Sciences de la nature. 4 e à 6 e année

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1 Sciences de la nature 4 e à 6 e année Programme d études 2003

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3 TABLE DES MATIÈRES Table des matières Introduction Historique...1 Justification...1 Composition du programme Apprentissage et enseignement des sciences...3 Les trois processus de la culture scientifique...4 Répondre aux besoins de tous les apprenants...5 L écriture dans le programme de sciences...6 Appréciation et évaluation...7 Techniques d appréciation...8 Résultats d apprentissage Cadre de résultats d apprentissage...11 Résultats d apprentissage transdisciplinaires...12 Résultats d apprentissage généraux...13 Résultats d apprentissage par cycle...13 Résultats d apprentissage spécifiques...14 L organisation du Programme d études...14 Plan des unités...15 Résultats d apprentissage d attitudes e année Sciences de la vie : Les habitats et les communautés Vue de l ensemble de l unité...24 Résultats d apprentissage spécifiques...25 La lumière Vue de l ensemble de l unité...44 Résultats d apprentissage spécifiques...45 Le son Vue de l ensemble de l unité...62 Résultats d apprentissage spécifiques...63 Les roches, les minéraux et l érosion Vue de l ensemble de l unité...78 Résultats d apprentissage spécifiques e année Sciences de la vie : Les besoins fondamentaux du corps et le maintien d un corps en santé Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES i

4 TABLE DES MATIÈRES Sciences physiques : Les propriétés et les changements de substance Les forces et les machines simples Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques Sciences de l espace et de la terre : Le temps qu il fait Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques e année Sciences de la vie : Diversité de la vie Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques Science physiques : L électricité Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques Le vol Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques La Terre et les sciences de l espace : L espace Vue de l ensemble de l unité Résultats d apprentissage spécifiques Annexe A Annexe B Annexe C Annexe D ii SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

5 REMERCIEMENTS Remerciements Le ministère de l'éducation de Terre-Neuve-et-Labrador tient à exprimer ses remerciements aux enseignants et conseillers pédagogiques qui ont contribué de leur temps, de leurs idées et de leurs suggestions durant la préparation du programme d'études Science Elementary Curriculum Guide. La contribution de tous a été grandement apprécié. Ce document est une traduction et une adaptation du document Science Elementary Curriculum Guide, Department of Education, Division of Program Development, Version française Le ministère de l'éducation aimerait remercier les personnes suivantes pour leur précieuse collaboration lors de l'élaboration du présent document : Joan Dohey, enseignante, Vanier Elementary School, St. John's Tina Maloney, Conseillère pédagogique, Ministère de l'éducation Margaret Wakeham, Directrice adjointe, St. Teresa's / École Ste-Thérèse, St. John's Jill Newhook, Claviste de traitement de texte bilingue, Ministère de l'éducation Le ministère de l'éducation aimerait aussi remercier le Bureau des services en français qui a fourni les services de traduction, ainsi que le Programmes des langues officielles en éducation du Patrimoine canadien qui a fourni de l'aide financière pour ce projet. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES iii

6 REMERCIEMENTS iv SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

7 INTRODUCTION Introduction Historique Justification Le programme d'études décrit dans Foundation for the Atlantic Canada Science Curriculum et dans Sciences 4-6 : Programme d'études a été planifié et élaboré, en collaboration, par des comités régionaux. Des intervenants du système d'éducation de toutes les provinces de l'atlantique ont été consultés pendant l élaboration du programme d'études commun en sciences de la nature pour le Canada atlantique. Le programme de sciences du Canada atlantique est conforme au cadre de sciences de la nature décrit dans le protocole pancanadien Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12. L'enseignement des sciences de la nature dans les provinces de l'atlantique vise à promouvoir la culture scientifique. Celle-ci est une combinaison, en pleine évolution, des habiletés, des connaissances et des attitudes dans le domaine des sciences dont les élèves ont besoin pour être en mesure de poser des questions, de résoudre des problèmes et de prendre des décisions, ainsi que pour pouvoir continuer à apprendre toute leur vie et à conserver leur émerveillement pour le monde qui les entoure. Afin d'acquérir une culture scientifique, les élèves ont besoin de diverses expériences d'apprentissage qui leur donneront l'occasion d'explorer, d'analyser, d'évaluer, de synthétiser, d'apprécier et de comprendre les interactions qui existent entre les sciences, la technologie, la société et l'environnement et qui marqueront leur vie personnelle, leur carrière et leur avenir. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 1

8 INTRODUCTION 2 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

9 COMPOSITION DU PROGRAMME Composition du programme Apprentissage et enseignement des sciences Ce qu'apprennent les élèves dépend fondamentalement de la façon dont ils l'ont appris. L'objectif de la culture scientifique pour tous a rendu nécessaires de nouvelles formes d'organisation de la classe, de communication et de stratégies d'enseignement. L'enseignant est le lien qui permet à l'apprentissage de se produire; il doit notamment : créer un milieu scolaire propice à l'apprentissage et à l'enseignement des sciences concevoir des expériences d'apprentissage qui permettent aux élèves d'atteindre les résultats prévus stimuler et gérer la discussion en classe afin de favoriser l'apprentissage découvrir les motivations, les intérêts, les aptitudes et les styles d'apprentissage des élèves, puis les mettre au service de l'apprentissage et de l'enseignement analyser le mode d'apprentissage des élèves, les activités et tâches scientifiques ainsi que le milieu d'apprentissage, de manière à prendre des décisions d'enseignement au jour le jour choisir des stratégies d'enseignement dans un vaste répertoire L'apprentissage et l'enseignement efficaces des sciences se produisent dans des situations très diverses. Le cadre et les stratégies pédagogiques doivent donc créer un milieu propice à la construction d'apprentissage. En effet, l'apprentissage se fait non pas par absorption passive, mais par un processus selon lequel l'élève tire ses propres conclusions et assimile de nouvelles informations qui lui permettront de construire d'autres concepts. Le développement de la culture scientifique chez les élèves est fonction des activités et des discussions auxquelles ils prennent part et du cadre dans lequel se déroulent ces activités. La disposition des élèves pour les sciences dépend aussi de ces facteurs. Par conséquent, le but du développement de la culture scientifique exige qu'on prête attention à tous les aspects du programme d'études et de l'enseignement. Les expériences d'apprentissage dans l'enseignement des sciences doivent être variées et faire appel au travail individuel et au travail en groupe, à la discussion tant entre élèves qu'entre élèves et enseignant ainsi qu'à des activités pratiques qui permettent aux élèves de formuler et d'évaluer des explications aux phénomènes faisant l'objet de l'étude. De telles recherches, s'ajoutant à l'évaluation des preuves réunies, donnent aux élèves l'occasion de mieux comprendre la nature des sciences et l'état des connaissances scientifiques. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 3

10 COMPOSITION DU PROGRAMME Les trois processus de la culture scientifique On dit qu'un élève possède une culture scientifique lorsqu'il sait comment et s implique à : réaliser des recherches scientifiques, résoudre des problèmes et prendre des décisions. Recherche scientifique La recherche scientifique comprend deux volets : poser des questions et trouver des explications aux phénomènes qu'on étudie. Bien qu'on s'accorde généralement pour dire qu'il n'existe pas de méthode scientifique, les élèves doivent avoir certaines habiletés pour prendre part aux activités du programme de sciences. Ils doivent notamment savoir poser des questions, observer, tirer des conclusions, prévoir, mesurer, faire des hypothèses, classifier, concevoir des expériences, ainsi que réunir des données, les analyser et les interpréter. Ces activités donnent aux élèves l'occasion de comprendre, et de mettre en pratique, le processus de la formulation de théories en sciences et la nature des sciences. Résolution de problèmes La résolution de problèmes fait appel à la recherche de solutions aux problèmes humains. Elle consiste à proposer et à créer des prototypes, des produits et des techniques, puis à les mettre à l'essai, dans le but d'obtenir la solution optimale à un problème donné. Prise de décisions La prise de décisions consiste à déterminer ce que nous, en tant que citoyens, devrions faire dans un cas particulier ou en réponse à une situation donnée. La prise de décisions est importante en soi, mais elle débouche aussi sur la recherche scientifique et la résolution de problèmes. 4 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

11 COMPOSITION DU PROGRAMME Répondre aux besoins de tous les apprenants Il est bien précisé dans Foundation for the Atlantic Canada Science Curriculum qu'il est nécessaire d élaborer et de mettre en oeuvre un programme de sciences qui donne les mêmes chances à tous les élèves, compte tenu de leurs aptitudes, de leurs besoins et de leurs intérêts. L'enseignant doit se rendre compte que tous les élèves de sa classe n'ont pas la même capacité d'apprentissage et il doit adapter son enseignement à cette réalité. Afin d'adapter son enseignement aux besoins de tous les apprenants, l'enseignant doit créer des occasions qui tiendront compte du style d'apprentissage de ses élèves. En outre, l'enseignant doit non seulement savoir qu'il existe des préjugés sexistes et culturels et les éviter dans son enseignement, mais il doit aussi s'efforcer d'éliminer tout stéréotype sexiste ou culturel quant à l'intérêt des élèves pour les sciences et les mathématiques et à leur réussite dans ces matières. La recherche prouve que, lorsque le programme d'études parle à l'esprit de chaque élève, et qu'il est bien adapté sur le plan socioculturel, il intéresse davantage les groupes traditionnellement sous-représentés en sciences et, de fait, tous les élèves. Dans ses décisions d'enseignement, l'enseignant doit tenir compte des besoins d'apprentissage, des préférences, des points forts, des aptitudes, des expériences, des intérêts et des valeurs de chaque apprenant. Idéalement, les possibilités d'apprentissage de chaque élève devraient être exploitées au maximum pendant les leçons de sciences. Bien que des résultats d'apprentissage spécifiques aient été fixés pour chaque unité, l'enseignant doit se rendre compte que les élèves ne progressent pas tous au même rythme. L'enseignant devra donc prévoir du matériel et des stratégies qui tiendront compte de cette diversité et qui valideront le travail de l'élève lorsqu'il aura atteint les résultats d'apprentissage selon ses propres compétences. L'enseignant doit absolument formuler des attentes élevées pour tous les élèves et voir à ce que ceux-ci aient les mêmes chances de connaître la réussite au fur et à mesure qu'ils s'efforcent d'atteindre les résultats d apprentissage fixés. L'enseignant doit adapter l'organisation de ses leçons, ses stratégies d'enseignement, ses méthodes d'évaluation, son temps et les ressources d'apprentissage afin de répondre aux besoins des élèves et de tirer parti de leurs points forts. L'enseignant trouvera dans ce guide toute une gamme d'expériences d'apprentissage, qu'il choisira en fonction des besoins très divers de ses élèves. De même, il devra trouver dans les diverses méthodes d'évaluation suggérées celles qui permettent le mieux aux élèves de montrer ce qu'ils ont appris. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5

12 COMPOSITION DU PROGRAMME L écriture dans le programme de sciences Les expériences d'apprentissage devraient donner aux élèves l'occasion de s'exprimer, par l'écriture et par d'autres moyens, dans le cadre de leur apprentissage. Il faut donc encourager tous les élèves, à tous les niveaux, à exprimer par écrit, en leurs propres mots, leurs suppositions, leurs théories, leurs récapitulations, les connexions qu'ils ont découvertes, les choses qu'ils ont comprises, les questions qu'ils se posent et les nouvelles informations qu'ils cherchent à comprendre. Le journal de bord est un véhicule important pour ce genre d activité. Il faut aussi qu'ils apprennent à bien prendre des notes, car cet élément intrinsèque de l'apprentissage des sciences peut les aider à enregistrer, à organiser et à comprendre les informations qu'ils tirent de diverses sources. La présentation de données et de résultats sous forme de schéma, de cartes, de tableaux, de graphiques, de dessins et de schémas donne aux élèves de bons outils d'étude et les aide à apprendre. Les expériences d'apprentissage des sciences devraient aussi donner aux élèves de nombreuses occasions de communiquer aux autres, dans le cadre d'activités prévues à cet effet ou de façon impromptue, ce qu'ils ont découvert et compris, à différentes fins et devant divers auditoires. Ces expériences doivent encourager les élèves à bien enregistrer et transmettre l'information et les idées, ainsi qu'à exprimer leurs idées à l'aide du vocabulaire des sciences. C'est en parlant, oralement et par écrit, des concepts qu'ils doivent apprendre que les élèves arrivent à mieux comprendre les concepts et le vocabulaire connexe. Il faudra bien expliquer aux apprenants, et leur montrer, les stratégies qu'ils doivent mettre en place et appliquer afin de bien lire, voir, interpréter et utiliser divers textes de sciences à diverses fins. Il sera tout aussi important de leur faire la démonstration des stratégies qu'ils doivent mettre en place et appliquer pour choisir, construire et utiliser divers modes de communication en sciences. 6 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

13 COMPOSITION DU PROGRAMME Appréciation et évaluation Les termes «appréciation» et «évaluation» sont souvent utilisés l'un pour l'autre, et pourtant ils désignent des démarches différentes. Dans les textes rédigés pour les programmes de sciences de la région de l'atlantique, ces termes se définissent comme suit. L appréciation est une démarche systématique de collecte de renseignements sur l'apprentissage de l'élève. L évaluation est la démarche qui conduit à analyser les données fournies par l appréciation, puis à y réfléchir et à les résumer et enfin à porter un jugement ou à prendre des décisions en fonction des données recueillies. L'évaluation et l'appréciation sont donc deux étapes d'une démarche qui permet de mesurer, ou d'apprécier, le niveau d'apprentissage atteint par les élèves, démarche qu'on appelle «évaluation». L'évaluation améliore donc l'enseignement et l'apprentissage. Si nous voulons que les élèves prennent plaisir à apprendre, maintenant et pendant toute leur vie, nous devons formuler des stratégies qui les feront participer à la démarche d'évaluation à tous les niveaux. Si les élèves connaissent les résultats qu'ils doivent atteindre et les critères selon lesquels leur travail sera évalué, ils seront en mesure de choisir les meilleures façons de démontrer ce qu'ils ont appris. Le programme d'études régional en sciences suggère des expériences qui encouragent l'apprentissage dans le cadre des quatre principes de base : STSE, habiletés, connaissances et attitudes. Il traduit aussi les trois grands processus de l'apprentissage des sciences : la recherche scientifique, la résolution de problèmes et la prise de décisions. Il est utile à l'enseignant, lorsqu'il évalue les progrès de ses élèves, de connaître certaines activités/habiletés/actions qui sont associées à chaque processus de l'apprentissage des sciences. Il en trouvera des exemples dans les listes suivantes. L'apprentissage des élèves peut être décrit en fonction de leurs aptitudes à réaliser ces tâches. Recherche scientifique définir les questions reliées à un sujet préciser les descripteurs ou facteurs qui ciblent la recherche pratique et théorique choisir un moyen approprié de trouver les informations voulues faire des observations soi-même faire des expériences, enregistrer et interpréter les données, et tirer des conclusions concevoir une expérience qui met à l'essai des rapports et des variables rédiger des rapports de laboratoire qui répondent à des besoins divers (limiter la production de rapports «officiels») et mettre l'accent sur les données enregistrées reconnaître que la qualité du processus et la qualité du produit sont importantes SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 7

14 COMPOSITION DU PROGRAMME Résolution de problèmes faire une définition claire du problème formuler un éventail de solutions possibles au problème se rendre compte qu'il y a plusieurs solutions à envisager planifier et concevoir un produit ou un appareil destiné à résoudre un problème, construire divers prototypes acceptables, en faire l'essai-pilote, évaluer et mettre au point afin de répondre à un besoin présenter le processus, le produit ou l'appareil mis au point et expliquer pourquoi c'est le «meilleur» reconnaître que la qualité du processus et la qualité du produit sont importantes Prise de décisions tirer des informations de diverses sources évaluer la validité de la source d'information évaluer l'information qui est pertinente cerner les différentes perspectives qui influent sur une décision présenter les informations de manière équilibrée se servir d'informations à l'appui d'une perspective donnée recommander une décision et fournir des preuves à l'appui communiquer une décision et donner la «meilleure» solution Techniques d appréciation Les techniques d appréciation devraient être conformes au style d'apprentissage et d'enseignement utilisé. L'enseignant trouvera dans le présent guide différentes possibilités, parmi lesquelles il pourra choisir en fonction des résultats d'apprentissage, de la classe, et des politiques de l'école ou du district. Il est important que les élèves connaissent le but de l'évaluation, les méthodes utilisées et le système d appréciation utilisé. Pour que l appréciation formative favorise l'apprentissage, il faut faire savoir aux élèves, quand on leur remet leurs résultats, ce qu'ils doivent faire pour s'améliorer. Observation (formelle ou informelle) Cette technique permet de réunir des données assez rapidement pendant le déroulement d'une leçon. Si l'observation est formelle, les élèves savent qu'ils sont observés et ils savent aussi sur quels critères porte l'observation. Dans le cas de l'observation informelle, l'enseignant fait une vérification fréquente mais brève d'un critère donné. L'observation renseigne l'enseignant sur le niveau de participation d'un élève à une tâche donnée ainsi que sur la façon dont il utilise un appareil ou applique une méthode donnée. Les résultats de l'observation pourront être notés sur une liste de contrôle, sur une échelle d appréciation ou prendre la forme de notes rapides. Il est important de planifier l'observation, afin de savoir quels seront les critères évalués, d'avoir sous la main la liste de contrôle (ou autre support) voulue et de pouvoir observer tous les élèves dans un délai raisonnable. 8 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

15 COMPOSITION DU PROGRAMME Rendement Ce programme d'études encourage l'apprentissage par la participation active. De nombreux résultats d'apprentissage qui se trouvent dans le guide développent les habiletés et leur application. Il y a un équilibre entre le contenu et le processus scientifique. Afin que les élèves puissent apprécier l'importance du développement des habiletés, l appréciation doit donner de la rétroaction sur les différentes habiletés, par exemple : la bonne façon d'utiliser un appareil, une technique expérimentale, l'aptitude à interpréter ou à suivre des instructions, à faire de la recherche, à organiser et à présenter les informations. L appréciation du rendement se fait le plus souvent par observation du processus. Journal Bien qu'il ne fasse pas l'objet d'une évaluation officielle, le journal donne aux élèves l'occasion d'exprimer leurs pensées et leurs idées de façon réfléchie. Le journal, dans lequel l'élève note ses sentiments, ses perceptions de la réussite et ses réactions à de nouveaux concepts, permet de cerner le style d'apprentissage qui fonctionne le mieux pour l'élève. Or, savoir comment apprendre est une information précieuse. Ce que les élèves notent dans leur journal donne une indication des attitudes qu'ils sont en train d'acquérir à l'égard des concepts, des processus et des habiletés des sciences et de la façon dont ces attitudes pourraient être appliquées dans la société. Une auto-appréciation est prévue dans le cadre du journal; elle permet aux élèves de réfléchir à leur forces, à leurs faiblesses, à leurs attitudes et à leurs intérêts, ainsi que d'envisager de nouvelles idées. Ces tendances en développement pourraient contribuer à des décisions de carrière et au choix d'études à poursuivre. Entrevue Ce programme d'études encourage la compréhension et l'application de concepts scientifiques. En posant des questions à l'élève, l'enseignant peut vérifier si l'élève répète simplement ce qu'il a entendu ou s'il a vraiment appris quelque chose. La discussion permet à l'élève de montrer qu'il est capable d'utiliser les informations et de comprendre. L'entrevue peut être un bref échange de questions et réponses entre l'enseignant et l'élève ou elle peut prendre la forme d'un entretien entre l'enseignant, l'élève et le père ou la mère de l'élève. Ce genre de rencontre permet à l'élève de prendre l'initiative de montrer qu'il a compris. Il est bon que les élèves sachent quels seront les critères d appréciation des entrevues officielles. Cette technique d appréciation est favorable aux élèves qui sont plus forts à l'oral qu'à l'écrit. Papier-crayon (contrôle écrit) Cette technique peut être formative ou sommative. Plusieurs des résultats d'apprentissage du programme d'études prévoient un exposé d'idées, de données, de conclusions ou de résultats de recherche pratique ou de recherche dans des ouvrages. Ces travaux peuvent être faits par écrit afin d'être exposés ou peuvent simplement être directement évalués par l'enseignant. Qu'il s'agisse d appréciation SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 9

16 COMPOSITION DU PROGRAMME continue ou finale, les élèves doivent savoir ce qu'on attend d'eux et selon quelle méthode ils seront évalués. L'enseignant peut faire des contrôles écrits pour vérifier les connaissances acquises, la compréhension et l'application des concepts par les élèves, mais cette méthode ne fonctionne pas très bien pour l'évaluation des habiletés, des processus et des attitudes. L'enseignant ne devra donc choisir le contrôle écrit (papier-crayon) que si l'objectif de l'évaluation s'y prête. Présentation Pour atteindre certains résultats d'apprentissage du programme d'études, l'élève doit analyser et interpréter des informations afin de cerner les interactions qui existent entre les sciences, la technologie, la société et l'environnement, ou encore savoir travailler en équipe et communiquer des informations. Ces activités ont tout intérêt à être faites, et appréciées, sous forme de présentation, malgré le temps que cela prend. La présentation peut être orale, écrite, sous forme d'images, par sommaire de projet (expo-sciences) ou sur support électronique (vidéo ou logiciel). Quels que soient la complexité de la présentation et le support utilisé, il est important de l'évaluer en fonction des résultats d'apprentissage. En effet, ce sont ces résultats qui déterminent le processus, les concepts et le contexte de la présentation. Portfolio Le portfolio est une autre technique permettant d apprécier si l'élève atteint les résultats d'apprentissage prévus dans le programme d'études sur une période plus longue. Cette technique met l'élève au centre du processus. En effet, l'élève doit prendre certaines décisions au sujet du portfolio et du contenu de celui-ci. Si l'enseignant choisit ce mode d'évaluation, il devra décider ce qui ira dans le portfolio, comment se fera la sélection, comment sera utilisé le portfolio, comment et où il sera rangé, et comment il sera évalué. Le portfolio devrait être un registre à long terme des progrès de l'élève en matière d'habiletés et d'apprentissage. Ce genre de dossier est important pour la réflexion individuelle et l'auto- évaluation, mais il est important aussi de le montrer aux autres. Tous les élèves, mais surtout les plus jeunes, prennent plaisir à examiner un portfolio et à voir les progrès réalisés au fil du temps. 10 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

17 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Résultats d apprentissage Cadre de résultats d apprentissage Le programme de sciences repose sur un cadre de résultats d'apprentissage, qui comprennent : résultats d'apprentissage essentiel de fin de scolarité, résultats d'apprentissage généraux, résultats d'apprentissage par ordre d'enseignement et résultats d'apprentissage spécifiques. Les résultats d'apprentissage généraux, les résultats d'apprentissage par ordre d'enseignement et les résultats d'apprentissage spécifiques sont conformes aux objectifs pancanadiens énoncés dans le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12, dont on voit le schéma à la grille conceptuelle de la figure 1. FIGURE 1 On trouvera dans ce guide des résultats d'apprentissage particuliers au cours, des suggestions d'apprentissage, d'enseignement et d'évaluation, ainsi que des ressources visant à aider les élèves à atteindre ces résultats. Les enseignants trouveront dans Foundation for the Atlantic Canada Science Curriculum une description des résultats d'apprentissage essentiels de fin de scolarité, une vision de la culture scientifique, les résultats d'apprentissage généraux et les résultats d'apprentissage par cycle. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 11

