PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE

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1 PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE Titre : Thème : Cycle visé : Durée : La maison du Mr.Freeze Les isolants thermiques 3 e cycle 6 heures Auteures Julienne Lepage, Julie Vassivière et Josette Marquis, enseignantes Nathalie Grégoire, conseillère pédagogique Commission scolaire Marguerite-Bourgeoys RÉSUMÉ DE LA PROBLÉMATIQUE Cette problématique permet aux élèves de réaliser la différence entre un bon conducteur thermique et un mauvais. Ils pourront également réaliser l apport de l innovation technologique concernant les isolants thermiques. MATÉRIEL POUR L ENSEMBLE DE LA PROBLÉMATIQUE ACTIVITÉS FONCTIONNELLES Contenants de Minigo vides. (ou tout autre petit contenant de plastique. L important, c est qu ils soient de même format) Cahier de notes (fiche 1) PROBLÈME Mr. Freeze (un par élève) Papier journal, papier essuie-tout, papier ciré, papier d aluminium Coton, laine, polyester Verres en mousse de polystyrène avec couvercles, verres de carton, verres de plastique Copeaux de bois, terre, ouate Boîtes de conserves, récipients en plastique avec couvercles Cylindres gradués Plus tout matériel apporté par les élèves. INTÉGRATION Cahier de notes (fiche 1) Livres de référence. 1

2 PISTES D INTÉGRATION SUGGÉRÉES Disciplines Compétences Moyens Savoirs essentiels Mathématique Raisonner à l aide Cahier Statistique de concepts et de Représenter des données à processus. l aide d un tableau ou d un graphique. Sens et calcul de la moyenne. Arithmétique Fractions et nombres décimaux Univers social Interpréter le changement dans une société et sur son territoire. Activités de structuration o Représentations variées Mode de vie de la société québécoise au début du 20 e siècle. COMPÉTENCES EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE Compétence 1 Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d ordre scientifique ou technologique. Composantes de la compétence : Identifier un problème ou cerner une problématique. Recourir à des stratégies d exploration variées. Évaluer sa démarche. Compétence 2 Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. Composantes de la compétence : 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. 2

3 Compétence 3 Communiquer à l aide des langages utilisés en science et en technologie. Composantes de la compétence : S approprier 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. REPÈRES CULTURELS Impact : Réaliser l importance des isolants dans la conservation des aliments. SAVOIRS ESSENTIELS : L univers matériel Energie conductibilité thermique (conducteurs et isolants) Techniques et instrumentation conception et fabrication d un dispositif. Langage approprié Terminologie liée à la compréhension de l univers matériel Conventions et modes de représentation propre aux concepts COMPÉTENCES TRANSVERSALES D ordre intellectuel Exploiter l information Résoudre des problèmes Exercer son jugement critique Mettre en œuvre sa pensée créatrice D ordre personnel et social Structurer son identité Coopérer D ordre méthodologique Se donner des méthodes de travail efficaces Exploiter les technologies de l information et de la communication (TIC) De l ordre de la communication Communiquer de façon appropriée DOMAINES GÉNÉRAUX DE FORMATION 3

4 Santé bien-être Médias Vivre ensemble et citoyenneté Orientation et entrepreneuriat Environnement et consommation Intention éducative Amener l élève à être conscient de la richesse de son milieu tout en gardant une distance critique à l égard du développement technologique, des biens de consommation et de l exploitation de l environnement. Axe de développement Construction d un environnement viable dans une perspective de développement durable. STRATÉGIES Stratégies d exploration Prendre en considération les contraintes en jeu dans la résolution d un problème ou la réalisation d un objet. Discerner les éléments pertinents à la résolution du problème. Émettre des hypothèses. Explorer diverses avenues de solution. Stratégies d instrumentation Recourir à des techniques et à des outils d observation variés. Recourir à des outils de consignation (notes, graphiques, carnet). Stratégies de communication Recourir à des outils permettant de représenter des données sous forme de tableaux et de graphiques. Échanger des informations. Confronter différentes explications ou solutions possibles à un problème pour en évaluer la pertinence. SUGGESTIONS POUR L UTILISATION DES TIC Produire différentes représentations graphiques de données à l aide du tableur et échanger sur le sens de chacune. Utiliser Internet pour rechercher des sites à caractère scientifique et technologique. 4

5 PISTES D ÉVALUATION DES APPRENTISSAGES DES ÉLÈVES Compétences Critères Moyens Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d ordre scientifique ou technologique. Utilisation d un langage approprié à la description de phénomènes ou d objets de son environnement immédiat Écoute des échanges entre les élèves en plus des traces écrites Disciplinaires Mettre à profit les outils et les procédés de la science et de la technologie. Utilisation appropriée d instruments, d outils ou de techniques. Conception et fabrication d instruments, d outils ou de modèles Observation en action Fabrication de la glacière et liens avec critères sélectionnés (cahier) Communiquer à l aide des langages utilisés en science et en technologie. Transmission correcte de l information de nature scientifique et technologique Plénière et comparaison des produits finis Mettre en œuvre sa pensée créatrice. Diversité des possibilités de réalisation inventoriées Observation durant la réalisation à savoir si les élèves utilisent des matériaux ne figurant pas sur la liste initiale (cahier) Transversales Se donner des méthodes de travail efficaces. Analyse du déroulement de la démarche Suivre le fonctionnement de l équipe. S assurer du respect de l échéance et du partage des tâches Persévérance et ténacité dans l action Observation des stratégies (notes de l enseignante ou de l enseignant) 5

