3ème cycle-Comment construire une boussole

Threnty Marie-Eve

Description

Troisième partie (problématique modifiée) Titre : Comment peut-on fabriquer une boussole? Thème: Le magnétisme et l’électricité Objectif: Comprendre le fonctionnement de la boussole e eCycle : 2 ou 3 cycle Durée : environ 4 périodes Auteure : Annie Legault Résumé de la problématique Matériel : - Broche à tricoter - Papier Les élèves seront amenés à comprendre le - Deux aimants droits - Colle fonctionnement d’une boussole afin d’être - Aiguilles à coudre - Ruban cache en mesure d’en confectionner une - Bouchons en liège - Ficelle fonctionnelle par suite. -- GGrrooss ccaarrttoonn rriiggiiddee - Crayons de couleur - Capuchon de stylo (pointu) - Mousse de polystyrène Compétences et composantes en sciences et technologie e 1 Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique.: i • Identifier un problème ou cerner une problématique. • Recourir à des stratégies d’exploration variées et évaluer leur démarche. Compétence 2 Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. • S’approprier les rôles et fonctions des outils, techniques, instruments et procédés de la science et de la technologie; • Relier divers outils, objets ou procédés technologiques à leurs contextes et à leurs usages; • Évaluer l’impact de divers outils, instruments ou procédés. Compétence 3 Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et ...

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• Langue: Français

Extrait

 Troisième partie (problématique modifiée)

Titre :  Comment peut -on fabriquer une boussole?   Thème: Le magnétisme et lélectricité Objectif : Comprendre le fonctionnement de la boussole Cycle : 2 e ou 3 e cycle Durée : environ 4 périodes Auteure : Annie Le ault

Résumé de la problématique Matériel : Les élèves seront amenés à comprendre le - Broche à tricoter - Papier fonctionnement dune boussole afin dêtre - Deux aimants   droits - Colle - Aiguilles à coudre - Ruban cache en mesure den confectionner une Bouchons en liège - Ficelle                     - fonctionnelle par suite. - Gros carton rigide - Crayons de couleur   - Capuch o n de stylo (pointu) - Mousse de polystyrène  

Compétences et composantes en sciences et technologie Compétence 1 Proposer des explications ou des solutions à des problèmes dordre scientifique ou technologique.: i   •   Identifier un problème ou cerner une problématique. •   Recourir à des stratégies dexploration variées et évaluer leur démarche.   Compétence 2 Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. •   Sapproprier les rôles et fonctions des outils, techniques, instruments et procédés de la science et de la technologie; •   Relier divers outils, objets ou procédés technologiques à leurs contextes et à leurs usages; •   Évaluer limpact de divers outils, instruments ou procédés.   Compétence 3 Communiquer à laide des langages utilisés en science et en technologie •   Sapproprier des éléments du langage courant liés à la science et la technologie; •   Utiliser des éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie ;

Les compétences transversales Intellectuel •   Résoudre des problèmes. •   Exercer son jugement critique. Lélève doit communiquer son point de vue à ses coéquipiers et le justifier à laide darguments. Méthodologique   •   Pratiquer des méthodes de travail efficaces. Lélève comprend la tâche, utilise le matériel nécessaire à sa réalisation et adapte sa méthode de travail à la tâche. Dordre personnel et social •   Coopérer : Lélève interagit positivement avec ses coéquipiers et contribue au travail déquipe. De la communication •   Communiquer de façon appropriée.  

Savoirs essentiels   La terre -   Les pôles terrestres -   Lutilisation dinstrument simple -   Localiser un point sur la terre -   Conception et fabrication dinstruments simples   Lunivers matériel Leffet de lattraction électromagnétique     

Domaines généraux de formation Cette séquence didactique touche au domaine Vivre ensemble et citoyenneté.     Axe de développement Amener lélève à sengager dans laction dans un esprit de coopération et de solidarité.   Intention éducative Permettre à lélève de participer à la vie démocratique de lécole ou de la classe et de développer des attitudes douverture sur le monde et de respect de la diversité.  