18 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Résultats d apprentissage transdisciplinaires Les résultats d'apprentissage transdisciplinaires sont les connaissances, les habiletés et les attitudes que doivent atteindre les élèves avant la fin de leurs études secondaires. Ces résultats d'apprentissage transdisciplinaires prépareront les élèves à continuer d'apprendre pendant toute leur vie. Les attentes exprimées par ces résultats d'apprentissage ne sont pas réparties par matières scolaires; elles sont exprimées sous forme de connaissances, d'habiletés et d'attitudes acquises tout au long de la scolarité. Elles confirment que les matières scolaires ne sont pas des compartiments étanches et que les élèves doivent acquérir des aptitudes communes à plusieurs, aptitudes qui les prépareront à aborder les possibilités, les responsabilités et les exigences, en évolution constante, de la vie après l'école. Certaines provinces ajouteront des résultats d'apprentissage transdisciplinaires si elles le jugent nécessaire. Résultats d'apprentissage transdisciplinaires : Expression artistique Les finissants seront en mesure de porter un jugement critique sur diverses formes d art et de s exprimer par les arts. Civisme Les finissants seront en mesure d apprécier, dans un contexte local et mondial, l interdépendance sociale, culturelle, économique et environnementale. Communication Les finissants seront capables de comprendre, de parler, de lire et d écrire une langue (ou plus d une), d utiliser des concepts et des symboles mathématiques et scientifiques afin de penser logiquement, d apprendre et de communiquer efficacement. Développement personnel Les finissants seront en mesure de poursuivre leur apprentissage et de mener une vie active et saine. Résolution de problèmes Les finissants seront capables d utiliser les stratégies et les méthodes nécessaires à la résolution de problèmes, y compris les stratégies et les méthodes faisant appel à des concepts reliés au langage, aux mathématiques et aux sciences. Compétences technologiques Les finissants seront en mesure d utiliser diverses technologies, de faire preuve d une compréhension des applications technologiques et d appliquer les technologies appropriées à la résolution de problèmes. Développement spirituel et moral Les finissants sauront comprendre le rôle des systèmes de croyances dans le façonnement des valeurs morales et du sens éthique. 12 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

19 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Résultats d apprentissage généraux Les résultats d'apprentissage du cadre commun reposent sur les résultats d'apprentissage généraux, qui définissent les composantes essentielles de la culture scientifique. Quatre résultats d'apprentissage généraux ont été cernés pour délimiter les quatre aspects critiques de la culture scientifique de l'élève. Ils reflètent le caractère global et les liens étroits qui caractérisent l'apprentissage, et ils doivent être considérés comme interdépendants et complémentaires. Sciences, technologie, société et environnement L'élève sera apte à mieux comprendre la nature des sciences et de la technologie ainsi que les interactions qui existent entre les sciences et la technologie et les contextes social et environnemental des sciences et de la technologie. Habiletés L'élève construira les habiletés requises pour la recherche scientifique et technologique, la résolution de problèmes, la communication de concepts et de résultats scientifiques, la collaboration et la prise de décisions éclairées. Connaissances Attitudes L'élève construira des connaissances et une compréhension des concepts liés aux sciences de la vie, aux sciences physiques et aux sciences de la terre et de l'espace, et appliquera sa compréhension à l'interprétation, à l'intégration et à l'élargissement de ses connaissances. On encouragera l'élève à acquérir des attitudes favorisant l'acquisition de connaissances scientifiques et technologiques et leur application pour leur propre bien et pour le bien de la société et de l'environnement. Résultats d apprentissage par cycle Les résultats d'apprentissage par cycle sont des énoncés qui indiquent ce que l'élève devrait savoir, être apte à faire et apprécier à la fin de la 3e année, de la 6e année, de la 9e année et de la 12e année à la suite de ses expériences cumulatives d'apprentissage des sciences. Ces résultats d'apprentissage sont tirés du Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 13

20 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Résultats d apprentissage spécifiques L organisation du Programme d études Les résultats d'apprentissage spécifiques désignent ce que l'élève devrait savoir et être capable de faire pour chaque année du programme scolaire. Ils visent à aider l'enseignant à concevoir des expériences d'apprentissage et des tâches d'évaluation. Les résultats d'apprentissage spécifiques sont un cadre destiné à aider l'élève à atteindre les résultats d'apprentissage par ordre d'enseignement, les résultats d'apprentissage généraux et, en fin de compte, les résultats d'apprentissage essentiels de fin de scolarité. Les résultats d'apprentissage spécifiques sont répartis en unités pour chaque année du programme scolaire. Les résultats d'apprentissage spécifiques désignent ce que l'élève devrait savoir et être capable de faire à la fin de chaque cours. Les expériences d'apprentissage et les tâches d appréciation seront choisies en fonction d'eux. Ces résultats d'apprentissage représentent un cadre raisonnable destiné à aider l'élève à atteindre les résultats d'apprentissage par cycle et les résultats d'apprentissage généraux. Pour chaque cours, les résultats d'apprentissage spécifiques sont répartis en unités, dont chacune est consacrée à un sujet particulier. Ils sont accompagnés de suggestions d'apprentissage, d'enseignement, d'évaluation et de ressources. L'ordre dans lequel les unités d'un cours sont présentées dans le guide est une séquence recommandée. Dans certains cas, la raison de cette séquence vient du flux conceptuel pendant l'année. Autrement dit, une unité pourrait introduire un concept qui sera développé dans l'unité suivante. De même, il est possible qu'une unité mette en valeur une habileté ou un contexte qui sera exploité plus tard. Il est aussi possible que des unités, ou certains aspects des unités, puissent être combinés ou intégrés. Ce serait une façon d'aider les élèves à essayer de faire des rapprochements entre des sujets étudiés en sciences ou bien entre les sciences et le monde réel. L'essentiel est de donner aux élèves des occasions d'aborder les concepts des sciences et les problèmes scientifiques dans des contextes qui sont parlants, mais aussi socialement et culturellement pertinents. 14 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

21 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Plan des unités Toutes les unités sont présentées en quatre colonnes, sur deux pages (voir figure 2). Dans certains cas, les quatre colonnes continuent à la page suivante. Les résultats d'apprentissage de chaque unité sont regroupés sous un sujet qui est indiqué en-haut de la page de gauche. Colonne 1 : Résultats d apprentissage spécifiques La première colonne comprend un groupe de résultats d'apprentissage qui ont été formulés pour le programme de sciences 4-6 de Terre-Neuve-et-Labrador et qui sont basés sur le protocole pancanadien Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12. Ces résultats d'apprentissage relèvent de trois domaines : sciences, technologie, société et environnement (STSE), habiletés et connaissances. Le numéro du résultat d'apprentissage est indiqué, entre parenthèses, après l'énoncé. Certains résultats d'apprentissage de STSE et d'habiletés tiennent compte de l'âge des élèves et doivent donc être abordés en conséquence. Les résultats d'apprentissage spécifiques sont regroupés par sujet. D'autres regroupements sont possibles et, dans certains cas, nécessaires pour tirer parti de la situation locale. Le regroupement des résultats d'apprentissage suggère une séquence d'enseignement. L'enseignant préférera peut-être suivre sa propre séquence, pour répondre aux besoins d'apprentissage de ses élèves. Colonne 2 : Stratégies d apprentissage et d enseignement La deuxième colonne contient des suggestions d'expériences et de milieu d'apprentissage qui aideront les élèves à atteindre les résultats d'apprentissage figurant dans la première colonne. Cette colonne peut aussi comprendre une élaboration des résultats d'apprentissage ainsi que des renseignements généraux. Les suggestions de cette colonne ont pour but de donner une approche globale à l'enseignement. Certaines de ces suggestions visent un seul résultat d'apprentissage et d'autres un groupe de résultats. Colonne 3 : Quelques stratégies d appréciation La colonne 3 contient des suggestions de modes d appréciation des progrès fait par les élèves en vue des résultats d'apprentissage. On suggère plusieurs modes d appréciation : observation, rendement, journal, papier-crayon, entrevue, présentation et portfolio, mais d'autres sont possibles. Certaines de ces méthodes servent à apprécier un seul résultat d'apprentissage, d'autres plusieurs. Le numéro entre parenthèses qui suit le mode d appréciation est celui du ou des résultats d'apprentissage visés. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 15

22 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Colonne 4 : Ressources Dans cette colonne, on trouvera des ouvrages de référence et des idées qui pourraient faciliter l apprentissage et l enseignement correspondant aux résultats d apprentissage. Ces ressources ne couvrent pas tout le programme de sciences. En effet, puisqu on a adopté une philosophie d apprentissage basée sur les ressources, l enseignant est invité à utiliser d autres ressources appropriées. FIGURE 2 Présentation des résultats d apprentissage : Quatre colonnes sur deux pages Sujet Résultats d apprentissage Stratégies d apprentissage et d enseignement Quelques stratégies d appréciation Ressources Résultats basés sur résultats d'apprentissage pancanadiens (###,###) clarification Résultats basés sur résultats d'apprentissage pancanadiens (###) clarification clarification Suggestions d'activités et élaboration de résultats d'apprentissage Suggestions d'activités et élaboration de résultats d'apprentissage Observation (formelle ou non) Rendement mode d'évaluation (###) Journal Papier-crayon Entrevue mode d'évaluation (###) Ressources recommandées et autorisées correspondant aux résultats d'apprentissage Présentation Portfolio Vue d ensemble de l unité Chaque unité commence par un sommaire de deux pages. La première page comprend une vue d'ensemble de l'unité, suivie d'une description de l'orientation et du contenu (recherche scientifique, résolution de problèmes ou prise de décisions et contextes possibles pour l'unité), puis d'un paragraphe expliquant comment l'unité est reliée aux concepts et aux habiletés qui seront abordés une autre année, afin de montrer à l'enseignant comment l'unité s'inscrit dans le cheminement des élèves tout au long du programme de sciences. La deuxième page est un tableau des résultats d'apprentissage tirés du Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12 qui sont visés dans l'unité. La numérotation suit celle du document pan-canadien : 100 Sciences, technologie, société et environnement (STSE) 200 Habiletés 16 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

23 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE 300 Connaissances 400 Attitudes (voir pages 19-22) Ces codes sont indiqués entre parenthèses après chaque résultat d'apprentissage spécifique (RAS). Dans chaque unité, les résultats d'apprentissage pancanadiens sont adaptés au programme de sciences 4-6 de la province de Terre-Neuve-et-Labrador. FIGURE 3 Vue d ensemble de l unité Titre de l unité : Vue d ensemble de l unité Titre de l unité : Résultats d apprentissage Introduction Sommaire de l unité STSE Habiletés Connaissances Orientation et contenu Orientation : recherche scientifique, prise de décisions, résolution de problèmes. Suggestions de contextes possibles Résultats no ### de sciences, technologie, société, environnement tirés du Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature M à 12 Résultats no ### d habiletés, tirés du Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature M à 12 Résultats no ### de connaissances, tirés du Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature M à 12 Liens avec le programme de sciences Liens avec des concepts étudiés dans le programme de sciences M à 12 Résultats d'apprentissage d attitudes Il est attendu que les élèves acquerront certaines attitudes au cours du programme de sciences, de la maternelle à la 12e année, et que cette acquisition sera encouragée. Les objectifs de STSE, d habiletés et de connaissances contribuent au développement d attitudes, et on donne dans les Stratégies d'apprentissage et d'enseignement de chaque unité des façons possibles de favoriser ces attitudes. Les attitudes se rapportent aux aspects généralisés du comportement, qui sont transmis à l'élève par l'exemple et renforcés par l'approbation sélective. Les attitudes ne sont pas acquises de la même façon que les habiletés et les connaissances. Le développement d'attitudes positives joue un rôle important dans l'épanouissement de l'élève car il interagit avec son développement intellectuel et crée chez l'élève une disposition à la mise en application responsable de ce qu'il apprend. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 17

24 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Vu que les attitudes ne sont pas acquises de la même façon que les habiletés et les connaissances, les résultats d'apprentissage des attitudes sont formulés pour la fin de la 3e année, de la 6e année, de la 9e année et de la 12 e année. Ces énoncés de résultats d'apprentissage ont pour but de guider l'enseignant dans la création d un milieu d apprentissage propice à l acquisition d attitudes positives. On présente dans les pages suivantes les résultats d'apprentissage d attitudes précisés dans le Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

25 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature M à 3 Résultats d apprentissage d attitudes De la maternelle à la 3 e année, il est attendu que l élève sera apte à... Appréciation des sciences 400 reconnaître le rôle et les contributions des sciences dans sa compréhension du monde Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S donne des exemples faisant valoir les sciences dans sa vie S donne des exemples qui illustrent comment des objets étudiés et des recherches faites en classe se rapportent au monde extérieur S reconnaît que les idées scientifiques nous aident à expliquer pourquoi ou comment des événements surviennent Intérêt envers les sciences 401 manifester de l intérêt et de la curiosité envers des objets et des événements dans son milieu immédiat 402 observer, s interroger et explorer de son propre gré Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S demande «pourquoi» et «comment» un événement observable se produit S pose beaucoup de questions sur le sujet à l étude S participe à des exposés vécus (apporte des objets de chez lui, partage une histoire ou une observation) S pose des questions sur ce que font les scientifiques S prend plaisir à écouter l'enseignant lire des passages de livres de sciences S se renseigne en lisant des livres de bibliothèque ou en consultant des disques numérisés S prend plaisir à partager des renseignements reliés aux sciences et recueillis dans diverses sources, notamment discussions avec famille et amis S demande à utiliser d autres appareils de sciences pour observer des objets plus en détail S exprime le désir de trouver des réponses par l exploration et par des expériences simples Esprit scientifique 403 considérer ses observations et ses propres idées en tirant une conclusion 404 apprécier l importance de l exactitude et de l honnêteté 405 avoir l esprit ouvert dans ses explorations Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S soulève des questions sur le monde qui l entoure S enregistre de son plein gré sur un support donné S compare les résultats d une expérience avec des camarades S se sert de ses observations pour tirer une conclusion ou vérifier une prévision S prend le soin de bien mesurer S explore de son plein gré un changement et ses effets S choisit de suivre les instructions pour réaliser une recherche simple S exprime le désir de trouver des réponses en faisant des expériences simples SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 19

26 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature M à 3 Résultats d apprentissage d attitudes De la maternelle à la 3 e année, il est attendu que l élève sera apte à... Collaboration 406 travailler avec autrui pour explorer et poursuivre des recherches Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S partage de son plein gré idées et matériel S réagit de façon positive aux questions et aux idées des autres S assume et accomplit divers rôles au sein du groupe S participe à des activités liées aux sciences avec d'autres personnes, quels que soient leur âge ou leurs caractéristiques physiques ou culturelles S réagit de façon positive aux points de vue qu'ont d'autres personnes sur le monde Prise en charge 407 être sensible aux besoins d autres personnes, d autres êtres vivants et du milieu local Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S s assure, une fois une étude terminée, que les organismes vivants sont remis dans un milieu adéquat S démontre une prise de conscience du besoin de recyclage et une volonté d agir en ce sens S manifeste de la préoccupation pour les sentiments ou les besoins d autres élèves S s'occupe des êtres vivants qui sont gardés dans la salle de classe S nettoie le matériel pouvant être réutilisé et le range en lieu sûr S propose de son propre gré des moyens permettant de protéger l'environnement Sécurité 408 manifester un souci de sécurité personnelle et de sécurité d autrui lors de la réalisation d activités et lors de l utilisation du matériel Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S prête attention à l'emploi sûr du matériel S insiste pour que ses camarades de classe emploient du matériel prudemment S agit avec prudence lorsqu'il touche ou sent des matières inhabituelles, s'abstient de les goûter et encourage les autres à la prudence S fait remarquer aux autres des symboles de sécurité simples et bien connus S remet le matériel à sa place S suit des directives données pour installer, utiliser et ranger le matériel S se lave les mains avant et après l'utilisation du matériel, suivant les directives de l'enseignant S cherche immédiatement à se procurer les premiers soins pour toute coupure, brûlure ou réaction inhabituelle S tient son poste de travail en ordre, ne gardant que le matériel nécessaire 20 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

27 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature 4 à 6 Résultats d apprentissage d attitudes De la 4 e à la 6 e année, il est attendu que l élève sera apte à... Appréciation des sciences 409 apprécier le rôle et les contributions des sciences de la technologie dans sa compréhension du monde 410 se rendre compte que l application des sciences et de la technologie peut entraîner des effets tant prévus qu imprévus 411 reconnaître que les femmes et les hommes de toutes cultures peuvent contribuer également aux sciences Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S reconnaît que les idées scientifiques nous aident à expliquer le «pourquoi» et le «comment» de certains phénomènes et de certains événements S reconnaît que les sciences ne peuvent répondre à toutes les questions S utilise la recherche scientifique et des stratégies de résolution de problèmes quand on lui pose une question ou qu on lui donne un problème à résoudre S planifie ses actions de façon à tenir compte des effets négatifs ou imprévus qui pourraient survenir et à les limiter S est sensible aux effets que son comportement a sur les autres et sur l'environnement lors de sa participation à des activités S manifeste du respect pour les personnes qui oeuvrent dans le domaine des sciences, sans égard à leur sexe, leurs caractéristiques physiques et culturelles ou leurs vues du monde S encourage ses pairs à s adonner à des activités et à des intérêts liés aux sciences Intérêt envers les sciences 412 manifester de l intérêt et de la curiosité envers des objets et des événements dans différents milieux 413 observer, s interroger, explorer et poursuivre des recherches de son propre gré 414 manifester de l intérêt pour le genre d activités auxquelles s adonnent les personnes qui travaillent dans le domaine des sciences et de la technologie Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S tente de répondre à ses propres questions par tâtonnements et grâce à des observations soignées S exprime son plaisir à partager et à discuter avec ses camarades de classe des renseignements liés aux sciences S pose des questions sur ce que font des scientifiques dans des domaines spécifiques S exprime son plaisir à lire des livres et des revues de sciences S exprime de son propre gré sa vue personnelle du monde S fait preuve de confiance en son habileté à faire des sciences S s adonne à un passe-temps lié aux sciences S s'implique en tant que scientifique amateur dans l'exploration et la recherche scientifique pour en arriver à ses propres conclusions plutôt qu'à celles des autres Esprit scientifique 415 considérer ses propres observations et idées ainsi que celles d autrui lors de recherches et avant de tirer des conclusions 416 apprécier l importance de l exactitude et de l honnêteté 417 démontrer de la persévérance et le désir de comprendre Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S pose des questions pour assurer sa compréhension S réagit de façon positive à des questions posées par d'autres élèves S écoute attentivement les idées d'autres élèves et envisage de mettre à l'essai des propositions qui ne sont pas les siennes S écoute, reconnaît et envisage des opinions qui diffèrent des siennes S envisage avec un esprit ouvert des approches non traditionnelles face aux sciences S cherche des renseignements supplémentaires avant de prendre une décision S fonde ses conclusions sur des données plutôt que sur des idées préconçues ou sur son intuition S signale et enregistre fidèlement ses observations même si elles ne correspondent pas à ses attentes ou aux attentes perçues de l'enseignant S envisage, de son propre gré, de changer ses actions et ses opinions lorsqu'on lui présente de nouveaux renseignements ou de nouvelles données S enregistre exactement ce qu il a vu ou mesuré lors de la collecte de données S prend le temps de répéter une mesure ou une observation afin d'en accroître la précision S pose des questions au sujet de ce qui se produirait si, dans une expérience, on changeait une des variables S termine les tâches entreprises ou toutes les étapes d'une recherche SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 21

28 RÉSULTATS D APPRENTISSAGE Cadre commun de résultats d apprentissage en sciences de la nature 4 à 6 Résultats d apprentissage d attitudes De la 4 e à la 6 e année, il est attendu que l élève sera apte à... Collaboration 418 travailler en collaboration pour explorer et poursuivre des recherches Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S participe, jusqu à la fin, à des activités ou des projets de groupe S participe de bon gré à une résolution coopérative de problèmes S reste avec les membres de son groupe pendant toute la période de travail S contribue de son propre gré à une activité ou à un projet de groupe S travaille de son propre gré avec d'autres personnes, quels que soient leur âge, leur sexe ou leurs caractéristiques physiques ou culturelles S envisage de son propre gré les points de vue qu'ont d'autres personnes sur le monde Prise en charge 419 être sensible et développer un sens de responsabilité par rapport au bien-être d autres personnes, d autres êtres vivants et à l environnement Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S choisit d'avoir un effet positif sur autrui et le monde qui l'entoure S passe en revue, de façon réfléchie et fréquente, les effets et les conséquences de ses actes S manifeste une volonté de changer son comportement afin de protéger l'environnement S respecte différents points de vue sur le monde S envisage des relations de cause à effet qui existent dans des enjeux environnementaux S reconnaît que les réponses à nos désirs et à nos besoins peuvent nuire à l'environnement S choisit de contribuer à la durabilité de sa communauté par l'intermédiaire d'actions positives individuelles S voit au-delà des effets immédiats d'une activité et identifie des effets de cette activité sur autrui et sur l'environnement Sécurité 420 manifester un souci de sécurité personnelle et de sécurité d autrui lors de la planification et de la réalisation d activités et lors du choix et de l utilisation de matériel 421 prendre conscience de dangers possible Mise en évidence lorsque l élève, par exemple : S cherche des étiquettes sur des objets et demande de l'aide pour bien les comprendre S s'assure que toutes les étapes d'une procédure ou toutes les instructions données sont suivies S utilise constamment des techniques sûres lorsqu il transporte le matériel S demande conseil à l'enseignant avant de jeter un produit S porte de son propre gré la tenue de protection qu'il faut et quand il le faut S reconnaît sa responsabilité face à des problèmes attribuables à un manquement aux règlements de sécurité S reste à son poste de travail au cours d'une activité afin de réduire au minimum les distractions et les accidents S avise immédiatement l'enseignant de tout déversement accidentel, article cassé ou incident inhabituel S partage les tâches de nettoyage à la suite d'une activité S cherche immédiatement à se procurer premiers soins en cas de coupure, de brûlure ou de réaction inhabituelle S tient son poste de travail en ordre, ne gardant que le matériel nécessaire 22 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

29 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS 4e année Sciences de la vie : Les habitats et les communautés SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 23

30 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Vue d'ensemble de l'unité Introduction Arrivés en 4e année, les élèves devraient connaître les besoins fondamentaux des êtres vivants et être en mesure de découvrir comment divers organismes satisfont leurs besoins dans leur habitat. Les élèves pourront commencer à chercher les façons dont les organismes d'un habitat diffèrent des organismes d'autres habitats et voir pourquoi ces différences sont utiles à la survie de l'espèce. Pour élargir le concept des interrelations, l'enseignant fera observer aux élèves les diverses espèces qui vivent dans un habitat et les conséquences pour la communauté de la disparition d'une de ces populations. Orientation et contenu Dans cette unité, on met l'accent sur la recherche scientifique et la prise de décisions. Les élèves doivent se rendre compte des conséquences que peuvent avoir leur exploration et leurs recherches sur l'environnement. Comment traitent-ils les organismes qu'ils rencontrent? Vont-ils s'efforcer de ne pas laisser de déchets derrière eux? Quelles petites mesures peuvent-ils prendre dans leur propre région pour que les habitats soient préservés et protégés? Leur recherche d'un habitat et les répercussions de leur recherche sur cet habitat pourraient être le fil conducteur de cette unité. Liens avec le programme de sciences Les élèves ont découvert, par la recherche, les besoins et les caractéristiques des êtres vivants au début du primaire. Ils peuvent donc maintenant découvrir la croissance, les changements et le cycle biologique des animaux, ainsi que la croissance, le cycle biologique et les différentes parties des plantes. Les concepts d'habitat, de population, de chaîne alimentaire, de relations prédateur/proie, ainsi que le rôle des producteurs, des consommateurs et des décomposeurs seront étudiés en détail dans cette unité, ce qui conduira à des systèmes de classification plus structurés dans l'unité «Diversité de la vie» qui sera étudiée en 6e année. Dans le programme de sciences intermédiaire, l'unité Interactions avec les écosystèmes permettra aux élèves d'approfondir leurs connaissances des relations entre les organismes, puisqu'ils découvriront les concepts d'écosystème et de réseau alimentaire. 24 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

