Continuité pédagogique : Energie

Vous trouverez ci-dessous un ensemble d’activités pour travailler le thème de l’énergie, en continuité pédagogique avec des élèves des Cycles 3  et 4.

Les propositions faites sont inspirées des ressources en ligne présentes sur le site de la Fondation La main à la pâte, sur le site Planete Energies, une initiative de Total Foundation, et du module L’énergie réalisé dans le cadre du projet européen SUSTAIN.

Les activités proposées ont été adaptées pour  permettre à vos élèves de les réaliser à distance.

En partenariat avec :

 


Chaque thème est composé de plusieurs activités. Pour chaque activité, vous trouverez :

  • un résumé qui décrit les activités proposées aux élèves, les contenus abordés et les rendus possibles à vous renvoyer.  
  • Une fiche-élève que vous pouvez adresser à vos élèves directement
  • Une fiche-correction que vous pouvez également adresser directement à vos élèves, une fois leurs rendus reçus ou quand bon vous semblera en fonction de votre planning.

Certaines activités s’articulent entre elles en suivant une progression logique, cette progression faisant l’objet de conseils donnés à chaque début d’activité. Cependant, vous pouvez réorganiser la progression comme bon vous semble en adéquation avec vos objectifs d’apprentissages et les séquences déjà mises en œuvre avec vos élèves.

Pour accompagner vos élèves et vous aider à mieux appréhender le concept d'énergie et les nombreuses notions qui s'y rattachent, vous pouvez consulter la carte conceptuelle suivante. Elle vous permettra d'entrevoir l'énergie de manière interdisciplinaire et précisera également certaines de ses propriétés fondamentales :

  • La quantité totale d'énergie dans l'Univers est constante et finie. 
  • L'énergie se conserve, elle n'est ni créée, ni détruite. 
  • L'énergie peut prendre différentes formes et passer d'une forme à une autre.
  • Une "source" d'énergie ne crée donc pas d'énergie.

La majorité des notions énoncées dans la carte conceptuelle est travaillée par les élèves au cours des activités proposées ci-dessous.

 

Pour appréhender le concept d’énergie
Des activités qui constituent une bonne entrée en matière pour une approche expérimentale :
énergie et activité physique, énergie libérée par la chute d’une bille...

 

Comparer l’effort requis par trois activités corporelles

Au cours de cette activité, les élèves sont amenés à classer trois activités physiques (effectuer de petits sauts sur place, effectuer des sauts genou-poitrine et rester debout  immobile) selon l’effort qu'elles occasionnent.

Ils construisent librement leur démarche dans un premier temps, la testent, puis ajustent leur protocole en fonction des éléments fournis, à savoir que pour mesurer l’effort fourni, il faut mesurer la fréquence cardiaque. Ils refont alors les tests pour vérifier leur hypothèse de départ et analysent les résultats. Ils sont alors en mesure de ranger les 3 activités proposées, de celle qui demande le moins d’effort à celle qui en demande le plus. La synthèse permet d’introduire le terme d’énergie.

- Rendus possibles :

  • Description du protocole suivi
  • Tableau des mesures réalisées
  • Analyse des résultats obtenus

- Fiche élève / Fiche correction 

La séquence est conçue pour être menée plus particulièrement dans les deux premiers niveaux du cycle 3 (CM1 et CM2).

- Ressources complémentaires pour  l’enseignant  :

Alimentation et apports énergétiques

Au cours de cette activité, les élèves analysent l’apport énergétique des aliments à partir d’étiquettes alimentaires et la relient avec les dépenses énergétiques du corps humain (qui peuvent être approfondies avec l’activité « énergie du corps humain »). Ils apprennent que l’énergie chimique contenue dans les aliments se mesure en kilojoules.
 
