Activités bi-disciplinaires permettant de travailler sur le socle commun

Collège Jean ROSTAND (Lamotte Beuvron)
Jean-Luc AUPET (Sciences Physiques) et Matthieu PASDELOUP (Technologie)
« Réalisation d’un gyrophare »
I. Caractéristiques du projet
Disciplines impliquées : Sciences physique et Technologie
Niveau(x) de classe concerné(s) : 4ème
Moment de l’année, place dans la progression annuelle ou dans la séquence :
En technologie, les élèves doivent déjà avoir programmé un automate.
En sciences physiques, cette activité est proposée après les séances sur « les lois du courant
continu ».
Lien avec les programmes des disciplines impliquées :
En technologie :
Choisir et réaliser une solution technique
Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à
un besoin particulier et valider le résultat obtenu
Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles.
Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante.
Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d’un objet technique.
En sciences physiques :
La tension électrique aux bornes d'un dipôle se mesure avec un voltmètre branché en
dérivation à ses bornes.
Loi d’additivité des tensions dans un circuit série.
Pour fonctionner normalement une lampe, un moteur, doit avoir à ses bornes une
tension proche de sa tension nominale.
Une « résistance » satisfait à la loi d’Ohm ; elle est caractérisée par une grandeur
appelée résistance électrique

II. Objectifs au regard du socle commun
Items
Descripteurs
Critères de réussite
Réaliser,
manipuler,
mesurer,
calculer,
appliquer des
consignes
Calculer, utiliser une formule.
Utiliser un instrument (de
construction, de mesure ou de
calcul), une machine, un
dispositif.
L’élève utilise la loi d’additivité et la loi
d’ohm.
Il sait convertir ses données (ex : mA à A
pour la loi d’ohm)
L’élève arrive à trouver le bon résultat et la
bonne unité.
L’élève choisit la bonne résistance parmi un
stock de résistances de diverses valeurs.
L’élève sait utiliser correctement le
multimètre (choisir le bon calibre, lire la
valeur…)
L’élève sait utiliser correctement le fer à
souder (poste de travail ergonomique,
règles de sécurité respectées, composants
correctement soudés…)
L’élève réalise un programme sur un
ordinateur de manière à ce que le
gyrophare qu’il vient de fabriquer puisse
clignoter.
Il transfère le programme dans l’automate.
Il connecte son module à l’automate.
Présenter la
démarche
suivie, les
résultats
obtenus
, communiquer
à l’aide d’un
langage
adapté
Présenter, sous une forme
appropriée,
une démarche.
L’élève présente sous la forme qu’il veut
mais appropriée (ex : enregistrement audio
+ schémas, texte avec des images
incorporées…) la démarche qu’il a suivie,
ainsi que ses résultats (même si le travail
n’est pas abouti).
L’élève ordonne et structure sa
présentation ; les étapes de la démarche
sont dans le bon ordre.
Les schémas, images, photos… sont
utilisés à bon escient et ils sont légendés.
Les phrases sont construites.
Le vocabulaire est adapté.
Si l’élève n’a pas fini son travail, il devra
indiquer les étapes qu’il reste à faire.
Les objets
techniques :
analyse,
conception
et réalisation ;
fonctionnement
et
conditions
d’utilisation
L’élève doit :
• savoir que la maîtrise
progressive de la
matière et de l’énergie permet
à l’Homme d’élaborer une
extrême diversité d’objets
techniques, dont il convient de
connaître :
- les conditions d’utilisation ;
- l’impact sur l’environnement ;
L’élève doit définir les contrôles pour les
opérations de fabrication.
Exemple :
- contrôle visuel de l’emplacement, du
positionnement (les composants sont
en série), du sens des composants
(la LED est dans le bon sens)
- contrôle visuel pour le brasage des
composants (toutes les pattes sont
soudées, la soudure forme un cône)

