Le Niveau 6° constitue la troisième et dernière année du Cycle 3 (CM1, CM2 et Sixième).
Le programme définit des contenus alloués aux Sciences et à la Technologie.
Le thème n'est pas imposé.
Mon choix est de construire les enseignements autour du thème éprouvé des objets techniques de transport.

Différents objets techniques de transport, des maquettes, des machines et des outils informatiques sont disponibles en classe.

Objets techniques :
   - Deux vélos d'enfant.
   - Deux trottinettes électriques.
   - Un banc d'essai de freinage (vélo).
   - Un banc d'essai de transmission (dérailleur de vélo).

Maquettes et matériels didactiques :
   - Des moteurs électriques.
   - Des cellules photovoltaïques.
   - Des maquettes de transmissions de différents types.
   - Des moto-réducteurs.
   - Une balance de précision.
   - Des multimètres.
   - Cinq kits de robotique LEGO NXT Mindstorm.

Des machines de production :
   - Une cisaille guillotine.
   - Une scie circulaire autoguidée.
   - Une thermoplieuse.
   - Une perçeuse à colonne.
   - Une fraiseuse à Commande Numérique.
   - Un tour à Commande Numérique.
   - Deux imprimantes 3D.
   - Dix fers à souder.

Des matériels et logiciels informatiques :
   - Quatorze ordinateurs et les logiciels requis.
   - Une vingtaine de tablettes numériques.
   - Un point d'accès Wi-Fi sécurisé, uniquement dédié aux
      matériels informatiques du collège.
   - Un point d'accès Wi-Fi fermé sur un espace de stockage
      mutualisé (Piratebox).

... listes non exhaustives.

 


       

Durée prévisionnelle : 36 semaines / 1h30 par semaine / 54 heures sur l'année scolaire.
Organisation horaire : 2 heures en classe entière / 1 heure en demi-classe.
L'organisation, les documents et les ressources peuvent être modifiés selon les contraintes de calendrier, de disponibilité des matériels et l'évolution des consignes reçues.
       
Les notions que j'estime ne pas relever de l'enseignement de la Technologie sont indiquées en gris.

Le programme du cycle 3, en 4 parties

Partie 1 : Matière, mouvement, énergie, information
Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Décrire les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique.

- Mettre en œuvre des observations et des expériences pour caractériser un échantillon de matière.








- Identifier à partir de ressources documentaires les différents constituants d’un mélange.
- Mettre en œuvre un protocole de séparation de constituants d’un mélange.




- Diversité de la matière : métaux, minéraux, verres, plastiques, matière organique sous différentes formes …
- L’état physique d’un échantillon de matière dépend de conditions externes, notamment de sa température.
- Quelques propriétés de la matière solide ou liquide (par exemple : densité, solubilité, élasticité…).
- La matière à grande échelle : Terre, planètes, univers.
- La masse mesure une quantité de matière.


- Réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de la matière (changements, d’états, mélanges, dissolution).
- La matière qui nous entoure (à l’état solide, liquide ou gazeux), résultat d’un mélange de différents constituants (oxygène, hydrogène, azote, carbone, métaux …).

Observer et décrire différents types de mouvements.

- Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaire ou rectiligne.


- Élaborer et mettre en œuvre un protocole pour appréhender la notion de mouvement et de mesure de la valeur de la vitesse d’un objet.



- Mouvement d’un objet (trajectoire et vitesse : unités et ordres de grandeur).
- Exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.

- Mouvements dont la valeur de la vitesse (module) est constante ou variable (accélération, décélération) dans un mouvement rectiligne.

Identifier différentes sources d’énergie et connaitre quelques conversions d’énergie.

- Identifier des sources d’énergie et des formes.



- Prendre conscience que l’être humain a besoin d’énergie pour vivre, se chauffer, se déplacer, s’éclairer...

- Reconnaitre les situations où l’énergie est stockée, transformée, utilisée. La fabrication et le fonctionnement d’un objet technique nécessitent de l’énergie.




- L’énergie existe sous différentes formes (énergie associée à un objet en mouvement, énergie thermique, électrique...).




- Exemples de sources d’énergie utilisées par les êtres humains : charbon, pétrole, bois, uranium, aliments, vent, Soleil, eau et barrage, pile ...
- Notion d’énergie renouvelable.
- Identifier quelques éléments d’une chaine d’énergie domestique simple.
- Quelques dispositifs visant à économiser la consommation d’énergie.

Identifier un signal et une information.

- Identifier quelques éléments d’une chaine d’énergie domestique simple.



- Nature d’un signal, nature d’une information, dans une application simple de la vie courante.


Partie 2 : Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent

Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Classer les organismes, exploiter les liens de parenté pour comprendre et expliquer l’évolution des organismes.

- Unité, diversité des organismes vivants.
- Reconnaitre une cellule.


- Identifier les changements des peuplements de la Terre au cours du temps.




- La cellule, unité structurelle du vivant. Utiliser différents critères pour classer les êtres vivants ; identifier des liens de parenté entre des organismes.

