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Comment calculer et réduire l’empreinte carbone numérique de son établissement ?

24 / 08 / 2023 | Christian GAUNET | Stéphane DOSDA | Manuel GUAY

L’ambition de cette séquence pédagogique dans le cadre de l’EDD est double : d’une part faire prendre conscience aux élèves de l’impact environnemental du numérique, en précisant la notion d’empreinte carbone et en analysant de quelle manière les outils numériques y contribuent ; d’autre part les inviter à réfléchir sur leur utilisation des outils numériques, à l’échelle individuelle d’abord, de façon à induire une réflexion collective autour des pratiques numériques.
 
Plus précisément, il s’agit dans cette activité de :

  • faire construire un calculateur d’empreinte carbone sur tableur, qui leur permettra non seulement d’estimer l’empreinte carbone numérique annuelle de leur établissement, mais aussi celle liée à leur propre utilisation d’internet ;
  • sensibiliser les élèves au caractère prépondérant de la fabrication et du renouvellement des équipements numériques sur l’empreinte carbone annuelle de leur établissement, sans bien sûr minimiser l’impact que peut avoir leur manière d’utiliser ces mêmes équipements ;
  • contribuer à initier une réflexion autour des actions collectives qu’il serait possible de mener à l’échelle de l’établissement pour réduire son empreinte carbone annuelle.
     
    Cette séquence, inspirée d’une activité d’une heure initialement destinée à des élèves de terminale en enseignement scientifique [1], a été adaptée et prolongée pour le collège.
    Elle est destinée aux élèves du cycle 4, de la 5e à la 3e, et peut être utilisée aussi bien dans son intégralité dans des projets transdisciplinaires (actions menées avec les éco-délégués, projet développé avec le Conseil de la vie collégienne, ...), que de façon plus "modulaire", certaines séances pouvant être proposées de manière indépendante dans un cadre disciplinaire (mathématiques, physique-chimie, technologie, histoire-géographie, enseignement moral et civique).

Cette activité permet de travailler les compétences et objectifs en lien avec l’EDD, mais aussi de renforcer les compétences du socle du cycle 4 comme cela est détaillé ci-dessous :

Objectifs de Développement Durable (ODD) abordés :

Domaines du référentiel de compétences EDD concernés : [2]
 S’ouvrir à la complexité des thématiques de développement durable
 Faire preuve d’esprit critique pour appréhender les problématiques de développement durable
 Adopter un comportement éthique et responsable vis-à-vis de l’environnement et des sociétés humaines
 Agir individuellement et collectivement pour construire un monde durable

Domaines et compétences du socle commun du cycle 4 travaillés :

Compétences transversales mobilisées :
S’approprier ; analyser/raisonner ; réaliser ; communiquer ; faire preuve d’autonomie.

Compétences numériques PIX [3] :
1. Information et données : Mener une recherche et une veille d’information ; Traiter des données ;
2. Communication et collaboration : Collaborer ; S’insérer dans le monde numérique  ;
4. Protection et sécurité : Protéger la santé, le bien-être et l’environnement

Fiche séquence

La fiche séquence ci-dessous résume, pour chaque séance, son contenu ainsi que les compétences du socle travaillées :

Fiche séquence professeur
Fiche séquence professeur

Déroulement des séances

Séance 1 : Le numérique pollue-t-il à l’échelle mondiale ?

Cette première séance doit conduire les élèves à s’interroger sur leurs représentations de l’empreinte carbone et à confronter ces représentations personnelles à des données extraites de vidéos.

Dans un premier temps (10-15 minutes), les élèves doivent remplir un questionnaire (5 questions ) sur leurs représentations de l’empreinte carbone, notamment celle liée à internet et au numérique.

Dans un deuxième temps (15-20 minutes), les élèves doivent remplir d’après leurs connaissances et leurs représentations un questionnaire (9 questions). Ils lisent le questionnaire avant de visionner deux courtes vidéos (Internet ne pollue pas- vrai ou faux ? ; Cliquer, c’est polluer - Décod’actu) dans lesquels ils doivent sélectionner des informations afin de répondre sur le questionnaire aux questions posées.

Dans un troisième temps (10-15 minutes),les élèves avec leur enseignant confrontent leurs représentations initiales aux données issues de la vidéo. Cette comparaison permet de réfléchir à ce qui est mal connu et aux raisons de cette méconnaissance.

