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]

• Structures et mécanismes

• Technique de production et de processus

Portes d'entrée Plus de détails [doc]

• Concevoir et réaliser un objet en vue d'une performance déterminée

• Agir afin de supprimer le dysfonctionnement d'un système

Coût estimé

• 3 €

• 100 €uros pour réaliser l'héliodon (réutilisable)

Matériaux de base

• Carton plume

• Épingles

• Papier millimétré

• Grandes feuilles de papier

Outillage nécessaire

• Ordinateur équipé de Sketchup et/ou 123 Cad

• Matériel de dessin

• outillage de découpage

• Héliodon à fabriquer (voir trucs et astuces)

L'héliodon est un appareil permettant de simuler la course du soleil. Vous trouverez un document permettant de le réaliser. Cependant, cette activité n'étant pas un défi en soi, nous suggérons que l'enseignant réalise cet outil didactique au préalable.

Lien : https://www.asso-entropie.fr/media/filer_public/d4/43/d443eba2-6d5b-4059-95d7-b53a0dbaf452/atelier_archi_bioclimatique_entropie_juillet2013.pdf

La société Bâtisun est en plein essor depuis qu'elle s'est lancée il y a peu dans le créneau de l'habitation totalement autonome en énergie. En effet, les habitations passives réalisées par Bâtisun sont conçues grâce aux dernières innovations technologiques. Afin de pouvoir répondre à la demande croissante de ses clients, Bâtisun vient de lancer un appel à candidats en vue de recruter de jeunes concepteurs. Le challenge pour les candidats que nous sommes est de démontrer notre intérêt pour le sujet. Dès lors, nous devrons présenter nos réflexions en réalisant des maquettes d'habitation en carton plume. L'objectif est de présenter l'impact du soleil sur les logements ainsi que les adaptations permettant de bénéficier des bienfaits du soleil tout en limitant les inconvénients.

Mais... Que connais-tu des habitations passives ? Regarde cette vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=0MuvwgT5nfY.

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

C1.1

C1.3

C3.2

C2.1

C2.2

C2.5

• Les élèves prennent connaissance de la situation-problème (annexe 9.01).

• Les élèves utilisent individuellement internet...

  • pour visualiser la vidéo de la mise en situation

  • pour rechercher les définitions du vocabulaire inconnu

  • pour répondre aux questions de l'annexe 9.01

• L'enseignant interroge la classe afin de corriger l'annexe 9.01.

• L'enseignant demande individuellement de faire un croquis basique d'une maison idéale dans son environnement (15 minutes). Chacun doit écrire l'environnement choisi.

• L'enseignant présente l'héliodon réalisé au préalable. Il servira à comprendre la course du soleil et à tester les modélisations d'habitations.

Annexe 9.01 [doc]

• Les élèves listent le vocabulaire inconnu.

• Les élèves notent au brouillon le fruit de leurs recherches sur internet.

• Les élèves corrigent et mettent au propre l'annexe 9.01.

• Les élèves réalisent un croquis d'habitation.

C1.1

C2.3

C2.4

C3.3

C3.4

C4.1

C4.2

• L'enseignant recense collégialement les endroits où chacun aimerait habiter (selon ses besoins, ses activités, ses envies...).

• L'enseignant projette le PowerPoint afin de montrer le type d'habitations que réalise la société Bâtisun (annexe 9.02) et précise qu'un concepteur doit tenter de répondre au mieux aux besoins de ses clients.

• L'enseignant invite les élèves à former des équipes de 2 ou 3 élèves.

• L'enseignant distribue à chaque équipe une grande feuille ayant des dimensions correspondantes au sol de l'héliodon. Sur chaque feuille, une surface constructible de 200 m² est tracée (échelle 1/50e).

  REMARQUE : Chaque équipe reçoit une feuille avec une implantation différente.

• L'enseignant demande à chaque équipe :

  • de faire un choix de type d'habitation (appartement, maison, nombre de façades, 1 ou 2 étages, toit plat ou incliné...)

  • de lister les pièces indispensables de leur conception en tenant compte des contraintes de Bâtisun (annexe 9.01)

  • d'estimer les dimensions (longueur x largeur) et la surface de chaque pièce

• En devoir : pour chaque pièce de leur domicile, les élèves doivent prendre la température, les périodes d'occupation et les dimensions (L x l x H) et compléter l'annexe 9.03.

