DOSSIER PEDAGOGIQUE

DOSSIER PEDAGOGIQUE
CCSTI Grenoble – 04 76 44 88 80
SOMMAIRE
1- Présentation générale
2- Principe de la visite
3- Description des modules d’expériences
4- Programme culturel
5- Partenaires
6- Contact
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1- Présentation générale
Le Camion des Sciences est une semi-remorque construite de toutes pièces, transformée en salle
de découverte et de manipulation itinérante, qui sillonnera la région Rhône-Alpes pendant 4 ans,
en traversant des petites et moyennes communes. En une année, il sera accueilli par les 8
départements rhônalpins, et recommencera sa tournée l’année suivante dans des communes
différentes.
 Des « manips »…
Le Camion des Sciences embarquera 8 expériences scientifiques réalisables par les visiteurs. Ces
manipulations mettront en scène des sujets de recherche actuelle qui touchent à notre vie quotidienne
ou le milieu industriel.
Le public pourra ainsi découvrir l’ingéniosité de certaines innovations tout en s’approchant d’un
raisonnement scientifique et en manipulant.
Si le Camion s’adresse en priorité aux collégiens, à partir de la 4 e et aux lycéens, il est également
destiné au grand public.
 … et du sport !
Pour cette 1ère tournée du Camion, c’est le sport qui sera à l’honneur. Sport de haute
performance, sport aventure ou sport loisir, constitueront le fil rouge des expériences. A l’étude : les
mouvements, les instruments et les équipements utilisés dans le sport. GLISSER, SAUTER,
PROPULSER, FLOTTER, S’ORIENTER, CAPTER …
2- Principe de la visite
8 modules d’expériences scientifiques seront manipulables par les élèves, chaque module représentant
un procédé physique.
Une mission simple est imputée aux élèves sur chacun des modules, l’objectif étant d’impliquer l’élève
dans une démarche inspirée du raisonnement d’un chercheur. L’élève réalisera des mesures, des tests
et des observations, retranscrira ses résultats sur une borne multimédia et enfin en tirera des
conclusions pour atteindre l’objectif qui lui est donné.
Les sujets de recherche présentés seront abordés par le biais de leurs applications afin de montrer
l’intérêt de la recherche ou de l’innovation en question.
A partir d'équipements sportifs et de matériels de laboratoire, ils aborderont les mouvements du corps
humain, l'énergie et la force qui régissent l'activité sportive, et appréhenderont la structure de la
matière des équipements sportifs.
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Durée d’une visite : Chaque visite scolaire dure 1h30
Nombre d’élèves : Les classes sont accueillies par demi-groupe (18 élèves maximum).
Organisation du groupe :
Lors de leurs visites, les élèves ne pourront pas manipuler sur l’intégralité des pôles.
Les élèves seront donc répartis en 6 équipes de 2 ou 3. Chaque équipe sélectionnera 3 pôles
manipulatoires qu’ils pourront observer pendant la durée de la visite.
Cette répartition en équipes sur les différents modules devra être réalisée en amont de la visite et
transmise à l’animateur afin qu’il puisse enregistrer les différentes données avant le début de la
séance. (fiches en annexe)
Encadrement :
Un animateur orchestre la visite. Son rôle sera de veiller au bon fonctionnement des modules,
d’apporter des explications scientifiques et de l’aide ponctuelle aux élèves et de générer des
discussions. Cependant, les élèves regroupés par 2 ou 3 participent aux modules d’expériences de
façon autonome. Un programme multimédia les accompagne à cet effet dont vous trouverez les textes
en annexe.
Chaque groupe scolaire devra être accompagné au minimum d’un enseignant de l’établissement.
Supports distribués :
A la fin de la visite, chaque élève pourra garder une trace des résultats obtenus sur les expériences,
ainsi que les informations scientifiques qui lui ont été données au cours de la visite.
Un site Internet (http://www.camion-des-sciences.com) permettra aux enseignants de valoriser leurs
projets à caractère scientifique liés à la visite du camion.
Pour les enseignants des fiches sont disponibles :
Les nouvelles fiches pédagogiques d'accompagnement du camion des sciences élaborées par le groupe
de réflexion de l'académie de Lyon sont en ligne sur le site de l’académie de Lyon :
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/physique/phychi2/spip.php?article118
Ces fiches permettent de faciliter la mise en œuvre de la démarche d’investigation. Généralement des
énigmes sont à résoudre dont les hypothèses de résolution ne pourront être validées que dans le
camion.
Elles viennent en complément de celles qui ont été produites précédemment et qui sont toujours
présentes sur notre site :
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/physique/phychi2/spip.php?article55
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3- Description des modules d’expériences
Le principe de base.
