GUIDE PÉDAGOGIQUE DE L’ENSEIGNANT Decouvrez l,energie solaire , , Avant-propos

GUIDE PÉDAGOGIQUE DE L’ENSEIGNANT Decouvrez l,energie solaire , , Avant-propos Un kit pour mieux comprendre l’énergie solaire L’énergie fait partie du socle commun de connaissances et de compétences que le collège doit apporter aux élèves. Destiné aux classes de 4e et de 3e, ce kit vous propose de découvrir l’énergie solaire, ou plus précisément, l’énergie solaire photovoltaïque, celle qui permet de transformer la lumière du soleil en électricité. Pourquoi ? Tout d’abord parce que nous sommes persuadés que c’est l’une des formes d’énergie qu’il est indispensable de développer aux côtés des énergies fossiles pour répondre à la demande croissante en énergie. Ensuite, parce que nous nous sommes rendus compte que si le solaire fait rêver, en réalité peu connaissent réellement cette filière. Enfin, parce que nous n’avons trouvé aucun document qui décrive simplement cette filière. Une utilisation dans plusieurs matières Comme ce thème s’y prête parfaitement, vous trouverez dans ce kit plusieurs clés d’entrée pour aborder l’énergie solaire en classe de mathématiques comme en classe de physique-chimie, en sciences de la vie et de la Terre, ou encore en classe de technologie. Nous vous donnons dans ce guide de l’enseignant quelques suggestions d’utilisation qui vous permettront de vous approprier au mieux ce kit pédagogique. Une sensibilisation à l’augmentation des débouchés professionnels de la filière solaire dans les prochaines années peut être menée par le professeur référent en charge du « Parcours découverte des métiers et des formations ». Nous espérons que ce kit vous sera utile et que vous prendrez autant de plaisir à le travailler en classe que nous en avons pris à le concevoir. Cet outil est le vôtre. N’hésitez pas à l’exploiter au maximum et à nous faire part de tous les commentaires et suggestions qui nous permettront de l’adapter au mieux à vos besoins. L ’équipe Total Solar Expert Qui a conçu ce kit ? Ce kit a été conçu par des experts du groupe Total, en collaboration avec des conseillers pédagogiques. Engagés depuis plus de vingt ans dans le solaire et actifs sur toute la chaîne de production, les experts de Total, en collaboration avec des enseignants, souhaitent sensibiliser les jeunes et leur donner des clés de compréhension sur les enjeux du solaire et plus largement sur l’ensemble des énergies. Decouvrez l,energie solaire , , pa g e 2 * Pour commander et recevoir gratuitement ces panneaux sur mesure, envoyez un e-mail à gp.communication@total.com en précisant votre adresse postale. Vous serez livré dans les meilleurs délais, dans la limite des stocks disponibles. Guide d’animation p. 4 Fiches élèves corrigées p. 7 Notice de montage p. 25 GUIDE PÉDAGOGIQUE DE L’ENSEIGNANT Qu’allez-vous trouver dans ce kit ? • Le film, d’une durée de 10 minutes, présente l’indispensable rôle que doit jouer l’énergie solaire face aux défis énergétiques et environnementaux actuels, explique les étapes de la chaîne de production des panneaux solaires photovoltaïques, de la matière première, le silicium, aux applications professionnelles et individuelles, en réseau ou en site isolé. Suggestion Nous vous recommandons de visionner plusieurs fois le film, en le séquençant pour mieux étudier avec les élèves chacune des étapes. • 50 exemplaires du « Solarama ». Ce magazine constitue le support de cours à utiliser pour la classe. Il aborde la problématique des besoins en énergie et l’indispensable complémentarité apportée par les énergies renouvelables pour répondre à ces besoins. Thème central du magazine, l’énergie solaire est présentée sous forme d’articles courts et illustrés qui permettent d’aborder les notions essentielles. Pour les élèves, le magazine est un document ressource pour rechercher les informations nécessaires lors de l’exploitation des fiches élèves. Suggestion En complément, nous vous invitons à consulter avec vos élèves le site www.planete-energies.com • 9 fiches d’activités à photocopier pour les élèves (fiches 01 à 09) proposent des exercices variés et illustrés pour structurer les connaissances par la réflexion personnelle et par une lecture approfondie et sélective des informations contenues dans le magazine « Solarama ». La fiche d’évaluation des connaissances (fiche 09) présentée sous forme de QCM permet une évaluation générale de l’ensemble des connaissances découvertes lors des séances précédentes. Suggestion La plupart des fiches incluent une question « débat en classe ». Suggérez à vos élèves de faire des recherches en amont pour proposer des réponses à ces questions avant de mener le débat en classe. • 1 guide d’animation pour les enseignants (ci-après page 4) rappelle les liens entre les programmes de 4e et 3e et le thème de l’énergie solaire. Il propose un scénario pédagogique mettant en relation le contenu du magazine « Solarama » et les fiches élèves. Ce guide