PROBLÉMATIQUE EN SCIENCES ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE Titre : Ça flotte mon pote! Thème : Les forces et les mouvements. eCycle visé : 2 cycle du primaire. Durée : Il est possible de combiner quelques activités des différentes catégories pour réaliser une problématique personnalisée ou, de prendre la décision de choisir toutes les activités, qui constituent en elles-mêmes une problématique. Pour avoir une idée de la durée des activités choisies, voir le tableau du matériel pour l’ensemble de la problématique, ci-dessous. Auteur : Geneviève Bédard, problématique inspirée du livre Problématique de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire de Marcel Thouin. Résumé de la problématique : Cette problématique permet aux élèves de réaliser que l’eau exerce une poussée sur les objets. Matériel pour l’ensemble de la problématique : Comment [L1]: Le temps prévu Mise en situation (10 minutes) Activité fonctionnelle 1 (35 minutes) au départ était beaucoup trop court Par équipe : •Différents modèles de petits bateaux; vu l’importance des discussions que nous pouvons faire avec les • Un carnet de bord; •Un grand bol transparent rempli d’eau. élèves. • Un crayon mine. • Papier brun ou essuie-tout Kirkland. Comment [L2]: Pour essuyer Par équipe : les petits dégâts!!! • Un carnet de bord; • Un crayon mine. Activité fonctionnelle 2 (30 minutes) Situation-Problème (2 périodes de 45 minutes) Par équipe : • Un grand bol ...
PROBLÉMATIQUE EN SCIENCES ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE
Titre : Ça flotte mon pote! Thème : Les forces et les mouvements. Cycle visé : 2 e cycle du primaire. Durée : Il est possible de combiner quelques activités des différentes catégories pour réaliser une problématique personnalisée ou, de prendre la décision de choisir toutes les activités, qui constituent en elles-mêmes une problématique. Pour avoir une idée de la durée des activités choisies, voir le tableau du matériel pour lensemble de la problématique, ci-dessous. Auteur : Geneviève Bédard, problématique inspirée du livre Problématique de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire de Marcel Thouin. Résumé de la problématique : Cette problématique permet aux élèves de réaliser que leau exerce une poussée sur les objets.
Activité fonctionnelle 2 (30 minutes) Par équipe : • Deux boules de polystyrène par équipe; • Deux bouts déponge; • Une boulette de pâte à modeler; • Quatre cure-dents; • Deux morceaux dépingle à linge; • Deux tiges de bambou à brochette; • Deux trombones; • Une demie feuille de carton; • Un quart de feuille de papier; • Trois billes; • Un carnet de bord; • Un crayon mine.
Matériel pour lensemble de la problématique : Mise en situation (10 minutes) Activité fonctionnelle 1 (35 minutes) Comment [L1]: Le temps prévu Par équipe : • Différents modèles de petits bateaux; vauuldéipmaprtoréttaanitcebedaeuscdoiuspcutsrsoiponcsourt• Un carnet de bord; • Un grand bol transparent rempli deau. que nous pouvons faire avec les • Un crayon mine. • Papier brun ou essuie-tout Kirkland. élèves. Par équipe : l C es o p m eti m ts e d n é t g [ ât L s 2 !! ] ! : Pour essuyer • Un carnet de bord; • Un crayon mine. Situation-Problème (2 périodes de 45 minutes) • Un grand bol transparent rempli deau; • Un chronomètre ou une montre; • Papier brun ou essuie-tout Kirkland. l C es o p m et m its e d n é t g [ ât L s 3 !! ] ! : Pour essuyer Par équipe : • Des ciseaux, de la colle et du ruban adhésif (limiter à 30 cm environ) pour chacune des équipes; • Deux boules de polystyrène par équipe; • Deux bouts déponge; • Une boulette de pâte à modeler; • Quatre cure-dents; • Deux morceaux dépingle à linge; • Deux tiges de bambou à brochette; • Deux trombones; • Deux quarts de feuille de carton; • Un quart de feuille de papier; • Trois billes; • Un carnet de bord; • Un crayon mine. Activité de structuration 1 (25 minutes) Activité de structuration 2 (30 minutes) Comment [L4]: Création dune Par équipe : Par élève : nsuoiuteveàlluenaectsiuvgitgéesdteiostnrruecçtuureateinon• Un carnet de bord; • Une copie du texte intitulé «La flottaison»; classe lors de ma présentation. • Des crayons de couleurs; • Une grille de mots croisés; • Un crayon mine. • Un surligneur; • Un crayon mine. Enrichissement et réinvestissement Chantier de construction navale : (une demi-journée à une journée) • De bons contacts, de bonnes assurances et un bon budget. Vestes de flottaison : (30 minutes) • Quelques modèles de vestes de flottaison (les élèves et vos collègues peuvent en apporter de la maison). Sciences en folie : Un bon budget!