Les élèves doivent ensuite effectuer avant la séance 2 leur bilan personnel sur le site https://impactco2.fr/numerique. ils peuvent ainsi avoir une vision plus précise de leur empreinte carbone liée à leur possession et à leur utilisation de matériels numériques.

Ces activités doivent permettre aux élèves de comprendre les enjeux de la pollution liée à Internet à l’échelle mondiale, de sélectionner des informations dans une vidéo et de formuler des phrases construites et claires pour répondre à des énoncés.

Compétences du socle commun du cycle 4 : se référer à la fiche séquence professeur

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Séance 2 : Prendre conscience de notre empreinte carbone

Cette deuxième séance doit permettre de réaliser une trace écrite des connaissances scientifiques sur l’empreinte carbone.

Dans un premier temps, l’enseignant fait une synthèse orale du bilan personnel des élèves sur le site https://impactco2.fr/numerique. Il interroge les élèves sur les éléments marquants et (en fonction du temps disponible) sur les leviers d’action pour les modifier.

Dans un second temps, les élèves visionnent la vidéo C’est quoi l’empreinte carbone ?. Ils doivent alors remplir la 1ère partie du questionnaire. Ils doivent réaliser un schéma qui représente la composition de l’empreinte carbone. L’enseignant interroge alors les élèves sur la définition qu’ils peuvent donner de cette empreinte carbone et leur fait noter la définition précise (voir corrigé).

Ces activités doivent permettre aux élèves de comprendre la composition de l’empreinte carbone, de sélectionner des informations dans une vidéo et de réaliser un schéma.

Compétences du socle commun du cycle 4 : se référer à la fiche séquence professeur

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Séance 3 : Évaluer l’empreinte carbone des appareils et pratiques numériques

Alors que les séances 1 et 2 auront permis aux élèves d’avoir une représentation plus précise de ce qu’est une empreinte carbone et de les sensibiliser au caractère potentiellement polluant des appareils et pratiques numériques, l’objectif de la séance 3 est de leur présenter un outil qui leur permettra d’évaluer l’empreinte carbone numérique annuelle à l’échelle du collège, avec pour objectif de s’interroger :

  • sur les différentes sources de pollution numérique dans l’établissement ;
  • sur les ordres de grandeur de l’empreinte carbone de ces différentes sources ;
  • sur les leviers qui pourraient être ceux de la communauté éducative pour limiter cette empreinte carbone numérique, que ce soit sur le plan du nombre d’équipements et appareils électroniques présents au collège, du rythme de leur renouvellement ou encore de leurs fréquence et durée d’utilisation.

Au-delà de la volonté de sensibiliser les élèves aux enjeux environnementaux liés à internet et au numérique, cette séance, couplée à la séance 4, permettra aux élèves de travailler plusieurs compétences parmi lesquelles :

  • S’approprier  : Identifier, extraire et exploiter l’information pertinente de différents documents (tableaux de données en l’occurrence), s’approprier la structure et la logique d’une feuille de calcul.
  • Analyser  : Etre capable d’identifier une méthode (les liens mathématiques) qui permettra de calculer une empreinte carbone annuelle à partir de données plus « brutes ».
  • Réaliser : Etre capable d’utiliser un tableur, d’y entrer des données et de programmer certaines de ses cellules.
  • Valider  : Faire preuve d’esprit critique en s’interrogeant toujours sur la cohérence des valeurs et formules entrées dans le tableur, afin de détecter d’éventuelles erreurs.

Concrètement, il s’agit pour les élèves au cours de cette séance de découvrir et de s’approprier la structure de feuille de calcul du calculateur carbone, et de commencer à la compléter à l’aide de la fiche ressources (qui leur est fournie) rassemblant les évaluations faites par l’ADEME en 2018 de l’impact carbone total lié à la fabrication de différents équipements informatiques, audio et vidéo. [4]

La feuille de calcul étant préremplie avec les empreintes carbone annuelles liées à l’utilisation de ce mêmes équipements, l’élève devra faire preuve d’esprit d’analyse afin de programmer les cellules qui lui permettront de déterminer :

  • l’empreinte carbone annuelle liée à la fabrication de chaque équipement ;
  • l’empreinte carbone totale annuelle de chaque équipement (qui intègre fabrication et utilisation). [5] [6]
Image calculateur séance 3