6 ACTIVITÉS FONCTIONNELLES BUT DESCRIPTION DES ACTIVITÉS PRÉPARATION - Amener les élèves à découvrir les propriétés isolantes et conductrices de certains matériaux. Activité 1 : 45 minutes Expliquer aux élèves qu on veut les amener bientôt déguster une collation glacée à l extérieur et que nous n aurons pas accès à un congélateur pour la conserver gelée. Comment faire? Proposer aux élèves de fabriquer un contenant pouvant conserver gelé un Mr.Freeze le plus longtemps possible. Avant de fabriquer leur glacière, leur proposer d expérimenter à partir d un cube de glace en testant la capacité isolante de différents matériaux. Les élèves recevront un cahier dans lequel ils pourront consigner leurs observations. (voir fiche 1) Discussion sur les divers matériaux qui pourraient être utilisés pour isoler le cube de glace, afin de ralentir sa fonte. Compléter la liste amorcée dans le carnet de l élève. Ils devront sélectionner les matériaux qu ils veulent tester. Pour la fabrication des glaçons, les élèves reçoivent chacun un contenant de Minigo qu ils remplissent d eau. En discutant avec eux, prendre en considération l importance d utiliser la même quantité d eau et de la faire geler dans un contenant de même format pour réduire le nombre de variables. Ils mesurent de façon précise l eau à l aide d un cylindre gradué. Placer le contenant au congélateur. Poursuivre le lendemain. Activité 2 : 3 heures Retour sur la tâche. Expliquer aux élèves que nous aurons un contenant de Minigo-témoin pour comparer avec ce qu ils expérimenteront. Nous laisserons fondre ce glaçon à l air libre. Déterminer avec les élèves la façon de collecter l information lors de l expérience, afin de réaliser une représentation graphique de la fonte du glaçon. Distribuer les contenants de Minigo et les isoler avec le matériau choisi. À intervalles réguliers déterminés par les élèves, ils collectent les informations dans leur carnet. Organiser les données recueillies et les représenter à l aide d un tableau, d un diagramme ou d un graphique à l aide d un tableur. Discuter de la meilleure représentation : courbe, secteurs, histogramme ) Comparer leur résultat afin de compléter le palmarès des meilleurs isolants (cahier). SÉCURITÉ : 6

7 PROBLÈME QUESTION RÉALISATION Comment garder notre Mr.Freeze gelé pendant plusieurs heures sans congélateur? CONCEPTIONS FRÉQUENTES CHEZ LES ÉLÈVES Certains élèves pensent qu il faut absolument de la glace ou du papier d aluminium pour que quelque chose reste congelé. CONCEPTS SCIENTIFIQUES L isolant thermique empêche complètement ou en partie la chaleur de se propager. Certains matériaux comme le bois, le plastique et ceux qui contiennent de l air sont de bons isolants thermiques. Ce qui constitue un bon isolant est, par le fait même, un mauvais conducteur. NATURE DE L ACTIVITÉ Annoncer aux élèves qu il y aura des olympiades sous peu à l école. Les activités auront lieu à l extérieur et chaque élève recevra un Mr. Freeze le matin à leur arrivée. Comme les congélateurs de l école ne sont pas assez gros pour tout contenir, les élèves devront confectionner une glacière pour conserver leur Mr. Freeze tout l après-midi. Ils devront apporter du matériel de la maison en plus de ce qui est mis à leur disposition en classe. Préciser la taille du Mr. Freeze. Information essentielle pour la fabrication de la glacière. APPROCHES ET SOLUTIONS POSSIBLES Fabriquer une glacière à partir des matériaux suivants : o papier journal o tapis de sol bleu o feuilles mortes et de terre o verres de styromousse o caoutchouc mousse o etc. SÉCURITÉ Ne pas utiliser de laine minérale ou matériaux pour lesquels les élèves risquent d être allergiques. ACTIVITÉ DE STRUCTURATION 7

8 BUTS ACTIVITÉS DE STRUCTURATION INTÉGRATION Généraliser le concept de la conduction thermique. Découvrir les multiples usages des isolants dans la vie quotidienne. Réaliser l apport des découvertes technologiques en ce qui concerne la conservation. DESCRIPTION DES ACTIVITÉS Retour sur l expérimentation. Chaque élève présente sa glacière et les résultats obtenus (description de l état du Mr. Freeze au moment de la dégustation). Animer une discussion sur les boîtes à lunch. Observer comment on conserve les aliments que l on apporte à l école, afin de généraliser le concept de la conduction thermique. Survol de l importance des isolants dans la vie de tous les jours (mitaines pour le four, vêtements de pompiers, thermos). ENRICHISSEMENT POSSIBLE Recherche sur l historique de la conservation des aliments au début du 20 e siècle. Suite à la réalisation de la glacière, demander aux élèves d en dessiner le plan à l échelle. Travailler les graphiques : conversion de notation fractionnaire, de notation décimale et de pourcentage. Travailler les notions de mesure et de calcul de la moyenne arithmétique. 8

9 BIBLIOGRAPHIE LIVRES, VIDÉOS, CD-ROMS, AUTRES Cahier Science-tech, fascicule Univers matériel, thème 5, manuel C, éd. HRW. THOUIN, Marcel. Problèmes de sciences et technologie, pour le préscolaire et le primaire, Éditions MultiMondes, THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique, Éditions MultiMondes, LEXIQUE Conducteur : Se dit d un corps plus ou moins apte à transmettre la chaleur ou l électricité. Isolant : Qui s oppose à la propagation du son, de l électricité ou de la chaleur. Thermique : Qui a rapport à la chaleur, à l énergie calorifique. 9