Maquette du gymnase Réalisation collective

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1 Maquette du gymnase Réalisation collective Séquence 0 Séance de lancement : 1 séance (réinvestissement) Séquence 1 : «vers la maquette» Quelle place occupera notre maquette? Quelles seront ses dimensions? 2 séances Eléments pour la synthèse (rappel) Fonction, Contexte social et économique. Eléments pour la synthèse Echelles, Evolution des outils et des machines, Croquis (rappel) Moteur de recherche Propositions d activités Recherche des services rendus par le gymnase, Recherche de la date de construction, émergence du besoin. Propositions d activités Prises de mesures sur l objet réel. Relevés de mesure sur plan. Réalisation du plan au sol de la maquette (traçage sur feuille A1). Séquence 2 : «les procédés» Quels procédés pour réaliser les éléments de la maquette? 3 séances Eléments pour la synthèse Solutions techniques, Prototype Propriétés mécaniques de la structure Contraintes liées aux procédés de fabrication, de contrôle et de validation, Propositions d activités Conception et réalisation de différents éléments de la maquette. (+ test) Recherche des moyens humains et matériels nécessaires. Séquence 3 : «le chantier» Comment s organiser pour réaliser la maquette collectivement? 2 à 3 séances Eléments pour la synthèse Maquette Antériorité Ordonnancement Contraintes liées aux procédés de fabrication, Processus opératoire de réalisation d un objet Propositions d activités Réalisation et suivi de chantier. (3 fois 6 équipes sur la matinée) Mise à jour du planning «chantier». Recensement des protections individuelles et collectives. Séquence 4 : «le bilan carbone» Quel impact sur l environnement? 2 séances Eléments pour la synthèse Origine des matières premières et disponibilité des matériaux Propositions d activités Recherche des matières premières, Recherche des lieux d extraction, de transformation, Séquence 5 : «la présentation» Comment faire part du travail du chantier de la maquette? 2 séances Eléments pour la synthèse Outils logiciels Propriété intellectuelle. Copyright et copyleft. Environnement informatique. Réseaux Propositions d activités Rassemblement de tous les documents de présentation réalisés dans les séances précédentes. Mise en forme par équipe.

2 Connaissances Fonction Contexte social et économique. Réalisation de la maquette du gymnase séquence 0 Capacités Identifier des fonctions assurées par un objet technique. Séquence 0 : 1 séance Socle commun Thème de convergence Histoire des arts PDMF Situation déclenchante 1 : Des photos du gymnase du collège (d extérieur et d intérieur) et un logo évoquant la notion de service Déroulement : Le professeur propose la situation déclenchante. Problème à résoudre : Quels sont les services rendus par le gymnase (Quelles sont les fonctions de service du gymnase?) Bilan : liste des fonctions de service du gymnase. Repérage des principaux éléments (mur, charpente, toiture, culées ) Situation déclenchante 2 : Une photo du gymnase du collège + image de la maquette virtuelle Séance de réinvestissement Introduction de la problématique générale des prochaines séquences : La réalisation de la maquette du gymnase