31 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Résultats d'apprentissage spécifiques STSE Habiletés Connaissances Il est attendue que l'élève sera apte à : Il est attendue que l'élève sera apte à : Il est attendue que l'élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie comparer les résultats de ses recherches avec ceux d'autrui et reconnaître que les résultats peuvent varier démontrer qu'une terminologie spécifique est utilisée dans le cadre des sciences et de la technologie identifier des exemples de questions scentifiques et de problèmes technologiques actuellement à l'étude Interactions entre les sciences et la technologie décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie identifier des effets positifs et négatifs de technologies familières décrire comment des actions personnelles favorisent la conservation des ressources naturelles et le soin des êtres vivants et de leurs habitats identifier son propre impact et celui de sa famille sur les ressources naturelles Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur un schéma d'événements observés identifier diverses méthodes permettant de trouver des réponses à des questions données et des solutions à des problèmes donnés, et choisir une méthode qui est convenable Réalisation et enregistrement de données effectuer des procédures pour étudier un problème donnée et pour assurer une mise à l'épreuve juste d'une idée proposée, contrôlant les variables importantes faire des observations et recueillir des données qui sont pertinentes à une question ou un problème donnée construire et utiliser des dispositifs dans un but précis Analyse et interprétation classifier en fonction de plusieurs attributs et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la méthode de classification compiler et afficher des données, manuellement ou par ordinateur, sous différentes formats, y compris des calculs de fréquence, des tableaux et des graphiques à barres identifier et suggérer des explications pour des régularités et des divergences dans des données suggérer des améliorations à un plan conceptuel ou à un objet construit Communication et travail d'équipe communiquer des procédures et des résultats par l'entremise de listes, de notes écrites en style télégraphique, de phrases, de graphiques, de dessins et de langage oral identifier diverses habitats locaux et régionaux et les populations animale et végétale qui y sont associées décrire comment divers animaux sont capables de satisfaire à leurs besoins fondamentaux à l'intérieur de leur habitat comparer des caractéristiques externes et des régularités dans le comportement de différents animaux les aident à vivre dans divers milieux comparer les caractéristiques structurales permettant à des plantes de vivre dans divers milieux classifier des organismes selon leur rôle dans une chaîne alimentaire prédire comment le retrait de la population d'une plante ou d'un animale affecte le reste de la communauté établir un rapport entre la perte d'habitat et la menace de disparition ou l'extinction de plantes et d'animaux SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 25

32 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Habitats et populations Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir utiliser les termes habitat, population et communauté dans des contextes appropriés (104-6) répertorier des questions pour mener des recherches sur les types de plantes et/ou d'animaux existant dans un habitat local, ainsi que sur les conditions dans lesquelles ils vivent (204-1) Afin d'atteindre les résultats d'apprentissage prévus dans cette unité, il est essentiel de mener des études sur le terrain. Idéalement, il faudrait se rendre plusieurs fois au même endroit, par différentes conditions météorologiques, afin d'observer différents aspects de l'habitat. Les élèves devront formuler des questions sur ce qu'ils désirent découvrir dans l'habitat de leur région, notamment les types de plantes et/ou d'animaux qui vivent dans leur région. Exemples de questions : Comment les plantes et les animaux interagissent-ils au sein de l'habitat et de la communauté? Quels types de plantes et d'animaux est-ce que je trouverai? Quels facteurs influencent la survie des plantes et/ou des animaux en ce qui concerne l'abri ou le paysage? Est-ce que différents habitats ont des fleurs et des arbres différents? Leurs graines sont-elles différentes? Les élèves pourront ramasser des graines de fleurs ou d'arbres à l'automne, les compter et en comparer la forme. Est-ce que l'habitat influe sur le moment de la floraison? Les enseignants pourraient s'informer auprès de sociétés horticoles, d'organismes gouvernementaux, d'universités ou de gens de leur localité qui réunissent des données sur les plantes et sur l'influence de l'environnement sur ces plantes. Sur quel genre de sol et de terrain poussent les bleuets? Où poussent les graines rouges (partridgeberry - airelle vigne d'ida), les framboises et les canneberges? Quels oiseaux viennent dans l'habitat choisi? De quoi se nourrissent-ils? 26 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

33 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Habitats et populations Quelques stratégies d'appréciation Ressources Journal L'élève complète les phrases suivantes dans son journal : S Pendant ma sortie, je crois que je verrai... S Les questions auxquelles je cherche des réponses... (204-1) S Voici comment je comprends les termes «habitat», «population» et «communauté»... (104-6) Papier-crayon L'élève compare deux communautés animales et/ou végétales. Quels types de population trouve-t-on dans chacune? (104-6) Entrevue Quelles populations d'organismes crois-tu que tu trouverais dans un habitat littoral? Dans un habitat de terrain? (104-6) Fascicule de l'élève : Des habitats en santé (104-6) Ce résultat d'apprentissage se retrouve dans toute l'unité. (204-1) Guide Leçon 4, p FE p Guide Leçon 5, p FE p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 27

34 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Habitats et populations Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir répertorier diverses méthodes pour trouver des réponses aux questions relatives à son habitat local et de choisir une méthode appropriée (204-6) effectuer des observations et de recueillir des informations relatives aux habitats locaux ainsi qu'aux populations végétales ou animales qui y sont associées (205-5, 302-1) identifier son impact ainsi que celui de sa famille sur les habitats, et de décrire comment ses actions personnelles contribuent à conserver les habitats (108-6, 108-3) Demander aux élèves de faire un plan de découverte du secteur de leur étude sur le terrain. Ce plan doit prévoir la collecte et l'enregistrement de données pertinentes, les conditions de l'habitat, les méthodes de comptage, la présentation des résultats de l'analyse des données et le matériel nécessaire au déroulement de l'étude. Les élèves peuvent être mis en groupes. L'enseignant devra fixer la dimension du secteur standard, par exemple 1 m2 ou la superficie délimitée par un cerceau. Une fois leur plan terminé, les élèves se rendront à l'habitat choisi pour faire leur étude sur le terrain. Les observations qu'ils feront et les données qu'ils recueilleront doivent être en rapport avec les questions et avec le plan. Ils ne doivent pas essayer de déterminer l'effectif total d'une population d'après les résultats de l'échantillonnage; les groupes doivent simplement comparer leurs résultats. Technologie : Dans la mesure du possible, les élèves doivent utiliser des appareils pour recueillir leurs données (p. ex. enregistreur portatif de données, caméra vidéo, appareil photo numérique). Pendant qu'ils recueillent et enregistrent des informations sur les types d'organismes qui vivent à l'endroit étudié, et qu'ils observent les conditions environnantes, les élèves doivent faire attention à ne pas perturber les organismes qui se trouvent dans l'habitat en question. L'enseignant doit encourager les élèves à respecter l'environnement. Il pourra poser aux élèves des questions du genre «Devrions-nous cueillir toutes ces jolies fleurs?» ou «Pensez-vous que c'est une bonne idée de graver vos initiales dans l'écorce d'un arbre?». Il faut faire comprendre aux élèves que le respect de l'environnement est l'affaire de chacun d'entre nous, donc la leur, et qu'ils ont d'importantes décisions à prendre en ce qui concerne la façon dont ils traitent les organismes qui vivent autour d'eux. 28 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

35 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Habitats et populations Quelques stratégies d'appréciation Ressources Rendement L'élève présente ses observations de l'habitat sous forme de tableau (à la main ou imprimé). (205-5, 206-2, 302-1) L'élève compare son tableau à celui d'autres groupes Êtres vivants p.ex. pissenlits p.ex. coléoptères Étude d'habitat Description ou dessin fleurs jaune vif, feuilles vertes, racines profondes corps rigide, d environ 1/2 cm, couleur foncée Nombre dans le cerceau Habitat privilégié 5 poussent pratiquement n importe où 7 aiment l obscurité (204-6) Guide Leçon 5, p FE p (205-5, 302-1) Guide Leçon 2, p FE p. 6-9 Guide Leçon 5, p FE p (108-6, 108-3) Guide Leçon 9, p FE p Guide Leçon 11, p FE p Corrélation avec l'unité de Santé sur l'environnement. : : Journal Il y a un habitat près de chez moi que j'aime bien visiter; c'est... J'aime bien y aller parce que... (108-3, 108-6, 204-6) Présentation L'élève décrit un habitat près de chez lui, où il aime aller. Il fera des photos ou des dessins de plantes, d'insectes et d'animaux qui vivent dans cet habitat. L'élève répond à des questions telles que «Qu'est-ce que tu aimes dans cet habitat?», «Que fais-tu pour ne pas le polluer et pour le préserver?» (108-3, 108-6) Entrevue Demander à l'élève quels effets lui-même et d'autres organismes ont sur l'habitat qui a fait l'objet de la recherche. (108-3, 108-6) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 29

36 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Habitats and Populations (suite) Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir compiler les données recueillies et de communiquer les résultats de ses recherches sur l'habitat à l'aide de tableaux, d'inventaires statistiques et/ou de graphiques à barres (206-2) présenter les procédures suivies et les résultats obtenus lors de son étude de l'habitat (207-2) comparer ses résultats avec ceux de ses camarades, en reconnaissant que ceux-ci peuvent varier, et de proposer des raisons expliquant ces écarts (104-4, 206-3) Les élèves doivent trouver un moyen de communiquer ce qu'ils ont découvert. sous forme de graphiques ou de dessins par une description des différents types et du nombre de plantes et d'animaux qu'ils ont étudiés sur cassette par enregistrement vidéo de ce qu'ils ont vu et entendu par une présentation multimédia et/ou une page Web. Technologie : Les élèves montent une base de données des organismes qu'ils ont observés ou bien saisissent leurs données dans un chiffrier et les présentent sous forme de graphiques. Les élèves compareront leurs résultats à ceux d'autres élèves de leur classe. Les élèves discuteront des résultats qui diffèrent parce que cela les conduira à discuter de certains aspects de l'habitat (p. ex. type de sol, quantité d'ombrage à l'endroit où se trouvait l'échantillon) qui influeraient sur le nombre et le type d'organismes trouvés. 30 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

37 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Habitats and Populations (suite) Quelques stratégies d'appréciation Ressources Rendement Individuellement ou en groupe, l'élève fait une étude indépendante d'un habitat de la région. Il doit : S Observer attentivement. (205-5, 302-1) S Déduire des traces laissées par certains organismes (p. ex. traces de pas, trous dans un tronc d'arbre abattu) que ces organismes existent. Pendant l'étude, les élèves devront éviter de nuire aux organismes qu'ils trouveront et s'efforcer de perturber le moins possible l'habitat. (205-5, 302-1, 108-6, 108-3) S Prendre en note les types d'organismes trouvés et des précisions sur l'habitat dans lequel ils ont été trouvés. (206-2) S Exprimer les résultats sous forme de tableau et de graphique à barres. S Collaborer avec d'autres élèves afin d'identifier et de compter les organismes. (205-5, 302-1) (206-2) Guide Leçon 11, p FE p (207-2) Guide Leçon 2, p FE p. 6-9 Guide Leçon 5, p FE p (104-4, 206-3) Guide Leçon 2, p FE p. 6-9 Guide Leçon 11, p FE p Entrevue Les études d'habitat effectuées ont-elles donné des résultats différents? Quelles sont ces différences? Pourquoi? (104-4, 206-3) Présentation Les élèves font une présentation de groupe (affiche, vidéo, photos numériques) pour présenter ce qu'a fait leur groupe pendant l'étude sur le terrain ainsi que les résultats de cette étude; ils pourraient y ajouter des dessins ou des photos d'organismes trouvés dans cet habitat. (207-2) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 31

38 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Collecte de renseignements scientifiques à l'aide de modèles d'habitats naturels Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir construire et/ou d'entretenir un modèle d'habitat naturel et de s'en servir pour effectuer des observations et pour recueillir des informations sur les organismes qui composent cet habitat (205-10, 205-5) suggérer des façons d'améliorer le modèle d'habitat naturel pour le rendre habitable par des organismes (206-6) Attention : il est conseillé de faire porter des gants aux élèves lorsqu'ils manipulent de la terre. Un tronc d'arbre en décomposition se prête bien à une étude d'habitat. Les élèves pourraient gratter dedans afin de voir combien d'organismes, ou de traces d'organismes, ils peuvent déceler et la façon dont ces organismes vivent dans cet habitat. Les élèves doivent respecter les organismes qu'ils trouvent. À la fin de l'étude, ils doivent remettre le tronc et ses habitants dans l'état où ils les ont trouvés. Pour continuer leur observation et leur collecte de données, les élèves construisent ou entretiennent, dans leur salle de classe, un habitat qui a certaines des mêmes caractéristiques que celui à l'étude. Ils pourraient par exemple utiliser des plantes, de la terre et des insectes. L'enseignant encouragera ses élèves à observer leur aquarium ou terrarium afin de détecter tout changement dans la croissance des algues, ainsi que dans les organismes visibles à l'œil nu ou à la loupe. Dans leur journal, ils consigneront ce qu'ils ont observé dans cet habitat reconstitué, en particulier l'accélération ou le ralentissement de la croissance des plantes/algues, le nombre d'insectes, les changements d'apparence des insectes et tout ce qui indique comment les organismes satisfont leurs besoins. Les élèves doivent être respectueux des organismes qu'ils ont capturés et s'efforcer de recréer le plus possible leur habitat naturel. Ceci encourage aussi les élèves à être sensibles au bien-être des êtres vivants et à respecter l'environnement. 32 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

39 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Collecte de renseignements scientifiques à l'aide de modèles d'habitats naturels Quelques stratégies d'appréciation Ressources Journal L'élève énumère dans son journal les organismes qui se trouvent dans l'habitat témoin. Il observe chaque organisme et note tout changement dans son apparence ou son comportement. (205-5, ) Quels autres organismes pourraient vivre dans l'habitat témoin? (205-5, ) Papier-crayon L'élève observe les organismes et, en même temps, remplit le tableau (205-5, ) Observation d'organismes dans l'habitat témoin Organisme Apparence Besoins Ce qu il fait Araignée 8 pattes (l élève pourrait dessiner l araignée) Se nourrit de mouches Tise une toile pour prendre des mouches (205-10, 205-5) Guide Leçon 2, p FE p. 6-9 Guide Leçon 3, p FE p Guide Leçon 6, p FE p Guide Leçon 8, p FE p Guide Leçon 12, p FE p (206-6) Guide Leçon 3, p FE p Guide Leçon 12, p FE p Sarracénie fleur pourpre Se nourrit d insectes Floraison : : Entrevue Que peut-on faire pour rendre cet habitat témoin plus semblable à l'habitat naturel de l'organisme? (206-6) Observation L'enseignant observe l'aptitude de l'élève à poser des questions sur les façons dont l'organisme est adapté à son habitat. L'enseignant observe l'aptitude de l'élève à déduire de ses observations les besoins des organismes et la façon dont ils trouvent à satisfaire ces besoins dans leur habitat. (205-10, 205-5) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 33

40 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Caractéristiques comportementales et structurelles des animaux qui permettent à ceux-ci de survivre dans leur habitat Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir comparer les caractéristiques externes et les schémas comportementaux de divers animaux, puis de rattacher ces caractéristiques à leur capacité de subvenir à leurs besoins fondamentaux dans leur habitat naturel (302-2, 300-1) suivre des procédures et de faire en sorte de mener à bien un test objectif pour étudier de quelle façon l'apparence influe sur la visibilité (205-1) prédire les adaptations structurelles ou comportementales dont un animal a besoin pour survivre dans un habitat particulier, qu'il soit réel ou imaginaire (204-3) Dans le cadre de leur étude des habitats, sur place et en classe, les élèves commencent à mettre l'accent sur les façons dont les animaux satisfont leurs besoins (de nourriture, de protection et de reproduction). Les élèves pourraient choisir quelques organismes dans leur habitat et les observer attentivement afin de voir de quelles parties de cet habitat ils dépendent. Les élèves peuvent se servir de toutes sortes de sources pour étudier les adaptations de l'animal et les traits comportementaux qui leur permettent de survivre dans leur habitat (p. ex. comportements, mécanismes et structures de défense). Les élèves étudient les traits externes qui permettent aux organismes de se camoufler. À cette fin, ils fabriqueront un organisme à partir de matériaux courants (papier journal, bouts de tissus, ou pratiquement n'importe quoi); ils le placeront à un endroit où il est bien camouflé et verront, montre en main, combien de temps il faut aux autres élèves pour le trouver. Les élèves pourraient aussi mener des études plus dirigées pour déterminer l'efficacité d'un camouflage. Les élèves pourraient, par exemple, mesurer combien de temps il faut pour trouver des confettis de diverses couleurs, sur un tapis, sur un plancher ou dans l'herbe. Les élèves pourraient discuter de ce qui constitue un test équitable, par ex. des confettis de tailles différentes (confettis verts plus gros que confettis rouges), ou encore un plus grand nombre de confettis d'une couleur que de l'autre. Les élèves mettent en application leurs connaissances des adaptations structurelles ou comportementales et inventent des traits qui aident les animaux à s'adapter à un habitat. Il faut encourager les élèves à faire preuve de créativité, par exemple à réaliser des organismes témoins. 34 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

41 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Caractéristiques comportementales et structurelles des animaux qui permettent à ceux-ci de survivre dans leur habitat Quelques stratégies d'appréciation Ressources Rendement L'élève construit un diorama et illustre comment un animal se trouve camouflé dans une partie du paysage, mais pas dans une autre. (205-1) Papier-crayon L'élève écrit une histoire sur un animal qui vit dans une forêt où les arbres sont très serrés, où il pleut presque tous les jours et où les feuilles dont il se nourrit poussent sur des branches très haut au-dessus de sa tête. L'élève fera une description de l'animal et de ses traits et expliquera comment il survit dans son habitat. (204-3) Entrevue Nous allons voir combien de confettis de chaque couleur nous pouvons trouver en cinq minutes. Ceci nous permettra de démontrer comment l'apparence d'un objet détermine la facilité avec laquelle nous le voyons. Que croyez-vous qu'il se passerait si mes confettis rouges étaient plus gros que mes confettis bleus? Est-ce que ce serait un test juste? Que faudrait-il faire pour que ce soit un test juste? (205-1) Présentation L'élève cherche à comprendre les modes d'adaptation d'un animal et essaie de faire le lien entre l'adaptation et les façons dont l'animal satisfait ses besoins dans son habitat. (302-2, 300-1) L'élève fait sa présentation sous forme de rédaction créative, de sketch, de vidéo ou de modèle qui illustre l'adaptation de l'animal à son habitat. (302-2, 300-2, 204-3) (302-2, 300-1) Guide Leçon 4, p FE p Guide Leçon 5, p FE p (205-1 ) Guide Leçon 4, p FE p ( 204-3) Guide Leçon 4, p FE p Observation L'enseignant observe l'aptitude des élèves à fabriquer un animal qui est camouflé par son habitat. (205-1) L'enseignant observe l'aptitude des élèves à suggérer une adaptation qui permettrait à l'animal de survivre dans un certain habitat. (204-3) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 35

42 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Caractéristiques structurelles qui permettent aux plantes de vivre dans leur habitat Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir avoir recours à la terminologie appropriée pour comparer les caractéristiques structurelles des plantes qui leur permettent de se développer dans différents types d'endroits (300-2, 104-6) décrire comment les connaissances que les scientifiques possèdent sur la croissance des plantes ont conduit à des innovations et au développement de nouvelles techniques agricoles (106-4) décrire les recherches en cours relatives à l'habitat local ou régional (105-1) Les élèves étudient les adaptations structurelles de diverses plantes et la façon dont ces adaptations leur permettent de vivre dans leur habitat. Les élèves ont étudié les différentes parties des plantes (racine, tige, fleur, graine) et leur cycle vital en 3e année, mais il ne serait peut-être pas inutile de faire un peu de révision. Dans cette section, l'accent est mis sur les adaptations qui aident les plantes à vivre dans leur habitat. Il serait bon de faire étudier aux élèves des plantes poussant dans divers types d'habitat (par ex. marécage, forêt, océan, cour d'école, voisinage). Les élèves pourraient chercher des plantes qui poussent dans des endroits inhabituels (fentes dans le trottoir, dans un lit épais de gravier, sur le rivage). Pour montrer comment elles peuvent vivre dans divers habitats, une foule de plantes peuvent être observées sur vidéo ou à l'aide d'un logiciel, par exemple les algues, qui ont des crampons au lieu de racines et qui sont munies de flotteurs, la sarracénie pourpre qui attrape des insectes pour s'en nourrir ou encore le pissenlit, dont les fleurs produisent des graines très légères que le vent disperse, et dont la racine robuste et profonde s'enfonce dans le sol. Les élèves construisent une serre dans laquelle ils font pousser des plantes dans du terreau ou dans une solution hydroponique (liquide, plus éléments nutritifs) et découvrent le rôle que jouent les techniques et les innovations agricoles dans la culture des plantes. L'enseignant doit encourager les élèves à discuter des effets bénéfiques des innovations agricoles sur la culture des plantes. Il pourrait aussi les encourager à discuter des effets positifs et négatifs d'innovations technologiques, comme les engrais, les herbicides, les pesticides; c'est à partir de ces connaissances que l'hydroponie a été mise au point. Les élèves étudient certains des problèmes locaux ou régionaux (p. ex. pulvérisation d'herbicides ou de pesticides, infestation d'insectes, déversement polluant de pétrole ou traitement des eaux usées). 36 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

43 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Caractéristiques structurelles qui permettent aux plantes de vivre dans leur habitat Quelques stratégies d'appréciation Ressources Rendement Les élèves, tous ensemble, se demandent comment il serait possible de faire une bonne comparaison des différentes façons dont les humains peuvent faire pousser des plantes. Les élèves discuteront des variables sur lesquelles il faut agir: quantité de lumière, de chaleur et d'eau. En petits groupes, ils font pousser des plantes selon les conditions qui leur ont été données (p. ex. engrais solide) et mesurent, puis notent, la croissance de la plante dans le tableau ci-dessous. (106-4) (300-2) Guide Leçon 4, p FE p Guide Leçon 5, p FE p Comment aider les plantes à pousser Méthode Apparition de la 1 re pousse au bout de (jours) Croissance en cm 7 e jour 14 e jour 21 e jour... Compost Engrais liquide Engrais solide (106-4) Guide Leçon 4, p FE p Hydroponie : : Journal Je croyais que toutes les plantes avaient besoin de la même quantité d'eau, de soleil et du même type de terre. Maintenant, je sais que ce n'est pas le cas. Par exemple. (300-2, 104-6) (105-1) Guide Leçon 11, p FE p Papier-crayon L'élève dessine et décrit les caractéristiques qui aident les plantes à se développer dans leur habitat (p. ex. cactus, sarracénie pourpre, pissenlit). (300-2, 104-6) Présentation L'élève fait une présentation sous forme d'illustrations, de collage, de sketch, de vidéo ou une présentation multimédia sur un problème touchant un habitat local ou régional pertinent. (105-1) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 37

44 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Chaînes alimentaires Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir classifier les organismes en fonction de la place qu'ils occupent dans la chaîne ou les réseaux alimentaires, et de réaliser un diagramme pour illustrer la chaîne alimentaire (302-3, 104-6, 206-1) prédire comment le retrait d'une population végétale ou animale influe sur le reste de la communauté (301-1) rattacher la perte de l'habitat à la menace d'extinction ou à l'extinction d'une part, d'espèces de plantes ou d'animaux, d'autre part (301-2) Lorsqu'il abordera la question de la chaîne alimentaire, l'enseignant ne doit pas oublier de faire discuter des rapports proies/prédateurs dans un habitat naturel. Les élèves devront étudier les rapports proies/prédateurs (p. ex. poissons et phoques) dans l'océan. Les élèves devront étudier comment divers organismes se procurent la nourriture qui leur permet de répondre à ce besoin physiologique de base. Les élèves doivent étudier les organismes principalement comme producteurs, comme consommateurs ou comme décomposeurs. Les élèves découpent des photos d'organismes dans des magazines, etc. et les placent dans une chaîne alimentaire, ou bien font un schéma de chaîne alimentaire où figurent des organismes dans leur habitat. Les élèves doivent pouvoir dire à l'avance ce qui se passe lorsqu'un des organismes de la chaîne alimentaire est complètement éliminé par des prédateurs, la perte de camouflage, une pénurie de nourriture, la maladie ou par l'activité humaine. Les élèves font un jeu de simulation de la population, qui illustre le rôle des prédateurs et des proies, l'importance d'un habitat propice à la survie de l'organisme et les effets de la disparition d'un organisme sur les autres organismes vivant dans le même habitat. Demander aux élèves de présenter les résultats de ces simulations sous forme de graphiques. Les élèves pourraient aussi jouer les rôles de prédateurs, de proies, d'aliments et de variations de la population (jeunes et moins jeunes). Ces rôles pourraient faire partie d'un jeu. Les élèves pourraient étudier un exemple local de destruction d'habitat (incendie de forêt, exploitation forestière, construction de maisons, infestation d'insectes, pollution) afin de comprendre les effets de cette destruction sur les plantes et les animaux. Il serait utile de faire des simulations de population par des jeux ou sur ordinateur, afin que les élèves maîtrisent bien un habitat. Ils pourront alors créer leur propre habitat et les organismes qui l'habitent, et ils provoqueront des catastrophes humaines ou naturelles. Ils pourront continuer la simulation et voir comment les populations augmentent et diminuent sous l'influence des conditions qu'ils ont imposées. 38 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