- Rendu possible :
  • Tableau avec les informations énergétiques de plusieurs aliments

- Fiche élève / Fiche correction 

 

Appréhension expérimentale du concept d’énergie en cycles 3 et 4

Les activités proposées permettent aux élèves de découvrir expérimentalement le concept d’énergie. Dans un premier temps, ils se familiarisent avec la situation expérimentale qui consiste à réaliser des cratères avec des billes dans de la semoule. Le premier défi leur permet de déterminer que la hauteur de lâcher de la bille et sa masse sont les deux paramètres qui influencent le diamètre du cratère obtenu. Le concept d’énergie est ensuite introduit. Les défis suivants en permettent une appropriation toujours en considérant la chute d’une bille dans de la semoule. La série d’activités peut être proposée aussi bien à des élèves de cycle 3 que des élèves de cycle 4. Tout au long du scénario pédagogique proposé, les élèves sont constamment invités à agir (expérimenter), à raisonner et justifier leurs réponses en se référant aux données expérimentales.

Une place importante est réservée aux observations et les élèves sont incités à les réaliser de manière détaillée à partir de leurs propres expérimentations, de vidéos ou de photos.

- Rendus possibles :

  • Description des protocoles correspondant aux différents défis
  • Réponses aux questions posées par les différents défis

- Fiche élève / Fiche correction 

- Ressources complémentaires pour  l’enseignant  :

  • [Scenario conceptuel de la séquence Cratères et météorites], version initiale et version agrandie, précisant un ensemble de notions que les élèves peuvent acquérir en réalisant les activités :
    - Appréhension expérimentale du concept d’énergie en cycles 3 et 4
    - Energie mécanique - Chute d’une bille - Cycle 4
  • [Parcours d’auto-formation] Cratères et météorites une histoire d’énergie 
     

Energie mécanique - Chute d’une bille - Cycle 4

Les activités proposées permettent aux élèves de se familiariser avec les transformations d’énergie en lien avec l’énergie mécanique : énergie potentielle et énergie cinétique (ces deux formes d’énergie doivent avoir été auparavant introduites). Le travail s’appuie notamment sur la situation expérimentale de la chute d’une bille dans de la semoule.

Rendu possible :

  • Schéma de la chute d’une bille faisant apparaître les termes « énergie cinétique » et « énergie potentielle » et les minimums et maximums correspondant à ces deux formes d’énergie au cours de la chute de la bille.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

Les différentes sources et formes d’énergie
Construction d’objets technologiques, découverte de différentes sources et formes d’énergie, production d’électricité
et analyse de dispositifs en termes de chaîne énergétique (transformations d’énergie).

 

Sources et formes d’énergie

Au cours de cette activité, les élèves développent leur compréhension de la manière dont l’énergie est fournie par une source, puis convertie/transformée sous différentes formes, selon l’utilisation que l’on veut en faire.
Ils identifient ensuite différentes formes d’énergies dans leur environnement et fournissent des exemples de chacune d’entre elles.

Rendu possible :

  • Tableau rempli avec les différentes formes d’énergies identifiées dans leur habitation.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

L’énergie éolienne - Construction d’une éolienne

Au cours de cette activité, les élèves découvrent l’énergie éolienne. Ils construisent leur propre éolienne en pratiquant une démarche d’investigation. Ils découvrent ainsi que le vent peut constituer une source d’énergie. Ils réfléchissent également à la manière dont fonctionne une éolienne.

Rendus possibles :

  • Schéma légendé de leur éolienne,
  • Photos de leur réalisation finale.
  • S’ils le peuvent, vidéo de l’éolienne soulevant un objet.

- Fiche élève / Fiche correction

 

L’énergie éolienne – Emplacement d’un parc éolien

Au cours de cette activité, les élèves analysent les avantages et les inconvénients de différents emplacements de parcs éoliens.
Ils fabriquent un anémomètre pour mesurer la vitesse du vent et une manche à air pour déterminer sa direction. Ils rassemblent des données sur la vitesse et la direction du vent, et déterminent ainsi l’emplacement le plus adapté pour placer des éoliennes aux environs de chez eux.

Rendus possibles :

  • Schéma de leur manche à air et anémomètre.
  • Photos des maquettes
  • Petites vidéos de leurs instruments en fonctionnement. Tableau de mesures pour déterminer le meilleur emplacement de l’éolienne.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

L’énergie hydraulique

Au cours de cette activité, les élèves découvrent l’énergie hydraulique. Grâce à une approche fondée sur l’investigation, ils construisent leur propre turbine de barrage. Ils découvrent ainsi l’eau comme source d’énergie et réfléchissent à la manière dont fonctionne un barrage.

