Vous êtes à la recherche de ressources pédagogiques qui donneront un rôle actif à vos élèves en classe et qui vous permettront, de manière efficace, concrète et motivante d’enseigner le contenu de vos programmes scolaires ? ESERO met à votre disposition un ensemble de ressources pédagogiques dans sa bibliothèque en ligne, ci-dessous.
Un rover martien intelligent, le Fetchbot
Le Fetchbot est un rover autonome capable de retrouver sur la planète Mars des tubes à échantillons déposés par une mission précédente !
Ce dossier pédagogique propose, par des activités successives :
- d’apprendre à utiliser un modèle de reconnaissance d’images (phases 1 & 2) ;
- puis de construire un rover autour d’un nano-ordinateur Raspberry Pi, et d’apprendre à le contrôler (phases 3 & 4) ;
- enfin, il s’agira de conjuguer les apprentissages des 2 premières phases pour apprendre à rover à rechercher par lui-même les objets désirés (phase 5).
Le Fetchbot peut être programmé aussi bien avec le langage-blocs Scratch qu’avec le langage-texte Python.
Cible : 12 à 18 ans
Matières principales : Informatique, intelligence artificielle
Etude de cas des Détectives du Climat : Enquête sur les gaz à effet de serre
Les études de cas des Détectives du Climat ont pour but d’aider les équipes à identifier un sujet d’enquête s’appliquant à des situations réelles. Ce ne sont pas des documents autonomes, mais à utiliser en conjonction avec le guide de l’enseignant Détectives du Climat.
Cette étude de cas est consacrée au changement climatique et aux gaz à effet de serre. Les étudiants étudieront comment les émissions et les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère ont évolué dans leur pays au cours des dernières décennies. Pour cela, les enseignants trouveront des suggestions de données que les élèves pourraient collecter et analyser. Les suggestions ne sont pas exhaustives, et les enseignants peuvent décider de leur propre orientation spécifique.
Cible : 12-17 ans
Matières principales : géographie, physique, chimie
Observer la Terre : traduction d’articles de l’ESA
Vous trouverez dans ce dossier documentaire la traduction
de quelques articles publiés sur le site de l’ESA sur les thèmes
du climat et de l’observation de la Terre depuis l’espace, qui
nous ont semblé particulièrement intéressants pour les
classes participant au projet Détectives du Climat.
Cible : secondaire
Matières principales : géographie, physique, chimie
Température, précipitations et qualité de l’eau
Les élèves réalisent des analyses graphiques de données de température et de précipitation, conçoivent un pluviomètre à l’aide d’un logiciel de conception 3D et testent la qualité des eaux.
Cible : 3e à 6e secondaire (14 à 18 ans)
Matières principales : maths, chimie, géographie
CanSat 2022-2023 : Workbook for the new Python kit
Ce manuel, en anglais comme tout le concours CanSat, présente le nouveau kit CanSat avec micro-contrôleur Raspbeyy Pi Pico et guide les équipes dans l’assemblage du kit et son codage en Python.
Ecrit en collaboration avec ESERO Luxembourg.
Cible : 5e et 6e secondaire (plus de 16 ans)
Matières principales : physique, informatique, technologie
Les débris spatiaux
En écrivant un programme d’un petit jeu de récupération des débris spatiaux, les élèves approfondissent la dévouverte du langage de programmation Scratch (variables, boucles, conditions, événements, manipulation des sprites).
Cible : 10 à 14 ans
Matières principales : Informatique
Cache-cache avec la Terre
La Terre a disparu… Comment la retrouver ? En écrivant le programme d’un mini-jeu en langage Scratch, les élèves s’exercent à manipuler les notions de base de ce langage de programmation par blocs (variables, boucles, conditions, calcul de coordonnées).
Cible : 10 à 14 ans
Matières principales : Informatique
Train the trainers
Développons nos compétences par le partage d’expériences
Vous trouverez ici des sources d’inspiration pour faire des activités sur le thème de l’espace en classe. Les activités présentées s’adressent au primaire et au secondaire et s’inscrivent dans différentes disciplines telles que les sciences (physique, chimie, bio, math), les matières STEAM, la robotique, la géographie, etc.