Le Camion des Sciences est organisé autour de huit ateliers. Chacun est consacré à un sport et permet
de réaliser un certain nombre d’expériences. Pour cultiver un côté ludique à la démarche suivie, elles
sont abordées sous la forme de défis.
La communication à l’adresse du visiteur.
Chaque atelier est associé à deux verbes. L’un se veut représentatif de l’action sportive mis en œuvre
dans l’atelier. L’autre se veut caractéristique du phénomène scientifique sous-jacent à celle-ci.
L’aspect sportif.
Les sports qui ont été choisis peuvent être regroupés selon l’environnement où ils sont pratiqués :

en terrain aménagé (football, saut à la perche, rallye),

en milieu nautique (canoë, voile),

en pleine nature (ski, spéléologie, vélo).
L’aspect scientifique.
Les expériences présentées dans le Camion des Sciences ont pour but d’explorer différentes disciplines
scientifiques liées à la recherche en Physique. Elles visent par ailleurs les grandes thématiques des
programmes pédagogiques des collèges et lycées.
La physique sera représentée dans différentes disciplines présentées dans le tableau suivant où elles
sont associées aux sports qui permet de les mettre sur le devant de la scène.
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Football
Saut à
Rallye
Canoë
Voile
Ski
Spéléologie
Vélo
la
perche
mécanique des
corps
structure des
matériaux
Caractérisation
des matériaux
biomécanique
du
mouvement
mécanique des
fluides
génie
thermique
énergie
physiologie
respiratoire
microélectronique
physique des
ondes
optique
cartographie
Le fil conducteur des ateliers
La pratique d’un atelier est guidée par différents objectifs. Elle est réalisée dans un contexte
particulier. Elle peut être caractérisée par différentes étapes qui peuvent être définies ainsi :

découvrir,

expérimenter,

situer le rôle de la physique,

manipuler.
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1. Les sports en terrain aménagé.
Saut à la perche : actions de fléchir pour impulser et propulser.
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
1) Mesure de force musculaire.
2) Découverte des structures des matériaux.
Etude de l’action du sportif et de l’objet dont il se sert pour pratiquer son
activité.
Impulser
propulser
Les étapes
Découvrir
Le sportif
Pourquoi un perchiste débutant et un
perchiste de haute compétition utilisant
la même perche n’atteignent-ils pas la
même hauteur ?
Le matériel
Comment les perchistes améliorentils leurs performances ?
Expérimenter
Dans la pratique d’un sport, les
mouvements sont essentiels. Initiezvous au saut à la perche et effectuez
une mesure de biomécanique du
mouvement avec des équipements de
laboratoire. Quelle sera votre stratégie
pour bien fléchir la perche dans le
buttoir ?
Dans ce sport, la performance de
l’athlète est intimement liée à la
capacité mécanique de la perche.
Savez-vous pourquoi on utilise la
fibre de verre pour les fabriquer ?
Situer le rôle
de la physique
Au saut à la perche, tout est question
de force ….
…. et de matériau.
Manipuler
Utilisation d’un électromyographe
Observation d’une molécule de fibre
de verre.
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Football : action de diriger ou rebondir.
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Situer le rôle
de la physique
Manipuler
1) Mesure et physique du rebond
2) élasticité des matériaux.
Shoot ou passe amortie, il y a un point commun entre ces 2
techniques de football : le rebond du ballon. Pour un shoot, le
ballon rebondit sur le pied du footballeur, pour une passe
amortie, sur le buste du joueur.
diriger
rebondir
Description
Pour marquer un but, le footballeur doit maîtriser l’impact avec le
ballon. Pour cela, celui-ci doit évaluer l’efficacité du rebond. Pourquoi
un ballon rebondit mieux qu’un autre ? Pourquoi n’importe quel objet
rond ne rebondit-il pas comme un ballon ?
En réalisant des tests similaires à ceux de la Fédération Française de
Football, vous découvrirez les secrets de fabrication des ballons des
coupes du monde.
- Le rebond d’un ballon est assimilé à l’impact de deux corps.
- Pression, décompression de l’air et contrainte appliquée sur le
matériau du ballon.
Test du rebond de 4 ballons de matériaux (polymères,…) et de
pressions différentes. Lecture du rebond sur un afficheur relié à un
capteur laser.
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Sports motorisés : actions d’optimiser et d’économiser.
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Situer le rôle de
la physique
Manipuler
1) Découverte du pouvoir énergétique du carburant.
2) Réduire la consommation d’essence.