3 Échelles. Croquis Réalisation de la maquette du gymnase séquence 1 «vers la maquette» Connaissances Evolution des outils et des machines Moteur de recherche, mot clé, opérateurs de recherche Socle commun Thème de convergence Histoire des arts PDMF Situation déclenchante : 1 ère phase : une photo réelle de la tour Eiffel et une photo d une maquette de la tour Eiffel. 2 ème phase : 2 maquettes de tailles différentes Capacités Transférer les données d un plan sur une maquette ou dans la réalité (N3) Relever des dimensions sur l objet technique réel et les adapter à la réalisation d une maquette ou d un plan (N3). Mettre en relation une tâche avec différents outils et machines utilisées au cours des âges (N1). Rechercher, recenser, sélectionner et organiser des informations pour les utiliser. (N1) Pratiquer une démarche, résoudre un problème. Savoir utiliser des connaissances et des compétences mathématiques (Géométrie, grandeurs mesures) Séquence 1 : 2 séances 3 ème phase : la photo du gymnase, une image de la maquette virtuelle, une table (environ format A1) Déroulement : Le professeur propose la situation déclenchante. Les élèves proposent un problème à résoudre lié à la réalisation de la maquette. Problème à résoudre : Quelles seront les dimensions de notre maquette? Quelle place occupera notre maquette? Quelles dimensions doit-on donner à la maquette pour loger sur une table? Hypothèses : Chaque équipe propose des dimensions «approximatives» («notre maquette mesurera 3 mètres de long», «notre maquette mesurera 30 cm de long», «tient sur une table», «tient sur 2 tables». Certaines équipes énoncent des dimensions au sol, d autres parlent de dimensions en hauteur). Echange 1 : Ce premier échange permet d écarter les propositions de dimensions aberrantes et de faire le point sur la prise en compte de dimensions en hauteur en plus des dimensions au sol. (il est intéressant de revenir sur l exemple de la tour Eiffel concernant la prise en compte de la hauteur). Cet échange permet également de poser les questions : Quels éléments avez-vous besoin de connaître? Comment obtenir ces éléments? et : Que compter vous faire pour résoudre le problème? (Le professeur précise que la maquette devra loger sur un format A1). Actions à mettre en œuvre par les élèves : Les élèves (par équipe) proposent les actions qu ils pensent mettre en œuvre et listent les ressources éventuelles utiles : - aller mesurer les dimensions dans le gymnase, à l extérieur du gymnase, (besoin : décamètre ) - demander les plans à l administration ou à la mairie, relever les dimensions sur les plans, - réduire («diviser») ces dimensions pour que la maquette loge sur le format A1, - Tracer sur le format A1 le plan d implantation de la maquette. Echange 2 : Le professeur valide les actions proposées par les équipes, indique les ressources disponibles (décamètre, télémètre, feuille format A1), et reformule l objectif d arriver à un plan d implantation au sol de la maquette accompagnée d un croquis prenant en compte la hauteur de la maquette (maquette dimensions réelles).

4 Echange 2 (suite) : Le professeur impose de faire un croquis pour noter les dimensions. Le professeur introduit 2 objectifs pédagogiques (sous forme de situation problème) :

5 - Comment fait-on pour mesurer des hauteurs avant l invention du télémètre? Trouver une méthode de mesure : méthode «Thalès» - Comment tracer les angles droits de la maquette au sol? (Le professeur impose de tracer un angle droit à l équerre, un au rapporteur, un au compas, un à la corde égyptienne) Il faudra utiliser un moteur de recherche pour trouver la méthode à utiliser. Les élèves doivent se répartir les tâches et noter leurs prénoms sur la carte heuristique. Corde égyptienne Ressources : - site : - sites trouvés par les élèves Séquence 1 : 2 séances Investigations : - recherche de méthode de mesure de la hauteur - recherche de traçage des angles droits - recherche (par tâtonnement) du «diviseur» (rapport d échelle) activité parallèle : reportages Bilan 1 : Quelles sont les dimensions réelles que vous avez mesurées? Quelle méthode avez-vous utilisée pour prendre les mesures? Quelle méthode avez-vous utilisée pour trouver les dimensions réelles à partir du plan? Restitution : Citer les dimensions de la maquette, citer la réduction utilisée, montrer son plan et son reportage. Retour sur le problème à résoudre. Explication des mots clés qui ont permis de trouver un site. Résultats d investigation attendus : la réduction trouvée, l explication des différentes méthodes, mots-clés, étapes de travail (prise de note croquis ) Vers la synthèse : Citer les différents outils permettant de réaliser la tâche «mesurer des dimensions». Citer les différents outils permettant de réaliser la tâche «tracer les angles droits». Citer les mots clés et opérateurs utilisés pour trouver les sites. Citer la méthode pour trouver les dimensions réelles à partir du plan Citer la méthode utilisée pour réduire les dimensions réelles pour obtenir les dimensions de la maquette. Quel mot derrière «réduction»? Quelle a été l utilité de votre croquis? Voir synthèse Processus de réalisation 2 synthèse Evolution 1 «synthèse séquence 1» synthèse Communicaation et gestion de l information 1 ou voir Retour sur l organisation dans l équipe : tout le monde est occupés? élèves sans travail, en attente? 2 élèves sur le même travail?

