Boîte à outils : "Situations-problèmes en Éducation Par la Technologie"

Compétences mobiliséesPlus de détails [doc]

• Observer

• Émettre des hypothèses

• Réaliser

• Réguler

• Structurer

Domaine(s) Plus de détails [pdf]

• Électronique – contrôle technologique

• Technologie de l'information et de la communication

• Structures et mécanismes

• Technique de production et de processus

Portes d'entrée Plus de détails [doc]

• Formaliser et expliquer les interactions de différents éléments d'un objet technique un peu complexe, par son montage et/ou son remontage

• Transformer un objet afin qu'il atteigne une performance déterminée

• Agir afin de supprimer le dysfonctionnement d'un système

Coût estimé

• 10 à 15 € par lampe dynamo

Matériaux de base

• Quelques lampes dynamo

• Quelques dynamos de vélo

• Quelques lampes de vélo

• Des engrenages de différents diamètres (voir étape 5 « trucs et astuces »11

• Quelques panneaux supports pour fixer les engrenages

Outillage nécessaire

• Un voltmètre

• Quelques petits tournevis

La société “Dynamo” vient de créer sa dynamoled - une lampe de poche révolutionnaire qui fonctionne sans pile. Le manager a fait fabriquer quelques exemplaires par un artisan belge, quelques-uns sont à notre disposition. Malheureusement, le coût de production en Belgique ne permet pas de commercialiser la lampe à un prix concurrentiel, mais le manager – Monsieur Pilicte - qui entend bien tirer un bénéfice de son invention a mené son enquête. Il a trouvé une société à Bratislava qui produit déjà un petit générateur électrique, une société à Séoul spécialisée dans la fabrication d'éléments d'engrenage et une dernière à Xiamen spécialisée dans le montage d'éléments préfabriqués.

Le prototype ne pouvant être physiquement envoyé, il t'est demandé de réaliser 3 documents techniques...

1. Un croquis de la lampe avec une nomenclature en français, en anglais et dans les langues nationales des pays producteurs

2. Un schéma du système d'engrenages grandeur réelle

3. Une proposition d'adaptation d'un système d'engrenage afin que le générateur soit entraîné deux fois plus vite

Quelques prototypes de dynamoleds sont à notre disposition... Bon travail !

[doc] Les codes de la colonne de gauche correspondent aux compétences mobilisées à chaque étape.

C1.1

C1.3

• Les élèves prennent connaissance du défi (annexe 7.01) et répondent aux questions.

• Un correction collégiale est effectuée.

• L'enseignant interroge la classe :

  • Qu'est-ce qu'une lampe dynamo ?

  • Généralement, qui a besoin d'un schéma avec nomenclature ? Pourquoi ? Donnez des exemples

  • Comment réaliser un schéma avec nomenclature ? Rappel : chaque mot sera écrit en 5 langues

    • réflexion collégiale

    • recherche par binômes de 5 modèles sur internet

  • Correction collégiale de l'annexe 7.01

Annexe 7.01 [doc]

C2.1

C2.2

• Plutôt que de rechercher des types de schémas, des modèles peuvent être soumis.

• Les élèves complètent l'annexes 7.01 et la corrigent ensuite.

• De nombreux modèles de schémas sont proposés dans Google image : “schéma nomenclature”.

C1.2

C3.2

C5.1

• Collégialement, les élèves expriment le vocabulaire qui devrait apparaître dans la nomenclature et les principaux mots négociés sont recensés au tableau (led, manivelle, boîtier, interrupteur, vis de fixations...).

• L'enseignant invite les élèves à rechercher la traduction des mots sur internet (annexe 7.02).

• Collégialement, pour chaque mot, les traductions sont notées au tableau :

  • l'enseignant invite les élèves à préciser leurs sources (sites de recherche)

  • une réflexion est engagée lorsque les traductions sont différentes

• L'enseignant demande aux élèves de réaliser individuellement le schéma de la dynamoled (non démontée) avec la nomenclature.

Annexe 7.02 [doc]

• Les élèves notent les mots incontournables dans la nomenclature.

• Les élèves notent les traductions dans un tableau.

• Les élèves réalisent un schéma avec sa nomenclature.

• Il est nécessaire d'inviter les élèves à multiplier les recherches et non pas à se limiter aux premières réponses trouvées.

C1.2

C5.2

C5.4

C1.3

C2.5

C3.2

C4.1

C4.2

• Des groupes de 3 ou 4 élèves sont composés. L'enseignant met à disposition de chaque groupe une dynamoled. Il interdit de la démonter. Il demande de...

  • imaginer quels sont les mécanismes internes

  • réaliser un support (au choix) pour l'expliquer verbalement devant la classe

• Un représentant de chaque groupe présente sa réflexion devant la classe.

• Des binômes sont créés afin de produire le dossier technique composé de :

  • la dynamoled en parfait état de marche après démontage et remontage

  • un plan de la lampe (fermée)

  • un plan des fonctionnements internes

  • une réflexion sur une adaptation à apporter à la lampe

• L'enseignant annonce que la dynamoled devra être démontée et remontée à l'identique. Les élèves sont invités à prévoir d'une part un moyen pour mémoriser le démontage et d'autre part, un moyen pour conserver les pièces sans en perdre aucune.