Pour chaque activité, un lien renvoie vers le détail et les ressources associées.
Cible : primaire et secondaire
Matières principales : sciences (physique, chimie, biologie), math, STEAM
Simulation des trajectoires des planètes avec des robots
Par équipes, les élèves doivent modéliser les trajectoires des planètes du système solaire interne (Mercure, Vénus, Terre, Mars) autour du soleil en programmant des robots. Chaque planète est représentée par un robot Thymio qu’il faut programmer en se basant sur la documentation fournie pour déterminer les paramètres (sens de rotation, distances, vitesses relatives…) afin qu’il effectue le mouvement de la planète autour du soleil.
Cible : 16 à 18 ans
Matières principales : Physique, maths
Des plantes sur Mars
Les élèves élaborent et programment un système d’arrosage automatique qui mesure l’humidité du sol et actionne un dispositif d’arrosage en conséquence, en utilisant un microcontrôleur Pyboard et le langage Python. Les bases de la programmation en Python sont introduites à l’aide de l’environnement Thonny.
(Adaptation de la ressource T09 Un potager sur Mars).
Cible : 14 à 18 ans
Matières principales : Physique (électricité), géographie, biologie, technologie, programmation
Astro Bio Game
Ce jeu de société pour 2 ou 3 joueurs (ou équipes) aide à comprendre comment la vie peut apparaître sur une planète ou une lune. Chaque joueur dispose d’une étoile et d’une planète : est-ce que les ingrédients et conditions dont il dispose permettront à la vie de naître et se développer sur cette planète avant que son étoile ne meure ?
La vie est un phénomène naturel. La chimie organique, chimie de molécules contenant au moins une liaison carbone-hydrogène, est banale dans l’univers. L’eau aussi. Cela signifie-t-il que la vie est banale dans l’univers ? Pas forcément ! Les conditions classiquement invoquées pour la présence de vie sont la présence d’eau liquide (un solvant aux propriétés remarquables !), d’une source d’énergie (lumière d’une étoile, marées, réactions chimiques au sein de matériaux) et des éléments chimiques C, H, O, N, P, S. Mais en examinant l’histoire et les caractéristiques de la seule planète habitée connue, la Terre, d’autres facteurs comme le contact persistant entre l’eau liquide et les roches, sources de nutriments indispensables à la vie, et l’activité géologique (formation de volcans, de montagnes, d’océans, de sources hydrothermales…) semblent jouer un rôle dans l’apparition de la vie mais aussi dans son maintien et son évolution.
Ce “serious game” vous permettra d’aborder avec des élèves des 2e et 3e degrés de secondaire diverses notions de biologie, chimie et physique.
Cible : 15 à 18 ans
Matières principales : Biologie, chimie, physique
Les exoplanètes
Exoplanètes: à la recherche d’autres “Terre” !
Partez à la découverte du cosmos et des milliers de planètes situées hors de notre système solaire : les exoplanètes. La place de notre Terre dans le système solaire, son atmosphère et l’effet de serre font partie des conditions qui ont rendu possible l’apparition de la vie sur notre planète. Serait-il possible que la vie soit apparue ailleurs dans l’Univers ? Pour répondre à cette question, il est nécessaire de trouver et d’étudier d’autres planètes avec des conditions similaires. Grâce à ces 7 activités, vos élèves partiront à la découverte des exoplanètes et de leurs découvertes.
La Terre et l’effet de serre
L’effet de serre n’est pas seulement dû à l’homme. Cette activité illustre l’utilité de l’effet de serre naturel, en expliquant les modifications que l’humain y apporte. De plus, la position de la Terre dans le système solaire et son influence sur l’apparition de la vie sont abordées. À l’aide d’une vidéo et de débats, les élèves apprendront ces notions capitales au vu du contexte écologique actuel.
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La valse des planètes
Après une brève introduction sur le système solaire, les élèves apprennent les différents modèles qui ont été utilisés pour expliquer le mouvement des astres (Géocentrisme – Héliocentrisme). Pour se réapproprier la matière, ils réalisent une ligne du temps des évolutions. Quelques questions annexes sont présentées pour permettre un échange sur base de leurs connaissances initiales.