L’objectif étant, à terme, d’estimer l’empreinte carbone totale annuelle de l’établissement, un inventaires des équipements numériques présents au collège sera nécessaire avant de pouvoir conclure : c’est la tâche qui sera ainsi confiée aux élèves entre les séances 3 et 4.
Confier aux élèves la mission, par binôme ou par groupe, d’aller enquêter sur une zone de l’établissement (une aile, un étage, une salle…) afin d’y faire l’inventaire des équipements numériques présents, favorisera l’apprentissage du travail en équipe, la prise d’initiative, ainsi que l’autonomie à travers les rencontres et échanges avec les différents acteurs : on pourra ainsi fixer comme objectif de compléter pour la séance suivante une fiche synthétisant la quantité de chaque type de matériel numérique ainsi que son rythme de renouvellement pour la zone qui leur a été attribuée, avant mise en commun.
L’ensemble de ces consignes pourra être donné aux élèves oralement en cours de séance, mais un fil conducteur pourra aussi leur être remis pour guider leur action.

Compétences du socle commun du cycle 4 : se référer à la fiche séquence professeur

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Séance 4 : Calculer l’empreinte carbone de mon collège et de mon utilisation numérique

Les informations rassemblées par les élèves au cours de leur enquête de terrain entre la séance 3 et la séance 4 leur permettent maintenant d’avoir une image globale de leur établissement d’un point de vue des équipements numériques et d’estimer l’empreinte carbone globale qui lui est associée.
On demandera donc aux élèves de :

  • mettre en commun les informations qu’ils ont pu rassembler afin de réaliser un inventaire le plus exhaustif possible des équipements présents dans l’établissement ;
  • d’utiliser cet inventaire pour finir de compléter la "partie équipements" du calculateur carbone et en déduire l’empreinte carbone annuelle du collège.

D’un point de vue des compétences travaillées, nous pouvons souligner trois axes principaux :

  • Les compétences transversales et numériques (S’approprier, Analyser, Réaliser) liées à l’exploitation sur tableur des inventaires réalisés par les élèves (programmation des cellules...)
  • Les compétences liées à la citoyenneté et à l’EDD :
    • savoir distinguer les différentes origines de l’empreinte carbone d’un matériel électronique (fabrication et utilisation) ;
    • comprendre l’influence du rythme de renouvellement d’un matériel sur son empreinte carbone.
  • Les compétences sociales, comme le fait de communiquer efficacement, et de développer des relations constructives avec son entourage.

En fonction des appétences des élèves et des objectifs de leurs enseignants, il est ensuite possible d’envisager plusieurs pistes de prolongement ou d’approfondissement :

  • Piste 1 : Mise en commun collaborative des données.
    Au lieu d’une mise en commun "classique", proposer aux élèves de partager leurs inventaires respectifs sur un tableur collaboratif peut permettre de développer à la fois leurs compétences numériques, ainsi que leur capacités à travailler en équipe de manière collaborative
    Cela peut-être fait par exemple sur Framacalc : nous vous en proposons un exemple ici, mais chaque collègue est bien sûr libre d’utiliser l’outil de son choix
  • Piste 2 : Influence du rythme de renouvellement.
    Un autre axe de travail est d’examiner avec les élèves, grâce au calculateur, l’effet d’une modification du rythme de renouvellement des matériels sur l’empreinte carbone annuelle, et ainsi mettre l’accent sur le caractère prépondérant de l’empreinte carbone liée à la fabrication des matériels, ainsi que sur l’importance de maximiser la durée de vie des dispositifs électroniques en favorisant leurs réparations, recyclages, etc.
  • Piste 3 : Que dire de l’empreinte de mon établissement ?
    La version professeur du calculateur carbone propose une estimation (à partir des données de l’ADEME) du rythme de renouvellement moyen des différents équipements numériques : une discussion peut ainsi être engagée autour de la manière dont l’établissement se positionne par rapport à la moyenne, ses points forts mais aussi les améliorations qu’il serait possible d’apporter.