- Diversités actuelle et passée des espèces.
- Évolution des espèces vivantes.

Expliquer les besoins variables en aliments de l’être humain ; l’origine et les techniques mises en œuvre pour transformer et conserver les aliments.

- Les fonctions de nutrition.
- Établir une relation entre l’activité, l’âge, les conditions de l’environnement et les besoins de l’organisme.

- Relier l’approvisionnement des organes aux fonctions de nutrition.

- Mettre en évidence la place des microorganismes dans la production et la conservation des aliments.
- Mettre en relation les paramètres physico-chimiques lors de la conservation des aliments et la limitation de la prolifération de microorganismes pathogènes.





- Apports alimentaires : qualité et quantité.
- Origine des aliments consommés : un exemple d’élevage, un exemple de culture.

- Apports discontinus (repas) et besoins continus.


- Quelques techniques permettant d’éviter la prolifération des microorganismes.
- Hygiène alimentaire.

Décrire comment les êtres vivants se développent et deviennent aptes à se reproduire.

- Identifier et caractériser les modifications subies par un organisme vivant (naissance, croissance, capacité à se reproduire, vieillissement, mort) au cours de sa vie.







- Décrire et identifier les changements du corps au moment de la puberté.




- Modifications de l’organisation et du fonctionnement d’une plante ou d’un animal au cours du temps, en lien avec sa nutrition et sa reproduction.
- Modifications de l’organisation et du fonctionnement d’une plante ou d’un animal au cours du temps, en lien avec sa nutrition et sa reproduction.
- Stades de développement (graines-germination-fleur-pollinisation, œuf-larve-adulte, œuf -fœtus-bébé-jeune-adulte).

- Modifications morphologiques, comportementales et physiologiques lors de la puberté.
- Rôle respectif des deux sexes dans la reproduction.

Expliquer l’origine de la matière organique des êtres vivants et son devenir.

- Relier les besoins des plantes vertes et leur place particulière dans les réseaux trophiques.

- Identifier les matières échangées entre un être vivant et son milieu de vie.




- Besoins des plantes vertes.


- Besoins alimentaires des animaux.
- Devenir de la matière organique n’appartenant plus à un organisme vivant.
- Décomposeurs.


Partie 3 : Matériaux et objets techniques

Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Identifier les principales évolutions du besoin et des objets.

- Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, économique, culturel).



- L’évolution technologique (innovation, invention, principe technique).
- L’évolution des besoins.

Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.

- Besoin, fonction d’usage et d’estime.
- Fonction technique, solutions techniques.
- Représentation du fonctionnement d’un objet technique.
- Comparaison de solutions techniques : constitutions, fonctions, organes.

Identifier les principales familles de matériaux.

- Familles de matériaux (distinction des matériaux selon les relations entre formes, fonctions et procédés).
- Caractéristiques et propriétés (aptitude au façonnage, valorisation).
- Impact environnemental.

Concevoir et produire tout ou partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin.

- Notion de contrainte.
- Recherche d’idées (schémas, croquis...).
- Modélisation du réel (maquette, modèles géométrique et numérique), représentation en conception assistée par ordinateur.
- Processus, planning, protocoles, procédés de réalisation (outils, machines).
- Choix de matériaux.
- Maquette, prototype.
- Vérification et contrôles (dimensions, fonctionnement).

Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information.

- Environnement numérique de travail.
- Le stockage des données, notions d’algorithmes, les objets programmables.
- Usage des moyens numériques dans un réseau.
- Usage de logiciels usuels.


Partie 4 : La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement
Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Situer la Terre dans le système solaire et caractériser les conditions de la vie terrestre.

- Situer la Terre dans le système solaire.
- Caractériser les conditions de vie sur Terre (température, présence d’eau liquide).

- Décrire les mouvements de la Terre (rotation sur elle-même et alternance jour-nuit, autour du Soleil et cycle des saisons).


- Identifier les composantes biologiques et géologiques d’un paysage.

- Relier certains phénomènes naturels (tempêtes, inondations, tremblements de terre) à des risques pour les populations.




- Le Soleil, les planètes.
- Position de la Terre dans le système solaire.
- Histoire de la Terre et développement de la vie.

- Les mouvements de la Terre sur elle-même et autour du Soleil.
- Représentations géométriques de l’espace et des astres (cercle, sphère).

- Paysages, géologie locale, interactions avec l’environnement et le peuplement.

- Phénomènes géologiques traduisant activité interne de la terre (volcanisme, tremblements de terre...).
- Phénomènes traduisant l’activité externe de la Terre : phénomènes météorologiques et climatiques ; évènements extrêmes (tempêtes, cyclones, inondations et sècheresses...).

Identifier les enjeux liés à l'environnement.

- Répartition des êtres vivants et peuplement des milieux.
- Décrire un milieu de vie dans ses diverses composantes.

- Relier le peuplement d'un milieu et les conditions de vie.








- Identifier quelques impacts humains dans un environnement (aménagement, impact technologique, ...).