45 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Chaînes alimentaires Quelques stratégies d'appréciation Ressources Rendement L'élève : trie et classifie les résultats d'un examen de petites crottes et utilise cette classification pour construire une chaîne alimentaire. (104-6, 206-1, 302-3) dessine des organismes vivants, ou en réunit des photos, et les place dans une chaîne alimentaire. (104-6, 206-1, 302-3) à l'aide d'une simulation informatique, fait disparaître un ou tous les types d'organismes et observe ce qui arrive alors aux autres organismes. S'il n'y a pas d'ordinateur, les élèves joueront à des jeux de simulation, par exemple ceux proposés par «Atout- Faune», de la Fédération canadienne de la faune. (301-1) Journal Il est important d'essayer de préserver les habitats naturels parce que (301-2) Entrevue Qu'arriverait-il au reste des êtres vivants de cette région s'il y avait un incendie de forêt ou un important déversement de pétrole sur le rivage? (301-1, 301-2) Présentation L'élève fait une étude d'un animal ou d'une plante en voie de disparition. Pourquoi cet être vivant est-il en voie de disparition? Que faut-il faire pour essayer de le sauver? L'élève présentera les résultats qu'il a obtenus. (301-2) (302-8, 104-6, 206-1) Guide Leçon 6, p FE p Guide Leçon 7, p FE p (301-1) Guide Leçon 4, p FE p Guide Leçon 5, p FE p Guide Leçon 10, p FE p * Voir Annexe C (301-2) Guide Leçon 9, p FE p Guide Leçon 10, p FE p * Voir Annexe C SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 39

46 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Effets de la technologie sur les habitats naturels Résultats d'apprentissage Élaboration - Stratégies d'apprentissage et d'enseignement L'élève doit pouvoir répertorier des exemples d'effets positifs et négatifs du développement technologique sur les habitats naturels (108-1) Dans cette section, les élèves réfléchiront encore aux effets qu'ils peuvent avoir sur les habitats naturels, et plus particulièrement aux effets de l'usage de la technologie par les humains sur les habitats naturels. Ils réfléchiront, par exemple, aux effets de: - l'exploitation forestière - l'exploration pétrolière en mer - la construction d'habitations dans un secteur forestier ou agricole - la surpêche Les élèves pourront discuter des effets que peut avoir l'usage de produits de haute technicité sur les habitats naturels, usage qui peut même conduire à la disparition de certaines espèces de plantes ou d'animaux (p. ex. passage d'un véhicule tout terrain dans un marécage; motomarines qui, à cause du bruit qu'elles font, peuvent faire fuir les animaux des lacs où on les utilise; construction d'une route ou d'un édifice dans un habitat naturel). Mais attention, il ne faut pas attribuer ces effets néfastes à la technologie elle-même. En effet, ce sont les humains qui utilisent les machines, et ils peuvent décider comment les utiliser. Par exemple, les véhicules tout terrain auraient beaucoup moins d'effets néfastes sur le milieu naturel si les gens qui les conduisent restaient sur les sentiers désignés. Il est possible d'illustrer les effets qu'ont les humains sur les habitats et les populations. Des videos comme «La grenouille et la baleine» (Éditeur France Film) ou des livres permettraient de relier de nombreux concepts abordés dans cette unité (prédateur/proie, effets positifs et négatifs de l'activité humaine) et plairaient aux élèves. Les élèves pourraient visiter un parc ou un espace naturel de la région où ils pourront assister à une présentation, ou prendre part à un programme d'information, sur la conservation des habitats naturels. Certains organismes subventionnent les groupes scolaires ou communautaires qui désirent mettre un programme en place. 40 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

47 Effets de la technologie sur les habitats naturels SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS Quelques stratégies d'appréciation Ressources Journal L'élève demande à des adultes de la localité en quoi la région a changé de leur vivant. Remarquent-ils, par exemple, un changement dans le nombre d'animaux et l'importance de la végétation? Qu'est-ce qui, à leur avis, à causé ces changements? Dans son journal l'élève relatera ces conversations et décrira l'évolution qu'il souhaite ou ne souhaite pas voir dans sa région de son vivant. L'élève expliquera aussi comment on pourrait préserver les habitats de la région. (108-1) (108-1) Guide Leçon 9, p FE p Guide Leçon 10, p FE p Papier-crayon L'élève décrit deux tentatives de restauration d'un habitat naturel par les humains, afin d'empêcher des espèces en voie de disparition de disparaître. (108-1) Entrevue Donne-moi quelques effets positifs de la construction d'une nouvelle autoroute (construction d'édifices, terrain de stationnement)? Donne-moi aussi quelques effets négatifs. (108-1) Que se passerait-il si tous les poissons de ta région étaient pêchés? Présentation L'élève écrit un poème, un couplet ou un sketch sur les effets positifs ou négatifs du progrès technologique sur l'habitat naturel. (108-1) L'élève trouve une ou des chansons qui parlent des effets de la technologie sur les habitats naturels et mime la chanson. (108-1) Portfolio L'élève choisit un travail qu'il a fait dans le cadre de cette unité pour son portfolio et remplit la première partie de l'auto-évaluation. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 41

48 SCIENCES DE LA VIE : LES HABITATS ET LES COMMUNAUTÉS 42 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE

49 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE 4 e année Sciences de la vie : La lumière SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 43

50 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu Les élèves se familiarisent avec les propriétés de la lumière en observant comment la lumière interagit avec divers objets. Ces observations les aideront à comprendre d où vient la lumière et à découvrir certains matériaux qui empêchent la lumière de passer, ou bien qui la réfléchissent, c est-à-dire qui en changent la direction. À partir de cela, les élèves commenceront à déduire que la lumière se propage en ligne droite, ce qui leur permettra de construire des instruments d optique simples. Dans cette unité, on met l accent sur la recherche scientifique, et plus particulièrement sur l observation et la déduction. Les élèves observeront les interactions de la lumière avec divers matériaux, dont certains sont opaques, d autres transparents ou translucides, et qui réfléchissent, réfractent ou encore diffusent la lumière. Ces interactions conduiront les élèves à faire des déductions qualitatives sur le comportement de la lumière. L unité est aussi fortement axée sur la technologie, puisque les élèves y découvriront les fonctions de divers instruments d optique qui ont été inventés au fil des ans. Vers la fin de l unité, les élèves fabriqueront certains de ces instruments selon des méthodes données, ou fabriqueront peut-être les leurs pour répondre à certains objectifs. Les élèves commenceront à se familiariser avec les différences entre produits de haute technicité et progrès technologique. Cette unité pourrait donner lieu à une comparaison entre la science et la technologie de la lumière. Les élèves feront les recherches dans le but de découvrir les propriétés de la lumière, mais il serait bon de leur faire observer les instruments d optique qui ont été fabriqués pour tirer parti de ces propriétés, car ce sont ces instruments qui ont permis aux scientifiques d aiguiser leurs sens et d approfondir leurs connaissances de l univers. Liens avec le programme de sciences Au primaire, les élèves ont découvert les ombres en observant la position du Soleil dans le ciel et en observant leur ombre tout au long de la journée. Dans cette unité, ils étudieront de façon plus approfondie les propriétés de la lumière. 44 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

51 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Résultats d apprentissage spécifiques STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie démontrer qu une terminologie spécifique est utilisée dans le cadre des sciences et de la technologie décrire des exemples d outils et de techniques qui étendent nos sens et augmentent notre capacité de recueillir des données et de l information sur le monde décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire des exemples au foyer et à l école, d outils, de techniques et des matériaux qui peuvent être utilisés pour répondre à ses besoins donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour résoudre des problèmes au foyer et à l école identifier des femmes et des hommes de sa communauté qui oeuvrent dans des domaines liés aux sciences et à la technologie identifier des effets positifs et négatifs des technologies familières identifier son propre impact et celui de sa famille sur les ressources naturelles Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification planifier un ensemble d étapes à suivre pour résoudre un problème pratique et pour une mise à l épreuve juste d une idée liée aux sciences Réalisation et enregistrement de données suivre une série de procédures données faire des observations et recueillir des données qui sont pertinentes à une question ou un problème donné construire et utiliser des dispositifs dans un but précis Analyse et interprétation classifier en fonction de plusieurs attributs et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la classification tirer une conclusion découlant de données fournies par des recherches et des observations personnelles, qui répond à la question initiale Communication et travail d équipe communiquer des questions, des idées et des intentions et écouter autrui tout en poursuivant des recherches Il est attendu que l élève sera apte à : distinguer des objets qui émettent leur propre lumière de ceux qui nécessitent une source de lumière externe pour pouvoir être vus comparer comment la lumière interagit avec divers dispositifs optiques tels qu un kaléidoscope, un périscope, un télescope et une loupe démontrer que la lumière se diffuse dans toutes les directions à la fois, depuis une source étudier comment un faisceau lumineux interagit avec divers objets pour déterminer s ils forment des ombres, s ils permettent à la lumière de passer ou s ils la réfléchissent prédire la position, la forme et la taille de l ombre lorsqu une source de lumière est placé à une certaine position relativement à un certain objet démontrer et décrire comment une variété de média peut être utilisée pour changer la direction de la lumière démontrer que la lumiére blanche peut être séparée en couleurs SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 45

52 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Instruments d optique Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire comment les connaissances relatives aux propriétés de la lumière ont conduit à la création d appareils optiques qui augmentent nos facultés d observation (106-1, 106-4) comparer comment la lumière interagit avec des appareils optiques divers (107-1, 303-8) fabriquer un appareil optique qui remplit une fonction spécifique (205-10) nommer des femmes et des hommes de sa communauté dont le métier est directement relié aux lentilles, aux miroirs et aux prismes (107-10) Intégrer les résultats d apprentissage de cette section dans toute cette unité. Les élèves découvriront comment la connaissance des propriétés de la lumière a permis l invention d instruments d'optique dans le passé et à l époque actuelle, et pourrait mener à d autres découvertes à l avenir (p. ex. passé: microscope, époque actuelle: baladeur à disque laser, fibres optiques). Bien faire remarquer, pendant toute l unité, les rapports qui existent entre les sciences et la technologie. Les élèves apprendront que les miroirs et les lentilles changent la façon dont on voit les objets (ceux-ci peuvent paraître plus gros ou plus petits, plus près ou plus loin, ou même à l envers). Au fur et à mesure que les élèves se rendront compte que ces instruments d'optique fonctionnent selon des principes scientifiques, ils devraient voir comment leur utilisation a permis de faire des observations qui ont fait avancer la science. Les élèves, en étudiant ces instruments, verront comment les images formées par ces instruments répondent à un besoin. Par exemple, le microscope permet d observer des objets qui sont trop petits pour être observés à l œil nu, et les jumelles permettent de bien voir des objets éloignés. Faire explorer aux élèves divers instruments d'optique: loupes, jumelles, lunettes, télescopes, microscopes, fibres optiques, miroirs, appareils de projection, kaléidoscopes, périscopes. Les élèves doivent avant tout explorer et découvrir ce que l appareil permet de faire et comment il change l apparence de l objet ou permet de le voir. En groupes, les élèves construiront un instrument d optique simple, à l aide de miroirs ou de lentilles, destiné à effectuer une fonction simple. Matériel: lentilles, miroirs, sources de lumière, tubes en papier de tailles différentes et matériel d appoint. Encourager les élèves à faire preuve de créativité. L enseignant invite une personne qui utilise la lumière dans son travail (p. ex. spécialiste des télécommunications ou d Internet, opticien, photographe, astronome amateur, technicien de laboratoire, etc.) à venir parler aux élèves. Cette personne insistera sur l importance que jouent la lumière et les instruments d optique dans son travail. Lors de discussions, faire remarquer aux élèves que les métiers de ce domaine sont exercés par des hommes et des femmes issus de divers milieux culturels, ceci afin de leur faire comprendre que tout le monde (hommes et femmes, quel que soit leur milieu) peut contribuer de façon égale aux sciences et à la technologie. Mise en garde: Afin que les élèves ne se coupent pas pendant la construction d instruments à l aide de miroirs, l'enseignant préférera peut-être utiliser des feuilles de mylar (ou polyester) réflectorisant, car ce matériau est facile à couper et à coller sur du carton. Le mylar ne donne pas d aussi bonnes images qu un vrai miroir, mais il est moins dangereux, moins coûteux et plus facile à découper, à mettre en forme et à utiliser. 46 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

53 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Instruments d optique Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement À partir de ses observations, l'élève note dans un tableau ce que fait chacun des instruments suivants. (303-8, 107-1) Fascicule de l élève : Tout s éclaire! Instrument Microscope Jumelles Instruments d optique Taille de l image (+ grande, + petite) Position de l image (la tête en bas, gauche/droite) Distance de l image (+ loin, + près) (106-1, 106-4) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Guide Leçon 12, p FE 12, p Lunettes Papier-crayon : : L'élève étudie le rôle de la lumière dans les appareils de notre époque: appareil de radiographie ou de radiothérapie, photocopieur, radiotélescope (SETI), télescope spatial, etc. (106-1, 106-4, ) Observation Évaluation de l activité de construction d un instrument d optique: l enseignant évalue l aptitude de l'élève : - à collaborer avec ses camarades à la planification de la construction ou à suivre les méthodes indiquées - à résoudre des problèmes, à vérifier et à revérifier le fonctionnement de l instrument - à utiliser et à manipuler des outils (205-10) (107-1, 303-8) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 9, p FE 9, p (205-10) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (107-10) Guide Leçon 7, p FE 7, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 47

54 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Sources de lumière Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir faire la distinction entre les objets qui émettent leur propre lumière et ceux qui nécessitent une source extérieure pour pouvoir être vus (303-3) effectuer des observations et de recueillir des informations au cours de ses recherches pour déterminer si un objet émet sa propre lumière, et de tirer des conclusions à partir des données obtenues (205-5, 206-5) donner des exemples illustrant comment des sources de lumière artificielle ont été conçues pour résoudre des problèmes à la maison ou à l école (107-4) identifier des effets positifs et négatifs de l exposition à la lumière (108-1) identifier des façons de conserver l énergie en surveillant son utilisation de la lumière à la maison (108-6) Au cours d une séance de remue-méninges, les élèves font une liste d objets qui émettent leur propre lumière et d objets qui ont besoin d une source externe de lumière pour être vus (p. ex. bâtons ou brassards luminescents, insectes, phytoplancton). Ceci permettra à l enseignant d apprendre aux élèves à faire la différence entre les objets qui émettent leur propre lumière et ceux qui ne peuvent être vus que si une source de lumière est projetée sur eux. Ce concept sera approfondi plus tard. Il y a toutefois un cas spécial dont l'enseignant voudra peut-être parler: celui des montres ou des jouets lumineux. Ces objets émettent leur propre lumière, mais pour un temps seulement. Les élèves pourront alors formuler une définition fonctionnelle de «source de lumière». Cette entrée en matière donnera à l'enseignant l occasion de rectifier beaucoup d idées fausses que les élèves pourraient avoir au sujet des sources de lumière. Par exemple, certains pourraient croire qu une fenêtre est une source de lumière ou encore que la Lune émet sa propre lumière. L'enseignant ne doit pas écarter d emblée ces idées, car il faut beaucoup de temps, de preuves et d expérience pour changer les explications fautives que les élèves ont fabriquées pour expliquer le monde qui les entoure. Cette activité pourrait encourager les élèves à faire preuve de curiosité intellectuelle. En groupes, les élèves étudient des sources artificielles de lumière qui ont été créées pour remédier à certains problèmes. Les élèves noteront les résultats de leur étude et en feront rapport au reste de la classe. Les élèves discuteront des aspects positifs et négatifs de l exposition à la lumière, qu ils ont découverts chez eux et en classe. Du côté positif, les sources de lumière nous permettent de voir dans des endroits sombres, et la lumière solaire favorise la production de vitamine D. Par contre, l exposition à certaines sources de lumière peut présenter des dangers pour la santé. Mettre les élèves en garde contre l exposition prolongée au soleil (coup de soleil) et les dangers de regarder une lumière vive. Cette année, on peut se contenter de mettre l accent sur les moyens de conserver l électricité, et donc de réduire les coûts de l énergie. En 6e année, les élèves étudieront, de façon plus approfondie et plus analytique, les avantages et les désavantages des différentes sources d électricité. Les élèves discuteront de ce qui peut être fait pour réduire la consommation d électricité de leur foyer et donc pour conserver l énergie. Les suggestions des élèves seront affichées dans la salle de classe. 48 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

55 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Sources de lumière Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève étudie des sources possibles de lumière, à la maison et à l école. (205-5, 206-5, 303-3) S agit-il d une source de lumière? (303-3, 205-5, 206-5) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 10, p FE 10, p Objet Prédiction Observations Conclusion Source de lumière Pas une source de lumière visible pas visible source de lumière pas une source de lumière ballon miroir fenêtre téléviseur (allumé et éteint) : : Journal L élève prend note, pendant une semaine, du gaspillage électrique qu il remarque (lumières qui restent allumées pendant longtemps). Dans la mesure du possible, il prendra note du temps pendant lequel la lumière est restée allumée à bon escient. (108-6) Le soleil sur ma peau est bon parce que... (quelques raisons) Le soleil sur ma peau est mauvais parce que... (quelques raisons) (107-4) Guide Leçon 10, p FE 10, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Guide Leçon 12, p FE 12, p Présentation L élève fera une affiche pour montrer comment certains problèmes ont été résolus par l éclairage. Il trouvera ou dessinera le plus grand nombre possible d illustrations de sources de lumière artificielles, p. ex. éclairage public, montre à cadran lumineux, appareil d éclairage scialytique, voyant lumineux qui indique qu un ordinateur est allumé. (107-4) (108-1, 108-6) Guide Leçon 11, p FE 11, p Guide Leçon 12, p FE 12, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 49

56 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Propagation de la lumière Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir effectuer des observations sur la façon dont la lumière est dispersée à partir de sources de lumières diverses (205-5) démontrer que la lumière se propage dans toutes les directions à partir d une source (303-2) parvenir à la conclusion que la lumière se propage en suivant une ligne droite, en se basant sur ses observations et sur les données recueillies au cours de ses recherches (206-5) Un grand nombre des sources de lumière que les élèves connaissent sont faites pour envoyer la lumière dans une seule direction. Il pourra peut-être donc falloir du temps et de l expérience pour les amener à voir que la lumière se propage dans toutes les directions. L enseignant voudra peut-être commencer cette section en donnant aux élèves un bon nombre de sources de lumière, que les élèves devront observer afin de déterminer comment la lumière est émise par ces différentes sources. Par exemple, une lampe de poche émet de la lumière dans une seule direction, alors qu une chandelle diffuse la lumière dans toute la pièce. Signalons qu il n est possible de voir comment se diffuse la lumière que si celle-ci est reflétée par quelque chose. Il suffit de taper un peu le chiffon à craie pour répandre de la poussière de craie dans l air, et cette poussière permet de mieux voir la lumière. Attention: s il y a des élèves asthmatiques, ne pas les exposer à la poussière de craie. Les élèves étudieront ces sources de lumière afin de déterminer comment la lumière est diffusée. Les élèves pourraient par exemple démontrer la lampe de poche et essayer d allumer l ampoule, à l aide de la pile et de fil de fer, sans le miroir réfléchissant qui entoure l ampoule. Les élèves verront ainsi que la torche émet de la lumière dans toutes les directions, mais que cette lumière est redirigée en un faisceau lumineux. L enseignant pourrait aussi tenir une assiette à tarte sur un côté d une chandelle allumée, et rediriger ainsi la lumière dans l autre direction. Les élèves examinent différents types d appareils d éclairage à la maison et à l école, afin de déterminer comment la lumière est diffusée ou dirigée par chacun. Les élèves pourraient alors discuter de la forme, de la nature et de la couleur du matériau réfléchissant qui entoure la source de lumière. Les élèves étudient le concept de la propagation de la lumière en ligne droite. Voici quelques principes directeurs: dans une chambre noire, placer une ampoule de faible intensité ou une lampe de poche dans une boîte munie de petits trous. Les élèves taperont deux chiffons à craie l un contre l autre pour disperser de la poussière de craie dans l air, et ils devraient pouvoir voir le faisceau droit de la lumière qui est reflété par les particules de craie. Autre activité: les élèves regardent un objet et placent un livre entre eux et l objet. Ils remarquent qu ils ne voient plus l objet, car la lumière ne peut plus être réfléchie autour du livre, jusqu à leurs yeux. Les boîtes à rayons, quand on peut s en procurer une, sont idéales pour faire ce genre de démonstration. Pour bien comprendre que la lumière se propage en ligne droite, les élèves fabriquent une caméra à trou d épingle à l aide d une petite boîte à couvercle. S ils dirigent le trou d épingle vers une lumière ou une fenêtre, ils apercevront l image, la tête en bas, par l autre côté. Ils pourront dessiner leur «appareilphoto», l objet et l image obtenue dans leur journal. Ils pourraient dessiner des rayons de lumière pour illustrer l image inversée. Activité d enrichissement: comparer un appareil photo à l oeil humain. 50 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

57 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Propagation de la lumière Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement À l aide de divers objets courants, l'élève observe la diffusion de la lumière et en prend note. (205-5) L'élève dispose les objets de la façon indiquée. (Les livres doivent être posés à la verticale, à environ 0,5cm d écart. Tout objet qui a une petite ouverture peut être utilisé.) (205-5) Ce résultat d apprentissage se retrouve dans toute l unité. (303-2) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 4, p FE 4, p L'élève dessine le contour des livres et de la lampe de poche sur son papier. Il éteint la lumière de la salle, tape légèrement un chiffon à craie et indique sur le papier le cheminement de la lumière de la lampe de poche. Il rédige une conclusion sur le trajet qu emprunte la lumière. (206-5) (206-5) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 10, p FE 10, p Papier-crayon À partir de son observation des sources de lumière, l'élève illustre comment la lumière vient de chaque objet. (Ne pas oublier de dessiner la chandelle, le rétro-projecteur, l ampoule ou la lampe de poche.) (205-5, 302-2) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 51