• Une vidéo est projetée pour montrer le fonctionnement d'une dynamo de vélo https://www.youtube.com/watch?v=YcJq-s7l-6s.

• Collégialement, à l'aide d'un voltmètre, à tour de rôle, quelques élèves tentent de faire tourner à la main une dynamo de vélo et mesurent les bornes de sortie → Questions de l'enseignant :

  • La tension mesurée est-elle constante ?

  • Pourrions-nous allumer une lampe en tournant à la main ? → une lampe de vélo est connectée et les élèves tentent de la faire fonctionner

  • Que faut-il pour que la dynamo tourne suffisamment vite pour allumer la lampe ?

• Une vidéo sur la théorie des engrenages est projetée http://www.musees-des-techniques.org/engrenages-et-manivelles/DATA/principe_engrenages.htm.

• Les binômes doivent s'accorder sur le moyen pour décrire l'ordre de démontage de la dynamoled.

• Les dynamoleds sont démontées et les pièces entreposées avec soin.

• L'enseignant demande que chaque élève réalise individuellement un plan au crayon et en grandeur réelle du système d'engrenage.

• Les plans sont exposés. Les binômes circulent pour faire une analyse critique de chaque plan. Ils doivent répertorier les éléments qui favorisent la qualité d'un plan.

• Individuellement, les élèves adaptent leur plan ou en réalise un nouveau.

• Les élèves imaginent un support de présentation des mécanismes internes (dessins, utilisations d'objets, mimes...).

• Les élèves prennent soin de mémoriser le démontage de la lampe (prise de notes, croquis, photos, vidéos...).

• Les élèves réalisent le plan des mécanismes en indiquant l'engrenage moteur et le récepteur ainsi que des flèches qui indiquent les sens de rotation.

• Les élèves améliorent leur plan ou en réalisent un nouveau.

• Cette lampe dynamo convient parfaitement pour cette situation-problème (environ 15€).

  

• Moins esthétique, mais aussi didactique, ce générateur avec lampe led chez Aliexpress (15€ pour 3 générateurs) : https://fr.aliexpress.com/item/3pcs-3V-DC-Hand-Crank-power-generator-Dynamo-Green-energy-gear-box-DIY-kit/1683771414.html?spm=2114.06010108.3.17.5gaDW7&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_3_10065_10068_10136_10137_10138_10060_10062_10141_10056_10055_10054_128_10059_10099_10103_10102_10096_10148_10052_10053_10050_10107_10142_10051_10143_10084_10083_10119_10080_10082_10081_10110_10111_10112_10113_10114_10078_10079_10073_10070_10123_10120_10124-10120,searchweb201603_2,afswitch_1_afChannel,ppcSwitch_5,single_sort_0_default&btsid=e624896a-15b9-450c-a891-61c57451a409&algo_expid=82767f40-77d6-422f-94b3-112779b51730-4&algo_pvid=82767f40-77d6-422f-94b3-112779b51730

  

• Les engrenages peuvent être utilisés pour en dessiner les contours

C2.4

C2.5

• Un panneau et des engrenages sont mis à disposition durant tout le travail réflexif sur les engrenages.

• Individuellement, les élèves réalisent les exercices de l'annexe 7.03.

• Par binômes, les élèves se connectent sur le site geargenerator.com et recherchent des solutions pour :

  • imaginer une méthode pour doubler la vitesse d'actionnement de l'alternateur

  • imaginer un système d'engrenages où la vitesse de départ, la vitesse d'arrivée et le sens de rotation sont identiques alors que les engrenages ont des diamètres différents

Annexe 7.03 [doc]

Annexe 7.04 [doc]

• L'exercice sur logiciel peut être remplacé par clouage des engrenages sur le panneau.

• ou en découpant grossièrement les éléments de l'annexe 7.04 reprenant différents engrenages à découper.

• Les élèves complètent l'annexe 7.03.

• Les élèves découpent grossièrement les engrenages de l'annexe 7.04 pour formaliser les 2 demandes.

• Vous pouvez acquérir des kits d'engrenages notamment chez :

  • Opitec : http://be.opitec.com/opitec-web/st/Home

  • Aduis : https://www.aduis.be/default.aspx?lid=4

C2.4

C2.5

C3.1

C3.2

C3.3

C3.4

C5.1

C5.3

C5.4

• L'enseignant invite chaque binôme à finaliser son dossier technique. Les binômes devront choisir leurs meilleures productions et réaliser les adaptations nécessaires.

• Contenus :

  • la dynamoled en parfait état de marche

  • le meilleur plan de la lampe (fermée) avec nomenclature (choix dans les plans individuels)

  • un plan complet des pièces internes + sens de rotation des engrenages

  • la réflexion par collages d'engrenages

• Les élèves réalisent le dossier technique complet.

• Les élèves qui ont terminé plus tôt peuvent s'inscrire sur le site http://www.electro-club.be/ et faire de nombreuses découvertes en électricité.

C2.1

• Les élèves reçoivent un questionnaire (annexe 7.05) qu'ils complètent en visionnant une vidéo “histoire de l'électricité” https://www.youtube.com/watch?v=Vk8L3chNkJY.

Annexe 7.05 [doc]

• Les élèves complètent l'annexe 7.05.