6 Réalisation de la maquette du gymnase séquence 2 «les procédés» Connaissances Prototype, maquette. Antériorités et ordonnancement Contraintes liées aux procédés de fabrication, de contrôle et de validation Propriétés mécaniques et esthétiques d une structure : résistance, déformation, esthétique. Capacités Distinguer l usage d une maquette et d un prototype dans le développement d un objet technique (N2) Justifier des antériorités des opérations de fabrication ou d assemblage (N2) Proposer un contrôle pour la réalisation future (N2) Mettre en relation, dans une structure, une ou des propriétés avec les formes, les matériaux et les efforts mis en jeu. (N2) Séquence 2 : 3 séances Socle commun Thème de convergence Développement durable Histoire des arts Art architectural : béton moulé, aspect, couleur PDMF Objectif : Il s agit de découvrir (dans le cadre de la réalisation de la maquette du gymnase) des procédés utilisés dans la réalité (lamellé-collé, mur banché, mur ossature bois, béton armé, ) et de s interroger sur différents éléments tel que les contraintes liées aux procédés de fabrication (moyens matériels et humains), de contrôles et de validation. Les élèves réfléchiront également aux antériorités et à l ordonnancement des tâches nécessaires à la réalisation de leur pièce ou sous ensemble. Chaque équipe choisi un élément (pièce un sous-ensemble) de la maquette. L équipe devra investiguer sur les solutions techniques réelles et réfléchir à la mise en œuvre de ces solutions dans le cadre de la maquette (réalisation de coffrage, de gabarit ). L expérimentation en tant que réalisation permettra de tester et de valider la solution réalisée. (Est ce que l arche en bois lamellé-collé permet de faire tenir le toit de la maquette de gymnase ) Il faudra présenter le «prototype» d un sous ensemble de la maquette accompagné d une présentation assistée par ordinateur montrant la technique utilisée, l ordonnancement, les éléments cités ci-dessus. Situation déclenchante 1 : Discussion sur la nécessité? d utiliser des techniques «similaires» à la réalité. (pour se rapprocher de la réalité)

7 Problème à résoudre : Comment fabriquer les éléments de la maquette. Quels procédés doit on utiliser? Avec quels matériaux? Répartition des équipes sur les différents éléments de la maquette (plusieurs possibilités) Elément de la maquette Possibilités procédés (non donnés aux élèves) Equipe grande arche lamellé collé demi-arc culée mur mur Poteau Mur bois lamellé collé coulage béton, préfabriqué maçonné banché préfabr iqué coffrage sur place ossature bois + bardage Les équipes se répartissent les éléments de la maquette. L objectif est de réaliser un «prototype» de l élément de la maquette. Les élèves devront rechercher les ressources qui leur permettront de réaliser le prototype. Ils devront également présenter les outils et machines nécessaires, les besoins humains, les contrôles à effectuer, et les mesures de sécurité à mettre en place dans le cas de la réalité. (Plusieurs possibilités de répartition des tâches sont offertes. Tout dépend de l objectif de synthèses). + expérimentation, test, du prototype réalisé suivant les problématiques qui émergent de la réalisation (Est ce que l arche en lamellé-collé ne fléchira-t-elle pas? Est ce que le poteau résistera aux tests de compression? Est ce qu il est nécessaire de mettre des armatures dans le béton? (aide CD béton)

