{"id":4552,"date":"2024-05-04T11:43:51","date_gmt":"2024-05-04T09:43:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4552"},"modified":"2024-06-03T22:28:44","modified_gmt":"2024-06-03T20:28:44","slug":"meteo-des-ecoles-partie-ii-le-thermometre-traams-2023-2024","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4552","title":{"rendered":"M\u00e9t\u00e9o des \u00e9coles (partie II) : le thermom\u00e8tre – TraAMs 2023\/2024"},"content":{"rendered":"

par Fabrice Mourau<\/em><\/p>\n\n\n\n\n
R\u00c9SUM\u00c9<\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n
A l’aide d’une carte Arduino, les \u00e9l\u00e8ves assemblent un instrument de mesure de la temp\u00e9rature de l’air dans la salle de classe. Les valeurs mesur\u00e9es permettront de mener une r\u00e9flexion sur l’importance du protocole d’implantation de la station m\u00e9t\u00e9o et sur la notion de pr\u00e9cision de la mesure exp\u00e9rimentale. Cette activit\u00e9 s’inscrit dans l’enseignement de sciences au cycle 3 et vise \u00e0 d\u00e9velopper l’esprit critique de l’\u00e9l\u00e8ve vis-\u00e0-vis des r\u00e9sultats de mesures exp\u00e9rimentales. Le s\u00e9ance peut-\u00eatre utilis\u00e9e en pr\u00e9ambule \u00e0 un enseignement portant sur les m\u00e9tadonn\u00e9es.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/span><\/p>\n

Figure 1 :<\/strong> Ces \u00e9l\u00e8ves de cycle 3 ont construit leur premier instrument de mesure et lisent la temp\u00e9rature affich\u00e9e, Clich\u00e9 : F. Mourau (avril 2024)<\/span><\/p>\n

 <\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n\n\n\n\n
\u00a0PLACE DE L\u2019ACTIVIT\u00c9<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Niveau concern\u00e9<\/td>\nCycle 3 (CM2\/6\u00e8me)<\/td>\n<\/tr>\n
Place dans le\u00a0 programme<\/td>\n\n

La Terre, une plan\u00e8te peupl\u00e9e par des \u00eatres vivants<\/p>\n

Partie\u00a0: La Terre, une plan\u00e8te singuli\u00e8re et active<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

Place dans la d\u00e9marche \/ s\u00e9quence<\/td>\nApr\u00e8s avoir d\u00e9couvert les instruments de la station m\u00e9t\u00e9orologique, les \u00e9l\u00e8ves sont ici amen\u00e9s \u00e0 comprendre comment fonctionne un instrument de mesure. La d\u00e9couverte des biais instrumentaux leur permettra d’acqu\u00e9rir une approche plus \u00e9clair\u00e9e de la mesure exp\u00e9rimentale.<\/td>\n<\/tr>\n
Mots-cl\u00e9s<\/td>\nSciences, m\u00e9t\u00e9orologie, station m\u00e9t\u00e9o, TraAMs<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n\n\n\n
OBJECTIFS P\u00c9DAGOGIQUES<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Attendus de fin de cycle \/Notions fondamentales mobilis\u00e9es<\/td>\nAssocier des solutions technologiques \u00e0 des fonctions techniques.<\/p>\n

D\u00e9crire les conditions de la vie terrestre.
\nDiff\u00e9rencier la m\u00e9t\u00e9orologie du climat.<\/td>\n<\/tr>\n

Comp\u00e9tences travaill\u00e9es ( en lien avec socle coll\u00e8ge- celles des pr\u00e9ambules\u00a0 des\u00a0 programmes en lyc\u00e9e)<\/td>\n.<\/p>\n

Identifier les sous-ensembles constituant un
\nobjet technique.<\/p>\n

R\u00e9aliser et exploiter des mesures
\nm\u00e9t\u00e9orologiques en utilisant des capteurs
\n(thermom\u00e8tre, pluviom\u00e8tre, an\u00e9mom\u00e8tre).<\/td>\n<\/tr>\n

Comp\u00e9tence du cadre de r\u00e9f\u00e9rence des comp\u00e9tences num\u00e9riques<\/p>\n

 <\/td>\n

Traiter les donn\u00e9es<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n\n\n\n
MODALIT\u00c9S\u00a0<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Dur\u00e9e indicative<\/td>\n2 s\u00e9ances<\/td>\n<\/tr>\n
Mat\u00e9riel n\u00e9cessaire<\/td>\nEn classe enti\u00e8re, les \u00e9l\u00e8ves travaillent par groupe de 2 \u00e0 3 \u00e9l\u00e8ves. En 1\/2 groupe, ils peuvent travailler seuls. On distribue par groupe\/\u00e9l\u00e8ve un Modul’\u00e9duc portant une carte Arduino, un \u00e9cran LCD, une breadboard.( Cliquer ici pour plus de d\u00e9tail sur \u00a0Modul’\u00e9duc ),<\/a>des connecteurs au format Dupont et un capteur DS18B20 mont\u00e9 avec un circuit imprim\u00e9 (figure 2). On le trouve dans le commerce \u00e0 des prix allant de 3,5 \u00e0 7\u20ac en fonction du fournisseur.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Figure 2 :<\/strong> le capteur de temp\u00e9rature DS18B20 est ici mont\u00e9 sur un petit circuit imprim\u00e9 qui int\u00e8gre une r\u00e9sistance de tirage. <\/span><\/p>\n

