2ème cycle-Comment faire flotter un bateau

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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 ...

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• Langue: Français

Extrait

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 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.  

Activité fonctionnelle 2 (30 minutes) Par équipe : •   Deux boules de polystyrène par équipe; •   Deux bouts déponge; •   Une boulette de pâte à modeler; •   Quatre cure-dents; •   Deux morceaux dépingle 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 lensemble 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; v a u u     l d  é i p m a p rt o   r é t t a a n it c   e b   e d a e u s  c d o i u s p c   u t s r s o i p o   n c s o   urt  •   Un carnet de bord; •   Un grand bol transparent rempli deau. 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 deau; •   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 déponge; •   Une boulette de pâte à modeler; • Quatre cure-dents;   •   Deux morceaux dépingle 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 dune Par équipe : Par élève : n su o i u te v   e à l   l u e  n a e c   t s i u v g it g é e   s d t e i   o st n r  r u e c ç tu u r e a   t e i n o   n  •   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 dintégration suggérées :   Disciplines Compétences Domaine des Lire des textes langues. variés. Français, langue denseignement. Domaine des Écrire des textes langues. variés. Français, langue denseignement.

Domaine des Communiquer langues. oralement. Français, langue denseignement. Domaine de -   Interpréter le lunivers social. changement Histoire. dans une société et sur son territoire. -   Souvrir à la diversité des sociétés et de leur territoire.

 

Savoirs essentiels Moyens -   Stratégies de Lecture dun texte gestion de la informatif lors de compréhension. lactivité de structuration  de mots croisés. (voir lannexe 3) -   Prise en compte Carnet de bord. des éléments de la (voir lannexe 2) situation de communication; -   Exploration et utilisation du vocabulaire en contexte. -   Stratégies Explication des stratégies dexploration; utilisées dans lactivité -   Stratégies de de classement et dans la partage; construction dun bateau - Stratégies pour faire flotter les   découte. billes. -   Moyens de Discussion sur transport : canot, limportance historique bateau et des nombreux cours maritimes (selon deau au Québec pour le les saisons). transport, le commerce et -   Voies de la communication. communication : cours deau.

Comment [L5]: Après avoir bien réfléchie, je trouvais intéressant dajouter cette piste dintégration puisquelle me semble très pertinente. En effet, le bateau et le canot ont une si grande importance dans lhistoire du développement de notre territoire.

Compétence en science et technologie :   Compétence 1 : Proposer des explications ou des solutions à des problèmes dordre scientifique ou technologique.   B   Composantes de la compétence :   •   Identifier un problème ou cerner une problématique •   Recourir à des stratégies dexploration variées •   Évaluer sa démarche   Critères dévaluation : •   Description adéquate du problème ou de la problématique dun point de vue scientifique ou technologique. •   Utilisation dune démarche appropriée à la nature du problème ou de la problématique  •   Élaboration dexplications pertinentes ou de solutions réalistes •   Justification des explications ou des solutions.   Compétence 3 : Communiquer à laide des langages utilisés en science et en technologie   B   Composantes de la compétence : •   Sapproprier 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 dévaluation : •   Compréhension de linformation de nature scientifique et technologique •   Transmission correcte de linformation 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  utilisant  des 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 dair 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 dune force sur la direction dun objet.   Compétence transversale :   Dordre intellectuel •   Résoudre des problèmes •   Mettre en uvre sa pensée créatrice   Dordre méthodologique •   Se donner des méthodes de travail efficaces   Dordre personnel et social •   Coopérer   Domaines généraux de formation :   Vivre ensemble et citoyenneté   Axe de développement «Engagement dans laction dans un esprit de coopération et de solidarité : principes, règles et stratégies du travail déquipe ; processus de prise de décision (consensus, compromis, etc.) ; établissement de rapports égalitaires ; recours au débats et à largumentation ; leadership ; dynamique dentraide avec les pairs ; projets daction liés au vivre-ensemble. 3 »   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. 4 »  

                                                  3 MEQ (2000). Programme de formation de lécole primaire , p. 50. 4   Ibid. , p.50.

Stratégies :   Stratégies dexploration •   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 dun problème ou la réalisation dun objet. •   Réfléchir sur ses erreurs afin den identifier la source. •   Faire appel à divers modes de raisonnement (ex : induire, déduire, inférer, comparer, classifier).   Stratégies dinstrumentation •   Recourir à différentes sources dinformation. •   Recourir à des outils de consignation (ex : schémas, notes, graphique, protocole, tenue dun carnet ou dun 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 dévaluation :     Moyens Grille de coévaluation    Autoévaluation de lélève et évaluation dun pair (Critères 2, 4 et 6)   Grille de coévaluation    Autoévaluation de lélève et évaluation dun pair   (Critères 7 et 8)   Grille de coévaluation    Autoévaluation de lélève et évaluation dun pair   (Critères 1, 3 et 5)   Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord.    (Critère 1) Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord.    (Critères 2, 3 et 4)   Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord.    (Critère 5)   Grille dappréciation de la compétence 1 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord.    (Critère 6)   Grille dappréciation de la compétence 3 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord.    (Critères 1, 2 et 3)   Grille dappréciation de la compétence 3 Observation de lenseignante et trace dans le carnet de bord.    (Critères 4, 5 et 6)        

  Critères ec issance des B b R eso o i n n n s  a de autres  Att t B com it p u o d r e t s e   m e ents adaptés  B Engagement dans la  il réalisation dun trava de groupe. B p D r e o s b c l r è ip m t e i   o o n u     a d d e é   q la u   ate du  problématique dun point de vue scientifique ou technologique.   B Utilisation dune démarche appropriée à la nature du problème ou de la problématique. B Élaboration dexplications pertinentes ou de solutions réalistes. B Justification des explications ou des solutions. B Compréhension de linformation de nature scientifique et technologique.  B Tr   a l n i s n m fo is r s m io at n i   o c n o   r d recte  de e nature scientifique et technologique. 

Comment [L6]: Pour la grille de coévaluation, jai décidé de supprimer lévaluation de lenseignante car je trouvais quelle 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 loutil de travail  quils utiliseront.    Description de lactivité :  1. Créez des équipes de quatre élèves.  2. Distribuez un carnet de bord pour chacune des équipes. (voir lannexe 2)  3. Présentez le carnet de bord aux élèves. 4. Présentez les rôles quils devront se diviser au sein de leur équipe. Les rôles seront en  rotation à chacune des périodes dactivité. 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 léquipe. Æ Gestionnaire : sassure de bien gérer le temps pour que tout soit complété au bon  moment. Æ Porte-parole : communique à la classe les stratégies adoptée par léquipe et décrit les  constructions de léquipe.    

Comment [L7]: Suite à lexpérimentation avec les élèves, jai modifié mon carnet de bord afin que les élèves aient plus despace pour écrire, pour y modifier certaines questions et pour ajouter la nouvelle activité de structuration.