Cette thèse s’intéresse à l’efficacité d’un enseignement basé sur une approche systémique de l’énergie en cycle 3. Il s’agit d’étudier l’effet de l’usage de systèmes biotiques (relatifs au vivant) dans l’enseignement sur les apprentissages des élèves concernant un modèle de chaîne énergétique. À partir de la théorie de l’activité, un cadre d’analyse de l’efficacité reposant sur l’articulation entre la tâche et les actions et opérations des élèves a été proposé. Un protocole expérimental a été conçu afin de comparer, dans une même classe, un groupe d’élèves travaillant sur des systèmes biotiques et domestiques (groupe biotique) et un autre ne travaillant que sur des systèmes domestiques (groupe domestique). Les données se composent de questionnaires administrés avant et après l’enseignement dans 3 classes de CM1 ainsi que des enregistrements vidéos et du recueil des productions de l’ensemble des élèves d’une classe pendant les séances. Les résultats montrent que les élèves du groupe biotique progressent plus que les élèves du groupe domestique au niveau de la réalisation des chaînes énergétiques et de l’identification des sources d’énergie et des ressources naturelles après l’enseignement. Ils révèlent également que, pendant l’enseignement, les élèves du groupe biotique rencontrent plus de difficultés pour réaliser les chaînes énergétiques et évoquent plus les interactions entre les éléments du système. Enfin le couplage des analyses précédentes indique que les élèves qui ont réalisé des chaînes complètes et ceux qui ont évoqué les interactions entre les éléments du système pendant la dernière séance progressent plus sur les chaînes énergétiques après l’enseignement.