- Suivre et décrire le devenir de quelques matériaux de l'environnement proche.
- Relier les besoins de l'être humain, l'exploitations des ressources naturelles et les impacts à prévoir et gérer (risques, rejets, valorisations, épuisement des stocks).



- Interactions des organismes vivants entre eux et avec leur environnement.

- Modification du peuplement en fonction des conditions physicochimiques du milieu et des saisons.
- Ecosystèmes (milieu de vie avec ses caractéristiques et son peuplement) ; conséquences de la modification d'un facteur physique ou biologique sur l'écosystème.
- La biodiversité, un réseau dynamique. Identifier la nature des interactions entre les êtres vivants et leur importance dans le peuplement des milieux.

- Aménagements de l'espace par les humains et contraintes naturelles ; impacts technologiques positifs et négatifs sur l'environnement.

- Exploitation raisonnée et utilisation des ressources (eau, pétrole, charbon, minerais, biodiversité, sols, bois, roches à des fins de construction, ...).

       

"Compétences Travaillées" en Technologie - Cycle 3

Rep. Socle Items
CT1   Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques.
CT1.1 4 Proposer, avec l'aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique ou technologique.
CT2   Concevoir, créer, réaliser.
CT2.1 4-5 Identifier les évolutions des besoins et des objets techniques dans leur contexte.
CT2.2 Identifier les principales familles de matériaux.
CT2.3 Décrire le fonctionnement d'objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
CT2.4 Réaliser en équipe tout ou une partie d'un objet technique répondant à un besoin.
CT2.5 Repérer et comprendre la communication et la gestion de l'information.
CT3   S'approprier des outils et des méthodes.
CT3.1 2 Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une expérience ou une production.
CT3.2 Faire le lien entre la mesure réalisée, les unités et l'outil utilisés.
CT3.3 Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
CT3.4 Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale.
CT3.5 Effectuer des recherches bibliographiques simples et ciblées. Extraire les informations pertinentes d'un document et les mettre en relation pour répondre à une question.
CT3.6 Utiliser les outils mathématiques adaptés.
CT4   Pratiquer des langages.
CT4.1 1 Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT4.2 Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme simple).
CT4.3 Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
CT4.4 Expliquer un phénomène à l'oral et à l'écrit.
CT5   Mobiliser des outils numériques.
CT5.1 2 Utiliser des outils numériques (communiquer des résultats, traiter des données, simuler des phénomènes, représenter des objets techniques).
CT5.2 Identifier des sources d'informations fiables.
CT6   Adopter un comportement éthique et responsable.
CT6.1 3-5 Relier des connaissances acquises en sciences et technologie à des questions de santé, de sécurité et d'environnement.
CT6.2 Mettre en œuvre une action responsable et citoyenne, individuellement ou collectivement, en et hors milieu scolaire, et en témoigner.
CT7   Se situer dans l'espace et dans le temps.
CT7.1 5 Replacer des évolutions scientifiques et technologiques dans un contexte historique, géographique, économique et culturel.
CT7.2 Se situer dans l'environnement et maîtriser les notions d'échelle.


       

Socle Commun de Connaissances, de compétences et de Culture

Résumé du Socle Commun de Connaissances, de Compétences et de Culture pour le cycle 3.


       

Tableau de traçabilité de la progression
Document présenté à titre indicatif, adapté ou modifié selon le calendrier et les circonstances


Séance n°01 : Prise de contact.

Séquence n°01 - Des objets fabriqués par l’homme pour répondre à des besoins.
Compétences travaillées :
CT 2.1 - Identifier les évolutions des besoins et des objets techniques dans leur contexte.
CT 3.5 - Effectuer des recherches bibliographiques simples et ciblées. Extraire les informations pertinentes d’un document et les mettre en relation pour répondre à une question.
Compétences associées :
Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, économique, culturel).
Connaissances :
L’évolution technologique (innovation, invention, principe technique).
L’évolution des besoins.
Besoins, fonction d’usage et d’estime.

Séance 01 : L’automobile – Petit historique - Recherche documentaire.
Première connexion au réseau du collège.
Recherche documentaire : Année de production de voitures données, représentant l'évolution de l'automobile.
Recherche documentaire évaluée.

Séance 02 : L’automobile – Petit historique - Frise chronologique.
Réalisation de la frise chronologique.
Identification dans le temps des grands principes techniques mis en œuvre (vapeur, explosion, [hybride], électrique).
Identification d'une évolution majeure en termes de design et de confort.
Différenciation entre invention (moteur à explosion) et innovation (motorisation hybride).

Séance 03 : Besoin, fonction d’usage et fonction d’estime.
Identification de la notion de besoin, exemple.
Relation entre les objets techniques et la notion de besoin. Définition.
Du besoin à la fonction d'usage. Définition et expression.
Choix d’un produit parmi une gamme d’objets techniques de la même famille.
Notion de fonction d’estime, exemples et définition.

Séance 04 : Du besoin à l'objet technique - Synthèse.
Antériorités entre Besoin, Fonction d’usage et Fonction d’estime.
Rappel des définitions et exemples (objet technique différent).
Identification et définition Invention / Innovation.
Transposition sur un autre objet technique - construction d’une mini-frise.