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La vie hors du système solaire
Le CERN a développé une application de réalité augmentée pour illustrer la théorie du Big Bang. Après s’être documentés sur le sujet à l’aide de textes fournis, les élèves utilisent l’application pour mettre en relation les explications qu’ils ont lues et une vidéo. De plus, l’activité prévoit une introduction au système planétaire TRAPPIST découvert par des Belges.
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Modéliser la détection des exoplanètes
Dans cette activité, les élèves vont réfléchir à la conception d’un modèle et à la planification d’une expérience. Avec pour thème « La détection des exoplanètes », les élèves vont émettre une hypothèse sur la manière d’identifier les exoplanètes malgré l’impossibilité de les distinguer directement. Ensuite, ils vont concevoir les plans de leur système à l’aide de questions guidées.
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Réalisation du modèle et prise de mesures
Les plans du modèle ayant été réalisés, il est temps de réaliser un modèle et de prendre les mesures. Les élèves vont créer un modèle à l’aide de conseils et le comparer à celui qu’ils avaient imaginé pour voir les similitudes et les différences. Ils réalisent ensuite les mesures qui serviront à la réalisation du graphique.
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Analyses des résultats et présentation
Les élèves analysent leurs mesures à l’aide d’un graphique. Afin de tirer des conclusions et de vérifier l’hypothèse de départ. Ensuite, à l’aide des données du système TRAPPIST-1, les élèves tirent des conclusions sur l’influence de la structure du système au travers de leurs observations. Pour finir, une explication permet de comprendre comment les caractéristiques des planètes peuvent être déterminées à l’aide de mesures.
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Retour sur mon parcours
Dans cette activité, les élèves vont réfléchir à ce qu’ils ont appris durant le parcours, ce qu’ils ont aimé, les parties plus complexes, les métiers découverts,… C’est également l’occasion pour vous de réaliser un bilan du parcours afin de l’adapter pour une prochaine utilisation. Nous serions également ravis d’avoir votre retour.
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Physique
Dans cette activité, de l’alcool et de l’air sont mélangés dans une bouteille avant d’être enflammés, pour simuler les principes physiques des moteurs de fusées. Les élèves vont observer une rapide réaction accompagnée d’un « whoosh » sonore. Ils discuteront des similarités et différences entre la réaction en laboratoire et la réaction qui se produit dans les fusées. Ils termineront cette activité en appliquant mathématiquement les lois du mouvement de Newton.
Cette activité peut être exécutée comme une démonstration ou comme une activité à réaliser par les élèves.
Les puits de gravité
Modélisation des orbites et compréhension de leurs principes.
En réalisant cet ensemble d’activités, les élèves apprendront comment les objets se déplacent sous l’influence de la gravité en simulant des orbites et en observant leurs propriétés dans une modèle de champ gravitationnel simple à construire.
Les élèves pourront ensuite relier les trois lois du mouvement planétaire de Kepler à leur compréhension de la gravité, avant de découvrir les points de Lagrange dans un système à deux corps.
Vitesse et période orbitale des corps en orbite.
Au cours de cette activité, les élèves utiliseront un panneau elliptique pour mesurer la vitesse et la distance parcourue par un objet qui décrit une orbite elliptique. Les résultats seront ensuite rapportés dans un graphique Vitesse-Temps afin de comprendre comment la gravité affecte (ou modifie) la vitesse d’une planète ou d’un satellite qui décrit une orbite elliptique.
Etude de la balistique.
Dans cet ensemble de 3 activités, les élèves auront l’occasion de concevoir et de construire leur propre fusée en papier et de les faire décoller. Ils apprendront ce qui est nécessaire aux fusées pour assurer leur stabilité et en calculeront la trajectoire et la vitesse. Ils apprendront la vitesse requise pour quitter la Terre et découvriront pourquoi la Lune a le potentiel d’être un tremplin pour les futures explorations spatiales. Enfin, ils calculeront l’accélération au décollage de leur fusée et replaceront cette accélération dans le contexte d’un réel décollage avec la Force-G subie par les astronautes.