Pistes dintégration suggérées : Disciplines Compétences Domaine des Lire des textes langues. variés. Français, langue denseignement. Domaine des Écrire des textes langues. variés. Français, langue denseignement.
Domaine des Communiquer langues. oralement. Français, langue denseignement. Domaine de -Interpréter le lunivers social. changement Histoire. dans une société et sur son territoire. -Souvrir à la diversité des sociétés et de leur territoire.
Savoirs essentiels Moyens -Stratégies de Lecture dun texte gestion de la informatif lors de compréhension. lactivité de structuration de mots croisés. (voir lannexe 3) -Prise en compte Carnet de bord. des éléments de la (voir lannexe 2) situation de communication; -Exploration et utilisation du vocabulaire en contexte. -Stratégies Explication des stratégies dexploration; utilisées dans lactivité -Stratégies de de classement et dans la partage; construction dun bateau - Stratégies pour faire flotter les découte. billes. -Moyens de Discussion sur transport : canot, limportance historique bateau et des nombreux cours maritimes (selon deau au Québec pour le les saisons). transport, le commerce et -Voies de la communication. communication : cours deau.
Comment [L5]: Après avoir bien réfléchie, je trouvais intéressant dajouter cette piste dintégration puisquelle me semble très pertinente. En effet, le bateau et le canot ont une si grande importance dans lhistoire du développement de notre territoire.
Compétence en science et technologie : Compétence 1 : Proposer des explications ou des solutions à des problèmes dordre scientifique ou technologique. B Composantes de la compétence : • Identifier un problème ou cerner une problématique • Recourir à des stratégies dexploration variées • Évaluer sa démarche Critères dévaluation : • Description adéquate du problème ou de la problématique dun point de vue scientifique ou technologique. • Utilisation dune démarche appropriée à la nature du problème ou de la problématique• Élaboration dexplications pertinentes ou de solutions réalistes • Justification des explications ou des solutions. Compétence 3 : Communiquer à laide des langages utilisés en science et en technologie B Composantes de la compétence : • Sapproprier à des éléments du langage courant liés à la science et à la technologie. • Utiliser des éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie. • Exploiter les langages courant et symbolique pour formuler une question, expliquer un point de vue ou donner une explication. Critères dévaluation : • Compréhension de linformation de nature scientifique et technologique • Transmission correcte de linformation de nature scientifique et technologique
Repères culturels : ARCHIMÈDE Savant grec (Syracuse, 287 av. J.-C. - id., 212 av. J.-C.), fondateur de l'hydrostatique. «Fils de l'astronome Phidias, Archimède est très rapidement influencé par l'école d'Alexandrie. Après des voyages en Egypte et en Espagne, il s'installe définitivement à Syracuse. Protégé par le souverain et mis à l'abri des soucis matériels, il peut alors se consacrer à ses recherches scientifiques.
Archimède est avant tout un géomètre. Dans son ouvrage Mesure du cercle , il élabore une méthode permettant de donner une approximation précise de π . En utilisantdes polygones réguliers circonscrits et inscrits dans le cercle, il parvient à démontrer que p est compris entre 22/7 et 223/71. Il calcule également l'aire d'un segment de parabole, d'un secteur de spirale, et l'aire et le volume du cylindre et de la sphère. C'est aussi lui qui améliore le système numérique grec en y introduisant les exposants afin de représenter les grands nombres. Dans son traité Sur les sphéroïdes et sur les conoïdes , il étudie les paraboloïdes et les ellipsoïdes. De plus, ses travaux sur les tangentes et les quadratures l'amènent à envisager le calcul différentiel et intégral.