8 Séquence 2 : 3 séances Hypothèses : Chaque équipe donne son avis sur le sous-ensemble à réaliser. Echange 1 : Tour de table des hypothèses qui permet de connaître les conceptions initiales des élèves. C est l occasion d orienter les élèves vers une investigation sur les techniques qui ont été utilisées dans la réalité ou les techniques qui auraient pu être utilisées. Les élèves devront se poser la question de comment «calquer» cette technique dans la réalisation de la maquette. rappel : problème à résoudre 1 : Comment fabriquer les éléments de la maquette? Quels procédés? Quels matériaux? Quels outils? Actions à mettre en œuvre par les élèves : Les élèves (par équipe) proposent les actions qu ils pensent mettre en œuvre et listent les ressources éventuelles utiles : - recherche (sur Internet, DVD, CD béton, livres, ) la technique utilisée. - prendre en compte les dimensions réelles de la maquette (échelle 1/50) - réaliser la pièce (réalisation des gabarits ou coffrages nécessaires) - rechercher les moyens (outils et machines) nécessaires pour la réalisation réelle. Investigations : suivant les propositions ci-dessous, les élèves recherchent (par observation de la réalité) les techniques utilisées. Répartition des tâches dans l équipe : les élèves indiquent l ordre des tâches et indiquent le nom de l élève(s) concerné(s). Ressources : - lamellé-collé : documentation, DVD «Ressources multimédia Enseignement de la technologie», catalogue Polydis, lame de samba, gabarit, colle à bois... - culée, mur banché : documentation, extrait de CD béton «patrimoine et architecture», poudre pierre reconstituée, - mur ossature bois : documentation, site planche de samba, - fichier Solidworks du gymnase. Chaque équipe dispose d Internet et peuvent rechercher des sites à partir d un moteur de recherche. Cela permettra de revenir sur la démarche d utilisation du moteur de recherche. activité parallèle : réalisation du document de Pré.A.O utile pour la restitution. Restitution : Montrer les reportages avec explications du procédé + présentation «prototype» de l élément à fabriquer Expliquer les moyens nécessaires, les contrôles, les mesures de sécurité dans le cas de la réalisation réelle. Résultats d Investigation attendus : - quelques éléments par procédés élément de la maquette procédé Contraintes liées à la fabrication (objet réel) sécurité lamellé collé lamellé collé Fabrication des poutres en atelier. Maque (colle + poussière bois) Semelle avec armature coulée sur place + dans moule Moule, plusieurs personnes, Mur maçonné Une personne, peu de moyen matériel Casque, chaussure de sécurité Mur banché Banche, engin de levage, plusieurs personnes Garde corps sur banche, casque Semelle avec armature coulée sur place + coffrage en bois Machine pour creuser, Coffrage, plusieurs personnes, transport du béton prêt à l emploi Garde corps sur banche, casque ossature bois + bardage Sciage des éléments en atelier et transport sur chantier pour montage Garde corps sur banche, casque - Les contrôles à effectuer et les moyens de contrôle (verticalité des murs, des poteaux niveau à bulle, fil à plomb ) - Représentation «élève» de l ordonnancement des tâches. Vers la synthèse : Contraintes liées à la fabrication (temps de réalisation, moyens humains, matériels, engin de levage). Faire apparaître les différences entre chaque réalisation : mur maçonnerie, mur banché, éléments préfabriqués Contrôle : niveau à bulle, fil à plomb. Prototype : permet de faire des essais. Maquette : montre la réalité (en partie)

9 Séquence 3 : 2 à 3 séances Réalisation de la maquette du gymnase séquence 3 «le chantier de la maquette» Connaissances Antériorités et ordonnancement Processus opératoire de réalisation d un objet technique. Maquette Contraintes liées aux procédés de fabrication, de contrôle et de validation. Socle commun Thème de convergence Histoire des arts PDMF Situation déclenchante 1 : date butoir Capacités Justifier des antériorités des opérations de fabrication ou d assemblage (N2) Situer son action sur un planning de réalisation d un objet technique (N2). Participer à la réalisation de la maquette d un objet technique (N3) Distinguer l usage d une maquette et d un prototype dans le développement d un objet technique (N2). Énoncer les contraintes de sécurité liées à la mise en œuvre d un procédé de réalisation (N2). Travail en équipe Santé, sécurité.? 3 fois 6 équipes

