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RÉSUMÉ |
| Dans le cadre du projet expérimental et numérique mené par les élèves de première enseignement scientifique , il est suggéré l’utilisation de capteurs associés à un microcontrôleur. Un groupe d’ élèves du lycée international de Valbonne a étudié à l’aide de photorésistances et de microcontrôleur ARDUINO la pollution lumineuse au sein de l’établissement. |
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PLACE DE L’ACTIVITÉ |
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| Niveau concerné | Première Enseignement Scientifique |
| Place dans le programme | Projet expérimental et numérique |
| Place dans la démarche / séquence | Démarche de projet |
| Mots-clés | Capteur, microcontrôleur ARDUINO |
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OBJECTIFS PÉDAGOGIQUES |
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| Attendus de fin de cycle /Notions fondamentales mobilisées | Le projet expérimental et numérique s’articule autour de la mesure et des données qu’elle produit. L’objectif est de confronter les élèves à la pratique d’une démarche scientifique expérimentale, de l’utilisation de matériels ( capteurs et logiciels). Il peut dans certains cas revêtir trois dimensions :
– utilisation d’un capteur éventuellement réalisé en classe, – acquisition numérique de données – traitement mathématique, représentation et interprétation de ces données |
| Compétences travaillées ( en lien avec socle collège- celles des préambules des programmes en lycée) | – Formuler et résoudre une question
– Concevoir et mettre en œuvre un protocole – Coopérer et collaborer dans une démarche de projet – Apprendre à organiser son travail – Communiquer sur ses démarches, ses résultats et ses choix, en argumentant – Communiquer dans un langage scientifiquement approprié : oral, écrit, graphique, numérique – Comprendre les responsabilités individuelle et collective en matière de préservation des ressources de la planète ( biodiversité). |
| Compétence du cadre de référence des compétences numériques | -Programmer (microcontrôleurs, capteurs)
-Enregistrer et traiter des données pour répondre à une problématique. |
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MODALITÉS |
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| Durée indicative | 9-12 h |
| Matériel nécessaire | – Une carte Arduino UNO (et son câble USB),
– Un data logger avec carte SD – Une photorésistance de 1Mohms (de diamètre 3mm ou 5mm), – Une résistance de 10K ohms (marron / noir / orange), – Une plaque d’essai et des fils pour câbler le montage. – Un ordinateur avec le logiciel ARDUINO – Une batterie à piles |
| Prérequis | Programme de SNT :
– Ecrire des programmes simples d’acquisition des données d’un capteur – Traitement de données structurées ( fichier csv) |
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DESCRIPTION DU SCÉNARIO L’idée de ce sujet est apparue suite à la mise en place, par la mairie de Valbonne Sophia Antipolis, de mesures destinées à limiter l’éclairage public la nuit afin de préserver la biodiversité comme indiqué dans le plan ci-dessous.
Les élèves se sont donc demandés ce qu’il en était de l’éclairage la nuit au CIV sachant que le CIV se situe juste à côté du parc départemental de la Bouillide. Travail préliminaire en classe Objectif : comprendre ce qu’est un microcontrôleur, réaliser un montage et un programme simple permettant de mesurer la luminosité. Matériel nécessaire pour le montage
Une photorésistance est un composant dont la résistivité dépend de la luminosité ambiante. Quand une photorésistance est éclairée, sa résistance diminue. On peut donc utiliser une photorésistance pour mesurer la luminosité ambiante. Schéma du montage :
Photographie du montage réalisé en classe sur la carte Arduino est branché un data logger avec carte SD pour enregistrer les données sur le terrain :
Programmer la carte Arduino Le programme simple pour le logiciel Arduino ici Les élèves peuvent ensuite tester leur montage. Ils peuvent faire varier la luminosité autour de la photorésistance et observer en direct les résultats sur l’écran de l’ordinateur.
Travail sur le terrain Le montage réalisé en classe est placé dans un récipient transparent avec un couvercle transparent hermétique. On branche la carte Arduino à une batterie à pile.
Le programme est plus complexe, il intègre dans le programme le code pour :
Les programmes réalisés par Fabrice Mourau :
Les élèves ont réalisé deux mesures sur un peu plus de 12h.
Traitement des données : A l’issue des mesures, on récupère les données sur la carte SD sous forme de fichiers csv.
Les élèves ont pu constater que la luminosité moyenne la nuit entre 21h30 et 6h30 dans une zone éloignée d’un lampadaire est d’environ 60 U.A. Tandis que la luminosité moyenne la nuit entre 21h30 et 6h30 sous un lampadaire est de 430 U.A. |
| CONCLUSION – OUVERTURE – ESPRIT CRITIQUE |
Les élèves ont ainsi pu déduire que les lampadaires situés à l’internat restaient allumés toute la nuit.
Ils ont présenté leurs résultats aux responsables de l’internat. On leur a expliqué que les lumières devaient rester allumées au niveau de l’internat pour des questions de sécurité.
Ils ont donc ensuite prolonger leur réflexion en recherchant des solutions au niveau des types d’éclairages (ampoules, types de lampadaires) qui pourraient avoir le moins d’impact possible sur la biodiversité.
| PISTES D’ÉVALUATION |
Evaluation du projet numérique (Démarche, travail collaboratif et présentation orale)