Formidable mathématicien, Archimède est aussi un brillant physicien. En mécanique, il est l'inventeur de la vis sans fin, du boulon formé d'une vis et d'un écrou et il découvre la roue dentée. Mais c'est avant tout par ses recherches en statique et en hydrostatique qu'Archimède se distingue. Dans son livre De l'équilibre des plans , il expose sa théorie du levier (deux corps s'équilibrent à des distances inversement proportionnelles à leur poids) et introduit la notion de centre de gravité. Il détermine notamment les barycentres de plusieurs figures géométriques. Enfin, dans son Traité des corps flottants , il élabore la célèbre loi : "tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du fluide déplacé." La légende veut que le roi de Syracuse Hiéron II ait demandé au savant de savoir si la couronne fabriquée à sa demande était faite d'or pur ou d'un alliage d'or et d'argent. En réfléchissant au problème dans son bain, Archimède fut frappé par la diminution de poids de ses
membres dans l'eau. Il comprit alors que cette perte de poids correspondait au poids de l'eau déplacée et, dans l'enthousiasme de sa découverte, s'élança dans la rue en criant " Eurêka ! Eurêka ! ".
En 215 av. J.-C., Archimède organise la défense de Syracuse face à l'invasion des Romains lors de la seconde guerre punique. Durant trois ans, il fait construire des machines de guerre. Catapultes et miroirs ardents tiennent en échec l'armée romaine. Cependant, la ville est finalement envahie et Archimède est tué lors des combats.
Les découvertes d'Archimède ont eu un impact considérable sur les sciences. Savant complet, il a non seulement établit de nouvelles théories mais a également élaboré une vraie méthode de démonstration. 1 »
L'AÉROGLISSEUR «L'application la plus connue de la technologie du coussin dair est l'aéroglisseur («hovercraft»). La faible pression exercée par le coussin d'air rend ce véhicule pratiquement indépendant de la surface au-dessus de laquelle il évolue.
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Sur l'eau, à basse vitesse, le coussin produit une cuvette dont le volume d'eau déplacée est équivalent au poids du véhicule, avec une profondeur qui dépend de la pression du coussin. Lorsque le véhicule accélère il se produit le même phénomène qu'avec une embarcation rapide : le véhicule surmonte le bord de la cuvette, il déjauge. Par contre, contrairement à l'embarcation rapide, il se déplace par la suite à une vitesse telle que la pression du coussin n'affecte plus la surface de l'eau et l'aéroglisseur ne fait que des vagues d'amplitude décroissante.
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1 Info science biographies, (page consultée le 26 novembre 2004), [En ligne], adresse URL : http://www.infoscience.fr/histoire/biograph/biograph.php3?Ref=4 ,
En pratique, si la résistance hydrodynamique disparaît, le contact des vagues avec les jupes délimitant le coussin, la résistance aérodynamique du véhicule, la résistance de captation de l'air du coussin, résulte en une résistance croissant avec la vitesse. En comparaison avec des bateaux de même charge utile, l'aéroglisseur permet des vitesses de 30 à 40 noeuds. L'ancêtre des traversiers rapides sur la Manche, l'aéroglisseur SRN-4, atteint 60 noeuds. En prime, l'aéroglisseur donne la possibilité de se déplacer sur l'eau sans s'occuper de la profondeur de l'eau ou de la présence de banc de sable.