Biologie
Lors de la réalisation de cette activité, les élèves seront amenés à comparer des mélanges de solides et à appliquer des méthodes de recherche pour identifier des caractéristiques. Ils apprendront à décrire la roche et la terre à partir de leurs caractéristiques, notamment l’aspect, la texture et la perméabilité.
Au cours de cette activité, les élèves chercheront des preuves de vie dans 3 échantillons du sol martien. Les élèves constateront que certains micro-organismes produisent du dioxyde de carbone en présence des bons nutriments. Ils illustreront l’évolution dynamique du CO2 produit à l’intérieur de l’échantillon.
Etude des environnement adaptés à la vie.
Dans cette activité, les élèves se demanderont si les formes de vie présentent dans les environnements extrêmes de la Terre pourraient survivre ailleurs dans le système solaire. Les élèves examineront les caractéristiques de différents endroits du système solaire et utiliseront ensuite les fiches d’information de quelques exemples d’extrémophiles pour formuler des hypothèses sur ce qui, selon eux, pourrait survivre dans les différents environnements extraterrestres.
Dans cette série d’activités, les élèves planifient, conçoivent et construisent un module d’atterrissage pour assurer la survie de l’équipage (sous la forme d’un œuf-naut) qui atterrit sur la Lune. Ils exploreront les facteurs à prendre en compte lors de l’atterrissage sur la Lune par rapport à l’atterrissage sur Terre. Dans la conception de l’atterrisseur lunaire, les élèves doivent tenir compte des facteurs de risque et de la budgétisation.
Expériences de laboratoire sur les tardigrades.
Dans cette série d’activités expérimentales, les élèves étudieront les capacités de survie des tardigrades, aussi appelés oursons d’eau. Ils étudieront comment ils peuvent capturer des oursons d’eau et quelles conditions extrêmes ils peuvent simuler en laboratoire. Ils exposeront les oursons ramassés à ces conditions extrêmes et en viendront à une conclusion sur les environnements dans lesquels ils peuvent survivre. Le but de cette ressource est de tester la résistance des tardigrades aux conditions environnementales extrêmes et de relier leur capacité de survie à l’environnement spatial.
Chimie
Whoosh Bottle : La mini-bouteille explosive
Dans cette expérience, les élèves réaliseront une réaction de combustion en utilisant un mélange d’alcool et d’air dans une bouteille d’eau en plastique. Les élèves observeront une réaction rapide accompagnée par un bruit d’«explosion » spectaculaire, imitant ce qui se produit lorsque des carburant sont enflammés durant un vrai lancement de fusée. À travers leurs réponses aux questions de discussion, les élèves seront d’abord amenés à conclure que les réactions de combustion sont exothermiques. Ensuite, ils identifieront les réactifs et les produits de réaction, tout en prenant en compte les différents carburants. Les élèves s’entraîneront aussi à équilibrer des équations chimiques.
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Etude de la filtration et de la distillation.
Dans cette ressource, les élèves se renseigneront sur les changements d’état de la matière en utilisant l’eau sur la Lune comme exemple. Ils interpréteront les données d’un graphique de la pression et de la température de l’eau pour permettre une discussion sur la façon dont les changements d’état sont différents sur la Lune par rapport à ce à quoi nous sommes habitués sur Terre. Ils compareront ensuite deux méthodes de séparation des mélanges, dans le contexte de l’extraction de l’eau du sol lunaire. On leur remettra des blocs analogues de sol lunaire préparés à l’avance et on comparera la distillation simple à la filtration et on décidera laquelle est la plus efficace sur la Terre et sur la Lune.
Dans cet ensemble de trois activités, les élèves vont découvrir l’électrochimie. Dans la première activité, ils vont construire une pile Volta. Cette invention a marqué le début de l’électrochimie. Les élèves étudieront ensuite l’électrolyse. L’électrolyse utilise le courant électrique pour décomposer l’eau en plusieurs composants : l’hydrogène et l’oxygène. Ces composants peuvent être utilisés comme combustibles pour les vaisseaux spatiaux et/ou fournir de l’oxygène pour les équipages. Dans la dernière activité, les élèves examineront et utiliseront une pile à combustible.
Technologies
Grâce un ensemble de 4 activités, les élèves vont comprendre le langage et maitriser les bases de la structure de programmation du Python en utilisant le Raspberry Pi.