- le fonctionnement et les
conditions de
sécurité ;
• être familiarisé avec les
techniques
courantes, le traitement
électronique et
numérique de l’information et
les processus automatisés, à
la base du fonctionnement
d’objets de la vie courante
- contrôle de continuité du courant
électrique
- L’élève propose également un
contrôle pour tester le
fonctionnement de son module
électronique (ex : on active une sortie
sur l’automate et on connecte notre
module à cette sortie).
L’élève met en place ces contrôles
Il teste son module à différentes étapes de
la fabrication et il arrive à savoir s’il y a une
erreur ou si tout est correct.
En cas de dysfonctionnement, l’élève est
critique sur ses contrôles successifs et il est
capable d’indiquer à quel moment une
erreur est survenue.
Etre autonome
dans son
travail
L’élève sait :
- organiser son poste de travail ;
- gérer le temps et l’espace de réalisation
d’une activité ;
- solliciter l’aide de l’enseignant au moment
opportun.
S’intégrer et
coopérer
dans un projet
collectif
S’impliquer dans la mise en
œuvre du projet
collectif.
III. Descriptif du projet
Objectif général :
Par groupe de deux, les élèves vont devoir réaliser un module électronique, qui une fois
connecté à la maquette et une fois programmé, devra clignoter.
Modalité de mise en œuvre
Technologie (30 minutes)
A partir de la situation déclenchante « Notre maquette de porte de garage respecte-t-elle
toutes les prescriptions quant à la sécurité ? », de la maquette d’une porte automatique de
garage (maquette en accès libre ou éventuellement de l’image et de la vidéo de la maquette
en fonctionnement), ainsi que d’un extrait du code de la construction et de l’urbanisme, les
élèves doivent donner leur avis.
Il en ressort que la maquette n’est pas aux normes.
Il manque certains éléments dont notamment un gyrophare pour indiquer que la porte est en
mouvement.
Lors des séances de sciences physiques et de technologie, les élèves vont donc devoir
réaliser un module électronique, qui une fois connecté à la maquette et une fois programmé,
devra clignoter.

Ils commencent par réaliser un croquis, et une petite explication de ce qu’ils envisagent de
faire (la liste du matériel disponible leur étant distribuée).
1– Réalisez un croquis de ce que vous proposez.
2– Expliquez comment vous allez réaliser cela.
3– Expliquez quand et comment cela va fonctionner.
Sciences physiques (2h00)
A l’aide du matériel disponible, d’un document sur la LED et de leur cahier de sciences
physiques, les élèves vont devoir représenter le circuit de leur gyrophare et calculer la valeur
de la résistance.
1– Dessiner le circuit électrique du gyrophare.
2– Calculer la valeur de la résistance.
3– Choisir la résistance parmi les différents lots de résistances.
Coups de pouce éventuels :
- Questions intermédiaires
o 1a– Dessiner le schéma du circuit de votre gyrophare.
o 1b– Rechercher la tension aux bornes de l’automate programmable
o 1c– Sur les documents, rechercher l’intensité et la tension maximales acceptées
par la résistance
o 1d- Utiliser la loi d’additivité pour chercher la tension aux bornes de la résistance
o 2a- Utiliser la loi d’ohm pour calculer la valeur de la résistance.
o 3– A l’aide du code couleur, choisissez votre résistance parmi les différents lots
de résistances.
- Vidéos pour connaitre la valeur de la tension délivrée par l’automate programmable
o Vidéo n°1 et Vidéo n°2
- Aide pour le code couleur :
o http://www.electronique-radioamateur.fr/elec/composants/resistance-code-
couleurs.php
Technologie (2h00)
Les élèves reviennent avec leur circuit dessiné, leurs composants dont notamment la
résistance qu’ils ont choisie.
Libre à eux de choisir la méthode qu’ils veulent pour réaliser leur circuit.
Ils doivent proposer des contrôles lors de la fabrication
1– Réaliser le gyrophare et le faire clignoter (proposer deux contrôles lors de la
fabrication)
2- Réaliser un compte rendu des travaux réalisés en sciences physiques et en
technologie.
Coups de pouce éventuels :
- Guidance
o 1a– Choisir un support sur lequel seront soudés les composants.
o 1b– Positionner les composants de manière à reproduire la boucle et en faisant
attention au sens de la LED.
o 1c- Braser les composants à l’aide d’un fer à souder et d’étain.

o 1d- Réaliser éventuellement des « pistes » pour faire passer le courant d’un
composant à un autre.
o 1e- Faire un test pour vérifier que le gyrophare s’allume.
o 1f- Programmer un automate pour que le gyrophare clignote. (alternance
d’allumages et d’extinctions de la LED)
o 1g- Transférer le programme dans l’automate.
- Vidéo d’aide au brasage
o Vidéo n°3
- Vidéos d’aide pour utiliser le logiciel de programmation
o Vidéo n°4 et vidéo n°5
Ressources :