Séance 05 : Des objets fabriqués pour répondre à des besoins - Evaluation
                  Projet "voiture propre" - Présentation et choix de l’énergie.
Evaluation sur les notions travaillées lors de la séquence.
Présentation du projet de véhicule propre.
Choix argumenté de l’énergie utilisée et choix du type de production de cette énergie.

Selon la qualité des classes, il pourra être judicieux de faire deux séances :
05 - Evaluation et présentation du projet "voiture propre".
06 - Recherche documentaire sur les formes et sources d'énergie, puis choix argumenté de première solution retenue.


Séquence n°02 - L’environnement numérique de travail (E.N.T.).
Compétences travaillées :
CT 2.3 - Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
CT 5.1 - Utiliser des outils numériques pour : Communiquer des résultats / Traiter des données / […].
Compétences associées :
Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information.
Connaissances :
Environnement numérique de travail.
Le stockage des données, […].
Usage des moyens numériques dans un réseau.
Usage des logiciels usuels.

Séance 01 : Poste informatique, périphériques et terminaux mobiles.
Remédiation autour des matériels et périphériques informatiques.
Poste informatique, terminaux mobiles, architecture du réseau.
Réseau ouvert et réseau fermé (Piratebox).

Séance 02 : Compte utilisateur, lecteurs et logiciels.
Identification sur réseau du collège (PEDAGO).
Identification des lecteurs disponibles et droits d'accès.
Aperçu des logiciels utilisés via la page Logiciel de Sitetechno.fr.
Identification des thèmes d'usage des logiciels et association entre noms et icônes.
Procédure d’arrêt des ordinateurs.

Séance 03 : Jeu de piste informatique.
Quelques procédures de base de l’utilisation d’outils informatiques.
Sur ordinateur : Ouvrir, Enregistrer, Enregistrer sous …, Créer un nouveau dossier.
Sur tablette : Connexion à points d’accès (Collège et Piratebox), scanner un QR Code, réaliser une photo, une vidéo, renommer un fichier, Eteindre la tablette.

Séance 04 : Procédures informatiques de base - Synthèse.
Construction de la synthèse grâce à des mini-fiches de procédures réalisées au cours de la séance précédente.
Mise à niveau des élèves et approfondissement éventuel.
Exploration approfondie de Sitetechno.fr.

Séance 05 : ENT - Usages de base - Evaluation.
Une partie sur feuille (théorique) portant sur l'organisation "réseau", le poste de travail et les périphériques.
Une partie de mise en situation de procédures simples (Ouvrir, Enregistrer sous ..., QR code, ...).

 

Séquence n°03 - Les fonctions techniques d’un objet technique de transport.
Compétences travaillées :
CT 2.3 - Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
CT 4.1 - Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT 4.3 - Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
CT 5.1 - Utiliser des outils numériques (communiquer des résultats, traiter des données, simuler des phénomènes, représenter des objets techniques).
Compétences associées :
Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
Reconnaitre les situations où l’énergie est stockée, transformée, utilisée. La fabrication et le fonctionnement d’un objet technique nécessitent de l’énergie.
Connaissances :
Fonction technique, solution technique.
Comparaison de solutions techniques : constitutions, fonctions, organes.

Séance 01 : Le vélo – Principe de fonctionnement.
Identification des trois situations rencontrées par le cycliste. Il avance, freine et se dirige.
Identification visuelle des ensembles de pièces qui interviennent dans les trois fonctions techniques.

Séance 02 : Fonctions techniques et « visionneuse » de maquettes numériques.
Accès et outils principaux du logiciel eDrawings.
Identification des noms de certains composants d'objets techniques modélisés (vélo et trottinette électrique).
Identification des ensembles distincts de pièces qui interviennent dans les trois fonctions techniques.

Séance 03 : Objets de transport et fonctions techniques.
Par l’observation et/ou la manipulation, détermination des organes qui assurent les trois fonctions techniques sur d’autres objets de transport (voiture, train, bateau, avion, hélicoptère, quadricopète).
Comment ses organes agissent-ils ?
On pourra consacrer une séance supplémentaire à utiliser le simulateur de vol pour affiner la compréhension des différents phénomènes observés, peaufiner les conclusions puis ... s'amuser un peu.

Séance 04 : Evaluation.
A l’aide d’une maquette numérique, identification des princiaux éléments constitutifs.
Indentification des fonctions techniques selon des regroupements des composants identifiés.
A l'issue de l'évaluation, tentative de « hiérarchisation » des trois fonctions technique (point de vue historique).


Séquence n°04 - La fonction technique Transmission.
Compétences travaillées :
CT 2.3 - Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
CT 4.1 - Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT 4.3 - Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
CT 4.4 - Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
Compétences associées :
Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
Connaissances :
Fonction technique, solution technique.
Représentation du fonctionnement d’un objet technique.
Comparaison de solutions techniques : constitutions, fonctions, organes.