 

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Stratégies Stratégies dexploration ™   Aborder un problème ou un phénomène à partir de divers cadres de références ™   Formuler des questions ™   Émettre des hypothèses ™   Explorer diverses avenues de solution ™   Imaginer des solutions à un problème à partir de ses explications ™   Faire appel à divers modes de raisonnement (ex : induire, déduire, inférer, comparer, classifier) ™   Recourir à des démarches empiriques (ex : tâtonnement, analyse, exploration à laide de ses sens) Stratégies dinstrumentation ™   Recourir à des techniques et à des outils dobservation variés ™   Recourir à des outils de consignation (ex : schéma, notes, graphique, protocole, tenue dun carnet ou dun journal de bord) Stratégies de communication ™   Échanger des informations ™   Confronter différentes explications ou solutions possibles à un problème pour en évaluer la pertinence.   Repères culturels Lhistoire de William Gilbert. Médecin de la reine Élizabeth 1re dAngleterre (1533- 1603), William Gilbert fut le premier à montrer que la Terre est un gigantesque aimant. Avant 1600, personne ne savait pourquoi les aiguilles des boussoles indiquaient le nord. Dans son livre intitulé « De Magnete », Gilbert décrit une aiguille aimantée, montée de façon à pouvoir sorienter librement, à lhorizontal et à la verticale. Il a démontré que laiguille de cette « boussole à inclinaison » soriente dautant plus vers le sol que lon est près des pôles. Gilbert la approchée dune boule aimantée et il a observé quelle se comportait de la même façon que sur Terre, prouvant ainsi que la Terre est un énorme aimant. Gilbert a été le pionnier des études sur le magnétisme.      

Activités fonctionnelles   A.   Activité sur les aimants   But : Familiariser les élèves avec le concept du magnétisme   Description de lactivité : Pour introduire le sujet de lactivité, lenseignante pose une série de questions à ses élèves : Selon vous, quest-ce quun aimant ?   À quoi sert un aimant ?  Se retrouvent-ils seulement sous cette forme (montrer un aimant droit aux pôles identifiés) ?  Y a-t-il des aimants qui se cachent dans dautres objets ?  Que se passent-ils lorsquon approche un aimant dun objet ? Est-t-il possible de magnétiser des objets  Etc.     Par la suite, chaque équipe aura donc deux aimants à sa disposition et quelques objets (métalliques et non métallique. Ils devront les manipuler en remplissant la fiche de lélève (voir annexe). Lenseignant fait un retour en grand groupe sur les résultats.   Sécurité : Ne pas approcher les aimants dun ordinateur ou de disquettes.    

 

B.  Animer une discussion au sujet des points cardinaux et de lorientation.   But Aborder le thème de lorientation avec les élèves.   Description des activités Lenseignant fait un lien avec le domaine de lUnivers social et aborde les différents moyens dorientation des navigateurs (comme Samuel de Champlain ou Jaques Cartier) en sattardant plus spécifiquement à la boussole.   Sécurité : Aucune   C.   Observer le fonctionnement dune boussole   et trouver les quatre points cardinaux dans la classe.     But Se familiariser avec le fonctionnement de la boussole et ses composantes. Description des activités

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En grand groupe, on regarde une boussole à plaquette en identifiant les différentes composantes et en sattardant surtout à laiguille aimantée et au cadran gradué. Il y a aussi une discussion sur le pôle nord magnétique et lattraction terrestre. En équipes de 3 ou de 4, les élèves tentent à laide dune boussole didentifier les quatre points cardinaux dans la classe   Sécurité : Aucune   .   Situation-problème Énoncé du problème   :   Comment peut-on fabriquer une boussole?   Conceptions fréquentes 1.   Certains élèves pensent que la boussole est un appareil complexe, un peu comme une montre, très difficile à fabriquer. 2.   Les élèves pensent qu'une boussole permet de savoir où on est et de retrouver son chemin lorsqu'on est perdu.

      Concept scientifique ( à lintention des enseignants)   Laiguille dune boussole est tout simplement un petit aimant qui peut tourner librement et qui soriente dans le sens nord-sud du champ magnétique de la Terre. Elle est utilisée pour la navigation depuis des centaines d'années. La boussole primitive a été inventée semble-t- il par des navigateurs chinois. Plus tard des marchands arabes et des Vikings en faisaient usage. À cette époque, elle était le seul moyen de navigation fiable durant les jours où le soleil et les étoiles étaient cachés par les nuages. Aujourd'hui il existe une variété de formes et de tailles de boussoles. Certaines sont électroniques, sophistiquées et très performantes, mais la petite boussole est encore bien utilisée par les randonneurs, les

 

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amateurs de chasse et pêche et les utilisateurs de petites embarcations. Elle est même

indispensable pour orienter toute personne perdue en forêt ou isolée dans le brouillard.

