De la découverte des isolants thermiques à la conception et la réalisation d'une maquette d'éco-maison

Auteurs : Jean-Paul Sacchetti(plus d'infos)
Résumé :
[Témoignage] - Comment  réinvestir des connaissances acquises isolément dans un même projet  ? La conception et la réalisation d'une maquette d'éco-maison sont ainsi nées de cette question. Durant l'année (CE2), les thèmes suivants ont été abordés en liaison  avec le projet : les isolants thermiques, la notion de circuit électrique, le nettoyage de l'eau boueuse et le cas de l'eau dans le cadre d'une réflexion sur le développement durable.
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« Les élèves ont travaillé durant 7 semaines avec l’objectif de construire une maison écologique. Depuis l’étude des isolants thermiques, jusqu’à l’alimentation électrique de la maison par un moulin et une éolienne, sans oublier le choix des matériaux de construction, les élèves ont mené un véritable travail d’investigation alliant science et technologie. Tout au long de ce projet, les élèves se sont questionnés, ont expérimenté et manipulé en accordant une grande importance à la communication orale et écrite, et à la construction collective. Des vidéos témoignent des essais, erreurs, améliorations successives, ainsi que de l’importance du travail en groupe. »Extrait du rapport du jury des prix de La main à la pâte 2006

De la découverte des isolants thermiques à la conception et réalisation d’une éco-maison

Sommaire :

Séquence 1 : les isolants thermiques (10 séances)
Séquence 2 : l’électricité. Dans l’éco-maison (4 séances)
Séquence 3 : conception et réalisation de l’éco-maison (8 séances)

Séquence 1 : les isolants thermiques.

Etapes

Enjeux

Organisation                              

Pourquoi a-t-on plus chaud avec de la laine ?
(une séance)

Proposer une expérience pour se confronter au réel.

Par groupe de 4 ;
Faire émerger les représentations initiales des enfants.
Ecrire sur son cahier d’expériences.

La laine chauffe-t-elle ?
(une séance)

Mise en évidence de certaines conditions.

Par groupe de 4 ;  Ecrite/individuelle.
Remplir un tableau à double entrée.

La laine garde-t-elle la chaleur ?
(deux séances)

Concevoir une expérience.
Réaliser l’expérience.

Par groupe de 4 ;
Les enfants imaginent une expérience permettant de répondre à la question.
Mise en place d’un outil de communication : le tableau de séparation de variable.

Interpréter les expériences
(une séance)

Mise en commun des différents repères empiriques pour arriver à un premier niveau d’abstraction.

Individuellement (évaluation formative) puis collectivement
Mise en place du concept d’isolant

Recherche d’autres isolants
(une séance)

Sur la toile : Enquête.
Fiche d’analyse.

Individuellement puis par groupe.
Trouver les arguments essentiels au sens de B.-M. Barth (points communs).

L’air a-t-il un rôle dans les isolants thermiques ?
(deux séances)

Concevoir une expérience.
Réaliser collectivement l’expérience.
Prévoir le résultat de l’expérience.

Par groupe, observer et argumenter sur la mise en évidence du rôle de l’air dans les isolants thermiques ;

L’air doit-il être enfermé pour être un bon isolant ?
(Une ou deux  séance)

Concevoir une expérience.
Prévoir le résultat de l’expérience.

Groupe de 4 ;
Observer et argumenter sur la validité de l’expérience.

Les objets de la vie courante
(une séance)

Faire une enquête :
chercher d’autres isolants que l’air.

Recherche documentaire : La glacière, Le « Thermos ».

 

 

Séquence 2 : l’électricité dans l’éco-maison

Séance 1
Comment faire fonctionner une lampe, un moteur, un buzzer à l’aide d’une pile plate ?

Il s’agit avant tout d’une phase manipulatoire.
Cependant il est demandé à chacun des groupes constitués de dessiner les montages réalisés pour une mise en commun ultérieure.

Séance 2
Schémas et vocabulaire

Les dessins montrent une certaine représentation de la réalité, comme la marque de la pile ou encore des couleurs. Pour passer au schéma, il faut se mettre d’accord sur la manière de représenter une pile, une lampe, un moteur ou un buzzer.
Il en est de même dans l’appellation des parties qui constituent les organes des éléments électriques utilisés : lame, culot, etc…

Séance 3
Comment faire fonctionner une lampe, un moteur, un buzzer à l’aide d’une pile électrique ronde ?

 

 

Les groupes recherchent activement une solution pour faire fonctionner les différents éléments proposés, mais sans succès sauf pour le buzzer qui contient des fils électriques.
La nécessité d’utiliser un fil électrique s’impose alors.
Pour certains groupes, ça ne fonctionne pas, car ils n’ont pas encore repéré les 2 éléments du fil électrique (partie métallique et gaine plastique).
Des schémas sont représentés après chaque essai positif. Une mise en commun fait suite à cette nouvelle phase manipulatoire. Une trace écrite est élaborée au fur et à mesure dans le cahier d’expérience.

Séance 4
Comment peut-on allumer une lampe, loin de la pile ?

Il s’agit à partir de cette nouvelle situation, d’amorcer la notion de circuit électrique ; cette fois il faut 2 fils électriques. Des schémas représentent les circuits réalisés. Lors de la mise en commun, les différentes possibilités d’allumer la lampe sont vérifiées ;

Séquence 3 : conception et réalisation de l’éco-maison.

Séance 1
Quelle maison ?

Discussion à propos du projet qui doit aboutir à la schématisation d’une maison.
Ce travail a permis de travailler sur les plans (façade avant, arrière, etc…) ; a la fin de la séance les élèves choisissent le dessin de référence.

Séance 2
Quels matériaux ?

Par groupes, les élèves sont invités à définir les matériaux qu’ils vont utiliser lors de la construction de la maison.
Ce travail a permis de discuter sur les possibilités et les impossibilités quant au choix de certains matériaux. (parpaings, plaque de goudron, etc…)
A la fin de la séance les élèves ont choisi des matériaux naturels, éventuellement réutilisables comme : le bois, la paille.

Séance 3
Les ateliers de conception et de fabrication.

Mise en place d’ateliers : les murs, l’isolation de l’éco-maison, la toiture de l’eco-maison.

Séance 4
Quelques problèmes à résoudre.

Les enfants sont confrontés au réel, ils mesurent l’écart entre ce qu’ils avaient prévu et la réalité. Il faut régler les problèmes techniques, exemple :

  • La roue du moulin : si on fait tourner la roue en carton sur la dynamo, le carton se tord, il faut plus de solidité.

Séance 5
Essais

Test du pouvoir isolant de l’eco-maison. Vérification et solution adoptée afin de remédier aux problèmes rencontrés.

Séance 6
La finition et la décoration.

Construction d’un mobilier pour l’éco-maison. Décorations extérieures : gouttières en bois, gravillons collés pour imiter un chemin de pierre, de la mousse collée pour imiter un jardin, une rivière  peinte sous la roue du moulin.

Séance 7

Bilan

Séance 8
Visite des parents et des correspondants.

Des invitations ont été transmises aux parents qui ont pu venir découvrir l’éco-maison. Durant cette visite, les élèves ont pu expliquer leur projet, les problèmes rencontrés et les solutions trouvées.

 

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