Séance 01 : Fonction technique Transmission – Observation du vélo et de la trottinette électrique.
Analyse du fonctionnement et des mouvements transmis.
Désignation des pièces et caractéristiques.
Chaîne cinématique de la transmission du mouvement.
Observation du rapport de transmission.

Séance 02 : Transmission d’un mouvement de rotation – Solutions techniques.
Etude de maquettes didactiques (courroie, chaîne, engrenage, cardan).
Détermination du nom, de l’organe de transmission, du dimensionnement des organes, représentation des mouvements transmis.
Notion du rapport de transmission.

Séance 03 : Fonction technique Transmission – Synthèse - 1/2.
Correction des travaux d'observation et descriptions rigoureuses du fonctionnement des objets techniques étudiés.
Intérêts de la transmission d'un mouvement de rotation : force (puissante), vitesse (fréquence de rotation), sens de rotation, transmission d’un rapport.

Séance 04 : Fonction technique Transmission – Synthèse - 2/2.
Reprise du fonctionnement d'un système simple de transmission et déduction de la formule du rapport de transmission.
Détermination de la formule de calcul d’un rapport de transmission.
Application aux maquettes didactiques (correction des travaux d'observation).
Application au vélo et à la trottinette électrique.

Séance 05 : Fonction technique Transmission – Evaluation.
Description du fonctionnement de la transmission du vélo et de la trottinette électrique.
Nom de différents types de transmission de mouvement.
Sens de rotation dans différents engrenages.
Analyse d’un engrenage, avec calcul du rapport de transmission et conclusion.
Relation entre la taille des roue et l’effet obtenu (force / vitesse).


Séquence n°05 - Projet "voiture propre" – Chaîne d’énergie.
Compétences travaillées :
CT 1.1 – Proposer, avec l'aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique ou technologique.
CT 2.3 - Décrire le fonctionnement d'objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
CT 3.1 – Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une expérience ou une production.
CT 3.3 – Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
CT 3.6 - Utiliser les outils mathématiques adaptés.
CT 4.1 - Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT 4.3 - Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
CT 4.4 - Expliquer un phénomène à l'oral et à l'écrit.
CT 5.1 - Utiliser des outils numériques (communiquer des résultats, traiter des données, simuler des phénomènes, représenter des objets techniques).
Connaissances :
Fonction technique, solutions techniques.
Représentation du fonctionnement d’un objet technique.
Recherche d’idées (schémas, croquis...).
Modélisation du réel (maquette, modèles géométrique et numérique), représentation en conception assistée par ordinateur.
Vérification et contrôles (dimensions, fonctionnement).

Séance 01 : Une énergie, deux sources ?
Vérification qu’il est possible d’obtenir la même tension qu’une pile 4.5V avec une ou plusieurs cellules photovoltaïques.
Identification du paramètre météo qui impose des contraintes sur les cellules photovoltaïques.
Validation en rapport avec le cahier des charges.
Recherche de solution(s) pour résoudre le problème et assure l’utilisation de la voiture quelle que soit la météo.
Elaboration d'un premier schéma électrique.

Séance 02 : Etude du moto-réducteur.
Identification du manque de puissance du moteur électrique et détermination de la solution mise en oeuvre pour augmenter le couple (puissance – rappel de l’étude de la transmission du vélo et de la trottinette).
Notion de fréquence de rotation.
Etude du moto-réducteur via sa maquette numérique ou sa maquette didactique.
Représentation schématique en deux dimensions de la chaîne cinématique.
Tentative du calcul du rapport de transmission du moto-réducteur ; niveau difficile ... à tester.

Séance 03 : Simulation numérique d'un moto-réducteur.
A partir de la représentation en deux dimensions de la chaîne cinématique du moto-réducteur, modélisation sur le logiciel Algodoo.
Simulation du système représenté et vérification de la baisse de fréquence de rotation.
Vérification visuelle du rapport de transmission calculé.

Séance 04 : De la production d’électricité aux roues – Synthèse.
Proposition schématique de la chaîne d'énergie.
Construction du schéma électrique à double alimentation et introduction (ou reprise) de l'organe interrupteur à trois positions. Distinction entre les deux circuits électriques relatifs à la source d'énergie.
La "voiture propre" en schémas (schéma électrique, rappel des calculs des rapports de transmission successifs et correction du calcul du rapport global).

Séance 05 : Chaîne d'énergie et démultiplication - Evaluation :
L’objet d’étude est un autre objet du type « voiture propre ».
Détermination de la chaîne d’énergie, avec les blocs fonctionnels et ses différents éléments.
Représentation des schémas électriques des deux sources d’alimentation et étude complète du moto-réducteur.


Séquence n°06 - La fonction technique Direction.
Compétences travaillées :
CT 2.4 - Réaliser en équipe tout ou une partie d'un objet technique répondant à un besoin.
CT 2.5 - Repérer et comprendre la communication et la gestion de l'information.
CT 4.1 - Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT 4.3 - Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
CT 4.4 - Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
Compétences associées :
Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaire ou rectiligne.
Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
Connaissances :
Mouvement d’un objet (trajectoire et vitesse : unités et ordres de grandeur).
Exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.
Fonction technique, solution technique.
Représentation du fonctionnement d’un objet technique.
Comparaison de solutions techniques : constitutions, fonctions, organes.