Quelle que soit la simplicité de la boussole ou sa complexité, elle indique le nord. Utilisée

avec une carte, selon les compétences de l'utilisateur, elle précise la direction à suivre

pour atteindre un emplacement en forêt, sur l'eau ou dans les airs.

La terre ressemble à un immense aimant et les champs magnétiques se situent près

des pôles Nord et sud. Voilà pourquoi l'aiguille aimantée d'une boussole pointe toujours

vers le nord magnétique. Le nord magnétique n'est pas tout à fait à la même place que le

vrai nord ou le nord cartographique; Il diffère de quelques degrés selon l'endroit où

l'observateur est placé. Plus celui-ci est près des pôles, plus grande est la force

magnétique. Mais vu que nous nous initions à l'utilisation de la boussole, nous oublierons le

concept de déclinaison magnétique. Ce qu'il importe de se rappeler c'est que l'aiguille

aimantée rouge pointe toujours vers le nord. Parce que cette aiguille est aimantée, elle

peut être facilement attirée par un objet métallique s'il est tenu trop près.

 

 

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Déroulement 1.   Poser la problématique suivante aux élèves : Avec le matériel à notre disposition dans la classe, comment peut-on fabriquer une boussole? 2.   En grand groupe faire des hypothèses. 3.   En équipe de quatre, à laide du matériel énuméré précédemment, élèves doivent tenter de fabriquer une boussole fonctionnelle.   4.   Faire un retour en équipe sur les différentes solutions trouvées par les équipes de travail.   5.   Comparer les diverses solutions entre elles.     Il existe plusieurs solutions possibles. En voici quelques exemples :   1 . Attacher un aimant droit au bout dune ficelle assez longue. Suspendre laimant dans le vide et observer.   2. Frotter lextrémité dune aiguille à coudre contre un aimant. Verser de leau dans un contenant de plastique transparent. Déposer une petite tranche de mousse polystyrène très mince à la surface de leau. Déposer laiguille sur la mousse. Observer.   3. Fabriquer une grande boussole avec un aimant droit. Découper un rectangle dans un morceau de carton rigide. Faire un trou au centre du rectangle pour y placer un capuchon de stylo à bille, la pointe vers le haut (pour servir de pivot). Fixer le capuchon dans le trou avec de la colle. À laide de papier collant, fixer deux aimants droits sur le carton, en parallèle de part et dautre du centre, en sassurant que les deux pôles Nord des aimants sont du même côté. Placer le tout sur une longue broche à tricoter, en insérant la pointe de la broche dans le capuchon de stylo à bille.      Sécurité Lorsquon utilise une boussole, il faut sassurer quil ny a pas dautres aimants ni de gros objets métalliques (fer, acier, nickel) à proximité, car ils pourraient modifier lorientation

 

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de la boussole. Manipuler les aiguilles avec prudence et sassurer de bien les récupérer à la fin de lactivité.     Activités de structuration   But Décontextualiser le savoir et être en mesure dutiliser adéquatement la boussole en situation authentique. Prendre conscience quune boussole ne suffit pas pour sorienter , il faut aussi une carte. Description des activités   Partir à laventure Proposer aux élèves de faire un Rallye à lextérieur à laide dune boussole et dune carte. Il serait aussi intéressant dintégrer des énigmes au Rallye en utilisant des repères culturels ou des notions liées au fonctionnement de la boussole. Sécurité   Délimiter le territoire ou demander à des parents bénévoles daccompagner le groupe.   Enrichissement, évaluation et retour   Enrichissement possible ™   En plus de la boussole quelles sont les autres méthodes qui permettent de sorienter en forêt. (soleil, le vent, carte topographique, lune et les étoiles, le mouvement des végétaux, etc.) ™   Observer les divers types de boussoles (Il existe plusieurs types de boussole: simple, à miroir, à plaquette, etc.) et les comparer entre elles.     Pistes dévaluation   Moyens Critères 1.   Grille dappréciation (voir annexes) Élaboration dexplications pertinentes ou de solutions réalistes. 2.   Cahier de sciences Justification et explication des solutions. 3.   Auto-évaluation (voir annexes) Évaluation personnelle de sa contribution au travail déquipe. 4.   Co-évaluation (voir annexes) Évaluation globale du travail en coopération à lintérieur de léquipe.