58 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Objets qui absorbent, émettent et/ou réfléchissent la lumière Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir étudier comment la lumière interagit avec divers objets afin de déterminer si les objets peuvent projeter des ombres et permettre à la lumière de passer et/ou de la réfléchir (303-4) classifier des objets en tant qu objet opaque, transparent ou translucide (206-1) prédire les modifications dans l emplacement, la forme et la dimension relative d une ombre quand un objet est placé dans des positions et selon des orientations différentes par rapport à la source de lumière et à l écran (303-5) Les élèves devront étudier comment la lumière interagit avec divers objets qui laissent passer la lumière et avec d autres qui ne la laissent pas passer. Ils devraient être capables de prédire si un peu de lumière, toute la lumière ou pas de lumière du tout traversera chacun des objets. Il faut savoir que de nombreux objets laissent passer un peu de lumière et réfléchissent aussi cette dernière, par exemple une bouteille de soda en verre ou encore un réflecteur Mira utilisé dans le programme de mathématiques. Les objets n ont pas besoin d être brillants ou d avoir l aspect d un miroir pour réfléchir la lumière. Les objets lisses réfléchissent uniformément la lumière et on peut y voir des images réfléchies. D autres objets réfléchissent la lumière de façon plus aléatoire et ne donnent pas d images nettes. L enseignant doit encourager les élèves à réfléchir à la façon dont ils voient les objets. D où vient la lumière qui permet de voir ces objets? On croit souvent, à tort, que les objets émettent leur propre lumière et que c est cette lumière qui les rend visibles. L'enseignant doit donc démontrer que ces objets ne peuvent pas être vus sans source de lumière (placer les objets en question dans une pièce noire, sans fenêtre). Les élèves auront ainsi la preuve qu ils ne peuvent voir les objets que si de la lumière éclaire l objet et que celui-ci la réfléchit jusqu à leurs yeux. Faire connaître aux élèves les termes «transparent», «translucide» et «opaque». Les élèves découvriront, par l expérience, comment la lumière interagit avec divers matériaux (p. ex. papier ciré, papier de bricolage, film étirable). Les élèves expérimenteront et verront que, selon l épaisseur du matériau, celui-ci permet de voir plus ou moins ce qui se trouve en-dessous. Les élèves catégoriseront ces matériaux en fonction de ce qu ils auront observé. Les élèves essaieront de découvrir les facteurs qui influencent l emplacement, la forme et la taille de l ombre produite par un objet. En groupes de deux, ils projetteront l ombre d un objet sur le mur ou sur un écran avec une lampe de poche. Il s agit d un exercice de contrôle des variables. Beaucoup de facteurs entrent en ligne de compte: la distance entre l objet et la source et entre l objet et l écran, la façon dont on tient l objet (son orientation), et l importance de la source de lumière. Donner aux élèves l occasion de faire des schémas qui comprennent la source de lumière, l objet, l écran, l ombre et le faisceau lumineux venant de la source de lumière. Cela leur permet de comprendre pourquoi l ombre a la forme et la taille qu elle a. Après des observations répétées, les élèves seront en mesure de prédire ce qui va se passer, et de voir s ils avaient raison. 52 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

59 Objets qui absorbent, émettent et/ou réfléchissent la lumière SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève planifie et formule une méthode qui lui permettra de voir si ce qu il avait prédit au sujet des ombres s est réalisé. Il note ses résultats dans le tableau ci-dessous. (303-5, 204-7, 205-5, 204-7) L ombre : vérification des prévisions Changement Emplacement Forme Taille ex. crayon rapproché de source de lumière Prévu Réel Prévu Réel Prévu Réel derrière crayon, aligné sur source de lumière comme prévu (Dessin) (Dessin) même taille plus grande (205-5) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 10, p FE 10, p Guide Leçon 11, p FE 11, p crayon tourné vers le côté : : L'élève projette le faisceau lumineux d un rétroprojecteur sur les objets énumérés et remplit le tableau. (303-4, 206-1) Est-ce qu on voit à travers? Objet Observations Transparent, translucide ou opaque (206-1) Guide Leçon 10, p FE 10, p (303-5) Guide Leçon 3, p FE 3, p ballon fenêtre papier ciré : : Je ne peux pas voir au travers du ballon. Quand la lumière tombe sur lui, une ombre se forme derrière lui. Opaque Journal Les ombres projetées font toujours des images différentes autour de moi... (305-5) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 53

60 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Objets qui absorbent, émettent ou réfléchissent la lumière Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir établir un plan de la méthode à suivre et d effectuer des observations pour déterminer les modifications portant sur l emplacement, la forme et la dimension relative d une ombre quand un objet est placé dans des positions et selon des orientations différentes par rapport à la source de lumière et à l écran (204-7, 205-5) effectuer des observations et recueillir des informations sur la façon dont la lumière est dispersée à partir des surfaces de formes et textures diverses (205-5) L'enseignant propose aux élèves des activités au sujet des ombres. Les élèves manipulent l ombre d un objet tout simple, p. ex. un crayon. Comment peut-on rendre l ombre plus grande que l objet, plus petite? Comment peut-on obtenir une ombre rectiligne, circulaire? Que faut-il faire pour que l ombre soit bien définie? Quand devient-elle floue? En groupes, les élèves produisent des jeux d ombres ou des pièces de théâtre avec des ombres (lien avec le programme de Français). Les objets opaques réfléchissent la lumière, et c est pour cela qu on les voit. Les élèves croient peut-être que seules les surfaces lisses (miroirs, surfaces métalliques) réfléchissent la lumière. Pour leur montrer comment la forme et la texture d une surface déterminent comment la lumière est réfléchie, l'enseignant leur fait découvrir les différences entre du papier d aluminium froissé et du papier d aluminium lisse. Ils verront que, plus l aluminium est froissé, plus l image réfléchie est floue. Cette activité permet d explorer aussi les propriétés réfléchissantes d autres matériaux. On pourra ensuite passer à l étude des miroirs et des surfaces qui réfléchissent uniformément en raison de leur caractère lisse. Les élèves pourraient commencer leur exploration de la réflexion par les surfaces lisses à l aide d un miroir translucide (Mira), utilisé pour le programme de mathématiques. Ce réflecteur Mira leur permettra de déterminer les caractéristiques (même dimension, même distance du miroir, inversion de gauche à droite) de l image d un objet renvoyée par un miroir plan. Les élèves croient souvent, à tort, qu ils pourront se voir en entier dans un petit miroir plan (p. ex. 100 cm2) s ils se tiennent assez loin du miroir. Demander aux élèves quelle partie de leur visage ils voient dans un petit miroir, puis s ils peuvent en voir davantage s ils se rapprochent ou s éloignent du miroir. Les élèves découvrent ensuite les propriétés des miroirs convexes et concaves. Ils se regardent dans la face concave d une cuillère, puis dans la face convexe. Il est possible de construire des miroirs de formes différentes à l aide de mylar ou de polyester réflectorisant (qui est revêtu d un enduit réflectorisant d un côté et d un enduit adhésif de l autre), qu on peut se procurer dans les magasins de fournitures de sciences, d artisanat ou les verreries. Ces activités développent la persévérance, la curiosité intellectuelle, ainsi que la volonté d observer, de poser des questions et de découvrir. 54 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

61 Objets qui absorbent, émettent et/ou réfléchissent la lumière SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève essaie de voir son image, ou celle d un objet (d un crayon, par exemple) dans chacun des matériaux indiqués et il note ses observations. Réflexion (204-7, 205-5*) Guide Leçon 3, p FE 3, p * Voir p.45 Objet p.ex., papier d aluminum (lisse) Description de l image image floue, qui semble être de la même taille, dans le même sens papier d aluminum (froissé) cuillère (devant) papier : : L'élève répondra aux questions suivantes en se basant sur ses observations: Quels sont les matériaux qui reflètent le mieux ton image? Est-ce que ton image est toujours la tête en haut? Que pourrais-tu faire à du mylar réflectorisant pour qu il agrandisse ton image, pour qu il la rapetisse, pour qu il la réfléchisse la tête en bas? (205-5) Papier-crayon L'élève montre, à l aide de flèches, comment un faisceau lumineux est, à son avis, réfléchi par les objets. Il peut ajouter des illustrations ou des dessins de divers objets (miroir plan, papier, papier d aluminium, cuillère). (303-4) Entrevue Qu est-ce qui te prouve qu un objet réfléchit la lumière même quand tu ne vois pas ton image dedans (comme un miroir)? (205-5) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 55

62 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Déviation de la lumière Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir démontrer et décrire comment on peut utiliser divers moyens pour modifier la trajectoire de la lumière (303-6) Les élèves explorent la réfraction, ou brisure du rayonnement lumineux, lorsque la lumière passe d un milieu à un autre. Exemples d activités: Placer un crayon ou un bâtonnet dans un verre d eau, de façon à ce qu il soit immergé jusqu à moitié. L objet semble brisé. Placer une pièce de monnaie dans de l eau. Les élèves qui sont près du récipient tendent le bras et laissent tomber un petit caillou dans l eau pour voir s ils arriveront à toucher la pièce. C est difficile, car la pièce n est pas où elle semble être. Un élève place une pièce de monnaie dans une cuvette et recule jusqu à ce que la pièce soit cachée par le bord de la cuvette. Un autre élève verse lentement de l eau dans la cuvette, et l élève qui a reculé verra bientôt réapparaître la pièce. La réfraction est causée par le changement de vitesse de la lumière d un milieu à l autre. Pour illustrer la réfraction, prendre deux roues réunies par un axe et les faire rouler sur du plancher puis sur un tapis. Si les roues sont perpendiculaires au tapis, elles ne peuvent pas changer de direction, elles ralentissent simplement lorsqu elles arrivent au tapis. Par contre si les roues arrivent au tapis à un angle autre que 90, la roue qui touche le tapis en premier ralentit, ce qui déporte l axe dans la direction du tapis. La lumière est déviée de façon semblable lorsqu elle passe d un milieu à un autre milieu de densité optique plus élevée. effectuer des observations et de recueillir des informations sur les propriétés de réfraction de matériaux de formes différentes (205-5) Les élèves découvrent que les lentilles produisent des images comme les miroirs. Ils observent comment une image peut être agrandie ou rapetissée, selon le type de lentille, par une lentille ou une gouttelette d eau. Les élèves étudient aussi les lentilles convexes, concaves, etc., puis notent leurs observations dans un tableau qui donne la forme de la lentille et les caractéristiques (dimension relative, orientation, distance relative) de l image. 56 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

63 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Déviation de la lumière Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève remplit le tableau. (205-5) Description de la lentille petite goutte d eau grosse goutte d eau Déviation de la lumière Description de l image (303-6) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p lentille convexe lentille concave : : Journal C était vraiment incroyable. Quand j ai mis un crayon dans l eau, le crayon avait l air... (303-6) Entrevue Tu as fait tomber un gros porte-clés dans la piscine et tu essaies de le repêcher. Si tu es sur le bord de la piscine, dans quelle direction placeras-tu ton crochet afin d attraper le porte-clés? (303-6) (205-5*) * Voir p.45 Observation informelle/formelle Pendant que les élèves font de la recherche sur les propriétés de la lumière, l'enseignant les observe et coche pour chacun la liste de contrôle des habiletés. S S S Observation: l'élève observe attentivement et sans faire d erreurs. Classification: l'élève compare les propriétés des matériaux en réfléchissant. Aptitude à prévoir : l'élève est en mesure de faire des prévisions d après ce qu il a constaté sur la propagation de la lumière lorsqu elle traverse différents matériaux. (205-1, 303-6) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 57

64 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Dispersion de la lumière Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir démontrer que la lumière blanche peut être dispersée en couleurs et d utiliser le terme «dispersion» pour désigner ce procédé (303-7, 104-6) suivre un ensemble de procédures pour fabriquer et utiliser un cercle chromatique (205-3) communiquer et écouter ses camarades dans le cadre de ses recherches effectuées avec des cercles chromatiques (207-1) Les élèves ont peut-être déjà constaté que la lumière est dispersée lorsqu elle traverse un prisme ou des gouttelettes d eau (arc-en-ciel). Les élèves dirigent un faisceau lumineux sur un prisme en verre, ou bien sur des récipients triangulaires remplis d eau, et observent les couleurs qui sortent à l autre bout. Au fur et à mesure qu ils font leurs expériences, les élèves devraient se rendre compte que les prismes et les lentilles sont plus ou moins semblables, mais de formes différentes. Ils devraient s apercevoir que la lumière blanche qui entre dans le prisme est déviée (réfractée), mais que les différentes couleurs qui la composent ne sont pas toutes déviées de façon égale. Lorsque la lumière sort du prisme, ses couleurs ont été séparées. Les élèves remarqueront peut-être que l ordre des couleurs est toujours le même: violet, indigo, bleu, vert, jaune, orangé, rouge, soit le même ordre que les couleurs de l arc-en-ciel. Les élèves les plus observateurs auront peut-être remarqué de minces arcs-en-ciel pendant qu ils se servaient de lentilles, à la section précédente, mais ces lentilles sont conçues pour minimiser les effets de la dispersion. Les élèves fabriquent des disques chromatiques (découpent des cercles dans du bristol, qu ils divisent en segments en forme de pointe de tarte de diverses couleurs) et les font tourner pour montrer que le mélange de toutes les couleurs donne du blanc. Pour accentuer cet effet, les élèves ajouteront au disque un petit éventail. On obtient le même effet avec des «boutons» en carton, colorés de la même façon que le disque chromatique et percés de deux trous, qu on enfile sur un cordon et qu on fait tourner. Lorsqu on tire sur les deux extrémités du cordon le disque tourne rapidement, les couleurs se mélangent et forment du blanc. Ces activités font bien comprendre que la lumière blanche est un mélange de toutes les couleurs. Les élèves pourront alors comprendre pourquoi les objets apparaissent en couleur: la lumière blanche (composée de lumières de différentes couleurs) se pose sur les objets, mais ceux-ci ne réfléchissent que certaines couleurs. Ce sont ces couleurs réfléchies qui donnent leur couleur aux objets. Par exemple, un objet rouge est rouge parce qu il ne réfléchit que la lumière rouge. Ces activités développent la persévérance, la curiosité intellectuelle, ainsi que la volonté d observer, de poser des questions et de découvrir. 58 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

65 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE Dispersion de la lumière Quelques stratégies d appréciation Ressources Entrevue Comment pourrais-tu me montrer que la lumière ordinaire est composée par différentes couleurs? Peux-tu me donner un exemple de ce phénomène qui se produit naturellement? Quand as-tu déjà vu ce phénomène se produire? (303-7, 104-6) (303-7, 104-6) Guide Leçon 8, p FE 8, p Portfolio L'élève choisit un travail fait dans le cadre de cette unité pour son portfolio et remplit une auto-évaluation. Observation informelle/formelle L enseignant évalue: S S l aptitude de l'élève à suivre la méthode de réalisation d un disque chromatique (205-3) l esprit de collaboration de l'élève (est-il prêt à partager ses idées pendant l activité faisant appel au disque chromatique?) (207-1) (205-3, 207-1) Guide Leçon 9, p FE 9, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 59

66 SCIENCES DE LA VIE : LA LUMIÈRE 60 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

67 SCIENCES DE LA VIE : LE SON 4 e année Sciences de la vie : Le son SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 61

68 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Vue d ensemble de l unité Introduction Les sons constituent un phénomène observable, mesurable et contrôlable de diverses façons. Les élèves exploreront la transmission du son et les facteurs qui ont un effet sur les sons produits; il est donc important qu ils apprennent que les sons sont causés par des vibrations. On examinera aussi la différence entre la capacité des humains et celle des animaux à détecter des sons, ce qui conduira à des discussions sur la nécessité de protéger l ouïe. Orientation et contenu Dans cette unité, les élèves apprendront à se renseigner et ils découvriront la technologie de la conception du son. Ils découvriront notamment comment les sons sont produits et comment il est possible de faire varier la hauteur et l intensité d un son. Ceci leur permettra de fabriquer leurs propres instruments de musique et appareils sonores. La musique est un contexte approprié pour cette unité. Les élèves exploreront la production de sons à partir de pièces de musique et ils verront comment différents instruments de musique donnent différentes qualités au son. Liens avec le programme de sciences Les élèves ont abordé le concept du son au primaire. Dans cette unité, ce concept est approfondi, de façon à ce que les élèves découvrent comment sont produits les sons, ainsi que les facteurs qui influencent le son. Le son sera de nouveau étudié en physique, au secondaire, comme application de la théorie des ondes. 62 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

69 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Résultats d apprentissage spécifiques STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie démontrer l utilisation de démarches dans le cadre d études de questions scientifiques et de résolution de problèmes technologiques démontrer qu une terminologie spécifique est utilisée dans le cadre des sciences et de la technologie identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques actuellement à l étude Interactions entre les sciences et la technologie décrire des exemples d outils et de techniques qui étendent nos sens et augmentent notre capacité de recueillir des données et de l information sur le monde Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire des exemples, au foyer et à l école, d outils, de techniques et des matériaux qui peuvent être utilisés pour répondre à ses besoins donner des exemples de Canadiennes et de Canadiens qui ont contribué aux sciences et à la technologie identifier des effets positifs et négatifs de technologie familières décrire comment des actions personnelles favorisent la conversation des ressources naturelles et le soin des êtres vivants et de leurs habitats Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre reformuler des questions sous une forme permettant une mise à l épreuve énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur un schéma d événements observés Réalisation et enregistrement de données choisir et utiliser des outils pour manipuler des substances et des objets et pour construire des modèles identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation évaluer des dispositifs construits par soi-même et en fonction des critères suivants: sécurité, fiabilité, fonction, utilisation efficace des matériaux et apparence identifier de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de ce qui a été appris Communication et travail d équipe travailler avec des membres du groupe à l évaluation des procédures utilisées pour résoudre un problème Il est attendu que l élève sera apte à : identifier des objets par les sons qu ils produisent établir des liens entre les vibrations et la production de sons comparer comment les vibrations voyagent différemment dans différents solides et liquides et dans l air démontrer et décrire comment le ton et la force des sons peuvent être modifiés décrire comment l oreille des humains est conçue pour détecter les vibrations comparer la gamme de sons qu entendent les humains à celle qu entendent d autres animaux SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 63

70 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Objets qui produisent des sons Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier des objets d après les sons qu ils émettent (303-9) Les élèves essaient de reconnaître de nombreux objets à leur son. Ils devront identifier un objet, manipulé par l'enseignant ou par d autres élèves, sans voir cet objet. Ils doivent reconnaître, par exemple, le son d objets qui tombent dans l eau, le bruit de quelqu un qui souffle sur le haut du goulot d une bouteille, le bruit de céréales qu on écrase sur le bureau ou encore le bruit des pages d un livre qu on ventile, etc. On peut aussi utiliser des ordinateurs ou des claviers qui sont programmés pour émettre différents sons. Les élèves peuvent enregistrer leur voix à l aide d un programme d enregistrement (le plus simple est «Magnétophone», qui fait partie de la plupart des versions de Windows). Ils peuvent alors manipuler l enregistrement, par exemple, lui ajouter un écho, en ralentir la vitesse ou le jouer à l envers. Les élèves prennent conscience du grand nombre des bruits de fond qu on ne remarque même pas la plupart du temps. Pour ce faire, ils gardent la tête penchée et restent silencieux pendant 30 à 60 secondes et prennent note de tous les bruits qu ils entendent. Ils en discutent en classe, puis identifient ces sons et en font une liste. Dans bien des cas, les sons servent à communiquer un message. La communication de personne à personne, de machine à personne (p. ex. réveil-matin) ou encore de personne à machine (p. ex. parler dans le micro d une enregistreuse) repose en grande partie sur le son. décrire et donner des exemples de technologies du son auxquelles les gens ont recours dans leur vie de tous les jours pour satisfaire à leurs besoins (107-1) Bien des processus techniques font appel au son : postes de radio, avertisseurs d incendie, systèmes de sécurité domestiques, bouilloires sifflantes, etc. Il est donc important de percevoir et de reconnaître les sons. Les élèves écoutent des enregistrements de sons de la vie de tous les jours et essaient de déterminer le message que donne chacun de ces sons. Par exemple, ils enregistrent le bruit que fait un camion-benne qui recule, puis ils essaient de déterminer le message que transmet le «bip bip bip». Autres possibilités : la sonnerie de l école, la minuterie du four ou l avertisseur d incendie. Quel message transmet chacun de ces sons? Les élèves peuvent enregistrer certains sons chez eux et les apporter à l école pour les faire identifier par leurs camarades. L association de sons à un message est une technique utilisée en publicité. Les annonces publicitaires sont accompagnées d une chanson ou d une mélodie, et le public en vient à associer les deux. Faire écouter aux élèves certains extraits de la bande sonore d annonces publicitaires et voir si les élèves savent quel est le produit. Tout ceci fera comprendre aux élèves l importance des sons dans la transmission de messages. 64 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

71 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Objets qui produisent des sons Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève écoute un enregistrement de divers sons et en identifie le plus grand nombre possible. Il enregistre des sons tels que : taille-crayon, bouilloire qui siffle, tic-tac d une horloge, bruit d une lampe fluorescente, bip d un four à micro-ondes à la fin de la cuisson. (303-9) Journal L élève fait une liste de tous les objets de la vie quotidienne qui font du bruit. Il décrit à quoi servent les sons émis par ces objets. (107-1) Fascicule de l élève Éveil aux sons (303-9) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 10, p FE 10, p Papier-crayon L'élève décrit deux sons qui lui disent de faire quelque chose, deux sons qui lui disent que quelque chose va se produire ou encore deux sons qu il prend plaisir à écouter. (107-1) Présentation L'élève met sur une affiche toutes sortes d appareils sonores. Au-dessous de chacun, il indique le rôle du son ou de l appareil, par exemple avertissement ou fin d une tâche. L affiche, lorsqu elle ne sera plus exposée, ira dans le portfolio de l élève. L'élève trouvera ses illustrations dans des catalogues ou des revues, à l ordinateur, ou bien il les dessinera lui-même. (107-1) (107-1) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 9, p FE 9, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 65

72 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Vibrations sonores Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir établir des liens entre les vibrations et la production de sons (303-10) Pendant ces activités de découverte, on peut encourager les élèves à être prêts à observer, à poser des questions, à se renseigner, ainsi qu à faire preuve de collaboration. L'enseignant encourage les élèves qui commencent à explorer le rôle des vibrations à utiliser des termes comme «tonie» et «sonie» dans leur description des sons. Les facteurs qui influent sur la tonie et la sonie d un son seront développés dans la prochaine section mais, dans leur exploration des vibrations, les élèves devraient savoir ce qui distingue ces deux termes. Les élèves ressentent et voient les effets des vibrations sonores, par exemple : ils sentent les vibrations de leurs cordes vocales lorsqu ils parlent ils observent les vibrations d un diapason placé dans l eau ils touchent un haut-parleur de radio ou de lecteur de cassette en service ils soufflent sur un brin d herbe qu ils tiennent fermement entre leurs mains et écoutent le sifflement L'enseignant fait faire des expériences aux élèves pour leur montrer comment le son se propage dans différents milieux (solides, liquides, air), par exemple : Les élèves écoutent un bruit transmis par l air, par un ballon rempli d eau et par un morceau de bois. Les élèves fabriquent des téléphones à l aide de ficelle et de boîtes de conserve afin de voir comment la ficelle transmet le son. La prochaine fois qu ils iront à la piscine, les élèves taperont leurs doigts sur le bord et écouteront, d abord la tête et les mains hors de l eau, puis la tête et les mains sous l eau. comparer comment les vibrations voyagent différemment dans différents solides et liquides et dans l aire (303-11) Pour montrer aux élèves que le son se propage plus vite dans un milieu dense que dans un milieu moins dense, l'enseignant leur fera aligner une rangée de dominos. Pour simuler la propagation du son dans l air (milieu pas très dense), les élèves espaceront les dominos, de façon à ce que chaque domino touche tout juste le suivant quand on le pousse. Les élèves feront une autre rangée de dominos, bien plus rapprochés, pour simuler la propagation du son dans l eau ou dans un milieu plus dense. Les élèves pousseront en même temps le premier domino de chaque rangée et entendront l onde sonore, qui se déplace plus lentement parmi les dominos éloignés les uns des autres (air) que parmi les dominos rapprochés (eau). Les élèves verront aussi que le son, contrairement à la lumière, a besoin d un milieu pour se propager. Pas de dominos, pas de son. 66 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