• L'enseignant demande aux équipes de retravailler le document (annexe 9.03) afin de :

  • échanger sur les valeurs relevées

  • s'accorder sur la hauteur des pièces

  • vérifier les surfaces sans dépasser les contraintes

  • ajouter les contraintes dans la dernière colonne

• L'enseignant demande : “quelle échelle est imposée ?” et fait un rappel sur la mise à l'échelle d'une vraie grandeur.

• L'enseignant invite les équipes à dessiner la surface du sol (1/50e) de chaque pièce sur une feuille et de toutes les découper.

• L'enseignant demande aux équipes de disposer leurs découpages sur la feuille d'implantation pour une première réflexion.

Annexe 9.02 [ppt]

Annexe 9.03 [doc]

• Les élèves complètent l'annexe 9.03 (pièces d'une habitation).

• Les élèves réalisent des gabarits représentant la surface de chaque pièce.

C2.2

C2.3

C2.5

C3.1

C3.2

C3.3

C3.4

C4.1

C4.2

• Collégialement, l'enseignant demande aux élèves de préciser les 3 points cardinaux par lesquels le soleil effectue sa course du lever au coucher.

• L'enseignant distribue l'annexe 9.04 à chaque élève. Chacun complète son document et les équipes réalisent l'agencement des pièces de leur projet.

• Si nécessaire, l'enseignant demande de superposer les niveaux afin d'analyser les incohérences structurelles. Il apporte quelques pistes fonctionnelles :

  • place de l'escalier qui doit permettre la communication

  • place des pièces avec décharges

  • concordance des murs rez/étage

  • ...

• L'enseignant demande de réaliser le plan de chaque niveau après modifications.

• L'enseignant demande de créer des modules en 3D (un module par pièce) → aucune imposition quant à la création des modules (carton, papier plié et collé, blocs de mousse, polystyrène expansé, pâte à modeler, impression 3D...) → seule contrainte : réalisation rapide.

Annexe 9.04 [doc]

• Les élèves complètent l'annexe 9.04.

• Les élèves réalisent la vue en plan de chaque niveau.

• Les élèves réalisent un module en 3D de chaque pièce.

• Le plan des niveaux peut se faire sur papier ou sur logiciels de dessin, ce qui facilite la modélisation en 3D.

C3.1

C3.2

C3.3

C3.4

C4.1

C4.2

C5.4

• L'enseignant réalise une démonstration sur l'utilisation de l'héliodon.

• L'enseignant demande aux équipes de tracer au crayon les fenêtres et portes extérieures sur leurs modules.

• Dès que les baies sont tracées, les équipes positionnent leur feuille d'implantation, posent leurs modules et analysent l'impact du soleil en été et en hivers.

• Les élèves apportent les modifications (casquette solaire, déplacement de pièces, pose d'écrans architecturaux ou végétaux...) et testent sur l'héliodon.

• Une fois au point, les équipes dessinent le projet finalisé sur logiciel DAO 3D (123 Cad ou Sketchup).

• Dans chaque équipe, un élève note les points à améliorer.

• Voici deux logiciels qui permettent la création en 3D des modules d'habitation :

  • Téléchargement du logiciel de dessin Sketchup (gratuit) : http://www.sketchup.com/fr/download

  • Téléchargement du logiciel de dessin 123 CAD (gratuit) : http://www.123dapp.com/

C3.1

C3.2

C3.3

C3.4

C1.2

C5.2

• Les dessins en 3D sont transformés par l'enseignant en vues 2D (développés des vues réalisés par les logiciels) qui sont imprimées à l'échelle 1/50e.

• Les élèves utilisent les plans pour produire les différentes parois en carton plume.

• Les parois sont assemblées avec des épingles.

• Lorsque les projets sont terminés, chaque équipe, comme si elle était face à un employeur, explique à la classe, l'historique du projet :

  • idées de départ

  • Difficultés rencontrées

  • améliorations apportées

• Les équipes formalisent verbalement leur démarche.

• Vous pouvez récupérer des cartons gaufrés dans les magasins, ils peuvent remplacer le carton plume.

• La conception DAO pourrait se faire sans logiciel de dessin. Cependant, le temps qu'il faudrait y consacrer dépasserait largement la durée de la réalisation (max. 30% du temps).