On peut trouver des DS18B20 moins chers car vendus seuls ou en version \u00e9tanche. Leur utilisation n\u00e9cessitera cependant la cr\u00e9ation d’un circuit plus complexe pour les \u00e9l\u00e8ves sur la breadboard et impliquant une r\u00e9sistance de 4,7 k\u03a9. Pour gagner du temps et ne pas compliquer \u00a0la s\u00e9ance, nous avons donc fait le choix du mod\u00e8le pr\u00e9sent\u00e9 sur la figure 2.<\/td>\n<\/tr>\n

Pr\u00e9requis<\/td>\nPour l’enseignant : pr\u00e9parer le nombre suffisant de Modul’\u00e9ducs et de capteurs DS18B20. La liste du mat\u00e9riel \u00e0 ranger dans la boite de chaque module est pr\u00e9sente sur le guide de montage qui devra \u00eatre imprim\u00e9 en couleur et distribu\u00e9 aux \u00e9l\u00e8ves. Nous recommandons de le plastifier et de la r\u00e9cup\u00e9rer \u00e0 la fin de chaque s\u00e9ance.<\/p>\n

T\u00e9l\u00e9charger le guide de montage<\/a><\/p>\n

Exemple de fiche \u00ab\u00a0\u00e9l\u00e8ve\u00a0\u00bb<\/a><\/p>\n

Chaque carte Arduino devra au pr\u00e9alable \u00e9t\u00e9 programm\u00e9e \u00e0 partir du code t\u00e9l\u00e9chargeable ici<\/a><\/p>\n

et de ces 3 biblioth\u00e8ques qui g\u00e8rent :<\/p>\n

    \n
  1. Le capteur<\/a><\/li>\n
  2. la communication sur un fil<\/a><\/li>\n
  3. L’\u00e9cran LCD\u00a0<\/span><\/a><\/li>\n<\/ol>\n

    Pour plus d’information sur le t\u00e9l\u00e9versement d’un programme dans la carte Arduino, cliquer ici<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
    DESCRIPTION DU SC\u00c9NARIO \/ ACTIVIT\u00c9<\/strong><\/p>\n

    Apr\u00e8s une rapide remobilisation des acquis sur les instruments d’une station m\u00e9t\u00e9orologique (cf. M\u00e9t\u00e9o des \u00e9coles – partie I : la station m\u00e9t\u00e9orologique mesure les param\u00e8tres physiques de la troposph\u00e8re), on annonce aux \u00e9l\u00e8ves que nous allons travailler un un instrument de mesure de la temp\u00e9rature.<\/p>\n

    En classe enti\u00e8re, les \u00e9l\u00e8ves travaillent par groupe de 3 maximum. On distribue un Modul’\u00e9duc par groupe avec la fiche d’activit\u00e9. Les \u00e9l\u00e8ves sont amen\u00e9s en premier \u00e0 travailler sur le capteur DS18B20 : quelle est sa fonction et quelle est sa pr\u00e9cision. (Pour expliquer la pr\u00e9cision du capteur aux \u00e9l\u00e8ves du premier degr\u00e9, on peut faire une analogie avec le tir \u00e0 l’arc sur \u00a0une cible : le capteur \u00ab\u00a0vise\u00a0\u00bb la vraie valeur de temp\u00e9rature au centre de la cible mais peut s’en \u00e9carte de \u00a0jusqu’\u00e0 0,5\u00b0C).<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    Figure 3 :<\/strong> Repr\u00e9senter la pr\u00e9cision d’un capteur pour les \u00e9l\u00e8ves de cycle 3.<\/span><\/p>\n

    On distribue ensuite la fiche de montage<\/a> aux \u00e9l\u00e8ves, puis on les accompagne \u00e9tape par \u00e9tape pour r\u00e9aliser le montage en commen\u00e7ant par l’inventaire des connecteurs rang\u00e9s dans la boite.<\/p>\n

    L’enseignant v\u00e9rifie les montages puis autorise les groupes \u00e0 alimenter leur thermom\u00e8tre en connectant la prise au port USB d’un ordinateur ou d’un chargeur USB quelconque.<\/p>\n

    Une fois tous les thermom\u00e8tres branch\u00e9s et fonctionnels, on rel\u00e8ve les temp\u00e9ratures mesur\u00e9es groupe par groupe, puis on les note dans un tableau.<\/p>\n

    Les \u00e9l\u00e8ves sont amen\u00e9s \u00e0 formuler deux hypoth\u00e8ses pour expliquer les diff\u00e9rences observ\u00e9es. Les r\u00e9ponses attendues sont relatives \u00e0 :<\/p>\n

    (1) l’implantation du capteur dans la salle et\/ou la manipulation du composant avec les mains –> cause environnementale<\/p>\n

    (2) la pr\u00e9cision du DS18B20 qui est de 0,5\u00b0C –> prise en compte de la pr\u00e9cision de l’instrument<\/p>\n

    Enfin, on propose aux\u00a0 \u00e9l\u00e8ves de r\u00e9fl\u00e9chir \u00e0 un extrait du document M\u00e9t\u00e9o France qui norme l’implantation des stations m\u00e9t\u00e9orologiques (Document complet t\u00e9l\u00e9chargeable ici<\/a>).<\/p>\n

    Les attendus sont que les mesures environnementales sont par nature inexactes, leur pr\u00e9cision d\u00e9pend \u00e0 la fois des biais d’instrumentation et des capacit\u00e9s de l’instrument utilis\u00e9.<\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
    GESTES TECHNIQUES ET EXEMPLES DE R\u00c9SULTATS OBTENUS<\/strong><\/p>\n

    – R\u00e9ussir le montage \u00e9lectronique<\/p>\n

     <\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
    PISTES D\u2019\u00c9VALUATION<\/strong><\/p>\n