73 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Vibrations sonores Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Cette activité permet de comparer comment le son se propage dans l air, dans le bois, dans la ficelle et dans l eau. Fournitures : mètre rigide, 1 m de ficelle, une grande cuvette, de l eau et un stéthoscope. Les élèves travailleront par deux, de la façon indiquée; ils inverseront les rôles et prendront note de leurs observations. Propagation du son (303-10) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Milieu Méthode à suivre Partenaire Air Bois Eau Ficelle Les deux partenaires se placent à 1 m l un de l autre. Tenir le mètre rigide à la verticale, le taper Les deux partenaires se placent à 1 m l un de l autre. Tenir le mètre rigide de façon à ce que l extrémité soit près de l oreille du partenaire. Taper le mètre Remplir la cuvette d eau, placer un bout du mètre rigide dans l eau à un bout de la cuvette (ne pas toucher le bord) et placer le capteur de son du stéthoscope dans l eau, à l autre bout (ne pas toucher le bord). Pendant que le partenaire tape le mètre, écouter avec le stéthoscope. Est-ce que le son se propage dans l eau? Faire un téléphone avec boîtes en métal et ficelle. Quand est-ce que le grincement est le plus fort? le plus clair? Les élèves expliquent pourquoi ils pensent que le son a changé. (303-11) Papier-crayon L'élève donne trois exemples de vibrations qui produisent un son. Il doit identifier la ou les matières qui ont vibré et produit le son. (303-10) (303-11) Guide Leçon 4, p FE 4, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 67

74 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Tonie, sonie et technologie du son Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir élaborer et reformuler des questions sur les façons de modifier la hauteur et l intensité des sons de sorte que l on puisse les mesurer (104-6, 204-1, 204-2) émettre une prédiction et une hypothèse sur l effet qu une modification aura sur la hauteur et de l intensité du son produit, en fonction des types de sons produits (204-3) démontrer et décrire comment la hauteur et l intensité des sons peuvent être modifiées (301-3) Pendant une discussion en classe, l'enseignant révise la production de sons. Est-ce que toutes les vibrations avaient le même son? En quoi étaient-elles différentes? Les concepts de tonie (hauteur d un son) et de sonie peuvent être soulevés pendant la discussion. Afin d étudier ces concepts de façon plus approfondie, les élèves proposent des questions dont il faudra trouver la réponse. Les élèves doivent s entraîner à poser des questions, puis examiner chacune d entre elles pour voir si elle est testable. Par exemple, la question «Qu est-ce qui fait augmenter la tonie?» n est pas testable. L'enseignant doit encourager les élèves à poser des questions du genre «Si on tend la ficelle, est-ce que la tonie s élève?» ou «Est-ce qu une accélération des vibrations fait augmenter la tonie?». La question «Comment est-ce que je peux augmenter l intensité du son?» peut devenir «Si on tape plus fort sur le diapason, est-ce que la sonie augmente?» Les élèves observent le rapport entre la vitesse de vibration et la tonie (son aigu ou grave) par des questions comme : Si on tient un carton contre les rayons d une roue de bicyclette qui tourne, pourquoi le son du carton contre les rayons change-t-il si on fait tourner la roue plus vite ou moins vite? On place une pièce de monnaie dans un ballon gonflé. Pourquoi le son change-t-il si on fait tourner la pièce plus vite ou moins vite dans le ballon? (Attention : choisir une pièce à tranche texturée; les pièces à tranche lisse donnent de moins bons résultats.) On peut changer la tonie en faisant varier la hauteur d une colonne d air : verser de l eau dans un récipient en acier tout en cognant sur le bord du récipient. taper ou souffler sur des bouteilles semblables qui contiennent des quantités d eau différentes. passer son doigt sur le bord d un verre (de préférence en cristal) et refaire l opération avec différentes quantités d eau dans le verre. Attention : choisir un verre qui n est pas ébréché. utiliser le terme «decibels» pour décrire l intensité sonore (104-6) Les élèves trouveront la réponse à des questions portant sur la sonie, de la même façon que pour la tonie. Leur faire découvrir l unité de mesure de l intensité des sons, le «décibel». Leur donner quelques exemples de sons d intensités différentes, afin qu ils aient une idée du nombre de décibels que représente un son très fort ou un son beaucoup moins fort. P. ex. murmure : 20 db, conversation normale : 60 db, tondeuse à gazon : 90 db, tronçonneuse : 110 db, pétards : 140 db. L'enseignant incite les élèves à trouver des moyens d augmenter l intensité d un son sans en changer la tonie. Les élèves essaient d augmenter la quantité d énergie apportée à la vibration. Par exemple ils frappent plus fort sur un tambour ou font vibrer une corde (d instrument de musique) plus fort. Le son devient plus intense, mais la tonie reste la même. 68 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

75 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Tonie, sonie et technologie du son Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève fait une expérience, et en rédige un compte rendu, afin de tester ses questions sur les facteurs qui influencent la tonie (ou la hauteur) d un son. (204-3) Journal L'élève rédige deux questions testables sur la façon dont on peut changer la tonie d un son. (204-2) L'élève rédige deux questions testables sur la façon dont on peut changer la sonie (la force) d un son. (204-2) Papier-crayon Étant donné le niveau sonore mesuré pour chacune des salles de classe suivantes, l'élève fait correspondre les éléments des deux colonnes. Salle A (84 décibels) lecture en silence Salle B (25 décibels) répétition de l orchestre Salle C (65 décibels) discussion en classe Présentation L'élève fait un compte rendu oral et une démonstration des facteurs qui influencent la tonie et la sonie. (301-3) (104-6, 204-1, 204-3) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (301-3) Guide Leçon 7, p FE 4, p Guide Leçon 11, p FE 11, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 69

76 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Tonie, sonie, et technologie du son Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir démontrer des moyens de résoudre des problèmes technologiques en concevant et en fabriquant un instrument qui a la capacité de produire des sons de hauteurs et d intensités variables (104-1, 205-2) évaluer des instruments musicaux fabriqués par soi d après leur capacité à varier leur hauteur et leur intensité (206-7) répertorier et utiliser des sources et des technologies diverses pour recueillir des informations pertinentes sur les Canadiennes et les Canadiens qui ont contribué à améliorer la technologie du son (107-12, 205-8) Les élèves parlent et chantent dans un micro branché sur un oscilloscope emprunté au laboratoire de physique de l école secondaire et observent les différences de tracé que produisent des sons de tonie faible ou élevée et un son qui devient de plus en plus fort. Les différentes étapes de la conception technologique sont la proposition, la création et la mise à l essai. Pour mettre ceci en application, les élèves proposeront, créeront et mettront à l essai des instruments sonores simples, à l aide de boîtes, de bandes élastiques, de clous, de bois, de tubes en métal et de bouteilles. Les élèves devraient être capables d utiliser le vocabulaire des sons pendant qu ils construisent, décrivent et utilisent leur instrument. Donner aux élèves la possibilité d ajuster leur instrument pendant la mise à l essai, afin qu ils puissent produire divers niveaux de tonie. L'enseignant doit encourager les élèves à écouter les suggestions des autres élèves. Les élèves pourront essayer de jouer un air simple sur leur instrument devant leurs camarades; ils pourront peut-être même jouer tous ensemble. Il serait approprié de relier cette activité au programme de musique. L enseignant voudra peut-être parler tout particulièrement d un inventeur canadien (par exemple Alexander Graham Bell, inventeur du téléphone ou Hugh Le Caine, inventeur du synthétiseur électronique) ou faire rechercher aux élèves (bibliothèque, ressources électroniques) leurs propres exemples. Autres exemples : Douglas Shearer ( ), technicien de l enregistrement du son né à Westmount (Québec) le 17 novembre 1899, qui a gagné 12 Oscars, pour «meilleur enregistrement sonore» et pour des réalisations telles que le perfectionnement du système d enregistrement et une méthode de réduction des bruits parasites. Reginald Aubrey Fessenden, né à Bolton Est (Québec), qui a été l un des pionniers de la radio. Le 23 décembre 1900, il a réussi à transmettre le son d une voix humaine entre deux tours de 50 pieds. Jusque là, on n avait transmis que du code Morse. Andrew Mercer, réalisateur de logiciels de Terre-Neuve-et-Labrador. Mercer a mis au point un logiciel qui permet aux musiciens, ou aux enseignants et aux élèves, de jouer de la musique ensemble, en temps réel, depuis des endroits différents comme s ils se trouvaient dans la même pièce. 70 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

77 SCIENCES DE LA VIE : LE SON Tonie, sonie et technologie du son Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Mettant en application ce qu il sait de la tonie et de la sonie, l'élève conçoit et construit un instrument de musique capable de produire des sons dont la tonie et la sonie peuvent varier. (104-1, 205-2, 206-7) (104-1, 205-2, 206-7) Guide Leçon 11, p FE 11, p L'enseignant préparera une rubrique pour la construction et la démonstration d un instrument simple. QUATRE : L instrument est complet, et on voit que l élève l a soigneusement planifié et construit. L instrument est original et l élève a fait preuve de créativité. L instrument produit des sons dont la tonie et la sonie varient grandement. TROIS : L instrument est complet et a manifestement été planifié. Il y a certains signes de créativité. L instrument a un rendement moyen (un peu de variabilité en matière de tonie et de sonie). DEUX : Essentiel de l instrument réalisé, mais très peu de signes de planification; rendement médiocre (très peu de variabilité en matière de tonie et de sonie). UN : Réalisation insuffisante; impossible à évaluer. Journal Je viens de finir de faire un instrument de musique. Je peux faire varier la tonie en Je peux faire varier la sonie en J aime mon instrument parce que J arriverai peut-être à le perfectionner en... (206-7) (107-12, 205-8) Guide Leçon 10, p FE 10, p Présentation L'élève fait de la recherche, dans des livres, des magazines, des encyclopédies, des vidéos, des CD de référence ou Internet sur un inventeur canadien qui a innové la technologie du son. Il donnera dans sa présentation : Renseignements personnels (nom, lieu et date de naissance) Description de l invention ou l innovation (de quoi s agit-il? pourquoi est-ce important?) (107-12, 205-8) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 71

78 SCIENCES DE LA VIE : LE SON L oreille, la perte d audition et la pollution par le bruit Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire comment l oreille des humains est conçue pour détecter les vibrations (300-3) comparer la capacité auditive des humains à celle des animaux (300-4) Ayant découvert par l expérience les propriétés du son, les élèves sont maintenant en mesure de découvrir comment les vibrations sonores arrivent à l oreille. Ils font des activités qui expliquent pourquoi l oreille a la forme qu elle a. L'enseignant fait jouer de la musique douce (par exemple) et demande aux élèves de fermer les yeux et de lui dire quand ils commencent à entendre la musique. L'enseignant note la distance. Il recommence, mais après avoir dit aux élèves de fermer les yeux et de tendre l oreille vers lui. Il recommence l expérience après que les élèves se seront placé un papier derrière l oreille, ou se seront mis un entonnoir en plastique à l oreille, afin d augmenter leur capacité de réception. Montrer aux élèves un schéma ou un modèle en trois dimensions de l oreille humaine, afin de les aider à comprendre à quoi servent les différentes parties de l oreille et comment elles fonctionnent toutes ensemble pour permettre l audition. Les élèves pourraient faire leur propre modèle dans le cadre d un exposé. Il ne faut pas s attendre à ce que les élèves connaissent le nom des parties de l oreille et ne pas poser cette question à un contrôle sommatif. Ceci peut déboucher sur les aptitudes des animaux (p. ex. chiens, chauve-souris, dauphins, éléphants) à entendre d autres sons que les humains. Les élèves pourraient aussi comparer la capacité auditive de personnes d âges différents. Cette activité peut conduire les élèves à se demander pourquoi certains élèves entendent mieux que d autres et comment on peut se protéger des bruits forts pour éviter une perte d audition. décrire et donner des exemples d appareils qui augmentent notre capacité à percevoir et à recueillir des données sur les sons, comme les appareils auditifs, les sonars, les amplificateurs, les oscilloscopes et les ultrasons (106-1) démontrer divers moyens d étudier l étendue de la pollution sonore dans son environnement, et de travailler avec d autres membres du groupe pour évaluer les méthodes utilisées pour étudier la pollution sonore (104-1, 207-6) Les élèves cherchent à comprendre l effet d appareils d amplification du son simples, p. ex. mégaphone, antenne parabolique, appareil auditif, poste de radio, téléviseur, lecteur de CD ou de cassettes. Pour comparer l efficacité de ces appareils, les élèves voient jusqu où ils peuvent reculer et entendre encore le son amplifié. Parler aux élèves d appareils plus complexes, par exemple le sonar ou l oscilloscope, pour que les élèves en connaissent le nom et sachent à quoi ils servent. Il serait bon de faire déterminer aux élèves l étendue de la pollution sonore. Pour ce faire, les élèves choisissent une question à laquelle ils chercheront à répondre, ils choisiront le matériel et les outils de collecte des données, feront des observations, qu ils prendront en note, et tireront des conclusions. Exemples de questions : «Où est-ce, dans cette école, le bruit le plus intense?» ou bien «Quelles sont les matières qui absorbent le mieux le son?». Les élèves mesurent le niveau du bruit à l aide d un sonomètre, ou bien à l aide d un microphone relié à une interface d ordinateur, ou encore à l aide d un magnétophone muni d un sonomètre. S ils ne peuvent se procurer aucun de ces appareils, les élèves mesurent à quelle distance ils se trouvent de la source sonore lorsqu ils cessent d entendre le son. Les élèves recueilleront des données sur le niveau de bruit à divers endroits et feront des comparaisons afin de savoir quels types d appareils font le plus de bruit, quelles sont les secteurs les plus bruyants et quelles sont les matières qui donnent la meilleure insonorisation. Pendant que les élèves travaillent ensemble à leur recherche sur la pollution sonore, il faut les encourager à tenir compte de leurs propres idées et de celles des autres avant de tirer des conclusions. 72 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

79 SCIENCES DE LA VIE : LE SON L oreille, la perte d audition et la pollution par le bruit Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève : fait une recherche sur le niveau de bruit à divers endroits. (104-1, 207-6) se tient près d un objet qui fait un bruit faible mais constant, par exemple une horloge. Il s éloigne lentement de l objet et mesure à quelle distance de l objet il cesse d entendre le bruit. Il répète l expérience, mais en tenant près de son oreille un cornet en papier. Quelle différence remarque-t-il? (300-3) observe l oreille humaine. Quelle forme a-t-elle? (entonnoir) L élève prend un gros entonnoir en plastique et en place le tube à l entrée de son oreille. Il dirige la partie entonnoir vers quelqu un qui parle (il devrait remarquer que le niveau du son augmente). Que remarque-t-il au sujet du niveau sonore? Autrefois, les malentendants se servaient d un cornet acoustique pour mieux entendre. (300-3) Papier-crayon Les chiens entendent des sons que nous n entendons pas. À l'aide de ressources imprimées et électroniques, l élève essaie de découvrir quels autres animaux entendent des sons que l oreille humaine ne peut pas détecter. (300-4) Présentation L élève : fait de la recherche sur chacun des animaux afin de savoir si cet animal entend des sons plus stridents ou plus graves que les humains. L élève essaiera de découvrir à quoi sert cette faculté, puis notera ses découvertes dans le tableau ci-dessous. (300-4) (300-3) Guide Leçon 5, p FE 5, p (300-4) Guide Leçon 6, p FE 6, p (106-1) Guide Leçon 9, p FE 9, p Est-ce que certains animaux entendent mieux que nous? Animal Chauvesouris Tonie plus élevée bien plus élevée Tonie plus faible non L animal s en sert pour... se diriger dans des grottes sombres et attraper ses proies (104-1, 207-6) Guide Leçon 8, p FE 8, p Chien Dauphin Éléphant fait une affiche réunissant des appareils qui mesurent et qui utilisent les ondes sonores. Sous chaque image, il indique à quoi sert l appareil. (106-1) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 73

80 SCIENCES DE LA VIE : LE SON L oreille, la perte d audition et la pollution par le bruit (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir répertorier les effets positifs et négatifs des instruments technologiques qui produisent des sons forts et de reconnaître le besoin de protection et de prévention contre la perte de l ouïe (108-1, 206-9) décrire des mesures spécifiques entreprises par soi ou des produits destinés à réduire la pollution sonore (108-3) trouver des exemples d études menées actuellement sur le son (105-1) Les élèves auront eu l occasion, dans toute cette unité, de découvrir de nombreuses inventions technologiques qui font beaucoup de bruit, par ex. : baladeurs, marteaux perforateurs, avions à réaction. Tous ces appareils ont été conçus dans un but particulier. Par exemple, on se sert d un marteau perforateur pour percer le béton ou la roche. Il faut cependant savoir que certains de ces appareils produisent un bruit fort qui peut être dangereux pour l ouïe. Les élèves se renseignent sur les effets que peuvent avoir divers niveaux d intensité des sons sur l ouïe. Un bruit très fort de courte durée peut causer une perte auditive rapidement, alors qu un bruit fort et continu a des effets néfastes à long terme. Les élèves discutent d appareils utilisés par divers corps de métier pour réduire les bruits ambiants ou pour protéger l ouïe. Cette discussion mène les élèves à se rendre compte que les sciences et la technologie peuvent avoir des effets à la fois prévus et imprévus. Donner aux élèves l occasion de discuter de ce qu ils auront découvert au sujet du niveau de bruit à l école, pour divers métiers et chez eux. Leur faire faire une séance de remue-méninges pour trouver une série de mesures qui pourraient empêcher la perte d audition. Les élèves doivent comprendre qu il faut éviter les situations susceptibles de causer une perte d audition, mais ils pourraient aussi réfléchir à des solutions faisant appel à la technologie, p. ex. des couvre-oreilles ou des matériaux insonorisants. Les élèves devraient être capables de donner des exemples de problèmes reliés au bruit qui sont à l étude, p. ex. les effets des bruits créés par l activité humaine sur un habitat, les bruits industriels et les progrès techniques pour les malentendants. Ont-ils remarqué qu il y a parfois de hautes clôtures le long des routes à grande circulation, près des zones résidentielles? À quoi servent ces clôtures? 74 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

81 SCIENCES DE LA VIE : LE SON L oreille, la perte d audition et la pollution par le bruit (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal Si je travaillais dans une usine bruyante, si je demeurais à un endroit que survolent des avions à basse altitude, si je jouais dans un orchestre, je m inquiéterais de j écrirais ou je téléphonerais à je suggérerais... (108-1, 108-3, 206-9) (108-1, 206-9, 108-3) Guide Leçon 8, p FE 8, p Papier-crayon L élève : lit ou parle avec ses camarades de classe des appareils qui font beaucoup de bruit, puis il remplit le tableau suivant. (108-1, 108-3, 206-9) Technologie du bruit Appareil bruyant Points positifs Points négatifs Risque de perte auditive (faible, moyen, élevé) Mesures de sécurité p.ex. baladeur Je peux écouter mes chansons préférées Si le son est trop fort, je risque une perte auditive Ça dépend du volume que je choisis. Volume modéré Marteau perforateur rédige un paragraphe sur ce qu on peut faire pour réduire les bruits, amplifier les sons, ainsi que sur les effets de la pollution sonore, la technologie du son ou un autre sujet connexe. (105-1) (105-1) Guide Leçon 9, p FE 9, p Portfolio L élève : choisit le meilleur travail qu il a fait dans cette unité pour son portfolio. choisit dans son portfolio un travail qu il a déjà fait dans une autre unité (par ex. la lumière). Questions possibles : «Que penses-tu de ce travail maintenant?» «Est-ce que tu ferais les choses différemment si tu faisais ce travail maintenant?» «Est-ce que ton travail s est amélioré au cours de l année?» SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 75

82 SCIENCES DE LA VIE : LE SON 76 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

83 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION 4 e année Sciences de la vie : Les roches, les minéraux et l érosion SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 77

84 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu En plus d'explorer les organismes vivants qui les entourent, les élèves se familiariseront avec les matières de la terre qui composent leur univers. Il faut leur donner l'occasion d'apprendre que les roches ont différents usages dans leur localité, et que cet usage dépend des caractéristiques de chacune. Ils exploreront ensuite l évolution du relief en examinant les processus d'érosion, de transport et de dépôt, et détermineront comment le vent, l'eau et la glace changent le paysage. L examen de ces processus mène aussi à des discussions liées aux techniques qu'utilisent les humains pour stabiliser le relief et pour s adapter aux changements qui se produisent. Dans cette unité, les élèves auront de nombreuses occasions de mettre en pratique leurs habiletés à se renseigner. Observation, prise en note de descriptions, classification des roches et des minéraux dans leur habitat naturel, exploration de la composition du sol et des fossiles qu il peut contenir, tout cela donnera les élèves l occasion d apprendre à se renseigner. Cette unité s inscrit dans le contexte de «Notre Terre en évolution». Dans ce contexte, les élèves partiront à la découverte de l impact qu ont eu l humanité et la nature sur la Terre, et ils se rendront compte que la Terre est vraiment une planète dynamique, en évolution constante. Liens avec le programme de sciences À l école primaire, les élèves ont exploré la composition du sol. Dans cette unité, ils approfondiront leurs recherches et étudieront les facteurs qui font changer le paysage. Ceci conduira au programme de sciences intermédiaire, dans lequel les élèves découvriront comment différents types de roche se forment et comment la croûte terrestre se déplace. 78 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

85 Résultats d apprentissage SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie comparer les résultats de ses recherches avec ceux d autrui et reconnaître que les résultats peuvent varier démontrer qu une terminologie spécifique est utilisée dans le cadre des sciences et de la technologie Interactions entre les sciences et la technologie décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire des exemples, au foyer et à l école, d outils, de techniques et des matériaux qui peuvent être utilisés pour répondre à ses besoins donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisé pour résoudre des problèmes dans sa communauté et sa région identifier des effets positifs et négatifs de technologies familières décrire comment des actions personnelles favorisent la conservation des ressources naturelles et le soin des êtres vivants et de leurs habitats Il est attendu que l élève sera apte à : identifier son propre impact et celui de sa famille sur les ressources naturelles Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre reformuler des questions sous une forme permettant une mise à l épreuve énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur un schéma d événements observés identifier des outils, des instruments et du matériel convenable pour réaliser ses recherches Réalisation et enregistrement de données effectuer des procédures pour étudier un problème donnée et pour assurer une mise à l épreuve juste d une idée proposée, contrôlant les variables importantes faire des observations et recueillir des données qui sont pertinentes à une question ou un problème donnée enregistrer des observations au moyen d un seul mot, en style télégraphique, en phrases complètes ou au moyen de diagrammes ou tableaux simples Analyse et interprétation classifier en fonction de plusieurs attributs et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la méthode de classification identifier de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de ce qui a été appris Communication et travail d équipe communiquer des procédures et des résultats par l entremise de listes, de notes en style télégraphique, de phrases, de graphiques, de dessins et de langage oral Il est attendu que l élève sera apte à : décrire diverses roches en tenant compte de leurs caractéristiques physiques telles que la couleur, la texture, le lustre, la dureté et la forme des cristaux (des minéraux) comparer des roches et des minéraux provenant de son milieu local avec des roches et des minéraux d autres endroits établir un rapport entre les caractéristiques des roches et des minéraux et leurs utilisations démontrer une variété de méthodes d altération par les intempéries et l érosion décrire les effets du vent, de l eau et de la glace sur le paysage décrire comment le sol est formé à partir de roches identifier et décrire des roches qui font état de l histoire de la Terre décrire des phénomènes naturels causant des changements rapides et significatifs du paysage SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 79