A vos marques, prêt… roulez ! A l’intérieur d’un moteur à
essence, la combustion du carburant produit de l’énergie qui
fait tourner les roues et avancer la voiture.
Les moteurs de voitures de course sont de grands
consommateurs d’énergie et donc d’essence. Pour gagner une
course, savoir économiser le carburant est stratégique.
Accélérer
Economiser
Description
Quelles sont les astuces pour gérer sa consommation d’essence ?
Y a-t-il d’autres combustibles capables de générer une grande
quantité d’énergie ?
Au volant d’une voiture de rallye, vous devez trouver la bonne
stratégie pour gagner la course, en gardant un œil sur votre
consommation de carburant.
La combustion et la production d’énergie mécanique grâce à
l’énergie dégagée par une réaction chimique.
1-Essai de combustion d’un mélange de méthane et d’air. Mesure
de la vitesse de propagation de la flamme de combustion.
2-Course automobile stratégique où l’élève doit choisir son type de
moteur et son type de carburant.
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2. Les sports nautiques.
Canoë : action de résister.
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Situer le rôle
de la physique
Manipuler
Analyse des courants d’eau et de leur turbulence.
Un stade d’eau vive, comme celui qui a été construit pour les
J.O. d’Athènes, est un équipement artificiel qui permet de
pratiquer des sports en milieu urbain, tel que le canoë-kayak.
Le parcours du slalom doit reproduire des mouvements d’eau
et des éléments identiques à ceux rencontrés sur les rivières
naturelles.
Flotter
écouler
Description
Comment les ingénieurs font-ils pour étudier un mouvement d’eau
et comment font-ils ensuite pour le reproduire à l’identique ?
Construisez vous-même votre parcours de canoë sur une maquette
de stade d’eau vive.
L’eau est un fluide qui épouse toutes les formes qu’il rencontre et
s’écoule en flux laminaire ou en flux turbulent. L’étude des
comportements des fluides s’appelle la Mécanique des fluides.
Utilisation d’obstacles qu’il est possible de placer à différentes
positions sur la maquette de stade d’eau vive, dans le but de créer
différents mouvements d’eau : zone d’accélération et zone de
contre-courant.
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Voile:
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
actions de s’orienter, de détecter et de transmettre.
Exploitation des ondes radio et des ondes acoustiques dans la
télédétection et la télétransmission.
Au cours d’une course de voilier en haute mer, le skipper doit
adapter en permanence sa trajectoire aux obstacles qu’il
rencontre. Il doit donc recueillir un certain nombre
d’informations stratégiques comme connaître sa position à
chaque instant et vérifier que la zone qu’il va traverser est
navigable.
Orienter
Détecter
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Description
Comment mesurer des paramètres de navigation invisibles à l’œil nu?
Vous avez sûrement entendu parler de GPS, ces systèmes sont-ils
réellement connectés aux satellites ?
Testez le fonctionnement d’un de ces boîtiers GPS et découvrez
comment le son peut fournir des informations précieuses à la
navigation.
Situer le rôle
Les ondes sont les vecteurs d’un message entre un émetteur et une
de la physique cible.
Manipuler
1-Utilisation d’un GPS : visualisation de réception d’ondes satellites
et lecture des coordonnées longitudes et latitudes sur une carte.
2-Analyse d’un signal de sonar fictif pour détecter la présence
d’obstacles ou de bancs de sable.
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3. Les sports en nature.
Spéléologie : action d’éclairer
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Situer le rôle
de la physique
Manipuler
1) Mesure de spectres de longueurs d’ondes de différentes
lumières.
2) Recomposition de la lumière blanche.
La spéléologie consiste à explorer des galeries. Les conditions
particulières de cette exploration impliquent de disposer d’un
matériel d’éclairage particulier, à la fois performant en terme
d’autonomie et de rayonnement, mais également de confort.
Explorer
éclairer
Description
Comment produire une lumière intense, proche de la lumière
naturelle.
La spectroscopie est une méthode de mesure permettant de
découvrir la particularité de chaque couleur. Vous apprendrez à
l’utiliser pour reproduire vous-même la lumière blanche et découvrir
un objet caché dans le camion.
Etude de la lumière et de la longueur d’onde. Innovation
électronique à travers les diodes électroluminescentes.
1) Observation des différences d’un faisceau lumineux issu d’une
lampe halogène et d’une série de diodes électroluminescentes
montées sur un casque de spéléologue.
2) Mesure de la longueur d’onde de ces deux lumières
Manip avec une console de lumières rouges, vertes, bleues.
3) Mesure de leur longueur d’onde et reconstitution de la lumière
blanche à l’aide de ces 3 couleurs.