Même si la part de la fabrication des équipements numériques sur l’empreinte carbone est nettement supérieure à celle liée à l’utilisation de ces mêmes dispositifs, il nous paraît important de sensibiliser aussi les élèves à propos de l’impact environnemental de l’utilisation qu’ils font des outils numériques : streaming, manière de naviguer sur internet, mail avec ou sans pièce jointe...
Faire une étude transparente et complète des habitudes de l’ensemble des membres de la communauté éducative est peut-être un peu difficile, les élèves sont donc invités au cours de cette séance à compléter la "partie utilisation" du calculateur d’empreinte numérique, qui consiste à analyser leurs propres habitudes numériques, et en déduire leur empreinte carbone personnelle.

Image calculateur séance 4

Là encore, plusieurs pistes sont envisageables pour compléter cette partie du calculateur :

  • Option 1 : : si l’enseignant souhaite privilégier l’aspect qualitatif et développement durable de la séance, le site https://impactco2.fr/usagenumerique permet de mesurer facilement et automatiquement son empreinte carbone annuelle liée à chaque type d’usage du numérique, et ainsi compléter le calculateur sans entrer de formule supplémentaire particulière
  • Option 2 : : si l’enseignant souhaite approfondir l’utilisation du tableur, il est possible de leur demander une estimation de leurs usages hebdomadaires, puis de proposer une formule à entrer dans la feuille de calcul permettant d’en déduire leur empreinte carbone annuelle liée à chaque type d’usage du numérique, ce qui demande une étape d’analyse supplémentaire.

Un prolongement également possible est de comparer son empreinte carbone personnelle avec celle de ses parents, de son entourage ou des enseignants si ceux-ci "jouent le jeu" et complètent aussi le calculateur : cela permettrait d’engager un échange constructif induisant une spirale vertueuse invitant chacun à prendre conscience de son impact environnemental et tenter peut-être de le minimiser
Cette prise de conscience aidera les élèves à percevoir qu’il existe des leviers à leur disposition leur permettant d’agir et de réduire leur empreinte carbone numérique, et ainsi se sentir acteurs du développement durable et de la lutte contre le changement climatique.

Compétences du socle commun du cycle 4 : se référer à la fiche séquence professeur

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Séance 5 : Proposer des solutions pour réduire l’empreinte carbone de l’établissement

Après avoir précisé leurs connaissances théoriques de l’empreinte carbone lors des séances 1 et 2 puis calculer de manière pratique l’empreinte carbone numérique de leur établissement lors des séances 3 et 4, la séance 5 doit permettre de diffuser cette sensibilisation à l’empreinte carbone numérique au reste de la communauté scolaire et notamment aux autres élèves.

Plusieurs réalisations concrètes peuvent être construites lors de cette séance (qui peut se diviser en plusieurs temps) : construction d’infographies et d’affiches puis mise en place d’une campagne d’affichage ou d’une exposition à destination de la communauté scolaire.

Ces réalisations permettent aux élèves de faire le bilan sur leurs acquis à l’issue des séances précédentes : leur prise de conscience de leur empreinte carbone et les éléments précis qui les ont marqué et qu’ils veulent diffuser à leurs camarades. Ces réalisations peuvent donc s’articuler à la fois sur des données précises de l’empreinte carbone à différentes échelles (personnelle, établissement, nationale, mondiale) mais aussi sur les leviers que chaque élève peut actionner pour la faire diminuer.

Ces réalisations permettent aux élèves de mettre en pratique leurs compétences en matière de prise d’initiative, de travail en équipe, de création d’un document en respectant une charte graphique, d’adaptation de la communication et de ses outils aux publics visés.

Compétences du socle commun du cycle 4 : se référer à la fiche séquence professeur

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[2Propositions pour renforcer l’éducation au développement durable de l’école au lycée : https://www.education.gouv.fr/media...

[3D’après https://pix.fr/competences et le Cadre de Référence des Compétences Numériques (CRCN)

[4Les données utilisées dans la fiche ressources et le calculateur carbone ont été extraites d’un site de l’ADEME (https://bilans-ges.ademe.fr/) fermé depuis février 2023. Des données les plus récentes se trouvent sur la Base Empreinte : https://base-empreinte.ademe.fr/donnees/jeu-donnees

[5Une version professeur du calculateur partiellement corrigée et non verrouillée est disponible en téléchargement, des propositions de formules ayant été faites pour certaines cellules

[6Les cellules contenant les titres des colonnes et des lignes, ainsi que certaines données, ont été verrouillées dans la version "élève" du calculateur : le mot de passe pour ôter la protection en cas de besoin est C12

 

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