contient les réponses attendues aux questionnements et débats des 9 fiches élèves. • 1 cellule solaire en silicium cristallin (taille réelle). Cette cellule a préalablement été plastifiée pour la rigidifier et permettre une manipulation en classe. Elle illustre de manière concrète une partie de la chaîne de fabrication d’un panneau solaire. • 3 panneaux solaires sur mesure (technologie couches minces), fournis gratuitement sur demande*. Ils offrent la possibilité de s’impliquer dans le processus de fabrication du panneau, d’expérimenter l’énergie produite par le panneau sous différentes conditions, de tester certaines propriétés physiques de l’électricité, mais aussi de réaliser un objet fonctionnant à l’énergie solaire. Vous trouverez en page 25 une notice de montage et une liste de composants pour réaliser 3 maisonnettes solaires. Suggestion La réalisation d’un objet solaire peut être enrichie par un travail en plusieurs matières : calcul de la puissance nécessaire en mathématiques, élaboration du circuit électrique en physique- chimie, réalisation en technologie… • 1 affiche rappelant les différentes applications solaires photovoltaïques possibles, à exposer en classe. • 1 jeu « Colle tes parents ! » à distribuer aux élèves. Il leur fournira l’occasion de partager leur apprentissage en famille. www.planete-energies.com des clés de compréhension sur toutes les énergies Planète Energies est une initiative de Total : à vocation pédagogique, elle est destinée aux élèves, enseignants du primaire, collège et lycée et à tous les esprits curieux à la recherche de clés de compréhension sur toutes les énergies. Cette initiative s’articule autour d’un site internet en français et en anglais, d’une présence sur les réseaux sociaux, d’échanges, d’événements, de partenariats et d’une offre d’interventions gratuites par des salariés volontaires dans les écoles primaires, collèges et lycées. pa g e 3 Quelques pistes d’exploitation du kit dans les différentes matières Physique-chimie En classe de 4e -  Travail sur les atomes, notamment sur les atomes de silicium. -  à l’aide d’un ampèremètre, mesure de l’intensité et de la tension du courant électrique sur les 3 panneaux solaires sous différentes conditions : lumière électrique, lumière extérieure grand soleil, lumière extérieure nuages, ombre sur une partie du panneau… Ces données peuvent ensuite être exploitées en cours de mathématiques. -  Travail sur les branchements en série et en dérivation des cellules au sein d’un panneau et réflexion sur les conséquences d’une mauvaise soudure ou d’un ombrage partiel d’un panneau photovoltaïque. -  Travail sur la tension et le calcul du schéma électrique nécessaire pour réaliser les maisonnettes photovoltaïques en cours de technologie. -  Travail sur le contrôleur de charge à construire en cours de technologie, notamment sur les résistances nécessaires. -  Le spectre lumineux et le transfert d’énergie. En classe de 3e -  Travail sur les électrons et la conduction électrique : les semi-conducteurs. -  L’atome de silicium : noyau et électrons. Principe photovoltaïque : déplacement des électrons. -  Travail sur les piles dans le cadre du projet réalisé en cours de technologie : comment fonctionnent les batteries ? Comment le circuit électronique fonctionne-t-il ? -  Courant continu / courant alternatif : à quoi ça sert ? à quoi sert l’onduleur ? Comment fonctionne-t-il ? - Compréhension de la notion de puissance électrique. Mathématiques En classe de 4e -  Notations scientifiques : kilowatt, mégawatt, gigawatt, utilisation des puissances de 10. - Écriture et comparaison des ordres de grandeur. -  Exploitation de données recueillies en cours de physique- chimie (intensité, tension des panneaux en fonction des différentes conditions de luminosité). -  Résolution de problèmes : calcul de la puissance nécessaire pour alimenter une application donnée, calcul de la puissance produite en fonction de la surface de panneaux installée, du rendement de ces panneaux et de l’ensoleillement… -  Rendement : résolution de problèmes et compréhension de la notion de « rendement ». -  Géométrie : calcul de la surface d’un toit qui peut être couvert par des panneaux en respectant un certain nombre de contraintes : ombre portée, inclinaison optimale du toit en fonction de l’ensoleillement… En classe de 3e -  Résolution de problèmes encore plus complexes. -  Calcul de l’inclinaison du panneau solaire en fonction du soleil : comment optimiser l’électricité produite ? -  Relations trigonométriques. -  Aires et volumes. Guide d’animation pa g e 4 Decouvrez l,energie solaire , , GUIDE PEDAGOGIQUE DE L’ENSEIGNANT GUIDE PÉDAGOGIQUE DE L’ENSEIGNANT Sciences de la Vie et de la Terre En classe de 3e -  Comparaison des uploads/Management/ total-guide-enseignant-energie-solaire-pdf.pdf

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  • Publié le Oct 26, 2021
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