[Lycée] Quel est ce liquide incolore ? TraAM 2018-2019

, par Geneviève Ponsonnet

Cet article illustre un exemple d’usage proposé par le GEP de l’académie de Versailles s’inscrivant dans le projet national TraAM 2018-2019 dont la thématique est :

« Le codage et l’algorithmique pour l’enseignement de la physique-chimie »

Aller à la page nationale des TraAM.

Niveau, thème :

Seconde (Constitution de la matière de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopie)

Type d’activité

Expérimentale

Compétences :

  • Analyser/raisonner :
    • Choisir, élaborer, justifier un protocole
  • Réaliser :
    • Réaliser un montage utilisant un microcontrôleur et un capteur.
    • Mettre en œuvre les étapes d’une démarche.
    • Tracer une courbe avec un logiciel traceur-grapheur.
    • Mettre en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité.
  • Communiquer :
    • Présenter une démarche de manière argumentée, synthétique et cohérente.
    • Mesurer une température de changement d’état.

CRCN - Compétences Num.

  • Domaine 1 : Informations et données
    • Traiter des données (mettre en relation dans un tableur par exemple)
  • Domaine 3 : Création de contenus
    • Programmer
  • Domaine 5 : Environnement numérique
    • Résoudre des problèmes techniques (connaissance de l’ordinateur et de ses périphériques, problème d’accès)
    • Évoluer dans un environnement numérique (connexion à un ENT, utiliser / retrouver des ressources)

Notions et contenus du programme

  • Identifier, à partir de valeurs de références, une espèce chimique par ses températures de changement d’état, sa masse volumique ou par des tests chimiques.
  • Distinguer un mélange d’un corps pur à partir de données expérimentales.
  • Mesurer une température de changement d’état, …, pour identifier une espèce chimique et, le cas échéant, qualifier l’échantillon de mélange.

Objectif(s) pédagogique(s)

  • Analyser une situation.
  • Proposer et mettre en œuvre un protocole.
  • Analyser les résultats de l’expérience pour conclure.

Objectifs disciplinaires et/ou transversaux

  • Réaliser un montage utilisant un microcontrôleur de type Arduino™ pour suivre l’évolution de la température d’un mélange.
  • Mettre en œuvre un protocole pour identifier des espèces chimiques par leur température de changement d’état.
  • Savoir distinguer un corps pur d’un mélange par la mesure de la température de changement d’état.

Description succincte de l’activité

  • L’activité se réalise en plusieurs temps :
    • Découverte du capteur de température et du montage à réaliser
    • Analyse succincte du code
    • Réalisation du montage, et préparation du dispositif
    • Réalisation des mesures de température automatisées et analyse des résultats.

Découpage temporel de la séquence

Avant la séance (à distance)

Activité 1 : Analyse du montage

  • Schéma du montage permettant de mesurer une température en utilisant un microcontrôleur.
  • Données sur le programme de mesure de température avec un micro-contrôleur.
  • Travail à réaliser en groupe ou seul, en autonomie :
  • Préparation en ligne du schéma du montage avec microcontrôleur qui permet de mesurer une température sur le site « Tinkercad » (30 min)
  • Dépôt des travaux sur l’ENT
  • Quiz à réaliser en autonomie, qui permet de valider que l’élève a compris les principales fonctions dans le code.
Avant la séance (prof)
  • Validation des montages
En classe (travail en groupes, travaux pratiques)

Activité 2 : Mise en situation

  • Découverte de la situation contextualisée (5 min)
  • Schéma du montage et code
    • Discussion en groupe / proposition de protocole (10 min)
    • Vérification par le professeur (via l’ENT)
    • Réalisation du montage avec microcontrôleur (20 min)
    • Réalisation des mesures (40 min)
    • Tracé sur le tableur-grapheur (10 min)
    • Analyse et conclusion (10 min)
Après la séance (à distance)
  • Possibilité de proposer des améliorations du dispositif.
  • Par exemple, mesures automatisées, ajout d’une diode lors d’un palier de température…

Pré-requis

  • Espèce chimique, corps purs, mélanges
  • Propriétés des changements d’état
  • Notions de base sur l’utilisation du microcontrôleur (branchement, codage, téléversement).
  • Notions de base sur l’utilisation de l’outil « Tinkercad » ou autre pour la modélisation du circuit.

Outils numériques utilisés/Matériel

  • Microcontrôleur de type Arduino™
  • Tableur-grapheur (regressi par exemple, excel, open office)
  • Pad de l’ENT en mode collaboratif
  • Mur collaboratif de l’ENT (ou autre)

Gestion du groupe - Durée estimée

  • 2 heures en groupe

Retour d’expérience

  • Les mesures ont été testées avec différents capteurs.
  • Les fiches sont proposées en différentes versions : capteur TMP36 et capteur DS18B20.
  • Les tests avec la sonde LM35CZ n’ont pas été concluants.

Sources

https://www.carnetdumaker.net/articles/mesurer-une-temperature-avec-un-capteur-lm35-et-une-carte-arduino-genuino/

http://electroniqueamateur.blogspot.com/2014/10/transmettre-les-donnees-darduino-vers.html

http://www.ihm3d.fr/httpwww-ihm3d-frla-sonde-de-temperature-ds18b20.html

http://electroniqueamateur.blogspot.com/2014/10/transmettre-les-donnees-darduino-vers.html

En pièce jointe :

  • Le fichier permettant d’envoyer les valeurs vers excel.
  • Le fichier élève.
  • Le fichier professeur donnant quelques explications et conseils pour la mise en oeuvre.

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