86 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Collection et comparaison de roches et de minéraux Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir faire preuve de respect envers l habitat des animaux et envers l environnement local en prélevant des roches et/ou des minéraux de sa région (108-3) Les élèves apporteront à l école des échantillons de roches qu ils auront trouvés dans la cour ou l entrée de cour de leur maison, et l'enseignant les encouragera à apporter le plus possible de specimens différents. L'enseignant peut aussi emmener les élèves chercher des échantillons de roche autour de l école, ce qui aurait pour avantage de renforcer les résultats d apprentissage de l unité sur les habitats et les communautés, étudiée en 4e année. Donner aux élèves le temps d étudier les plantes et les animaux qui vivent dans l habitat où ils ramassent des roches en prenant soin de ne pas déranger l habitat ou laisser de déchets sur leur passage. Attention : ne jamais prendre d échantillons de roche dans un parc provincial ou fédéral. Si les élèves demeurent près d une plage ou d un lac, ils pourront apporter à l école des galets trouvés sur la plage. Ils pourront comparer ces derniers au sol limoneux des lacs, et faire remarquer les différences. Un peu plus loin dans cette unité, ils exploreront l érosion et les effets de l eau sur les terres; il serait donc utile de préparer le terrain. Les élèves pourront apporter des échantillons de roches provenant d une région montagneuse, d un terrain à bâtir ou de terres agricoles. décrire la différence existant entre les roches et les minéraux (104-6) Les élèves examineront divers échantillons de roche et ils en rechercheront les traits communs et les différences. Les roches sont composées d un ou plusieurs minéraux. Les élèves examineront leur collection pour voir s ils peuvent distinguer les roches des minéraux. Cette distinction ne peut se faire que lorsqu un échantillon contient manifestement plus d un minéral. Certaines roches ne contiennent qu un seul minéral (p. ex. le calcaire, qui est composé de calcite ou de carbonate de calcium). Les élèves pourraient consulter un guide de poche afin d identifier les roches et les minéraux, mais il faut savoir que le temps et les intempéries rendent bien des roches et minéraux difficiles à identifier. 80 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

87 Collection et comparaison de roches et de minéraux SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Papier-crayon Les élèves différentient les échantillons d une collection de roches et de minéraux courants à l aide d une clé analytique. (104-6) Présentation Les élèves commencent une collection de roches et de minéraux et choisissent une bonne façon de l exposer. Ils peuvent laisser de la place pour des notes au-dessous de chaque échantillon ou bien la présenter à l aide de leur propre guide de poche. Dans ce cas, ils doivent indiquer où ils ont trouvé chaque échantillon et, si possible, indiquer lesquels sont des roches et lesquels sont des minéraux. (108-3, 204-8, 2-5-5, 300-6, 205-7, 300-5) Fascicule de l élève : Les roches et les minéraux (108-3) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Observation Liste de contrôle d observation : - Les élèves prennent soin de ne pas laisser de déchets sur leur passage et de ne pas abîmer inutilement les plantes, les arbres et les arbustes pendant qu ils cherchent des échantillons sur le terrain de l école ou à un autre endroit approprié. (108-3) (104-6) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 12, p FE 12, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 81

88 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Propriétés des roches et des minéraux Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir effectuer des observations à l aide d outils appropriés comme une loupe, et de recueillir des informations pour décrire les roches et les minéraux en fonction de leurs propriétés physiques (204-8, 205-5, 300-6) enregistrer dans un tableau et/ou en style télégraphique ses observations sur les roches et les minéraux prélevés (205-7) comparer différents minéraux et/ou roches de sa région à ceux d autres endroits (300-5) Les élèves utilisent un vocabulaire varié pour décrire les propriétés des roches et des minéraux. L'enseignant essaiera de trouver le plus possible de termes que les élèves peuvent employer et les encouragera à faire des descriptions vivantes et à utiliser des comparaisons (par ex. «de la couleur des dents») pour les imager. Les élèves ne se contenteront pas de simples observations, mais étudieront aussi diverses propriétés des roches, par exemple leur dureté. Les élèves feront des expériences et découvriront que, par exemple, ils arrivent à rayer deux de leurs échantillons avec un trombone, alors qu une pièce d un cent raye les trois. Ils pourront ainsi placer les échantillons par ordre de dureté. Les élèves utiliseront des objets de duretés différentes (trombone, morceau de schiste, granite, pièce d un cent) pour essayer de rayer les échantillons. Ces essais de dureté sont normalement réservés aux minéraux, car les différentes parties d une roche ont différents degrés de dureté. Les résultats varieront d une roche à l autre. Cette activité a pour but de montrer aux élèves que certaines roches sont plus dures que d autres. Les élèves indiquent les résultats de leur expérience sous forme de tableau. S ils ont choisi de présenter leur collection, ils voudront peut-être inscrire sur des fiches cartonnées les renseignements qu ils ont obtenus et placer la fiche sous l échantillon correspondant. Les élèves comparent les roches et les minéraux qu ils ont trouvés dans leur région à ceux qui viennent d autres endroits. Ils pourront se servir d un guide de poche publié ou d autres sources de référence (Internet, divers logiciels de géologie) pour comparer leurs échantillons à d autres, ou bien ils pourront préparer leur propre guide des roches de la région. Il est utile d avoir une collection de roches et de minéraux à l école, provenant de divers endroits, car cela facilite la comparaison. Cette activité encourage les élèves à manifester de l intérêt et de la curiosité à l égard d objets et d événements de milieux différents. 82 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

89 Propriétés des roches et des minéraux SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Jouant le rôle d un minéralogiste amateur (collectionneur de roches et de minéraux), les élèves font une série de tests sur chaque spécimen de roche ou de minéral qu ils trouvent. Un bon détective prend toujours soigneusement en note tout ce qu il fait. Les élèves marqueront donc le résultat de leurs observations dans le tableau. Ils choisiront une roche ou un minéral de leur tableau et dira à quoi elle ou il pourrait servir. (204-8, 205-5, 300-6, 205-7) (204-8, 205-5, 300-6) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 12, p FE 11, p Observation de roches et de minéraux Propriété Spécimen 1 Spécimen 2 Spécimen 3 Spécimen 4 couleur brun rougeâtre texture dureté lustre usages possibles nom (facultatif) lisse rayé par une pièce d 1 mais pas par l ongle sans éclat (205-7) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 7, p FE 7, p (300-5) Guide Leçon 6, p FE 6, p Journal Un de tes échantillons est lisse tandis qu un autre est pointu et tranchant. Écris une histoire, avec des images, pour expliquer d où ils pourraient venir et pourquoi ils ont des formes différentes. (300-5) Présentation Les élèves se préparent à présenter leur collection de roches ou de minéraux. Ils n oublieront pas d indiquer sous les échantillons ou dans leur guide de poche les propriétés qu ils ont découvertes par l expérience. (300-5, 204-8, 205-5, 300-6, 205-7) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 83

90 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Propriétés des roches et des minéraux (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir classifier ses roches et minéraux en fonction de propriétés diverses, et élaborer un tableau ou un diagramme indiquant la méthode de classification utilisée (206-1, 207-2) Les élèves conçoivent leur propre système de classification, par exemple en fonction de la texture et de la couleur. L'enseignant encourage les élèves à élaborer une clé analytique. Les élèves peuvent commencer par deux catégories «Couleur blanche» et «Autres couleurs», puis par deux autres catégories «Roches lisses» et «Roches non lisses». L'enseignant peut faire la démonstration de cette classification en classe, mais il ne doit pas s attendre à ce que les élèves utilisent le terme «clé analytique». En groupes, les élèves dessinent un grand tableau aux cases étiquetées, dans lesquelles ils placent leurs roches et minéraux. Ils peuvent placer leur tableau sur un bureau pour le faire voir aux autres élèves. Lorsque chaque groupe a terminé, il enlève tous ses échantillons et laisse les autres élèves utiliser leur propre système de classification. comparer son système de classification des roches et des minéraux à ceux d autres élèves, et de reconnaître que les résultats peuvent varier (104-4) Puisque chaque groupe fera son propre système de classification, il y aura sans aucun doute plusieurs systèmes différents, et il se pourrait même que des groupes qui utilisent le même système classifient les mêmes roches de façon différente. C est donc l occasion de discuter des systèmes de classification et d en conclure qu il s agit d une invention utile, mais que certaines roches sont difficiles à classifier et que, dans bien des cas, la démarcation entre les différentes classifications n est pas aussi claire qu on le voudrait. Il n est pas nécessaire en 4e année que les élèves soient capables de faire la différence entre les roches magmatiques (ou ignées), les roches sédimentaires et les roches métamorphiques. Ils apprendront à faire cette distinction en sciences de 7e année. Cependant, si la géologie de la région s y prête, l'enseignant pourra indiquer que ces roches existent. 84 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

91 Propriétés des roches et des minéraux (suite) SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement En groupes de deux ou trois, les élèves décident des propriétés selon lesquelles ils classifieront leurs roches. Il est préférable de commencer par une seule propriété (couleur, dureté ou texture, par exemple) afin de répartir les roches en deux groupes, puis de continuer à les répartir selon d autres propriétés. Les élèves indiqueront les étapes à suivre de leur système, afin que d autres élèves puissent l essayer. Voir l exemple ci-dessous. (206-1, 207-2, 104-4) (206-1, 207-2) Guide Leçon 3, p FE 3, p (104-4) Guide Leçon 4, p FE 4, p Papier-crayon Les élèves énumèrent les propriétés choisies par leur groupe pour faire la classification. Ils devraient regarder deux autres systèmes de classification et essayer de trier la collection de roches selon leur propre système. S Chaque élève a-t-il utilisé le même système de classification que son groupe? Y avait-il des roches qui, à son avis, aurait dû être dans des groupes différents? (104-4) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 85

92 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Utilisation des roches et des minéraux Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire de quelles façons les roches et les minéraux sont utilisés (107-1) établir le rapport existant entre les caractéristiques des roches et des minéraux d une part, et les utilisations qu on en fait, d autre part (300-8) Donner aux élèves des échantillons de minerais et de produits finis et leur demander d apparier les minerais avec les produits finis correspondants (p. ex. talc et poudre). Souligner l utilisation en construction des produits tirés des roches et des minéraux. Faire un étalage de minerais qui contiennent du fer, du nickel, du zinc et d autres métaux communs ainsi que d objets tirés de ces métaux (p. ex. bauxite et porte-craie ou autres objets en aluminium). Les élèves constateront qu on ne voit que rarement le métal dans le minerai, car il n est généralement pas présent à l état pur. Les édifices, les routes et les ponts sont des exemples de structures qui sont bâties à l aide de roches et de minéraux. Faire découvrir aux élèves les nombreuses utilisations des roches et des minéraux. Ils devront faire correspondre les propriétés de chaque roche ou minéral à ses utilisations principales. Certains métaux raffinés, comme l or, l argent et le cuivre, sont brillants, malléables et peu abondants, ce qui explique leur utilisation en bijouterie. Le granite est dur et résiste bien aux intempéries; il est donc souvent utilisé dans la construction des routes. Les élèves choisissent et utilisent des matériaux tirés du sol (argile, sable, gravier, stéatite) pour faire divers objets (briques, sculptures, briques crues, colliers). Les produits tirés des roches et des minéraux sont utiles et recherchés, mais les processus requis pour les extraire du sol et pour les transformer peuvent avoir des effets néfastes. Les élèves devront donc explorer les effets de l exploitation minière et du raffinage sur les terres avoisinantes et sur la qualité de l air ainsi que les effets des résidus miniers sur les habitats naturels. décrire les effets positifs et négatifs de l extraction et/ou de l utilisation de roches et de minéraux en employant les termes appropriés (104-6, 108-1) Faire découvrir aux élèves les effets positifs et les effets négatifs de l extraction et/ou de l utilisation des roches et des minéraux. Des activités permettraient aux élèves de simuler certaines techniques minières, p. ex. le lavage à la batée, qui a été utilisé pendant la Ruée vers l or. L'enseignant donne aux élèves un moule à tarte en métal et un mélange de limon et de terre contenant un ou deux objets denses (billes en métal peint). Au-dessus d une cuvette en plastique, les élèves ajoutent de l eau à leur mélange et font tourner le tout jusqu à ce que l eau, le limon et le gravier tombent dans la cuvette et qu il ne reste plus que les billes. L'enseignant pourrait aussi inviter un prospecteur ou un géologue de la région à venir faire devant la classe une démonstration d exploitation minière écologique : le lavage à la batée. Il existe d autres activités de séparation de divers types de roche du sol environnant qui peuvent être faites en classe. Les élèves simulent des gisements minéraux en alternant, dans un gobelet en carton, des couches de roche et de plâtre de Paris. Lorsque le plâtre est sec, on enlève le mélange du gobelet. À l aide de cure-dents ou de bâtons à popsicle, les élèves essaient de déloger les roches. On pourrait faire la même expérience avec des biscuits aux brisures de chocolat ou aux raisins. Qu arrive-t-il au minerai non utilisé? Les tas de soufre et les terrils sont des exemples frappants de déchets qui deviennent partie du paysage de certaines régions. 86 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

93 Utilisation des roches et des minéraux SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Les élèves essaient de se renseigner sur les minerais ci-dessous et de les faire correspondre aux produits donnés. (300-8) Minerais : nickel, gypse, halite, grès, granit, argile, talc Produits : pièce de 5 cents, panneau mural, sel de table, mélange à béton, pierre commémorative, brique, poudre Journal Les élèves font des listes d objets domestiques qui sont tirés de roches et de minéraux et d objets qui ne le sont pas. Demander aux élèves s ils croient qu il serait possible d utiliser d autres matériaux pour fabriquer ces objets? Ils pourraient demander à des adultes de leur famille ou de leur localité si quelque chose qui était autrefois fait à partir de roches ou de minéraux est maintenant fait d autre chose. (107-1, 300-8) Papier-crayon Activité en classe ou à la maison : À l aide de différents sources, les élèves déterminent quelle matière minérale est utilisée dans diverses parties de leur maison. (107-1) tuyaux : toit : planchers : allées : Plus trois de leur choix : (107-1) Guide Leçon 6, p FE 6, p (300-8) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p (104-6, 108-1) Guide Leçon 5, p FE 5, p (300-8) Guide Leçon 5, p FE 5, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 87

94 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Utilisation des roches et des minéraux (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire les effets positifs et négatifs de l extraction et/ou de l utilisation de roches et de minéraux en employant les termes appropriés (104-6, 108-1) (suite) Autre activité de raffinage : dissoudre, avec du vinaigre, un des éléments d un mélange de matières de la terre tout en laissant la matière désirée. Les élèves ajoutent du vinaigre à un mélange de bicarbonate de soude et de gravier. Dans cette simulation, on veut garder le gravier, mais on se débarrassera du bicarbonate. Lorsqu on ajoute le vinaigre, le bicarbonate se met à bouillonner et semble se dissoudre ou disparaître, mais le gravier est maintenant facile à extraire du mélange. Les élèves réfléchiront alors à ce qu il faudrait faire pour se débarrasser du mélange restant de bicarbonate et de gravier. Faire un parallèle avec le processus minier (résidus, étangs de retenue) et avec les difficultés qu ont les usines à se débarrasser des déchets de raffinage (laitier) ou même à les entreposer. Si possible, organiser une visite dans une mine de la région pour que les élèves puissent voir comment on extrait le minerai. S il n y a pas de mines à visiter, montrer aux élèves sur vidéo ou à l aide d un logiciel d illustration les diverses techniques utilisées. Les élèves pourraient faire de la recherche sur un problème environnemental relié à l exploitation minière ou à la métallurgie (fusion). Ils voudront peut-être savoir ce qu une entreprise de la région fait pour palier les problèmes. Des groupes d élèves voudront peut-être écrire des lettres pour se renseigner. Ils se rendront ainsi compte que les applications des sciences et de la technologie ont des effets à la fois désirés et indésirables. Cette activité développera chez les élèves un sens de la responsabilité pour le bien-être des autres, des êtres vivants qui les entourent et de l environnement. Autre possibilité : les élèves se concentrent sur les aspects positifs et les aspects négatifs des structures ou des matières de la terre, par exemple l utilisation de poterie ou d essence contenant du plomb ou d autres métaux toxiques, ou encore l effet de la construction d une route ou d un barrage dans un habitat naturel. Les élèves pourraient aller au musée et regarder des expositions archéologiques de poterie, de pointes de flèche et de bijoux anciens; ils verraient ainsi comment les roches et les minéraux étaient utilisés autrefois. Il pourrait être intéressant de faire un lien avec l unité sur les habitats et les communautés, qui a été vue en 4e année. L'enseignant voudra peut-être inviter un artiste ou un artisan à venir parler aux élèves. 88 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

95 Utilisation des roches et des minéraux (suite) SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Présentation En groupes, les élèves font une présentation (écrite, orale, ou page Web) sur une mine de leur province ou de leur région. Ils répondront aux questions suivantes. Chaque élève du groupe choisit un aspect ou une partie de la recherche. - Quelles roches ou quels minéraux exploite-t-on et quelles sont leurs propriétés? - À quoi serviront les roches et les minéraux? - Quelles retombées économiques a la mine pour la communauté? - Quels problèmes environnementaux sont causés par la mine? (108-1, 300-8) (104-6, 108-1) Guide Leçon 5, p FE 5, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 89

96 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Érosion et altération par le vent, l eau, et/ou la glace Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire les effets du vent, de l eau et de la glace sur le paysage (301-5) Les élèves découvriront les différences entre l altération par les intempéries (usure et fragmentation des roches) et l érosion (enlèvement et déplacement des roches et autres matières); ils montreront qu ils comprennent ces deux concepts. Les roches qui sont en train d être déplacées par l érosion peuvent altérer les autres roches. Les élèves examinent le sol près de l évacuation d une gouttière; il devrait y avoir un creux dans le sol, à l endroit où la force de l écoulement d eau a enlevé la terre et les graviers meubles (érosion), et le gravier grossier devrait être plus évident qu ailleurs. Si l eau s écoule directement sur du béton, celui-ci devrait être usé et laisser voir les particules les plus grossières qui entrent dans sa composition (altération par les intempéries - le vent, l eau, la glace). Les plages de sable portent la marque de l action des vagues et des roches meubles sur le grès de plage. Les galets des plages sont souvent très lisses, alors que les roches des lacs le sont moins, car les vagues sont moins fortes dans les lacs que dans la mer (altération par les intempéries). démontrer une variété de méthodes d altération par les intempéries et l érosion (301-6) Souvent, le sable de la plage est emporté par des vagues très fortes ou une tempête (érosion). Le fond des lacs est souvent limoneux à cause de la sédimentation (érosion des rives). L'enseignant fera remarquer aux élèves des endroits de la région où il y a des signes d érosion côtière et de dépôts glaciaires (érosion) et des endroits où les glaciers ont entaillé le paysage (altération par les intempéries). Afin de découvrir l action des vagues, les élèves placeront dans un contenant en plastique rigide plein d eau des roches qui s effritent assez facilement (p. ex. du schiste). Après avoir agité le tout pendant dix minutes, ils observeront les changements dans l apparence de la roche. Ils filtreront ensuite l eau à l aide d un filtre à café et remarqueront tous les petits morceaux qui se sont détachés (altération par l action de l eau et des autres roches). Pour simuler l érosion par l eau, il suffit de faire couler de l eau sur un tas de sable ou de terre. Pour découvrir les effets du gel de l eau qui s infiltre dans les fissures des rochers, les élèves remplissent un contenant d eau, qu ils congèleront. Ils pourraient aussi placer un ballon plein d eau dans du plâtre de Paris et, lorsque le plâtre aura pris, placer le tout dehors ou au congélateur. Ils verront alors que le plâtre se fend (altération par les intempéries). Ensuite, à l aide d une pelle à neige, les élèves simulent le mouvement des glaciers, qui entraînent les rochers sur leur passage. Ils ramassent de la neige après le passage du chasse-neige, la laissent fondre et ramassent tous les cailloux qui ont été balayés par la neige et la glace (érosion). L effet du vent est plus difficile à illustrer en classe, car il faut longtemps pour qu il se remarque. En outre, il s accompagne généralement du déplacement de sable et de rochers. Montrer aux élèves des pierres qui ont été décapées au jet de sable pour leur faire comprendre l effet du vent. À l aide d un ventilateur, montrer le mouvement du sable et du limon. 90 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

97 Érosion et altération par le vent, l eau, et/ou la glace SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Les élèves noteront dans leur tableau des endroits où ils ont remarqué des signes d érosion et d altération par les intempéries, près de l école et dans la localité. (301-6) Érosion et altération par les intempéries (305-5) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Où? Signes d altération par les intempéries Signes d érosion Glace, vent ou eau? Sous la gouttière Au bord de la mer : : Papier-crayon Les élèves réfléchissent aux types de roche qu ils sont le plus susceptibles de trouver sur une plage. Ils donnent des raisons. (301-5) L eau des cours d eau transporte du sable et des cailloux. Lorsque le cours d eau s élargit ou bien se jette dans la mer ou dans un lac, le débit de l eau ralentit et les matériaux les plus lourds tombent au fond en premier. Sur le schéma ci-dessous, les élèves feront de gros cercles (O) pour montrer où les cailloux les plus gros se sont déposés, et des points ( ) pour indiquer où se trouvent les particules rocheuses plus petites. Ils expliqueront leurs raisons dans les deux cas. (301-6) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Guide Leçon 12, p FE 12, p D où vient le sable des plages? Les élèves doivent utiliser les termes «érosion» et «les intempéries/l eau, le vent/la glace» dans leur réponse. (301-5) Entrevue Que se passe-t-il lorsque de l eau s infiltre dans les fissures d une surface asphaltée, puis gèle pendant l hiver? (301-5) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 91

98 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Formation et composition des sols Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire le processus de formation des sols à partir de la décomposition des roches (301-4) Les élèves explorent comment le sous-sol rocheux et les gros rochers sont altérés par les intempéries et fragmentés par l érosion. S il n y a pas de sites d érosion dans la région, les élèves consulteront des vidéos, des sites Internet ou des ouvrages de référence à la bibliothèque pour savoir comment l eau, la glace, le vent et la gravité érodent et fragmentent les rochers. Dans un grand contenant cylindrique, les élèves mélangent des échantillons de roche (schiste, grès, craie, granite) et font tourner le contenant pendant un certain temps. Ils verront alors que les morceaux de roche présentent de nombreux aspects des roches altérées dans la nature. S ils refont cette activité en ajoutant de l eau, ils constateront les effets de l eau sur les roches. Lorsque les élèves auront vu comment les roches se fragmentent, ils examineront de plus près les sols. Le sol est composé de particules de roches et de minéraux de différentes tailles et d humus (matières organiques en décomposition). Pour explorer la composition du sol, les élèves prennent des échantillons de sol, les mélangent à de l eau dans un bocal en plastique transparent, puis laissent les différentes composantes du mélange se déposer. Avant le début de l activité, l'enseignant demande aux élèves de prédire ce qui va se passer. Est-ce que toutes les particules se déposeront en même temps? Est-ce que certaines le feront plus vite que d autres (peut-être les plus grosses ou les plus lourdes)? Les diverses couches devraient être prononcées. Cette activité montre aux élèves que le sol est composé de particules de tailles et de types différents, en raison de l altération par les intempéries et de l érosion. 92 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

99 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Formation et composition des sols Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Les élèves placent trois ou quatre petits morceaux de schiste ou de grès dans un bocal en plastique avec de l eau et agitent le tout vigoureusement. Ils décrivent alors ce qui arrive aux morceaux de schiste. Ils vident alors l eau dans un filtre à café et prennent note de leurs observations. (301-4) (301-4) Guide Leçon 11, p FE 11, p Entrevue S S Explique, en utilisant les termes «altération par intempéries» et «érosion», comment le sol est formé à partir de roches. Par comparaison au temps qu il faut pour construire une maison ou des vacances, ou encore la vie d une personne, est-ce que ce processus est rapide ou lent? c. Est-ce que ces fragments de roches altérées sont les seules composantes du sol? (cailloux, plantes et autres matières vivantes ou en décomposition) Pourquoi?. (301-4) Présentation Activités possibles : S Faire un collage de dessins ou d images d endroits de la région où on remarque différentes formes d érosion et d altération. (301-6, 301-5, 301-4) S Écrire un poème, une chanson ou une histoire sur l altération du littoral ou de traits géologiques de la région. (301-4, 301-5, 301-6) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 93