10 Déroulement : Une première réflexion a été menée (séquence précédente) sur l ordonnancement pour l obtention d une pièce ou d un sous -ensemble (exemple : poutre ou culée, ou élément du mur banché, ). Nous sommes maintenant dans la situation du «chantier» de la maquette du gymnase. Il faudra tenir compte du nombre d élèves participants (18 équipes en tout sur une matinée, 6 équipes sur par créneau horaire), du nombre d outillages (exemple : 2 moules pour réaliser 18 culées), de l avancé du chantier. Par la suite, les élèves participent à la réalisation de la maquette et recensent les éventuels problèmes de sécurité. Problème à résoudre 1 : Comment s organiser pour tenir les délais? Qui fait quoi? On commence par quoi? Quels postes de travail?... Hypothèses : Chaque équipe donne son avis. Il y a beaucoup de solutions. Les élèves ne voient pas au premier abord les contraintes. Par ailleurs le professeur a également des contraintes de gestions de matériel et de gestion de l espace dans la salle. L organisation dans la salle peut être prévue. Echange 1 : Permet de faire apparaître la nécessité de se répartir sur différents postes (peut-être par rapport à une spécialité professionnelle). Permet également de les amener à proposer un planning en tenant compte de certaines contraintes (exemple : nombre de moule). Le professeur montre l organisation (dans l espace) prévue. Voir «organisation dans l espace» Répartition des équipes sur les différents lieux du chantier (atelier et chantier). Actions à mettre en œuvre par les élèves : - lister les opérations pour les sous-ensembles à fabriquer et le nombre de pièces (ou sousensemble) à réaliser, - lister le matériel nécessaire dont on dispose, - présenter un planning pour leur poste de travail Echange 2 : Les élèves proposent une planification et on peut mettre en évidence les contraintes de matériel et la nécessité de faire avancer le chantier. Proposition du planning «prof» qui servira à la réalisation collective. Voir «les plannings» Activité : Les élèves sont maintenant en activité de participation au chantier (suivant la répartition des postes de travail). Ils font avancer le chantier et complète au fur et à mesure le planning. Au bout d un moment, le professeur stoppe les activités pour introduire la situation déclenchante 2. Situation déclenchante 2 : Vidéo montrant un problème de sécurité (extrait film d animation INRS Attention chantier!)

11 Problème à résoudre 2 : Quels sont les problèmes de sécurité sur le chantier? Comment s en prémunir? Investigations : Les élèves peuvent, en travaillant sur le chantier de la maquette, recenser (imaginer) les problèmes de sécurité rencontrés (sur la maquette) et qui ceux qui surviendraient dans le cas d une réalisation réelle du gymnase. De plus, ils peuvent compléter ce travail par une recherche documentaire ou Internet. Activité parallèle : reportages pour la restitution Restitution : Sur la sécurité : - les risques sur le chantier - les moyens de se prémunir des dangers Sur le planning : - bilan sur l état d avancement du chantier et repère correspondant sur le planning. Résultats d Investigation attendus : Les garde-corps sur les banches, les filets de protection, les chaussures de sécurité, la protection contre le bruit, un masque contre les inhalations de la colle (lamellé-collé), contre les poussières de bois, pierre reconstituée, les gants Les problèmes rencontrés : blocage du chantier, attente, occupation des banches, Vers la synthèse : Quels sont les deux types de protections sur un chantier (collectives et individuelles) A quoi sert un planning? nécessité d antériorités? nécessité de commencer un deuxième sous ensemble avant que le premier soit terminé, temps de prise, ou de séchage, occupation des moules ou coffrages (exemple : sous ensemble «culée grande arche»). Voir synthèse Processus de réalisation 2 et 3 ou voir «synthèse séquence 3»

12 Réalisation de la maquette du gymnase séquence 4 «le bilan carbone» Connaissances Origine des matières premières et disponibilité des matériaux. Socle commun Thème de convergence Histoire des arts PDMF Situation déclenchante : Capacités Identifier l origine des matières premières et leur disponibilité (N1) Associer le matériau de l objet technique à la matière(s) première(s) (N1). Identifier l impact d une transformation et d un recyclage en termes de développement durable (N1) mobiliser des connaissances pour comprendre des questions liées à l environnement et au développement durable Santé, développement durable.? Séquence 4 : 2 séances Déroulement : La situation déclenchante de cette séquence introduit la question «la construction du gymnase a-t-elle des conséquences sur l environnement?» (matériaux, procédés). Problème à résoudre : Où trouver les matériaux utilisés? (Quel bilan carbone?) Quel est l impact sur l environnement? transport, émissions CO2 (bilan carbone). Hypothèses : Chaque équipe donne son avis. Echange 1 : Permet d introduire la notion de «bilan carbone» (qui n est pas un objectif d apprentissage mais un prétexte à s interroger sur l origine des matériaux et leur disponibilité. Le professeur propose de calculer le bilan carbone (simplifié) de la réalisation du gymnase. Il est nécessaire de lister avec les élèves les facteurs émissifs à prendre en compte. Les équipes se répartissent les différents éléments de la maquette. Actions à mettre en œuvre par les élèves : Préparer un tableur (peut être préparé par le professeur). Recherche les éléments nécessaires au calcul du bilan carbone (voir investigation) En fonctions de l origine géographique, recenser les kms de transport. Compléter le tableur. Les actions à mettre en œuvre sont classées chronologiquement et la répartition des tâches est notée sur le fichier de carte heuristique.