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Ski : action
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Situer le rôle
de la physique
Manipuler
de contraindre
Mesure des propriétés mécaniques de glisse et d’adhérence
d’un matériau
A priori, une planche de ski déposée en haut d’une pente de
neige va glisser sans aucun problème, quelle que soit sa
composition. Avec un skieur sur la planche, du fait de son
poids, la planche va frotter beaucoup plus sur le sol et la glisse
va déjà être ralentie.
Le choix du matériau de la planche va donc être important. Les
planches de ski sont aujourd’hui fabriquées en matériau
composite.
Glisser
Mécaniser
Description
Pourquoi et en même temps, lisser les semelles de ski avec du fart
et faire des rainures
1er « secret » de fabrication : enduire la semelle de fart pour lisser
la semelle du ski.
2e « secret » : les industriels rajoutent des rainures sous la semelle,
provoquant des rugosités, qui réduisent le lissage de la semelle.
Testez sur une maquette le phénomène d’adhérence qui se produit
sous une semelle de ski. Qui arrivera en premier en bas de la piste ?
L’adhérence entre un corps solide et l’eau.
1) Test d’adhérence de deux plaques causée par l’effet ventouse
d’une goutte d’eau (notion de tension superficielle).
2) Test de glisse d’une goutte d’eau sur différents échantillons de
semelles de ski.
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Vélo : action de respirer et d’oxygéner
Objectif
Contexte
Verbe sportif
Verbe scientifique
Les étapes
Découvrir
Expérimenter
Situer le rôle
de la physique
Manipuler
Analyse de la respiration et de la circulation sanguine pendant
un effort physique.
Les systèmes respiratoire, cardio-vasculaire et musculaire sont
plus ou moins sollicités au quotidien, en fonction de notre
activité. Les muscles travaillent plus ou moins, la respiration et
le rythme cardiaque s’accélèrent ou ralentissent.
Respirer
Oxygéner
Description
Que se passe t-il quand un cycliste boit ou parle pendant qu’il pédale
? Et s’il s’arrête de respirer, est-ce que son cœur s’arrête ?
Inspirez, expirez et observez votre signature pulmonaire en revêtant
un instrument de mesure très particulier. Aidez-vous aussi d’un
oxymètre.
Les instruments de mesure au service de l’observation
physiologique.
Utilisation d’un gilet capable de détecter les mouvements de notre
thorax lorsque nous inspirons et que nous expirons. Analyse d’un
signal sinusoïdal représentant ces mouvements pulmonaires, dans
différentes conditions, effort physique ou absorption d’une gorgée
d’eau.
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3- Programme culturel
Une programmation culturelle accompagnera le Camion dans sa tournée. Ainsi, des conférences, des
cafés scientifiques, des spectacles, des expositions seront proposés au public et aux classes.
Des valises d’exploration, des interventions de chercheurs pour les scolaires pourront également
compléter les visites du camion.
Un site Internet est entièrement dédié au camion des sciences, notre objectif étant de créer un réseau
avec les établissements scolaires qui visiteront le camion et de proposer un dialogue entre les acteurs
scientifiques et le public sur le thème de la « Recherche en train de se faire ».
4- Les Partenaires
Fortement soutenu par le Conseil Régional Rhône-Alpes, le « Camion des Sciences » est une
initiative du Comité régional rhônalpin de l’Année mondiale de la Physique 2005.
Le développement du projet est piloté par le CCSTI (Centre de Culture Scientifique et Technique
Industrielle) de Grenoble, en étroite collaboration avec le réseau des CCSTI en Rhône-Alpes.