La première activité permettra aux élèves de comprendre ce qu’est un Raspberry Pi et d’identifier ses composants.
La deuxième activité leur permettra de comprendre le langage informatique et les instructions de base du code Python. Au terme de cette activité, les élèves auront l’occasion d’écrire leur premier programme.
La troisième et la quatrième activité permettront aux élèves d’approfondir leurs connaissances en programmation. Au terme de ces acticités, les élèves auront l’occasion de programmer un quiz scientifique et de dessiner des formes géométriques à l’écran grâce au module Turtle de Python.
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Cet ensemble de cinq activités permettra aux élèves d’apprendre à monter la matrice de LED Sense HAT pour pouvoir s’en servir à des fins scientifiques.
Le Sense HAT est utilisé pour afficher des formes, des icônes et des messages à un observateur grâce à des LED blanches et colorées.
Les élèves vont apprendre comment les LED tricolores se combinent pour former des lumières colorées et blanches de différentes intensités. Ils piloteront la couleur de toutes les LED ou de LED individuelles, en utilisant différentes structures de données dans Python. Notamment, des listes et des variables entières. Pour finir, les élèves utiliseront un éventail de méthodes de la bibliothèque Sense HAT pour manipuler le texte et les images sur l’écran à LED.
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Cet ensemble de trois activités permettra aux élèves d’apprendre à utiliser des capteurs du Sense HAT pour collecter des données environnementales.
Les élèves vont programmer l’Astro Pi pour collecter des données de température et d’humidité de l’environnement. Ils vont, d’une part, simuler le système de régulation d’humidité de l’ISS et, d’autre part, recueillir des données dans leur environnement.
Ils prendront également des mesures d’accélération pour détecter l’orientation et identifier le sens de la pesanteur.
L’objectif est d’enregistrer, analyser et afficher des données en utilisant les capteurs du Sense HAT et les instructions de base du code.
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Construction d’un système d’arrosage automatique
Les élèves exploreront la technologie utilisée dans l’espace grâce à l’outil Arduino. Ils construiront un système d’arrosage automatique qui mesurera l’humidité du sol et arrosera une plante en conséquence. Les bases de la programmation en C++ seront introduites à l’aide du logiciel Arduino Integrated Development Environment (IDE).
Dans cette série d’activités, les élèves planifient, conçoivent et construisent un module d’atterrissage pour assurer la survie de l’équipage (sous la forme d’un œuf-naut) qui atterrit sur la Lune. Ils exploreront les facteurs à prendre en compte lors de l’atterrissage sur la Lune par rapport à l’atterrissage sur Terre. Dans la conception de l’atterrisseur lunaire, les élèves doivent tenir compte des facteurs de risque et de la budgétisation.
Géographie
Etude des courants marins et de leur impact sur le climat.
Dans cette série d’activités, les élèves utiliseront un outil multimédia pour en savoir plus sur les courants marins, les « autoroutes des océans » et leur importance pour la compréhension des climats locaux. À l’aide d’une activité pratique, ils étudieront les causes des courants océaniques. Ils utiliseront également des images satellites pour analyser la température de la surface de la mer et comprendre pourquoi les observations par satellite sont utiles pour surveiller les courants marins.
Enquête sur le réchauffement climatique.
Cet ensemble d’activités a pour objectif de faire comprendre aux élèves les effets généraux du réchauffement climatique via des expériences pratiques et l’interprétation d’image satellitaires.
Enquête sur les glaces de l’Arctique et sur leur impact climatique.
Dans cette série d’activités, les élèves étudieront la banquise de l’Arctique. Tout d’abord, ils réaliseront une activité pratique pour découvrir ce qui se passe “lorsque l’océan gèle”. Ensuite, ils utiliseront des images satellites pour analyser la concentration et l’étendue de la banquise et comment ces paramètres ont changé au cours des dernières décennies. Ils apprendront où, dans le monde, il est possible de trouver ces glaces et analyseront les données satellitaires récentes et à long terme sur la concentration des glaces dans l’Arctique. Cette activité porte sur l’un des indicateurs les plus importants dont disposent les scientifiques pour étudier le changement climatique et ses conséquences possibles.