Séance 01 : Observation de la Direction du vélo / de la trottinette électrique.
Démontage de la direction de l’objet technique.
Identification des composants.
Identification des sous-ensembles.
Identification de la liaison Pivot et des éléments qui la facilitent.
Schématisation de la direction de l’objet technique.

Séance 02 : Direction par variation de vitesse d'entrainement - Direction des robots NXT.
Présentation du NXT, du logiciel, de la communication et de l’exécution d’un programme.
Consignes de « sécurité » pour le soin de MON matériel.
Réalisation des premiers programmes à l’aide de Robot Educator :
Avancer et reculer.
Tourner : analyse et représentation schématique (vecteurs) de la différence de fréquence de rotation des deux roues.
Pivoter : analyse et représentation schématique (vecteurs) de la différence de sens de rotation des deux roues.

Séance 03 : Diriger les robots NXT - Petits défis de programmation (1/2).
Petits défis de robotique (NXT) réalisés en groupes autonomes :
Avancer sur une longueur donnée.
Réaliser un pivotement précis du robot (quart de tour, demi-tour).
Suivre un parcours avec un virage.

Séance 04 : Diriger les robots NXT - Petits défis de programmation (2/2).
Suite des défis de robotique (NXT) réalisés en groupes autonomes :
Mise en oeuvre des boucles.
Faire réaliser au robot, différents parcours préalablement définis ... jusqu'à la piste de robotique (version simple).

Séance 05 : Fonction technique Direction – Synthèse.
Rappel des solutions observées pour diriger un objet technique.
Désignation des composants intervenant dans la direction du vélo et de la trottinette électrique.
Liaison pivot : définition et schématisation.
Rôle des roulements à billes.

Séance 06 : Fonction technique Direction – Evaluation.
Evaluation sommative calquée sur la synthèse.
Solutions possibles pour diriger un objet technique de transport.
Désignation des pièces de la direction du vélo et de la trottinette.
Elément facilitant la direction du vélo et de la trottinette.
Rôle des roulements à billes.
Interprétation de programmes d'un véhicule à direction par variation d'entrainement.


Séquence n°07 - Fonction technique Freinage.
Compétences travaillées :
CT 2.3 – Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
CT 4.1 – Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT 4.3 – Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, […], texte).
CT 4.4 – Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
Compétences associées :
Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
Connaissances :
Fonction technique, solution technique.
Représentation du fonctionnement d’un objet technique.
Comparaison de solutions techniques : constitutions, fonctions, organes.

Séance 01 : Freinage du vélo / de la trottinette électrique – Observation du vélo et de la trottinette électrique.
Observation des systèmes de freinage (physique pour le vélo et maquette numérique pour la trottinette électrique).
Désignation des composants.
Rédaction d’un texte qui décrit la chaîne cinématique du système de freinage.
Identification du système étudié parmi d’autres systèmes de freinage.

Séance 02 : Fonction technique Freinage – Synthèse - 1/2.
Reprise des observations des deux systèmes de freinage.
Désignation des composants.
Chaînes cinématiques des deux systèmes de freinage.
Mise en évidence du principe du frottement.
Notion du pouvoir d’adhérence.
Incidence des matériaux utilisés dans les systèmes de freinage.
Extrapolation (difficile) du freinage d’un train, d’un bateau, d’un avion, d’un hélicoptère.

Séance 03 : Fonction technique Freinage – Synthèse 2/2.
Les différents systèmes de freinage les plus courants :
Application Le freinage ; explications données à l’oral par des élèves volontaires.
Mise en évidence des liaisons Pivots et des pièces de frottement.
Observation des maquettes didactiques de freinage.
Rappel du principe du frottement, du pouvoir d’adhérence et de l’importance des caractéristiques des matériaux utilisés.

Séance 04 : Fonction technique Freinage – Evaluation.
Evaluation sommative calquée sur la synthèse.
Désignation des composants des deux systèmes de freinage étudiés (vélo et trottinette électrique).
Chaîne cinématique du système de freinage du vélo.
Principe du frottement.
Pouvoir d’adhérence.
Incidence des caractéristiques des matériaux.
Explication du mode de freinage d’un avion ou d’un bateau.


Séquence n°08 - Les familles de matériaux et leur façonnage.
Compétences travaillées :
CT 1.3 – Proposer des expériences simples pour tester une hypothèse.
CT 1.4 – Interpréter un résultat, en tirer une conclusion.
CT 1.5 – Formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
CT 2.2 – Identifier les principales familles de matériaux.
CT 3.4 – Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale.
CT 4.1 – Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
CT 6.1 – Relier les connaissances acquises en sciences et technologie à des questions de santé, de sécurité et d’environnement.
Compétences associées :
Identifier les principales familles de matériaux.
Connaissances :
Familles de matériaux (distinction des matériaux selon les relations entre formes, fonctions et procédés).
Caractéristiques et propriétés (aptitude au façonnage, valorisation).
Impact environnemental.