Comité de pilotage
-
Centres de culture scientifique, technique et industrielle
Laurent Chicoineau, Karine Vincent _ CCSTI Grenoble, La Casemate
Géraldine Babad _ ALTEC, Association de Lancement du CCSTI de l’Ain
Isabelle Bonardi _ La Pagode, CCSTI du Rhône
Christian Feroussier _ L’Arche des Métiers, Le Cheylard
Philippe De Pachtère _ La Turbine, CCSTI de Cran Gevrier
Hervé Jacquemin _ La Rotonde, CCSTI St Etienne & Loire
Hubert Jeannin _ Galerie Eurêka, CCSTI de Chambéry
Jean Roche _ La Cité Céramique, CCSTI de la Drôme
-
Comité de direction de l’Année Mondiale de la Physique
Guy Barriolade, Fondation Scientifique de Lyon
Gérard Chouteau, Professeur Emérite, UJF
Claude Esnouf, INSA de Lyon
Gérard Fontaine, Université Claude Bernard Lyon 1
Bernard Jacquier, CNRS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1
Joseph Remillieux, Professeur Emérite, Université Claude Bernard Lyon 1
Claire Schlenker, Professeur Emérite, INPG/CNRS Grenoble/UJF
Jean-Louis Tholence, CNRS Grenoble
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-
Acteurs scientifiques et économiques
Etienne Boursey, Université Claude Bernard Lyon 1 /CNRS Lyon
Yvonne Couteaudier, Délégation Régionale à la Recherche et à la Technologie Rhône-Alpes
Jacques Fontès, Délégation Rhône-Auvergne du CNRS
Dominique Grand, CEA Grenoble
Jean-Louis Hodeau, CNRS / Université Joseph Fourier, Grenoble
Jean-Louis Portefaix, Conseil Régional Rhône-Alpes
-
Acteurs de la vie scolaire
Brigitte Abisset, Académie et Rectorat de l’Académie de Lyon
Sylvie Babin, Académie et Rectorat de l’Académie de Lyon
Pascal Ballini, Académie et Rectorat de l’Académie de Grenoble
Mireille Barral, Académie et Rectorat de l’Académie de Grenoble
Catherine Cornet, Académie et Rectorat de l’Académie de Grenoble
Serge Ferreri, Académie et Rectorat de l’Académie de Lyon
Jacques Toussaint, Académie et Rectorat de l’Académie de Lyon
Partenaires scientifiques
-
Centre National de la Recherche Scientifique
Délégation Rhône Auvergne et Délégation Alpes
Commissariat à l’Energie Atomique de Grenoble
Grenoble-Universités
Institut National Polytechnique de Grenoble
Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
Pôle Universitaire Lyonnais
Université Claude Bernard, Lyon 1
Université Joseph Fourier, Grenoble
- Daniel Bellet, Enseignant-chercheur, Laboratoire de Génie Physique et Mécanique des Matériaux,
INPG/CNRS Grenoble
- Gila Benchetrit, Directeur de recherches CNRS, Laboratoire TIMC (Techniques de l'Imagerie, de la
Modélisation et de la Cognition) – équipe PRETA (Physiologie Respiratoire Expérimentale Théorique et
Appliquée) - CNRS/ INP/UJF Grenoble
- Gilles Bernard, Directeur, Hydrostadium, filiale d’EDF
- Pierre Benech, Professeur, Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique, CNRS/
INP/UJF Grenoble
- Etienne Boursey, chercheur, Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire, UCBL/CNRS Lyon
- Gérard Chouteau, Professeur Emérite, LCMI (Laboratoire de Champs Magnétiques Intenses), UJF
- Cédric Galizzi, Maître de conférences, Centre thermique de Lyon, INSA Lyon
- Jean-Louis Hodeau, Directeur de Recherches, Laboratoire de Cristallographie, CNRS/ INP/UJF
Grenoble
- Olivier Isnard, Professeur, Laboratoire de Cristallographie, CNRS/ INP/UJF Grenoble
- Bernard Jacquier, Directeur de Recherches, Laboratoire de Physico-chimie des Matériaux
Luminescents – UCBL/CNRS Lyon
- Marie-Hélène Meurisse, Maître de Conférences, Yves Berthier, Directeur de Recherche,
Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Solides, CNRS/INSA Lyon
- Vincent Nougier, Enseignant-chercheur, Laboratoire TIMC (Techniques de
l'Ingéniérie Médicale et de la Complexité) - IMAG, équipe SPM (Santé, Plasticité, Motricité) – CNRS/
INP/UJF Grenoble
- Claire Schlenker, Professeur Emérite, LEPES (Laboratoire d’Etudes des Propriétés Electroniques des
Solides), CNRS/ INP/UJF Grenoble
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- Michel Schlenker, Professeur Emérite, Laboratoire Louis Néel, CNRS/ INP/UJF Grenoble
Physiciens référents pour les manips
-
Pierre Benech, INP Grenoble (Spéléologie)
Daniel Bellet, INP Grenoble (Football)
Marie-Hélène Meurisse, INSA Lyon (Ski)
Etienne Boursey, UCBL/CNRS Lyon (sport motorisé)
Gérard Chouteau, UJF (vélo)
Dominique Grand, CEA Grenoble (Canoë)
Jean-Louis Hodeau, CNRS Grenoble (saut à la perche)
Olivier Isnard, UJF / CNRS Grenoble (Voile)
Soutiens financiers
-
Région Rhône-Alpes
L’Etat en Rhône-Alpes
CNRS, Délégation Rhône Auvergne et Délégation Alpes
Bayer Crop Sciences
Compagnie Nationale du Rhône
STMicroelectronics
Trixell
Véolia Eau
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