 

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      Pistes dintégration suggérées   Discipline Univers social

Arts plastique

Français

 

 

 

Compétences Savoirs essentiels Moyens Lire sur une La société de la Faire des avec les société. Nouvelle-France vers moyens 1645. dorientation des navigateurs à lépoque de La Nouvelle-France. Réaliser des ™   Forme Créer avec les créations ™   Organisation élèves des plastiques de lespace aimants originaux personnelles. (juxtaposition) pour mettre sur ™   motifs le frigidaire. Lire des textes Stratégies de gestion Les élèves lisent variés de la compréhension. un texte sur les inventeurs de la boussole. Par la suite, ils confectionnent eux-mêmes un mots-croisés quils échangent avec une autre équipe.

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Références Livre Problématique de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire THOUIN, Marcel. Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le  primaire, Éditions MultiMondes, Québec, 1999, 686 pages.    Livre Enseigner les sciences et la technologie au préscolaire et au primaire THOUIN, Marcel . Enseigner les sciences et la technologie au préscolaire et au primaire ,   Éditions MultiMondes, Québec, 2004, 429 pages.      Livre Lorientation ARBONA, Cécile.  Lorientation, Éditions Milan, France, 1995, 31pages.    Je sais tout le monde et la nature http://www.yfolire.net/sais/definition   Outils pédagogiques: Le magnétisme http://www.csdm.qc.ca/fseguin/science/outils/scenario/magnetisme/       Lexique Aimant: Objet qui a naturellement la propriété permanente d'attirer le fer et ses alliages. Les pôles d'un aimant sont dénommés nord et sud par référence à l'aiguille de la boussole, qui est aimantée, et dont les pôles (les pointes) s'orientent dans ces directions     Aimantation : Opération qui consiste à conférer à une pièce de fer le pouvoir d'attirer un métal de la même famille ainsi que certains autres métaux comme le nickel.   Électro-aimant  :  Bobine de fil conducteur enroulé autour d'un noyau de fer. Ce dernier n'est aimanté que lorsque la bobine est parcourue par du courant électrique     Champ magnétique : Phénomène d'attraction exercé par la Terre, elle-même gigantesque aimant, qui explique le fonctionnement de la boussole Boussole : Instrument de navigation dont le fonctionnement repose sur la propriété d'une aiguille en acier aimanté de tourner toujours une de ses branches vers le nord.   Orientation : Détermination des points cardinaux dun lieu. Position de quelque chose par rapport aux points cardinaux.   Loupe : Lentille de verre grossissante  

 

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Cadran : Surface divisée et graduée de certains appareils.   Pivot : Pièce métallique qui sert de support à une autre pièce et lui permet de tourner sur elle-même.   Réglette : Petite règle   Attraction : Phénomène dont l'origine est encore mal connue et selon lequel un aimant attire certains corps métalliques comme le fer.   Balise : Cest un repère ou une marque qui indique le tracé dune voie.   Étoile polaire : Étoile principale de la constellation appelée la Petite OURSE. Elle a joué un rôle considérable dans la découverte du monde car elle demeure fixe dans l'axe du pôle nord de la terre et constitue ainsi un excellent repère d'orientation.   Girouette : Plaque de forme variable, mobile autour dun axe vertical et souvent fixé au sommet dun toit pour indiquer la direction du vent.   Nord géographique : Un des quatre points cardinaux dans la direction de létoile polaire   Rose des vents : Cette figure indique les 16 directions du vent.   Atomes : Du grec "a" (négation) et "tomos" (divisible) = qui ne se divise pas. L'atome est la plus petite quantité d'un corps simple (comme le fer, l'hydrogènes, etc.) à laquelle on peut aboutir. Points cardinaux : Points de repère fixes, permettant de s'orienter. L'Est indique l'endroit où le soleil se lève, le Sud le point où il passe à midi, l'Ouest, celui où il se couche. Le Nord est entre l'Ouest et l'Est.                  

 

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