1.        Place dans le programme de la classe de première 

Thématique étudiée : THÈME 2 : Le Soleil, notre source d’énergie

                                                               Chapitre : Le rayonnement solaire

            Place dans le programme : classe de Première Enseignement Scientifique (extrait du BO-Cf 6.1)

2.        Contexte général et apport du couplage numérique/réel

L’objectif des activités proposées est de comprendre l’origine des variations d’énergie solaire reçue en fonction de la latitude, des saisons et du moment de la journée en un même lieu.

A l’aide de mesures de températures et de luminosité, d’une modélisation avec le globe et d’un programme réalisé sur Géogébra, les élèves sont amenés à comprendre que la forme de la Terre, son inclinaison sur son axe de rotation et sa rotation sur elle-même sont à l’origine des variations d’énergie solaire reçue par unité de surface.

Cette partie du programme est favorable à une interaction entre le réel, le modèle analogique et le numérique. Les attendus du programme officiel sont, de prime abord, difficiles à satisfaire par rapport au réel : si des mesures locales et ponctuelles sont envisageables pour les mesures des variations saisonnières ou journalières avec des outils accessibles aux élèves (BYOD avec installation de luxmètre et thermomètre), les mesures selon les latitudes sont difficilement réalisables et doivent de ce fait être menées à partir de données indirectes sur lesquelles peuvent s’adosser le numérique et/ou les modèles analogiques. Avec une bonne anticipation, un projet pourrait être mené à distance, avec des classes partenaires, via e-twinning, par exemple.

3.        Activités proposées

3.1. Activité 1 : mise en évidence de l’origine des zonations climatiques sur Terre [modèles analogiques et numériques]

Télécharger l'activité 1

—> modélisation du rayonnement solaire reçu par la Terre à différentes latitudes (lampe – globe)

—> modélisation et quantification de la surface éclairée par la Terre à différentes latitudes grâce à un programme réalisé sur Géogébra https://www.geogebra.org/3d?lang=fr

3.2. Activité 2 : mise en évidence de l’origine des variations saisonnières en un même lieu

Télécharger l'activité 2

—> prises de mesures de températures, de luminosité.

Les élèves mettent en évidence les variations d’énergie solaire reçue en un même lieu au cours d’une période donnée. Puis ils exploitent et interprètent leurs mesures à l’aide de photographies et du programme Géogébra réalisé dans l’activité 1. (projet expérimental et numérique ).

Géogébra+ application LUX Light Meter Free et Thermomètre sur GooglePlay ou Apple store

3.3. Activité 3 : mise en évidence de l’origine des variations journalières en un même lieu

Télécharger l'activité 3

—> prises de mesures de températures, de luminosité, de photographies.

Les élèves mettent en évidence les variations d’énergie solaire reçue en un même lieu au cours d’une journée. Puis ils exploitent et interprètent leurs mesures à l’aide de photographies et du programme Géogébra réalisé dans l’activité 1. (projet expérimental et numérique) 

Géogébra + application LUX Light Meter Free et Thermomètre sur GooglePlay ou Apple store

3.4.      Variantes possibles et leurs apports

Le groupe de travail a pu décliner ce scénario selon différentes variantes qui sont récapitulées ci-dessous :

3.5.      Quelques exemples de production élèves

Exemple de production pour l’activité 2 (variante 2)

Exemple 1 de production pour l’activité 3 (variante 2)

Exemple 2 de production pour l’activité 3 (variante 2)

4.        Difficultés rencontrées pour la mise en place de la séance

Il faut penser à planifier la séance en début d’année scolaire afin que la météo et la durée des prises de mesures soient correctes.

5.        CRCN (cadre de référence des compétences numériques)

d’après Eduscol : Repères pour l'évaluation des compétences numériques

6.        ANNEXES

6.1. Place dans le programme : classe de Première Enseignement Scientifique (extrait du BO)

Extrait du BO spécial n ° 1 du 22 janvier 2019 et BO spécial du 31 juillet 2020

Thématique étudiée : THÈME 2 : Le Soleil, notre source d’énergie

                                                               Chapitre : Le rayonnement solaire

Savoirs :

La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l’aire de la surface et dépend de l’angle entre la normale à la surface et la direction du Soleil. De ce fait, la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre dépend : - de l’heure (variation diurne) ; - du moment de l’année (variation saisonnière) ; - de la latitude (zonation climatique).

Savoir-faire :

• Sur un schéma, identifier les configurations pour lesquelles la puissance reçue par une surface est maximale ou minimale.
• Analyser, interpréter et représenter graphiquement des données de températures.
• Calculer des moyennes temporelles de températures.
• Comparer des distributions temporelles de températures

Cet article fait partie d'un ensemble de publications réalisées dans le cadre des Travaux académiques mutualisés de 2022.
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