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un projet du lycée Douanier Rousseau (Laval) mené dans le cadre d'un atelier scientifique et technique et valorisé au concours Faites de la science.
mis à jour le 28/06/2012
Le projet « couleurs éphémères » a été mené par une dizaine élèves volontaires de l'atelier scientifique et technique du lycée Douanier Rousseau. L'ensemble du projet a été mené en partenariat avec un enseignant-chercheur de l'université du Mans, qui a accueilli les élèves à plusieurs reprises dans son laboratoire et leur a apporté une aide précieuse. Le projet a été valorisé lors de la phase régionale puis nationale du concours Faites de la science.
mots clés : atelier scientifique et technique, Faites de la science, partenariat scientifique, production, valorisation
Présentation et objectifs
Le projet « couleurs éphémères » est un projet mené par le groupe de l'atelier scientifique et technique (AST) du lycée Douanier Rousseau, atelier qui s'est mis en place à la rentrée 2011.
Ce groupe était constitué d'une dizaine d'élèves volontaires des classes de première S.
Sur un créneau de deux heures, les élèves se retrouvent dans un petit local équipé d'un atelier de bricolage et d'un ordinateur connecté à Internet. La mise à disposition de cet endroit favorise l'autonomie des élèves qui peuvent ainsi travailler dès lors que leur emploi du temps le permet (heure « libérée », mercredi après midi, pause du midi, le soir après les cours etc..).
L'ensemble du projet a été mené en partenariat avec M. Bulou, enseignant-chercheur à l'UFR sciences du Mans, qui nous a accueillis à plusieurs reprises dans son laboratoire et nous a apporté une aide précieuse. Afin d'enrichir le travail des élèves M. Bulou nous a permis de bénéficier des équipements des laboratoires de recherche de l'université (Microscope à balayage électronique, spectrophotomètre Raman etc..).
Le travail mené a été présenté et valorisé lors des phases régionales puis nationales du concours Faites de la science.
Ce groupe était constitué d'une dizaine d'élèves volontaires des classes de première S.
Sur un créneau de deux heures, les élèves se retrouvent dans un petit local équipé d'un atelier de bricolage et d'un ordinateur connecté à Internet. La mise à disposition de cet endroit favorise l'autonomie des élèves qui peuvent ainsi travailler dès lors que leur emploi du temps le permet (heure « libérée », mercredi après midi, pause du midi, le soir après les cours etc..).
L'ensemble du projet a été mené en partenariat avec M. Bulou, enseignant-chercheur à l'UFR sciences du Mans, qui nous a accueillis à plusieurs reprises dans son laboratoire et nous a apporté une aide précieuse. Afin d'enrichir le travail des élèves M. Bulou nous a permis de bénéficier des équipements des laboratoires de recherche de l'université (Microscope à balayage électronique, spectrophotomètre Raman etc..).
Le travail mené a été présenté et valorisé lors des phases régionales puis nationales du concours Faites de la science.
Les disciplines et la thématique retenue
L'atelier est mené par un professeur de physique chimie. Un travail sur les couleurs a été proposé au groupe, travail permettant de prolonger les connaissances acquises dans l'enseignement général en sciences physiques et chimiques (nouveaux programmes de première S). Ce thème permet une approche expérimentale : des observations, des mesures, des simulations informatiques et permet également une ouverture au monde du vivant. Ainsi pour mener leurs travaux les élèves ont fait appel à l'Informatique, la Chimie, les Sciences du vivant, les Mathématiques et la physique. Des enseignants encadrant les élèves lors des TPE dans les autres disciplines scientifiques que les sciences physiques et chimiques ont accompagné également les élèves.
Dans un premier temps, des pistes de travail ont été proposées aux élèves : arc-en-ciel, couleurs des bulles de savon, croissance de cristaux biréfringents, couleurs des CD , des plumes de paon , de certains coquillages etc.. Leurs choix faits, deux questions ont alors naturellement émergé : quelles sont les origines de ces couleurs et que nous apprennent-elles ?
Dans un premier temps, des pistes de travail ont été proposées aux élèves : arc-en-ciel, couleurs des bulles de savon, croissance de cristaux biréfringents, couleurs des CD , des plumes de paon , de certains coquillages etc.. Leurs choix faits, deux questions ont alors naturellement émergé : quelles sont les origines de ces couleurs et que nous apprennent-elles ?
La démarche
Les couleurs des bulles
Après avoir rapidement analysé les causes de la fragilité d'une bulle de savon, les élèves ont conçu et réalisé deux boîtes hermétiques saturées en vapeur et permettant de stabiliser les bulles jusqu'à 45min. Ils ont alors pu étudier l'évolution des couleurs lors du gonflage, ces couleurs étant liées à l'épaisseur de la lame d'eau. En parallèle, un travail de simulation à l'aide du logiciel de Mathématiques « Géogébra » a permis aux élèves de découvrir les phénomènes physiques en jeu, ainsi que l'influence des différents paramètres (épaisseur de la lame d'eau, longueur d'onde de la radiation incidente etc..), puis tenter de confronter théorie, observations et mesures.
