le problème à résoudre — 45 s · Séance 1

Une situation observée, le problème repéré et les personnes concernées. Expliquer pourquoi il faut agir.

Observation, besoin, problème, utilisateur

« Nous avons observé que… Cela pose un problème parce que… Comment pourrait-on… ? »

3. D’où vient l’énergie et comment est-elle transformée ? — 1 min · Séance 2

L’origine de l’énergie, les éléments qui la transforment et son utilisation finale. Présenter une chaîne énergétique avec des flèches.

Source d’énergie, énergie mécanique, énergie électrique, transformation, stockage

« L’énergie provient de… Grâce à…, elle est transformée en… Elle sert ensuite à… »

4. Notre solution et nos choix d’ingénierie — 50 s · Séance 3

L’idée retenue, son fonctionnement, les principaux composants et les raisons de vos choix. Citer les contraintes importantes.

Solution technique, composant, contrainte, cahier des charges

« Nous avons choisi cette solution parce que… Notre invention doit être… Nous devons tenir compte de… »

5. Notre prototype : essais et améliorations — 1 min 15 s · Séance 4

Montrer le croquis, la maquette ou le prototype. Expliquer un test, son résultat et une amélioration réalisée ou envisagée.

Croquis, maquette, prototype, test, résultat, amélioration

« Nous avons construit… Pour vérifier que…, nous avons testé… Nous avons constaté… Nous proposons donc de… »

6. Pourquoi choisir notre innovation ? — 50 s · Séance 5

Présenter les avantages, une limite et la prochaine étape. Terminer par un argument qui donne envie de soutenir le projet.

Utilité, innovation, faisabilité, impact, limite

« Notre invention est utile car… Elle est originale parce que… Sa principale limite est… Pour aller plus loin, nous voudrions… »

Exemple fil rouge : « VéloWatt », un vélo d’appartement qui recharge une batterie

• Problème : comment utiliser l’énergie du pédalage pour alimenter un petit équipement ?

• Transformation : énergie du pédalage → générateur → énergie électrique → batterie → lampe LED.

• Solution : relier le pédalage à un générateur et prévoir un dispositif de recharge adapté.

• Test possible : vérifier si pédaler permet d’allumer une LED, puis comparer plusieurs vitesses de pédalage.

• Limite : la quantité d’énergie récupérée dépend de l’effort et de la durée du pédalage.

Quelques repères pour réussir

• Sur chaque diapositive : un titre, une image ou un schéma et trois idées courtes maximum.

• Expliquer les mots scientifiques avec ses propres mots.

• Présenter uniquement les résultats réellement observés. Si un test n’a pas été réalisé, dire : « Nous prévoyons de tester… »

• Répartir la parole et s’entraîner avec un chronomètre.

Phrase de conclusion possible :
« Avec notre projet…, nous proposons une solution pour… Nos essais montrent que… La prochaine étape sera de… »

Diapositive et durée

Informations importantes à présenter

Mots et termes à utiliser

Aide pour parler à l’oral

1. Notre invention : imaginer l’énergie de demain — 20 s

Le nom de l’invention, les membres du groupe et sa fonction principale. Ajouter un dessin ou une photo.

Innovation, énergie, invention

« Notre projet s’appelle… Il permet de… »

2. Notre observation et le problème à résoudre — 45 s · Séance 1

Une situation observée, le problème repéré et les personnes concernées. Expliquer pourquoi il faut agir.

Observation, besoin, problème, utilisateur

« Nous avons observé que… Cela pose un problème parce que… Comment pourrait-on… ? »

3. D’où vient l’énergie et comment est-elle transformée ? — 1 min · Séance 2

L’origine de l’énergie, les éléments qui la transforment et son utilisation finale. Présenter une chaîne énergétique avec des flèches.

Source d’énergie, énergie mécanique, énergie électrique, transformation, stockage

« L’énergie provient de… Grâce à…, elle est transformée en… Elle sert ensuite à… »

4. Notre solution et nos choix d’ingénierie — 50 s · Séance 3

L’idée retenue, son fonctionnement, les principaux composants et les raisons de vos choix. Citer les contraintes importantes.

Solution technique, composant, contrainte, cahier des charges

« Nous avons choisi cette solution parce que… Notre invention doit être… Nous devons tenir compte de… »

5. Notre prototype : essais et améliorations — 1 min 15 s · Séance 4

Montrer le croquis, la maquette ou le prototype. Expliquer un test, son résultat et une amélioration réalisée ou envisagée.

Croquis, maquette, prototype, test, résultat, amélioration

« Nous avons construit… Pour vérifier que…, nous avons testé… Nous avons constaté… Nous proposons donc de… »

6. Pourquoi choisir notre innovation ? — 50 s · Séance 5

Présenter les avantages, une limite et la prochaine étape. Terminer par un argument qui donne envie de soutenir le projet.

Utilité, innovation, faisabilité, impact, limite

« Notre invention est utile car… Elle est originale parce que… Sa principale limite est… Pour aller plus loin, nous voudrions… »

Exemple fil rouge : « VéloWatt », un vélo d’appartement qui recharge une batterie

• Problème : comment utiliser l’énergie du pédalage pour alimenter un petit équipement ?

• Transformation : énergie du pédalage → générateur → énergie électrique → batterie → lampe LED.

• Solution : relier le pédalage à un générateur et prévoir un dispositif de recharge adapté.

• Test possible : vérifier si pédaler permet d’allumer une LED, puis comparer plusieurs vitesses de pédalage.

• Limite : la quantité d’énergie récupérée dépend de l’effort et de la durée du pédalage.

Quelques repères pour réussir

• Sur chaque diapositive : un titre, une image ou un schéma et trois idées courtes maximum.

• Expliquer les mots scientifiques avec ses propres mots.

• Présenter uniquement les résultats réellement observés. Si un test n’a pas été réalisé, dire : « Nous prévoyons de tester… »

• Répartir la parole et s’entraîner avec un chronomètre.

Phrase de conclusion possible :
« Avec notre projet…, nous proposons une solution pour… Nos essais montrent que… La prochaine étape sera de… »