13 Investigations : Recherche des matières premières utilisées, Recherche de leur origine géographique Recherche de leur disponibilité géographique Recherche des résultats de facteurs émissifs (pour matériau, transport, voir guide ademe) Ressources : - logiciel de carte heuristique pour le partage des tâches - Liste des matériaux utilisés dans la réalisation réelle. - site : ou - ademe.guide FE_V5) p87, p182 - Documentation : origines des matières premières (forêts, carrières, usine de transformation, bpe, scierie), - Document extrait du CD béton Activité parallèle : reportages pour la restitution Restitution : Pour les matériaux utilisés, les matières premières correspondantes. L origine des matières premières, leurs lieux d extraction, de transformation Le calcul du bilan carbone sur tableur. Résultats d Investigation attendus : Le béton vient du ciment+l eau+granulat. Le ciment vient des carrières d argile et de calcaire. On en trouve à... Le béton a été amené sur le chantier. Une usine de béton prêt à l emploi se trouve sur la commune de Les armatures métalliques viennent de l acier est extrait dans des minerais. Le plus proche se trouve à Le bois vient des forêts de Il est transporté en Vers la synthèse : De quoi faut-il tenir compte si on ne veut limiter la «pollution» lors de la réalisation du gymnase. impact sur l environnement (origine, transport, transformation, ) Les matières premières utilisées sont elles disponibles à volonté? Voir Synthèse Matériaux utilisés 3 ou voir «synthèse séquence 4»

14 Réalisation de la maquette du gymnase séquence 5 «présentation» Connaissances Outils logiciels (traitement de textes, tableur-grapheur, de présentation, de création et de visualisation 3D) Propriété intellectuelle. Copyright et copyleft. Outils de base d un environnement d un espace numérique de travail (ENT). Socle commun Thème de convergence Histoire des arts PDMF Situation déclenchante : Travail en équipe, B2I Travail en classe Ce que l on a appris Capacités Organiser des informations pour les utiliser. Produire, composer et diffuser des documents.(n3) Identifier les sources (auteur, date, titre, lien vers la ressource) (N1) Identifier les droits d utilisation et de partage des ressources et des outils numériques, ainsi que les risques encourus en cas de non respect des règles et procédures d utilisation (N1)? Parents Séquence 4 : 2 séances Déroulement : Les équipes continuent et finalisent le document de présentation de la réalisation de la maquette du gymnase. Ils agrémentent leur propos par des illustrations. Problème à résoudre : Comment présenter le travail fait en classe aux parents? Avec quel logiciel? Est ce que j ai le droit de récupérer des images issues d Internet pour les faire figurer sur le document? Est ce que je peux mettre des photos contenant des visages d élèves. Hypothèses : Chaque équipe donne son avis. Echange 1 : Permet d apporter les premières réponses aux problématiques. Actions à mettre en œuvre par les élèves : Faire le points sur l avancé du document. Lister les «images» ou photos manquantes pour illustrer. Se répartir les tâches (carte free mind) Préparer un répertoire de stockage. Placer le document sur le site du collège. Dépose des synthèses sur l ENT. Vers la synthèse : Retour sur les questions de départ liées aux droits. Comment savoir si on a le droit ou pas. Lister les moyens permettant la mutualisation du travail (par le réseau ou l ENT) Voir synthèse Communication et gestion de l information 2 ou voir «synthèse séquence 5»

15 Documents d organisation du «chantier de la maquette»

16 Organisation dans l espace (atelier et chantier) Poste grande arche (en atelier) Poste demi-arc + pièce bois (en atelier) Poste Pièces d assemblage (en atelier et sur chantier) Equerre de fixation (pilier ossature bois), Montage des sousensembles Poste Culée en béton moulées en atelier et placées sur le chantier dans béton coulé. + fixation (arche/culées) (en atelier et sur chantier) Chantier Poste mur ossature bois (en atelier et sur chantier) Poste Mur, semelle, poteau en béton (sur chantier)

17 Les plannings par poste

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