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QUÉBEC SCIENCE AU SECONDAIRE DOCUMENT PÉDAGOGIQUE LA MER A BOIRE GUIDE DE L’ENS

QUÉBEC SCIENCE AU SECONDAIRE DOCUMENT PÉDAGOGIQUE LA MER A BOIRE GUIDE DE L’ENSEIGNANT Durée Clientèle visée Article lié 75 minutes Les élèves du premier cycle. Science et technologie (ST) « La mer à boire » (Magazine Québec Science, volume 57, numéro 3, octobre- novembre 2018, page 19), rédigé par le journaliste Étienne Plamondon-Emond 2 FICHE TECHNIQUE OBJECTIFS Québec Science au secondaire propose des documents pédagogiques afin d’arrimer le programme de formation de l’école québécoise (PFEQ) à l’actualité scientifique. Vous pourrez discuter en classe d’enjeux de société et de nouvelles découvertes, tout en suivant la progression des apprentissages. L’équipe de Québec Science espère de tout cœur que ces documents vous seront utiles. CONCEPTS ABORDES Selon la progression des apprentissages Univers Terre et espace A. Caractéristiques de la Terre 3. Hydrosphère a. Caractéristiques générales de l’hydrosphère i. Décrire la répartition de l’eau douce et de l’eau salée sur la surface de la Terre (ex. : les glaciers contiennent de l’eau douce non accessible) ii. Décrire les principales interactions entre l’hydrosphère et l’atmosphère (ex. : échanges thermiques, régulation climatique, phénomènes météorologiques) B. Phénomènes géologiques et géophysiques i. Ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables i. Distinguer des ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables (ex. : soleil, roche en fusion, eau en mouvement, pétrole) Univers vivant B. Maintien de la vie e. Osmose et diffusion i. Distinguer l’osmose de la diffusion Univers technologique B. Ingénierie mécanique 2. Systèmes technologiques a. Système i. Repérer un système (ensemble d’éléments reliés entre eux et exerçant une influence les uns sur les autres) dans un objet technique ou dans une application technologique ii. Décrire la fonction globale d’un système technologique iii. Identifier les intrants et les extrants d’un système technologique c. Transformation de l’énergie i. Associer l’énergie à un rayonnement, à de la chaleur ou à un mouvement 3. Ingénierie a. Fonctions mécaniques élémentaires (liaison, guidage) i. Décrire le rôle des liaisons et des guidages dans un objet technique ii. Repérer un guidage dans un objet technique en considérant les liaisons en cause 3 RÉSUMÉ DE L’ARTICLE Malgré l’abondance d’eau sur Terre, l’accès à de l’eau potable est un enjeu crucial pour plusieurs communautés. Dragan Tutic et Renaud Lafortune, tous deux de Sherbrooke, ont décidé de fonder Oneka Technologies, une entreprise qui se spécialise notamment dans la construction d’unités de dessalement. Ces unités ont la particularité d’être complètement autonomes et d’utiliser la force des vagues afin de transformer l’eau de mer en eau potable. FONCTIONNEMENT Commencez par une lecture individuelle du texte. Distribuez à chaque élève une copie du Cahier de l’élève. Récupérez les cahiers et évaluez les élèves en fonction du barème proposé ou corrigez en classe et invitez les élèves à s’autoévaluer. À la suite de cette SAÉ ou à un autre moment de l’année, réalisez les activités complémentaires suggérées. SUGGESTION D’AMORCE Pourquoi avons-nous besoin d’eau ? Peut-on boire n’importe quelle eau ? Nous avons la chance de vivre dans un pays où l’accès à de l’eau potable, de l’eau douce, est très facile. Plusieurs villes sont entourées d’eau mais personne ne peut boire cette eau. Pourquoi ne peut-on boire l’eau de l’océan ? Comment pourrait-on transformer cette eau en eau potable ? Animer une discussion sur l’accès à l’eau et les différentes raisons pour lesquelles nous ne pouvons pas boire n’importe quelle eau. 4 CORRIGÉ DU CAHIER DE L’ÉLÈVE 1. Lors d’un voyage en Corse en 2012, Dragan Tutic a été impressionné par la puissance des vagues. Il s’est alors demandé comment il pourrait utiliser le mouvement de la houle (des vagues) pour obtenir de l’eau potable. Il y a énormément d’eau sur notre planète. Malheureusement, une très faible proportion de cette eau peut être bue. a. Comment appelle-t-on l’ensemble de l’eau qui se trouve sur Terre ? i. Lithosphère ii. Atmosphère iii. Hydrosphère Hydrosphère 1 b. Sur Terre, l’eau peut être douce ou salée. Voici quelques exemples de sources d’eau : Glacier Grands Lacs Mer noire Océan Pacifique Eau de pluie Rivière Est-ce que ces sources sont composées d’eau douce ou d’eau salée ? Inscris les sources dans le tableau ci-dessous. Eau douce Eau salée Glacier Grands Lacs Eau de pluie Rivière Mer noire Océan Pacifique 0.5 1 1.5 2 2.5 3 c. L’eau peut se retrouver sur Terre dans les trois états de la matière, dont l’état solide (glace), l’état liquide (eau). Quel est la troisième forme sous laquelle on peut retrouver de l’eau ? L’état gazeux (sous forme de vapeur) 1 5 d. Même si 70% de la planète est recouverte d’eau, une très faible quantité de celle-ci nous est disponible. À l’aide de la banque de mots, indique les différentes formes sous lesquelles l’eau est répartie. Note : Le deuxième diagramme en pointe de tarte représente une division de la section de 3%. Eau salée – Eau souterraine - Eau douce Eau de surface – Eau gelée (glaciers) 0.5 point par bonne réponse 0.5 1 1.5 2 2.5 3% 69.6% 30% 0.4% 97% Eau salée Eau gelée (glaciers) Eau souterraine Eau de surface Eau douce 6 2. Avant d’attaquer son projet de système de désalinisation, Dragan Tutic savait déjà qu’il pouvait utiliser l’énergie des vagues pour produire de l’électricité. Il s’agit d’une forme d’énergie renouvelable, au même titre que l’énergie éolienne par exemple. a. Parmi les sources d’énergie renouvelable que tu connais, donne deux exemples d’énergie renouvelable qui fonctionne grâce à l’eau. L’énergie hydraulique ou hydroélectrique (barrage hydroélectrique) (1) et l’énergie marémotrice (1) (ou énergie des vagues et des courants) 1 2 b. Le pétrole (énergie fossile) est une source d’énergie abondamment utilisée de nos jours. Il est formé par la décomposition d’anciens débris organiques depuis des millions d’années. i. S’agit-il d’une forme d’énergie renouvelable ? Non, c’est une forme d’énergie non renouvelable 1 ii. Pourquoi la considère-t-on ainsi, sachant que l’on peut en reproduire après plusieurs millions d’années ? Même si le pétrole peut effectivement se renouveler, cela prend plusieurs millions d’années. On qualifie de ressource renouvelable une ressource qui n’est pas détruite quand on l’utilise ou bien une ressource qui peut se regénérer aussi rapidement que son utilisation (ex. : biomasse) 1 point pourla mention que le pétrole peut se renouveler après des millions d’années (si l’élève a répondu oui à la question i), 2 points pour une réponse bien détaillée 1 2 3. Une équipe d’étudiants en ingénierie a élaborée un prototype de l’unité de dessalement. Pour se faire, ils ont dû définir le rôle de leur objet ainsi que les exigences qu’il doit respecter, que l’on appelle des contraintes dans un cahier des charges. Le cahier des charges est un document qui décrit le rôle de l’objet (sa fonction, son utilité) et toutes les contraintes qu’il faut respecter lors de sa fabrication. a. Quelle est la fonction globale de l’unité de dessalement ? Réponse variable. Exemple de réponse acceptée : produire de l’eau potable à partir des vagues de la mer. On devrait retrouver dans la réponse un aspect sur le dessalement de l’eau (1) ainsi qu’un aspect sur l’utilisation des vagues comme source d’énergie (1) 1 2 7 b. Les contraintes sont généralement regroupées par milieux. Parmi ces milieux, on retrouve les milieux : i. Physique (éléments naturels comme l’eau, le vent, etc.) ii. Technique (son fonctionnement) iii. Industriel (lié à sa production) iv. Économique v. Humain (lié à l’utilisateur) vi. Environnemental Pour chacune des contraintes ci-dessous, indique dans quel milieu on devrait la regrouper. Contrainte Milieu L’objet doit flotter sur l’eau Physique L’objet doit être autonome Technique L’objet doit résister à des vagues de 3,5 mètres. Physique L’objet doit être facile d’entretien Humaine / Technique L’eau potable produite doit être moins chère que celle fournit par les services publics Économique L’objet doit être usiné très rapidement en cas de catastrophe naturelle Industriel L’objet ne doit utiliser aucun carburant polluant Technique et/ou environnemental L’objet ne doit rejeter aucuns matériaux dangereux pour l’environnement Environnemental L’objet doit être simple à usiner, peu de pièces Industriel L’objet doit être facilement visible pour éviter les collisions avec des bateaux Humaine 0.5 point par bonne réponse, parfois deux réponses acceptées 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 8 c. Les intrants d’un système désignent tous les éléments qui entrent dans le système et qui sont nécessaire au fonctionnement. C’est ce qui doit être transformé. Les extrants sont quant à eux des éléments qui sortent du système (qu’ils soient désirés ou bien indésirés). Ce sont les éléments transformés. Classe ses éléments selon leur catégorie. Eau de mer – Eau douce – Énergie des vagues – Eau résiduelle très salée Intrants Extrants Eau de mer Énergie des vagues Eau douce Eau résiduelle très salée 0.5 point par bonne réponse 0.5 1 1.5 2 d. L’énergie peut être associée à un mouvement, à un rayonnement ou bien à de la chaleur. Dans laquelle de ces trois catégories pourrait-on classer l’énergie des vagues qui alimente l’unité de dessalement ? L’énergie des vagues provient du mouvement de l’eau 1 e. Le système est formé de plusieurs composantes. On compte 5 composantes majeures dans le uploads/Geographie/ la-mer-a-boire-enseignant.pdf