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. Comment les scientifiques s'inspirent de la nature pour créer ?
- Discipline / domaine
- Sciences et technologie
- Objectif
- - Connaitre les étapes de la démarche scientifique
- Définir le biomimétisme et en citer quelques exemples
- Durée
- 50 minutes (4 phases)
- Matériel
- DOCUMENTS (1 exemplaire par élève) :
- Document 1 : Evolution de la phalène du bouleau
- Document 2 : Evolution du Shinkansen
EXPERIENCE :
- 1 récipient transparent en hauteur (type vase) rempli d'eau à la moitié
- 3 formes (boule, palet, forme conique)
- 1 chiffon
- Informations théoriques
- Depuis 3,8 milliards d’années, la vie a évolué sur toute la surface de notre planète ; elle a notamment appris à voler, à se développer dans les profondeurs des océans et au sommet des plus hautes montagnes, à capturer et à utiliser l’énergie solaire, à fabriquer des matériaux (fil des araignées, émail des abalones…), à produire de la lumière (lucioles, poissons lumineux…) et même à construire un cerveau conscient. De nombreux organismes ont réussi à transformer les terres et les mers en un habitat propice à la vie, avec des températures constantes et des cycles qui s’écoulent en douceur. Par conséquent, la nature a déjà réussi à régler beaucoup de problèmes auxquels nous nous attaquons aujourd’hui. Elle a déjà inventé tout ce dont nous rêvons, mais sans gaspiller de combustibles fossiles, sans polluer la planète et sans compromettre son avenir.
Pourquoi ne pas s’en inspirer ? La nature est composée d’une multitude d’écosystèmes qui ont évolué pour s’adapter aux lieux, aux climats… C’est en observant ces modèles et en s’en inspirant que Janine M. Benyus a conceptualisé cette approche scientifique, qu’elle a nommé biomimicry – en français biomimétisme (du grec ancien bios, « vie », et mimêsis, « imitation »).
- Remarques
- Les formes nécessaires à l'expérience peuvent se trouver dans la nature sous forme de cailloux ou de galets, ou bien dans des jeux de construction, du matériel de géométrie...
1. Mise en activité
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15 min. | découverte- Expliquer brièvement l'évolution des êtres vivants sur Terre (voir "informations théoriques")
Préciser qu'ils ont dû s'adapter pour survivre. Introduire la notion de sélection naturelle.
- Distribuer et/ou projeter le Document 1 : Evolution de la phalène du bouleau
Observer l'illustration et lire le texte. Répondre aux questions s'il y en a.
2. Expérience
| 10 min. | rechercheEXPERIENCE A FAIRE DEVANT LES ELEVES :
Matériel nécessaire :
- 1 récipient transparent en hauteur (type vase) rempli d'eau à la moitié
- 3 formes (boule, palet, forme conique)
- 1 chiffon
- EXPERIENCE 1 : Lâcher la FORME PLATE environ 30 cm au-dessus du récipient et observer sa chute.
Faire observer les élèves, recommencer si nécessaire.
Demander de décrire ce qui se passe.
Réponse attendue : En pénétrant dans l'eau, la forme plate provoque un bruit et des éclaboussures assez importants. Elle est freinée dans sa chute par une résistance à l'eau.
- EXPERIENCE 2 : Lâcher la FORME RONDE environ 30 cm au-dessus du récipient et observer sa chute.
Faire observer les élèves, recommencer si nécessaire.
Demander de décrire ce qui se passe.
Réponse attendue : En pénétrant dans l'eau, la forme ronde provoque également du bruit et des éclaboussures, mais elle coule plus rapidement.
- EXPERIENCE 3 : Lâcher la FORME CONIQUE environ 30 cm au-dessus du récipient et observer sa chute.
Faire observer les élèves, recommencer si nécessaire.
Demander de décrire ce qui se passe.
Réponse attendue : En pénétrant dans l'eau, la forme conique provoque peu de bruit et peu d'éclaboussures et elle coule très rapidement.
CONCLURE : Demander aux élèves quelle forme est la plus efficace si l'on souhaite le moins de bruit et d'éclaboussures possibles.
Réponse attendue : La forme conique possède le meilleur hydrodynamisme. c'est elle qui provoque le moins de perturbations en cas de changement brusque de milieu.
3. Observation d'un exemple de biomimétisme
| 15 min. | recherche- Distribuer et/ou projeter le Document 1 : Evolution du Shinkansen.
- Expliquer que le Shinkansen est un train rapide au Japon, qui passe dans des tunnels.
- Observer l'évolution de l'avant du train.
- Préciser que le plus récent se trouve en haut, et le plus ancien, en bas.
- Amener les élèves à s'interroger sur les raisons de cette évolution.
- Faire lire le texte par un·e élève volontaire.
- Reformuler si nécessaire.
- Répondre aux questions éventuelles
- Observer la photographie du martin pêcheur et la forme de son bec.
- Faire le lien avec l'expérience réalisée en Phase 2.
CONCLURE : Le train Shinkansen dont la forme est inspirée du bec du martin pêcheur est un exemple de biomimétisme.
4. Phase 4
| 10 min. | mise en commun / institutionnalisationDemander aux élève d'écrire, en binôme, leur définition du biomimétisme.
Mettre en commun et choisir ensemble la définition la plus appropriée.
Les élèves copient cette définition qui fait office de trace écrite.
Exemple de définition : Le biomimétisme, c'est copier la nature pour créer.
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