Rendus possibles :

  • Schéma légendé de leur turbine de barrage
  • Photos de la construction, de la réalisation finale
  • S’ils le peuvent, une vidéo de la turbine soulevant un objet.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

L’énergie solaire

Au cours de cette activité, les élèves découvrent l’énergie solaire. Grâce à la mise en œuvre d’expériences et au visionnage d’une vidéo, ils abordent ce qu’est l’énergie solaire et le transfert d’énergie thermique, et comment produire de la chaleur ou de l’électricité à partir de l’énergie solaire.

Rendus possibles :

  • Schéma légendé de leur expérience,
  • Photos de la réalisation de leur protocole,
  • Interprétation de leurs résultats et conclusion.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

Chaînes énergétiques

Cette activité est destinée à aider les élèves de cycle 3 et 4 à analyser les chaînes énergétiques de différents dispositifs, notamment ceux qu’ils pourraient avoir vu dans les séances précédentes. Une méthodologie rigoureuse, faisant appel notamment à une schématisation utilisant des cadres et des flèches, permet de bien identifier les différentes formes d'énergie et les transformations et transferts en jeu dans un dispositif.

Rendu possible :

  • Les chaines énergétiques des différents systèmes proposés

- Fiche élève / Fiche correction 

 

Energie et isolation thermique
Clarification des notions de température, d’énergie thermique
et d’isolant thermique.

 

Ressources complémentaires pour  l’enseignant  :

Conserver un glaçon

A partir d’un défi qui consiste à conserver un glaçon le plus longtemps possible, les élèves abordent les notions d’énergie thermique, de température et de matériaux isolants. Pour répondre à ce défi, ils élaborent  et mettent en œuvre un protocole expérimental sur un temps long où le choix de la fréquence des relevés de données est déterminant.

Rendus possibles :

  • Rédaction et mise en œuvre du protocole correspondant au défi
  • Texte interprétant leurs résultats en utilisant les termes énergie thermique, température et isolant thermique.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

A quoi sert un pull ?

Cette activité doit s’envisager en complément de l’activité « Conserver un glaçon ». Elle peut être menée avant ou après cette dernière. Il s’agit pour les élèves de visionner une vidéo dans laquelle une classe met en œuvre deux protocoles expérimentaux pour répondre à la question « A quoi sert un pull ? ». Ce travail est l’occasion d’aborder la notion d’isolation thermique et les propriétés des matériaux isolants.

Rendu possible :

  • Quelques lignes synthétisant les propriétés d’un pull et la définition d’un isolant thermique

- Fiche élève / Fiche correction 

 

Glacière et thermos

Il est préférable de proposer cette activité après l’activité Conserver un glaçon. En effet, l’activité Glacière et thermos permet aux élèves de renforcer les connaissances acquises précédemment en comparant l’utilisation et les propriétés de deux objets du quotidien.

Rendus possibles :

  • La mise en œuvre d’un protocole expérimental et l’analyse des résultats obtenus dans le cas où les élèves possèdent les deux objets chez eux (glacière et thermos).
  • Quelques lignes correspondant aux réponses aux questions posées.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

Matériaux et sensations

Cette activité permet aux élèves de découvrir que le sens du toucher rend difficile l’acquisition des notions de température, d’énergie thermique et de transfert d’énergie thermique. Elle est l’occasion d’envisager le contact entre leur corps et des matériaux de différentes natures du point de vue des transferts d’énergie thermique. Elle permet également d’aborder de manière qualitative les notions de température d’équilibre et de conductivité thermique des matériaux.

Rendus possibles :

  • Un écrit décrivant leur ressenti lors des interactions entre l’avant-bras (ou le dessus de la main) et des objets en métal, en bois, en plastique.
  • Un écrit explicitant les raisons de ces différentes sensations.

- Fiche élève / Fiche correction 

 

 

 


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