Objectifs de cette étape :

• Identifier les représentations des élèves sur les énergies renouvelables en particulier l’énergie solaire et photovoltaïque ;
• Poser la/les questions essentielles de l’opération ;
• Lancer la réflexion auprès des élèves sur les différentes pistes de constructions du véhicule après lecture du cahier des charges.

Etape 1 : présentation du projet de fabrication d’un véhicule roulant dans une idée de développement durable

1^ère Séance

1. Présentation du projet : (Afin d’éviter toute réponse induite et de ménager l’authenticité des représentations initiales des élèves, la présentation du projet revêtira un caractère très succinct dans l’immédiat).

« Tout au long de l’année, vous allez fabriquer une automobile qui devra être construite dans l’esprit du développement durable et respecter plusieurs consignes que je vous livrerai en temps voulu. Elle devra se montrer rapide puisque vous participerez à une course de vitesse inter-écoles. Seront récompensés les groupes ayant mis au point, non seulement des véhicules rapides, mais aussi ayant fait preuve d’une recherche digne d’un scientifique dans l’esprit du développement durable. »

 2. Recueil individuel des représentations en terme de terminologie, d’idées reçues et de connaissances :

Pour comprendre un premier fonctionnement de votre engin, vous devez connaître le sens de son nom : ''automobile''. Qu’est-ce qu’une automobile?

Après décomposition et analyse lexicale, la grande majorité des élèves fera le lien avec le principe technique d’un véhicule se mouvant par lui-même, en toute autonomie.

Puisque ce véhicule doit être construit dans l’esprit du Développement durable, que signifie pour vous l’expression ''développement durable''?

Représentations initiales :

CE2:

•  C’est une voiture qui dure longtemps.
• Ca doit durer.  
• Elle reste immobile tout le temps.
• Certains enfants n’ont su quoi répondre.  

CM2:

• Objet qui dure longtemps et qui roule longtemps.
• Fabriquer avec des objets recyclés et qui durent longtemps.
• C’est bien pour notre Terre et bon pour l’environnement, surtout pour avoir une planète saine.
• La voiture doit vite se développer.
• Respectueuse de l’environnement pour ne pas polluer la Terre.
• Se développer en permanence.
• Ca doit rester en bon état.
• Durer longtemps.
• Cela doit être écologique et il ne faut pas le jeter dans la nature.

      3. Confrontation et analyse lexicale, sémiologique avant validation collective: Pour « Développement » : « Qu’est-ce qui se développe dans notre vie ? »

–  les objets, les humains, les maisons car elles sont modernes, de plus en plus équipées,  l’électricité avec les panneaux solaires, les téléphones : de plus en plus modernes, beaux, ils peuvent faire de plus en plus de choses.

Pour « Durable  » :

– C’est durer.

– Pourquoi veut-on que l’objet dure ?:

– Pour ne pas le changer le jeter, parce qu’il est précieux, parce que ça coûte cher, dans les usines on utilise des produits chimiques pour fabriquer des matières et la plupart de ces produits polluent.»

Conclusion de Julie (Ce2) : « Alors il faut recycler ! »

     4. Synthèse et trace écrite convenue avec les enfants :

Avoir l’esprit de Développement Durable, c’est avoir un comportement respectueux de la planète. C’est aussi utiliser ou fabriquer un objet moderne qui dure longtemps, qui ne coûte pas cher et qui ne pollue pas.

2^ème Séance

Comment faire avancer une voiture ?

Recueil individuel des connaissances et représentations des divers moyens de propulsion

 » Fais la liste de tous les moyens de propulsion auxquels tu penses pour faire avancer la voiture que nous allons fabriquer.  »

Recueil des CE2:

• une bouteille d’air
• de l’eau gazeuse que l’on secoue
• de l’eau
• un moteur à panneaux solaires
• de l’électricité  

Recueil en sus des CM2:

• du vent
• de l’air (un ballon que l’on gonfle et qu’on lâche
• un moteur électrique
• un moteur à essence
• un moteur à gazoïl
• une moteur à gaz
• de l’air comprimé dans une bouteille
• un tuyau d’arrosage
• un bonbon ‘’mentos’’ dans une bouteille de coca-cola secouée crée une explosion
• une pompe à air
• un moteur à vapeur : on met de l’eau à chauffer
• un moteur hydrolique, avec un bras hydrolique
• un ressort
• du feu : un ballon à air chaud, comme les Montgolfières
• une fusée à réaction placée sur la voiture (microfusée)
• des hélices placées à l’arrière à faire tourner à la main

3^ème et 4^ème Séance

    Poser les questions essentielles de l’opération:

«Quels moyens de propulsion s’inscrivent-ils dans un esprit de Développement Durable?»

       1. Quels modes de propulsion vont nous permettre :

– de gagner de la vitesse ?

– de respecter l’idée de ‘’Développement durable’’, c’est-à-dire de fabriquer un engin à la fois moderne, qui puisse durer, qui soit respectueux de l’environnement ?

● Remarque d’une élève de Ce2: « Mais combien de temps doit durer la course ? » (Judicieuse question qui montre là combien l’enfant a intégré le caractère automoteur et autonome du véhicule mais aussi son propre soucis anticipatif !)

● Apport d’information : « La piste mesure 10 mètres de long. L’automobile devra en faire un aller puis un retour après que l’un d’entre vous lui en aie fait faire un rapide demi-tour. »

Les élèves mesurent rapidement une longueur de 10 mètres et conviennent par eux même que certains moyens de propulsion ne sont pas envisageables du fait :

•  de leur effet subit, immédiat, voire explosif, mais éphémère (eau gazeuze secouée, mentos + coca-cola agité, hélices manuelles, bouteille d’air)
•  d’une interception impossible en cours de parcours (microfusée)
•  d’une vitesse réduite (air chaud)

Ainsi, après réflexion collective et selon des critères de modernité, d’autonomie et de durabilité de vitesse, ils conviendront des modes de propulsion suivants :

•  le moteur électrique
•  le moteur à gazoïl, à essence ou à gaz
•  le moteur solaire
•  le moteur éolien qui fabrique de l’électricité

        2. Présente à ton avis les avantages et les inconvénients des sources d’énergie               suivantes et leurs conséquences sur l’environnement

• Recherche par binômes (1 Ce2 + 1 Cm2) puis confrontation collective

    3. Quel moyen de propulsion et quelle source d’énergie conviendrait-il d’adopter pour construire une automobile rapide et s’inscrivant dans l’esprit du Développement durable ?

Moteur à éolienne et moteur solaire seront à l’unanimité les élus.

Conformément au cahier des charges du Défi Solaire, le moteur solaire sera présenté comme étant le mode de propulsion à adopter.

  5^ème et 6^ème Séance

Expérimentations électriques et motrices préalables à l’étude du cahier des charges et à la construction d’un véhicule solaire

Remarques : « Le moteur tourne très vite : il chauffe, dégage des étincelles et fait décoller le montage. »

Problème :    Comment réduire la vitesse du mini-moteur électrique?

Hypothèses :  – poser la pile ou du poids sur le montage pour qu’il ne décolle plus

– installer une boîte à vitesse, comme sur la bicyclette, pour réduire la vitesse

7^ème et 8^ème Séance

Comment fonctionne la boîte à vitesse d’une bicyclette ?

–      Les éléments du vélo et le vocabulaire conventionnel : plateau, chaîne, pignons…

–      Fonctionnement des vitesses

–      Etude de la vitesse : distance parcourue relative au pignon choisi