Après avoir rapidement analysé les causes de la fragilité d'une bulle de savon, les élèves ont conçu et réalisé deux boîtes hermétiques saturées en vapeur et permettant de stabiliser les bulles jusqu'à 45min. Ils ont alors pu étudier l'évolution des couleurs lors du gonflage, ces couleurs étant liées à l'épaisseur de la lame d'eau. En parallèle, un travail de simulation à l'aide du logiciel de Mathématiques « Géogébra » a permis aux élèves de découvrir les phénomènes physiques en jeu, ainsi que l'influence des différents paramètres (épaisseur de la lame d'eau, longueur d'onde de la radiation incidente etc..), puis tenter de confronter théorie, observations et mesures.
Les couleurs liées à la biréfringence
Après avoir admiré les belles évolutions de la couleur de la vanilline cristallisant entre polariseur et analyseur croisés d'un microscope, les élèves se sont intéressés aux origines de ces couleurs. Le scotch a été choisi comme objet d'étude.. Après avoir réalisé une boîte dans laquelle sont insérés le polariseur et l'analyseur encadrant une plaque de verre circulaire sur laquelle est apposé du scotch, les élèves ont pu découvrir la notion de ligne neutre et l'importance de l'épaisseur du scotch sur la couleur perçue.
Des réalisations plus ludiques et artistiques ont alors été confectionnées : Perroquet, paon.. dont les couleurs évoluent en faisant tourner la lame de verre.
Après avoir admiré les belles évolutions de la couleur de la vanilline cristallisant entre polariseur et analyseur croisés d'un microscope, les élèves se sont intéressés aux origines de ces couleurs. Le scotch a été choisi comme objet d'étude.. Après avoir réalisé une boîte dans laquelle sont insérés le polariseur et l'analyseur encadrant une plaque de verre circulaire sur laquelle est apposé du scotch, les élèves ont pu découvrir la notion de ligne neutre et l'importance de l'épaisseur du scotch sur la couleur perçue.
Des réalisations plus ludiques et artistiques ont alors été confectionnées : Perroquet, paon.. dont les couleurs évoluent en faisant tourner la lame de verre.
Parallèlement, pour découvrir l'origine de ces couleurs et l'importance des différentes grandeurs physiques intervenants, ils ont réalisé une nouvelle simulation sur Géogébra.
Enfin, une étude expérimentale plus poussée a permis d'établir une bonne estimation de la valeur de la biréfringence du scotch
Les couleurs des CD ou DVD
Après observation des sillons d'un CD au microscope, les élèves ont éclairé celui-ci à l'aide d'une lumière monochromatique, puis polychromatique. Des mesures ont alors permis d'évaluer la distance séparant deux sillons successifs ; puis à l'aide d'un tableur informatique d'en déduire la longueur de la piste pour un CD et pour un DVD.
Ce travail s'est poursuivi par la recherche d'une structure identique à celle d'un CD dans l'ormeau (photo ci-dessous) et dans la plume de paon.
La valorisation
Le groupe a présenté ses travaux lors de la manifestation « Exposcience Mayenne » en mars 2012. Ce fut l'occasion pour les élèves de présenter à un large public des phénomènes optiques. Ils ont alors appris à adapter leurs explications au public rencontré : enfants ou adultes, connaisseurs ou non. Cette manifestation a permis également des rencontres enrichissantes comme celle avec Romain Charles, le participant européen au programme expérimental russe « Mars 500 ». Ayant obtenu, le premier prix « du contenu scientifique » lors de cette manifestation, le groupe a été invité à se rendre une journée à la Cité des Sciences et de l'industrie à Paris.
Egalement après avoir été primé lors de la phase régionale du concours « faites de la Sciences », les élèves ont eu le plaisir de participer à la finale nationale du concours au Futuroscope à Poitiers.
Egalement après avoir été primé lors de la phase régionale du concours « faites de la Sciences », les élèves ont eu le plaisir de participer à la finale nationale du concours au Futuroscope à Poitiers.
Au cours de cette année, les élèves se sont appropriés leur sujet et souhaitent désormais approfondir ou élargir leurs travaux. Ils participeront l'an prochain aux olympiades de la physique voire au concours C. Génial.
Patrice Michel, enseignant (physique chimie)
information(s) pédagogique(s)
niveau : tous niveaux
type pédagogique : activité de découverte, activité de recherche
public visé : enseignant
contexte d'usage : atelier
référence aux programmes : Les ateliers scientifiques et techniques.
ressource(s) principale(s)
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| ateliers scientifiques et techniques, partenariat scientifique, recherche, expérimentation, productions scientifiques, valorisations, dispostif scientifique | philippe deniaux | |
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