Séance 01 : Les familles de matériaux.
A partir d'échantillons donnés, classement et identification selon les connaissances des élèves.
Elaboration d’une typologie de reconnaissance.
Premier classement selon les connaissances des élèves.
Comparaison entre les groupes.
Recueil des noms des familles de matériaux donnés par les élèves.
Comment les reconnaître ?
Réalisation d’un organigramme aidant à la définition des familles de matériaux.
Réalisation d’un outil formalisé de reconnaissance des familles de matériaux (organigramme ?).

Séance 02 : Les propriétés physiques des matériaux.
Densité, dureté, flexibilité, conductibilité électrique, résistance à la corrosion.
Sont mis à disposition des élèves, le nom des propriétés physiques des matériaux les plus courantes et un ensemble de matériels d’expérimentation divers, dans un bac.
Conception d'expériences, de protocoles, permettant de mettre en évidence (voir de mesurer) les propriétés physiques des matériaux.
Pour chaque propriété, réalisation d'un schéma et un petit texte expliquant leur démarche, avec vocabulaire scientifique précis.

Séance 03 : Le façonnage des matériaux.
Association de formes façonnées avec les machines correspondantes.
Découverte des machines disponibles dans le laboratoire, avec protocole d’utilisation et règles de sécurité (Cisaille guillotine, thermoplieuse, perceuse à colonne, fraiseuse à C.N., tour à C.N., imprimante 3D).
Expérimentation de chaque machine sous le regard du professeur.
Association des représentations de pièces façonnées avec la(les) machine(s) correspondante(s).

Séance 04 : Impact environnemental & Synthèse.
L’origine des matériaux ; impacts liés au prélèvement des matériaux et à leur transformation.
Le cycle de vie des objets techniques … donc le cycle de vie des matériaux.
Que fait-on des matériaux constituant les objets obsolètes ? Recyclage de réemploi ; recyclage de transformation ; valorisation énergétique.
Classification des matériaux selon leur qualité à être recyclés. Recherche de l’origine des matériaux selon la famille :
. Métalliques -> minerais -> gestion des ressources naturelles (stocks) -> Déforestation et ses conséquences.
. Céramiques -> gestion des ressources (stocks) -> Dépenses énergétiques pour la transformation.
. Organiques -> gestion des ressources naturelles (stocks, bois, pétrole, charbon, …) -> Déforestation, biodiversité, animaux.
. Plastiques -> gestion des ressources (stocks de pétrole) -> Dépenses énergétiques pour la transformation.
Le cycle de vie des objets techniques : fabrication avec quels matériaux, utilisation de l’objet, fin de vie de l’objet (destruction, valorisation, …).
Le temps de dégradation des déchets. Quelques solutions pour réduire l’impact environnemental ?
Synthèse : Les différentes familles de matériaux. Les propriétés physiques des matériaux. Le façonnage des matériaux. Impact environnemental.
Le plus de la synthèse : existe-t-il des matériaux qui permettent la fabrication d’objets techniques usuels, mais qui réduisent considérablement l’impact environnemental ? Les bio-plastiques pour réaliser des sacs plastiques ...

Séance 05 : Evaluation.
Identification de différents matériaux et familles.
Association de propriétés physiques des matériaux avec des protocoles expérimentaux.
Association de façonnages avec les machines utilisées.
Quelques exemples de conséquences environnementales.
Quelques solutions « écologiques ».


Séquence n°09 - Projet voiture électrique – Conception / modélisation du châssis.
Compétences travaillées :
CT 1.5 – Formuler une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
CT 3.1 – Choisir ou utiliser le matériel adapté pour […] réaliser […] une production.
CT 5.1 – Utiliser des outils numériques pour représenter des objets techniques.
Compétences associées :
Concevoir […] tout ou partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin.
Connaissances :
Notion de contrainte.
Recherche d’idées (schémas, croquis, …).
Processus, planning, protocole, procédés de réalisation (outils, machines).
Modélisation du réel (maquette, modèles géométriques et numériques), représentation en conception assistée par ordinateur.
Choix de matériaux.

Séance 01 : Recherche de solutions techniques pour le châssis.
Rappel des composants connus de la voiture bi-énergie.
Besoin (objectif) : relier les composants entre eux grâce à un châssis.
Contrainte supplémentaire (fonction d’estime ?) : le véhicule doit plaire à travers sa forme, son design.
Présentation de l’exemple Arcbicycle.
Analogie avec la voiture bi-énergie.
Contraintes liées au dimensionnement, matériaux et matériels de production.
Recherche de solutions en équipes, croquis, dessins.
Suggestion de méthodologie : commencer par un châssis le plus simple possible (résout les contraintes fonctionnelles). A partir de cette première solution, imaginer des améliorations qui apportent l’aspect design.

