| RÉSUMÉ |
| Activité pour les secondes dans le cadre du thème 2 : « les enjeux contemporains de la planète – Vers une gestion durable des agrosystèmes ». Démarche expérimentale visant à rechercher et tester des solutions permettant de limiter la consommation d’eau pour l’arrosage des cultures. |
| PLACE DE L’ACTIVITÉ | |
| Niveau concerné | Seconde |
| Place dans le programme | Thème 2 : les enjeux contemporains de la planète |
| Place dans la démarche / séquence | Sous thème : gestion durable des agrosystèmes.
– Etude de différents modèles d’agrosystèmes pour comprendre leurs intérêts et leurs éventuels impacts environnementaux (notamment sur la ressource en eau) – Démarche scientifique pour envisager des solutions pour des cultures plus économes en eau. |
| Mots-clés | Capteur d’humidité, microcontrôleur ARDUINO |
| OBJECTIFS PÉDAGOGIQUES | |
| Attendus de fin de cycle /Notions fondamentales mobilisées | Les agrosystèmes ont une incidence sur la qualité des sols et l’état général de l’environnement proche de façon plus ou moins importante selon les modèles agricoles.
L’un des enjeux environnementaux majeurs est la limitation de ces impacts. La recherche agronomique actuelle, qui s’appuie sur l’étude des processus biologiques et écologiques, apporte connaissances, technologies et pratiques pour le développement d’une agriculture durable permettant tout à la fois de couvrir les besoins de l’humanité et de limiter ou de compenser les impacts environnementaux. |
| Compétences travaillées ( en lien avec socle collège- celles des préambules des programmes en lycée) | – Pratiquer des démarches scientifiques
– Concevoir, créer, réaliser – Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre – Communiquer et utiliser le numérique – Adopter un comportement éthique et responsable |
| Compétence du cadre de référence des compétences numériques
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-Programmer (microcontrôleurs, capteurs)
-Enregistrer et traiter des données pour répondre à une problématique. |
| MODALITÉS | |
| Durée indicative | 3h ( une séance réalisation et mise en place des montages, une séance d’exploitation des données récoltées) |
| Matériel nécessaire | Pour deux modules :
– deux cartes Arduino UNO, – deux data logger avec carte SD – deux capteurs d’humidité (I2C soil sensor) branché sur une carte d’extension EduShield. – deux batteries à piles (6x AA) Pour la manipulation en classe – une plaque d’essai et des fils pour câbler le montage. – un capteur d’humidité DHT11 – un ordinateur avec le logiciel ARDUINO |
| Prérequis | Programme de SNT :
– Ecrire des programmes simples d’acquisition des données d’un capteur – Traitement de données structurées ( fichier csv) |
| DESCRIPTION DU SCÉNARIO / ACTIVITÉ |
| Un premier travail a été réalisé au cours duquel les élèves ont pu observer les problèmes posés par la production animale ou végétale et leurs conséquences sur l’environnement notamment sur la consommation d’eau.
Dans cette nouvelle activité, l’objectif est de réfléchir à des solutions à l’échelle d’un potager permettant de limiter la consommation d’eau. Déroulé de la séance : Formulation d’une problématique, d’hypothèses et élaboration de protocoles expérimentaux. Dans l’exemple présenté , il s’agit de tester l’efficacité du paillage du sol cultivé. Deux expériences sont réalisées avec de la terre préalablement humidifiée dans un grand récipient et répartie équitablement dans deux pots identiques : – expérience témoin avec la terre nue – expérience avec 3 cm de paillage à base de chanvre réparti sur la terre. Afin d’évaluer la vitesse d’assèchement de la terre, on place ensuite dans chaque pot un capteur d’humidité et de température ( I2C soil sensor).
Ces capteurs sont branchés sur un module contenant : une carte d’extension EduShield, un data logger avec carte SD et une carte Arduino, le tout alimenté par une batterie à pile. Photo du module Programmer le module : Le programme a été réalisé par Fabrice Mourau, il permet à l’aide de la carte d’extension EduShield : – d’utiliser le capteur I2C soil sensor, – d’utiliser un écran LCD pour lire les mesures en temps réel – d’utiliser trois thermomètres de type DS18B20 (pour d’autres types de manipulations) – d’enregistrer les données sur une carte SD – d’horodater les données. Le programme ici Traitement des données : A l’issue des mesures, on récupère sur la carte SD les données sous forme de fichiers csv. Graphique Interprétation et conclusion Activité complémentaire : comprendre ce qu’est un microcontrôleur et comment fonctionne un capteur d’humidité. Afin de comprendre le fonctionnement du module utilisé pour mesurer la variation d’humidité dans le sol, il est possible de réaliser pendant la séance un montage simple avec un capteur d’humidité et de température DHT11
Matériel nécessaire pour le montage :
Schéma du montage : Il suffit de fixer le capteur à l’aide de ses trois broches sur la plaque de montage et de câbler le 5 V de la carte Arduino sur la broche 5 V (câble rouge), la masse sur la broche GND (câble noir) et la broche DATA du capteur sur la broche numérique 2 (par exemple, tout dépend du programme) de la carte Arduino.
Photographie du montage réalisé en classe :
Programmer la carte arduino Utiliser le logiciel Arduino. Avant de rentrer le programme, il faut ajouter ce qu’on appelle une librairie au logiciel Arduino Afin d’ajouter une librairie, aller dans le menu “Outils->Gérer les bibliothèques” Il suffit ensuite de rechercher et d’ajouter la librairie “DHT sensor library” de Adafruit.
Le programme (ou croquis) pour le capteur DHT11 réalisé par « tutoduino » ici Les élèves peuvent ensuite tester leur montage et mesurer la température et l’humidité dans la salle de classe. Lecture des résultats : L’affichage de la température et de l’humidité se fait sur le moniteur série de l’Arduino. Cliquer sur le symbole entouré en rouge sur l’image ci-dessous et observer les valeurs dans la fenêtre qui s’affiche.
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CONCLUSION – OUVERTURE – ESPRIT CRITIQUE |
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PISTES D’ÉVALUATION |
| Evaluée la démarche suivie par les élèves répartis en groupes dans le cadre d’une démarche de projet pour tester différentes solutions aux impacts environnementaux des agrosystèmes. |