L'aéroglisseur peut circuler sur la boue, sur des marécages et, généralement, partout où le sol est trop faible pour supporter des véhicules conventionnels. Les opérations terrestres de véhicules à coussin d'air ont mené à des conformations différentes pour tenir compte, en particulier, des manoeuvres sur des pentes et des vitesses plus basses. 2 »
2 Moteur de recherché ERIKA, (page consultée le 26 novembre 2004), [En ligne], adresse URL : p _ htt ://www.vif.com/users/malina/cacts/aero f.htm
Savoirs essentiels : Univers matériel Matière : • o Densité et flottabilité; o Effet dune force sur la direction dun objet. Compétence transversale : Dordre intellectuel • Résoudre des problèmes • Mettre en uvre sa pensée créatrice Dordre méthodologique • Se donner des méthodes de travail efficaces Dordre personnel et social • Coopérer Domaines généraux de formation : Vivre ensemble et citoyenneté Axe de développement «Engagement dans laction dans un esprit de coopération et de solidarité : principes, règles et stratégies du travail déquipe ; processus de prise de décision (consensus, compromis, etc.) ; établissement de rapports égalitaires ; recours au débats et à largumentation ; leadership ; dynamique dentraide avec les pairs ; projets daction liés au vivre-ensemble. 3 » Intention éducative «Permettre à lélève de participer à la vie démocratique de lécole ou de la classe et de développer des attitudes douverture sur le monde et de respect de la diversité. 4 »
3 MEQ (2000). Programme de formation de lécole primaire , p. 50. 4 Ibid. , p.50.
Stratégies : Stratégies dexploration • Discerner les éléments pertinents à la résolution du problème. • Émettre des hypothèses. • Explorer diverses avenues de solution. • Anticiper les résultats de sa démarche. • Prendre en considération les contraintes en jeu dans la résolution dun problème ou la réalisation dun objet. • Réfléchir sur ses erreurs afin den identifier la source. • Faire appel à divers modes de raisonnement (ex : induire, déduire, inférer, comparer, classifier). Stratégies dinstrumentation • Recourir à différentes sources dinformation. • Recourir à des outils de consignation (ex : schémas, notes, graphique, protocole, tenue dun carnet ou dun journal de bord). Stratégies de communication • Recourir à des outils permettant de représenter des données sous forme de tableaux et de graphiques ou de tracer un diagramme. • Organiser les données en vue de les présenter. • Échanger des informations.
Pistes dévaluation : Moyens Grille de coévaluation Autoévaluation de lélève et évaluation dun pair (Critères 2, 4 et 6) Grille de coévaluation Autoévaluation de lélève et évaluation dun pair (Critères 7 et 8) Grille de coévaluation Autoévaluation de lélève et évaluation dun pair (Critères 1, 3 et 5) Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord. (Critère 1) Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord. (Critères 2, 3 et 4) Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord. (Critère 5) Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord. (Critère 6) Grille dappréciation de la compétence 3 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord. (Critères 1, 2 et 3) Grille dappréciation de la compétence 3 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord. (Critères 4, 5 et 6)
Critères ec issance des B bResooinnnsadeautresAtt t B comitpuodretsemeentsadaptésB Engagement dans la il réalisation dun trava de groupe. B pDreosbclrèipmteioonuaddeéqlauateduproblématique dun point de vue scientifique ou technologique. B Utilisation dune démarche appropriée à la nature du problème ou de la problématique. B Élaboration dexplications pertinentes ou de solutions réalistes. B Justification des explications ou des solutions. B Compréhension de linformation de nature scientifique et technologique.B Tralnisnmfoisrsmioatniocnordrectede e nature scientifique et technologique.
Comment [L6]: Pour la grille de coévaluation, jai décidé de supprimer lévaluation de lenseignante car je trouvais quelle avait déjà beaucoup de compétences et de composantes à évaluer en quelques périodes.
Présentation de la mise en situation
But : Présenter le thème sur lequel les élèves vont travailler et loutil de travail quils utiliseront. Description de lactivité : 1. Créez des équipes de quatre élèves. 2. Distribuez un carnet de bord pour chacune des équipes. (voir lannexe 2) 3. Présentez le carnet de bord aux élèves. 4. Présentez les rôles quils devront se diviser au sein de leur équipe. Les rôles seront en rotation à chacune des périodes dactivité. Ces rôles sont les suivants : Æ Animateur : dirige les conversations et accorde les droits de paroles. Æ Secrétaire : prend des notes et rempli le carnet de bord pour léquipe. Æ Gestionnaire : sassure de bien gérer le temps pour que tout soit complété au bon moment. Æ Porte-parole : communique à la classe les stratégies adoptée par léquipe et décrit les constructions de léquipe.
Comment [L7]: Suite à lexpérimentation avec les élèves, jai modifié mon carnet de bord afin que les élèves aient plus despace pour écrire, pour y modifier certaines questions et pour ajouter la nouvelle activité de structuration.