Séance 02 : Recherche de solutions pour le châssis – Maquettes de principe.
Choix de solution par équipe.
Bricolage (papier, cartonnage) pour une réalisation d’une maquette de principe du châssis
Pour chaque équipe, comparaison et choix d'une solution technique.
Pour chaque équipe, réalisation d'une maquette de principe (papier, carton, chutes de plastique, permettant une première visualisation de la solution retenue.

Séance 03 : Principe de la modélisation sur SolidWorks.
Principe de fonctionnement de SolidWorks : Esquisse, fonction.
Réalisation de formes élémentaires (pavé, cylindre, enlèvement de matière).
Réalisation d’une pièce « complexe » donnée par le professeur (extrusions successives, perçage, élément incliné).
Evaluation formative sur la démarche mise en œuvre et la maîtrise de SolidWorks (au niveau ciblé).
Eventuellement, débur de la réalisation d’une carrosserie simpliste de voiture de course (introduction de volumes associés avec un angle déterminé – béquet arrière par exemple).

Séance 04 : Modélisation du châssis imaginé par chaque équipe - 1/2.
Sur SolidWorks, modélisation du châssis retenu par chaque équipe.
Identification des formes à réaliser à l’aide des matériels disponibles.
Evaluation formative sur la démarche mise en œuvre et la maîtrise de SolidWorks (au niveau ciblé) / 10.
En binômes, les élèves modélisent la solution technique qui a été validée par équipe.
Enregistrement judicieux (et régulier) du fichier de modélisation.

Séance 05 : Modélisation du châssis imaginé par chaque équipe - 2/2.
Sur SolidWorks, modélisation du châssis retenu par chaque équipe (suite de la séance précédente).
Identification des formes à réaliser à l’aide des matériels disponibles (suite de la séance précédente).
Evaluation formative sur la démarche mise en œuvre et la maître de SolidWorks (au niveau ciblé) / 10 ².
Enregistrement final, puis enregistrement au format eDrawings à des fins de présentation.

Séance 06 : Revue de projet / Evaluation.
Présentation orale de la conception par équipe, format eDrawings et démonstration (tableau blanc et feutre) de l’emplacement de chaque composant de la voiture.
Evaluation selon plusieurs critères / 10 pour obtenir une note sur 20.


Séquence n°10 - Projet voiture électrique – Fabrication du châssis / assemblage de la voiture.
Compétences travaillées :
CT 2.4 – Réaliser en équipe tout ou partie d’un objet technique répondant à un besoin.
Compétences associées :
[…] produire tout ou partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin.
Connaissances :
Processus, planning, protocole, procédés de réalisation (outils, machines).
Maquette, prototype.
Vérification et contrôles (dimensions, fonctionnement).

Séance 01 : Fabrication du châssis.
Rappel des consignes de sécurité.
Chaque équipe se présente au professeur pour décrire l’ordonnancement de leur fabrication et demander les matériels nécessaires.
Demande des matériels nécessaires au professeur.
Fabrication de la pièce.

Séance 02 : Fin de la fabrication du châssis / Assemblage de la voiture bi-énergie.
Rappel des consignes de sécurité.
Fin de la fabrication.
Début de l’assemblage de la voiture bi-énergie.

Séance 03 : Fin de l’assemblage de la voiture bi-énergie / Essais de fonctionnement.
Fin de l’assemblage de la voiture.
Tests de fonctionnement :
. Alimentation du moteur (pile et lampe UV).
. Fonctionnement du moto-réducteur.
. Rotation des roues.
Si les roues sont freinées (conception des élèves), rechercher une solution au problème et la mettre en œuvre.
Identification et résolution d’éventuels problèmes.

Séance 04 : Course en ligne droite.
Dans la cour de récréation, chaque équipe doit aligner sa voiture au départ d’une course en ligne droite.
Choix du mode de production de l’électricité (solaire, pile).
Plusieurs manches sont organisées (chronométrées).
Dans la cour de récréation, temps donné à chaque équipe pour parfaire sa voiture :
- Choix du mode propulsion.
- Réglage du serrage des roues.
- …
Course en ligne droite de toutes les voitures ; chronométrage.
Plusieurs manche avec élimination du dernier de chaque manche.


S’il reste du temps …

Deux projets possibles selon le temps et la « qualité » de la classe :

1 – Projet simple : Diaporama sur le projet Voiture bi-énergie.
- Le professeur a pris des photos des différentes étapes du projet, au sein de plusieurs équipes.
- Réalisation d’un diaporama sur LibreOffice Impress.
- Insertion d’une musique libre de droit.
- Présentation en classe entière et publication sur Sitetechno.fr
3 à 4 séances d’une heure.

2 – Projet complexe : Réalisation d’une voiture à réaction.
- On donne à chaque équipe, un châssis (type Solt-racing, réalisé par le professeur) équipé d’une turbine, une batterie Li-po et de quatre roues.
- Les élèves doivent concevoir une carrosserie aérodynamique.
- Recherche de solution, maquette en carton.
- Modélisation.
- Fabrication.
- Assemblage et personnalisation (auto-collants, peinture, …)
- Epreuve de distance.
5 à 7 séances d’une heure.

...