100 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Les fossiles Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier et décrire des roches qui font état de l histoire de la Terre (300-7) Les élèves simuleront différents modes de formation des fossiles. À la dernière section, les élèves ont découvert comment les composantes du sol forment des couches. Ils ont aussi découvert que les sols sont faits de matières organiques ou de matières en décomposition provenant de plantes ou d animaux vivants. Il est donc possible de relier ces deux concepts pour introduire le concept des fossiles. L'enseignant montre aux élèves des fossiles, ou des photos de fossiles, pour illustrer les façons dont se forment les fossiles. Les élèves réexaminent leur collection de roches et regardent s il y a des signes de fossiles. S il y en a, les élèves les identifieront et les décriront. Les élèves visitent un endroit où il y a des fossiles dans la roche et les examinent pour savoir ce qu ils nous apprennent sur l histoire de cet endroit, ou encore ils examinent en classe des spécimens de roche contenant des fossiles. L empreinte est le type de fossile le plus simple. Il diffère des autres en ce que l empreinte (empreinte ou trace de pas, terrier) nous prouve que l organisme a été présent mais qu il n est plus là. Pour illustrer cela, les élèves font des traces de pas dans de l argile et laisser l argile sécher. Le moule ressemble à l empreinte puisqu il s agit de l impression laissée par un organisme, à la différence que l organisme est resté dans le sol ou dans le sédiment, puis s est lentement décomposé. L impression, ou la cavité, laissée par cet organisme s appelle un moule. Si cette cavité se remplit de roches et de minéraux, un moulage de fossile se forme. Les élèves font des moulages de fossiles en pressant un coquillage ou un objet dur dans de l argile. Cela fait une indentation, dans laquelle les élèves versent du plâtre liquide et le laisse sécher. Lorsque le plâtre est sec, on enlève soigneusement l argile du plâtre et on obtient un moulage de fossile. 94 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

101 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Les fossiles Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Les élèves visitent un endroit où il y a des fossiles. (300-7) Journal Donner un fossile aux élèves, qu ils dessineront ou dont ils feront un calque par frottement. Les élèves exposent leur calque ou leur dessin et écrivent une histoire au sujet de leur fossile. (300-7) Les élèves imaginent qu ils sont devenus fossiles et ils racontent l histoire de leur fossilisation. (300-7) Guide Leçon 3, p FE 3, p Présentation Les élèves font une exposition de fossiles et des matières dans lesquelles ils ont été trouvés. (300-7) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 95

102 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Changements soudains et importants du relief Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire des phénomènes naturels causant des changements rapides et significatifs du paysage (301-7) Les élèves regardent autour d eux pour voir s il y a dans leur région des formes de relief qui pourraient avoir été causées par des événements catastrophiques. Les catastrophes naturelles (raz-de-marée, crues éclair, ouragans, coulées de boue, éruptions volcaniques, tremblements de terre, avalanches, tornades) peuvent changer dramatiquement le paysage. Les élèves réunissent des articles sur les catastrophes naturelles et les mettent sur une affiche ou dans un album de découpures. Les élèves réfléchissent à des mesures préventives qui pourraient être prises pour amoindrir les conséquences de la catastrophe. Les élèves se renseignent pour voir si les médias parlent de volcans actifs. Ils pourraient se renseigner sur l activité du Mont St. Helen ou des volcans d Hawaii, du Japon et de la «Ceinture de feu». Les avalanches peuvent créer des changements importants dans le relief. Les élèves pourraient voir la trace d avalanches passées (p. ex. bande d arbres arrachés à flanc de montagne) dans leur propre région ou sur des photos. Les élèves font un exposé sur une région qui a été dévastée par un incendie de forêt et qui a donc beaucoup changé. Les incendies de forêt peuvent détruire le sol, mais ils peuvent aussi avoir des effets bénéfiques : l incendie détruit la végétation ancienne et permet à de nouvelles espèces de pousser. Les élèves se renseignent sur l effet de météores ou d astéroïdes qui tombent sur la Terre. Leur chute forme des cratères. Les élèves pourraient alors faire de la recherche sur les cratères lunaires pour illustrer l effet des météores et des astéroïdes. 96 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

103 Changements soudains et importants du relief SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION Quelques stratégies d appréciation Ressources Présentation Les élèves choisissent une catastrophe naturelle (raz-de-marée, crue éclair, ouragan, coulée de boue, éruption volcanique, tremblement de terre, avalanche ou tornade) et font une présentation décrivant la catastrophe en question et ses effets sur le paysage. (301-7) (301-7) Guide Leçon 7, p FE 7, p Portfolio Les élèves choisissent dans leur portfolio un travail qu'ils ont fait dans le cadre d une unité précédente. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 4 E ANNÉE 97

104 SCIENCES DE LA VIE : LES ROCHES, LES MINÉRAUX ET L ÉROSION 98 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 4 E ANNÉE

105 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ 5 e année Sciences de la vie : Les besoins fondamentaux du corps et le maintien d un corps en santé SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 99

106 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu Liens avec le programme de sciences Les élèves comprendront que le corps possède des organes et des systèmes qui fonctionnent ensemble pour aider les humains et autres animaux à satisfaire leurs besoins fondamentaux. Il faudrait donner aux élèves la possibilité d'explorer les principaux organes internes par l'entremise de modèles et de simulations, et d'apprendre où ils sont situés. Il est important que l'élève sache qu'un grand nombre de facteurs peuvent nuire à la santé. Le corps possède son propre système de défense contre les microbes, mais l'élève doit comprendre qu il lui appartient de répondre aux besoins de son corps en matière de nutrition et d'exercice. Cette unité pourrait être intégrée au programme de santé/vie familiale, mais elle doit aller au-delà de ce qui se fait normalement pour une approche plus orientée vers la recherche scientifique. Par exemple, les élèves doivent découvrir par eux-même les facteurs qui font accélérer le rythme cardiaque, construire des modèles d organes et de systèmes pour voir comment ils fonctionnent et faire des expériences pour voir le rôle de la salive dans la digestion. Il ne suffit pas que les élèves sachent dessiner les différents organes ou en nommer les parties, ils doivent aussi découvrir par l expérience les facteurs qui influent sur leur fonctionnement. L intégration de cette unité au programme de santé/vie familiale lui donnera une optique de prise de décisions et doit s inscrire dans un contexte de choix qui conduit au choix d un mode de vie actif et sain. Les élèves sont à un âge où ils auront bientôt à prendre d importantes décisions au sujet du tabac, des drogues et de l alcool. Cette unité leur donnera l occasion de voir comment leurs organes fonctionnent et comment ces organes, et les systèmes qu ils forment, peuvent subir les répercussions des choix que fait l'élève. Arrivés à la fin du primaire, les élèves auront déjà découvert par la recherche les besoins et les caractéristiques des êtres vivants, ainsi que le cycle de croissance et le cycle biologique. Dans cette unité, ils vont commencer à voir les systèmes du corps humain, ce qui mènera à une étude plus approfondie des cellules, des tissus, des organes et des appareils et systèmes dans le programme de sciences intermédiaire. 100 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

107 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Résultats d apprentissage STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie démontrer et décrire l utilisation de démarches dans le cadre d études de questions scientifiques et de résolution de problèmes technologiques identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques qui ont été considérés autrefois Interactions entre les sciences et la technologie décrire des exemples d outils et de techniques qui ont contribué à des découvertes scientifiques décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire et comparer des outils, des techniques et des matériaux utilisés par différentes personnes dans sa communauté et sa région pour répondre à leurs besoins donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour résoudre des problèmes dans sa communauté et sa région donner des exemples de technologies qui ont été développées pour améliorer ses conditions de vie donner des exemples de Canadiennes et Canadiens qui ont contribué aux sciences et à la technologie identifier des découvertes scientifiques et des innovations technologiques réalisées par des personnes de cultures différentes Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre reformuler des questions sous une forme permettant une mise à l épreuve Réalisation et enregistrement de données effectuer des procédures pour étudier un problème donné et pour assurer une mise à l épreuve juste d une idée proposée, contrôlant les variables importantes choisir et utiliser des outils pour manipuler des substances et des objets et pour construire des modèles enregistrer des observations au moyen d un seul mot, en style télégraphique, en phrases complètes ou au moyen de diagrammes ou de tableaux simples Analyse et interprétation compiler et afficher des données, manuellement ou par ordinateur, sous formats, y compris des calculs de fréquence, des tableaux et des histogrammes identifier et suggérer des explications pour des régularités et des divergences dans des données évaluer l utilité de diverses sources de renseignements pour formuler une réponse à une question donnée Communication et travail d équipe identifier des problèmes lorsqu ils surviennent et travailler en collaboration avec autrui pour trouver des solutions Il est attendu que l élève sera apte à : établir un rapport entre des changements du corps spécifiques, tels que l acné et le développement des poils, et la croissance et le développement décrire le rôle que jouent les systèmes du corps pour aider les humains et les autres animaux à croître, à se reproduire et à satisfaire à leurs besoins de base décrire la structure et la fonction des principaux organes des systèmes digestif, excréteur, respiratoire, circulatoire et nerveux démontrer comment les systèmes squelettique, musculaire et nerveux s allient pour effectuer un mouvement décrire des systèmes de défense du corps contre les infections, y compris les larmes, la salive, la peau, certaines cellules sanguines et des sécrétions de l estomac décrire le rôle de la peau décrire des exigences nutritionnelles et autres nécessaires au maintien d un corps en santé SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 101

108 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Croissance et développement Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir proposer des questions pour étudier le fonctionnement de notre corps et son anatomie (204-1) établir le rapport entre les différents changements qui se produisent dans notre corps, comme l acné et le developpement du système pileux d une part, et la croissance et le développement d autre part (301-8) décrire le rôle que jouent les systèmes corporels pour aider les humains et les autres animaux à se développer et à se reproduire, mais aussi à subvenir à leurs besoins fondamentaux (302-4) Cette unité pourrait être intégrée aux unités de Santé et vie familiale du programme élémentaire. L'enseignant se servira de ressources sur vidéo ou support informatique pour illustrer les résultats d'apprentissage de la section Croissance et développement. Faire une liste de questions lancées par les élèves, sur les fonctions et les parties de leur corps. Types de questions : «Pourquoi faut-il manger?» «Comment les aliments nous donnent-ils de l énergie?», «Qu est-ce que mes poumons font et comment fonctionnent-ils?», «Qu arrive-t-il aux aliments quand je les ai mangés?», «Comment fonctionne le corps humain?». Cet exercice a pour but de faire réfléchir les élèves à la façon dont les grandes fonctions du corps se déroulent et de donner une orientation au reste de l unité. Conformément à l orientation de prise de décisions de cette unité, les élèves discuteront des effets de l alcool, du tabac et des stupéfiants sur la croissance et le développement du corps. L'enseignant doit se préparer à répondre aux questions et préoccupations des élèves concernant les parents qui fument ou consomment de l alcool. Les élèves font, individuellement ou en groupes, une liste des changements que subit leur corps au fil des ans. Lorsque la liste est terminée, l'enseignant lance la discussion sur la raison de ces changements. Certains des changements qui se produisent à la puberté sont graduels (l enfant grandit et prend du poids), mais d autres sont plus soudains (apparition d acné et de poils). Les élèves étudieront la structure et les fonctions des organes principaux du système reproducteur (normalement appelé «appareil génital»). On trouvera des informations sur ces organes dans diverses sources (livres, supports électroniques, logiciels). 102 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

109 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Croissance et développement Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève note dans un tableau les étapes de sa croissance (il grandit). Il réunit des données sur la taille de ses camarades et indique sur un graphique les changements de taille sur une période donnée. Il signale aussi les différences entre garçons et filles, ainsi que d autres changements du corps. (301-8) Fascicule de l élève Le corps en action (204-1) Guide Leçon 1, p FE 1, p. 4-5 Journal Je me demande comment mon corps grandit. Je voudrais particulièrement savoir... (204-1) Nota : Il est essentiel que ce que dit l élève reste confidentiel. Papier-crayon L élève fait de la recherche sur l évolution du corps, de la naissance à la puberté. Il présente ses résultats dans le tableau ci-dessous. (301-8) Le corps change Changement Début Jusqu à quand Je grandis naissance variable; jusque vers l âge de 17 ans Des questions pourraient être posées pour présenter toute leçon. (301-8) Guide Leçon 1, p FE 1, p. 4-5 Apparition des dents de lait : : autour de 6 mois variable; courte durée (environ 3 ans) (302-4) Guide Leçon 15, p FE 15, p Présentation L élève réunit sur une affiche des photos ou des dessins de personnes à différents stades de la vie (bébé, enfant, adolescent, jeune adulte, adulte d âge moyen, personne âgée) et décrit ce qui se produit à chaque stade. (301-8) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 103

110 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ L appareil digestif et les organes excréteurs Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire la structure et la fonction des principaux organes du système digestif (302-5a) mener à bien des procédures pour étudier comment la salive artificielle peut déclencher le processus de digestion en transformant des substances comme l amidon en sucres simples, et enregistrer les observations au moyen de phrases rédigées ou de tableaux (205-1, 205-7) décrire la structure et la fonction des organes principaux du système excréteur (302-5b) décrire des exemples de produits et de technologies qui ont été crées pour répondre à un besoin relatif à l élimination, au contrôle et au confinement des excréments (107-8) Le système digestif (de son vrai nom «appareil digestif») a pour rôle d alimenter les fonctions du corps, et les élèves découvriront son fonctionnement. Les organes principaux de l appareil digestif sont les dents, la langue, l œsophage, l estomac, l intestin grêle et le gros intestin. Il est conseillé de montrer le plus possible comment se font la digestion et l excrétion, car cela rendra l unité vivante, intéressante et pertinente. Cette étude peut être faite à l aide de logiciels ou bien de documentation imprimée ou électronique. Cette étude commencera par la découverte de l effet de salive simulée (amylase) sur de l amidon. On se servira d iode comme indicateur. En effet, en présence d amidon, l iode vire au bleu foncé. Attention : l iode est toxique. Les élèves mélangeront un biscuit soda à de l eau dans un gobelet en carton et ajouteront une goutte de solution d iode. La couleur bleu foncé du mélange indique qu il y a de l amidon dans le mélange. Les élèves ajouteront alors de la salive simulée (solution d amylase qu on peut se procurer dans les catalogues de sciences ou dans les magasins de produits naturels) au mélange et verront le bleu foncé disparaître, car la salive simulée dégrade l amidon en sucres simples. Attention : pour éviter la propagation des germes porteurs de maladies, utiliser de l amylase et non de la salive réelle. Lors d une discussion en classe, les élèves proposent des explications au rôle des dents dans la digestion et formulent leurs explications sous forme de questions vérifiables. Ils pourraient prétendre qu une bonne mastication des aliments accélère la digestion. Exemple de question vérifiable : «Est-ce que les petits morceaux se digèrent plus vite que les gros morceaux?» Pour le savoir, les élèves refont l expérience de la salive simulée. Dans un gobelet en carton, il mettent un biscuit soda entier, et dans l autre un biscuit émietté pour simuler l action des dents. Ils voient alors combien de temps il faut pour que la couleur bleue disparaisse. Les élèves étudient ensuite le rôle des organes excréteurs, soit débarrasser le corps des matières inutiles et nocives. Ce sont les reins, la vessie, les uretères et l urètre, ainsi que la peau et les poumons. Les organes excréteurs débarrassent le corps des matières toxiques dont il n a plus besoin. Les déchets sont transportés par le sang jusqu aux reins, puis sont envoyés à la vessie par les uretères et évacués par l urètre. Les poumons sont aussi des organes excréteurs, puisqu ils évacuent les gaz dont le corps n a pas besoin. La peau est aussi un organe excréteur, car de nombreuses substances chimiques sont éliminées par la transpiration. Les élèves savent, d après leur propre expérience en éducation physique, que l activité physique fait transpirer. Les élèves réfléchiront aux produits et appareils qui ont été conçus pour éliminer, maîtriser ou recevoir les excréments et autres déchets du corps (p. ex. couches, papier hygiénique, toilette à chasse d eau, déodorants). 104 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

111 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ L appareil digestif et les organes excréteurs Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève note ses observations dans le tableau ci-dessous. L'enseignant pose la question «Pourquoi penses-tu qu il a fallu plus de temps à la couleur pour virer dans un cas que dans l autre?» (205-1, 205-7) La digestion commence! (302-5a) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 5, p FE 5, p Opération Observations Temps mis pour changement de couleur biscuit soda entier + eau biscuit soda entier + eau et amylase biscuit soda émietté + eau biscuit soda émietté + eau et amylase Journal Mes reins me sont très utiles... (302-5b) Papier-crayon L élève : fait un schéma de l appareil digestif, ou en nomme les organes, (dents, langue, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin) et s en sert pour illustrer sa réponse. (302-5a) fait un schéma des organes excréteurs (reins, vessie, uretères, urètre, peau et poumons), ou nomme ces organes, et s en sert pour illustrer sa réponse. (302-5b) (205-1) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 13, p FE 13, p (205-7) Guide Leçon 4, p FE 4, p (302-5b) Guide Leçon 9, p FE 9, p (107-8) Guide Leçon 9, p FE 9, p Entrevue Pourquoi avons-nous besoin de manger? (302-5a) Combien de produits et d appareils connais-tu qui réduisent ou éliminent les substances évacuées par les organes excréteurs? (107-8) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 105

112 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ L appareil respiratoire et l appareil circulatoire Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire la structure et la fonction des organes principaux du système respiratoire (302-5c) décrire la structure et la fonction des principaux organes du système circulatoire (302-5d) suggérer des questions sur les facteurs qui influent sur la respiration et le rythme cardiaque, et reformuler ces questions permettant une mise à l épruve (204-1, 204-2) suivre une méthode permettant d étudier les facteurs influant sur la respiration et le rythme cardiaque, en s assurant de contrôler les variables, et compiler et présenter les données recueillies au cours de ces recherches sous la forme d un graphique (205-1, 206-2) démontrer et décrire les méthodes scientifiques utilisées pour étudier les facteurs influant sur la respiration et le rythme cardiaque (104-2) Les élèves chercheront à découvrir les structures et les fonctions des organes principaux du système respiratoire (normalement appelé «l appareil respiratoire»), soit : nez, trachée, poumons et diaphragme. Les élèves auront accès à une foule d ouvrages de référence (livres, sources électroniques, logiciels) pour cette étude. Les élèves chercheront à découvrir les structures et les fonctions des organes principaux du système respiratoire (normalement appelé «l appareil circulatoire»), soit le cœur et les vaisseaux sanguins (artères, veines, capillaires, sang). Les élèves auront accès à une foule d ouvrages de référence (livres, sources électroniques, logiciels) pour cette étude. Pour comprendre l appareil circulatoire et l appareil respiratoire, les élèves étudieront le pouls et le rythme cardiaque. Ils poseront des questions sur les facteurs qu ils veulent étudier et concevront des expériences pertinentes. Dans le cadre de leur investigation, les élèves pourraient voir l effet qu a l exercice sur le pouls et le rythme respiratoire, ce qui leur donnerait une excellente occasion de contrôler les variables et de recueillir des résultats, qu ils présenteront. Attention : si certains élèves ont des problèmes de santé (p. ex. asthme), l enseignant doit veiller à ce qu ils ne se fatiguent pas trop. Cette étude pourrait être reliée à la section sur les organes excréteurs qui a été étudiée précédemment. Les élèves remarqueront peut-être que l intensité de l activité fait augmenter la transpiration. Pour mesurer le pouls et le rythme respiratoire, les élèves peuvent utiliser un chronomètre, un spiromètre ou une interface ordinateur (avec capteur). Pour mesurer leur capacité pulmonaire, les élèves soufflent dans un tuyau en plastique relié à un bocal plein d eau, inversé et partiellement submergé dans une cuvette d eau pour empêcher l eau de s échapper. L air expiré par l'élève déplace l eau qui se trouvait dans le bocal, et on peut mesurer la quantité d eau déplacée. Autre possibilité : les élèves soufflent dans un ballon et comparent l augmentation de circonférence des ballons qu ils obtiennent en soufflant une seule fois. Le problème est que certains ballons sont plus élastiques que d autres et qu ils peuvent devenir plus élastiques avec le temps. Les élèves pourraient aussi souffler sur un objet léger placé sur une table et voir de quelle distance l objet se déplace. Les élèves penseront peut-être à d autres méthodes. Il leur sera peut-être possible d emprunter un spiromètre à l Association pulmonaire ou au laboratoire de l école secondaire. Les élèves doivent comprendre le processus scientifique sur lequel reposent leurs investigations. Ils viennent de procéder à une «mise à l essai juste», c est-à-dire à un test valable, dans lequel certaines variables étaient contrôlées et d autres mesurées. Les élèves auront découvert ce qu est un test valable et ils devraient être capables de dire si un test est valable ou non. Ils doivent s assurer que toutes les variables sont contrôlées, sauf celle qui est mesurée. Les élèves ont fait l expérience du concept des variables; il est temps de leur faire connaître le terme «variable». 106 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

113 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ L appareil respiratoire et l appareil circulatoire Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Travaillant avec un partenaire, l élève prend son pouls pendant 15 secondes et compte combien de fois il respire en deux minutes et il inscrit les résultats dans le tableau. Il fait ensuite un peu d exercice physique (court sur place, saute à la corde, fait quelques tractions, etc.) et recompte ses pulsations et son rythme respiratoire. (Nota : substituer d autres méthodes selon les facteurs à mesurer.) L'élève présente ses résultats sous forme de graphique à barres. (204-1, 204-2, 205-1, 206-2) Essai Personne 1 Essai 1 Pouls (avant) Pouls (après) Respiration (avant) Respiration (après) (302-5c) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (302-5d) Guide Leçon 7, p FE 7, p (204-2) Guide Leçon 6, p FE 6, p Personne 1 Essai 2 Personne 2 Essai 1 : : (205-1, 206-2) Plusieurs références dans l unité Journal L élève imagine qu il voyage dans l appareil circulatoire à bord d une capsule. Il décrit les organes par lesquels il passe (après avoir quitté le cœur, où il reviendra). (302-5d) Entrevue Cite quelques variables qui doivent être contrôlées pour que la mesure du pouls et du rythme respiratoire soient valables? (104-2) Si nous n avions pas de diaphragme, pourrions-nous respirer? Pourquoi? (302-5c) Présentation L'élève construit un modèle fonctionnel de l appareil respiratoire à l aide d objets domestiques. (302-5c) (104-2) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 8, p FE 8, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 107

114 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Le squelette, les muscles et le système nerveux Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire la structure et la fonction des principaux organes du système nerveux (302-5e) démontrer comment les systèmes squelettique, musculaire et nerveux, fonctionnent ensemble pour produire le mouvement (302-6) suivre une méthode pour étudier le temps de réponse, et trouver et avancer des explications qui peuvent expliquer les constantes et les écarts existant au niveau des données recueillies (205-1, 206-3) décrire diverses technologies médicales, comme les appareils de rééducation ou les membres artificiels, qui ont découlé de l étude du mouvement du corps (106-4) Les élèves chercheront à découvrir les structures et les fonctions des organes principaux du système nerveux, soit le cerveau, la colonne vertébrale et les nerfs. Les élèves auront accès à une foule d ouvrages de référence (livres, sources électroniques, logiciels) pour cette étude. Les élèves construisent un modèle du «système squelettique», soit le squelette et les muscles squelettiques, qui montre comment les mouvements sont assurés par les muscles, mais aussi que le système nerveux est le poste de commandement de tous les mouvements. L'enseignant pourrait montrer aux élèves sur des pattes, des cuisses ou des ailes de poulet un muscle entier, un tendon, un ligament et un os, et il pourrait écarter le tissu musculaire pour montrer les os en-dessous. Les élèves comparent les os de l aile de poulet à ceux de la main et du bras humain et font remarquer les différences. L'enseignant pourrait emprunter des radiographies à l hôpital et les montrer aux élèves. Attention : l'enseignant doit faire cuire et bien essuyer les morceaux de poulet avant de les apporter en classe. Les élèves font des activités pour mesurer le temps de réaction, par exemple : un élève fait tomber un objet long (crayon ou mètre rigide) et mesure à quelle distance un autre élève, dont le bras est stationnaire, attrape l objet. Les élèves prendront en note, analyseront et exprimeront sous forme de graphique les résultats obtenus. Plus l objet couvre de distance, plus le temps de réaction est lent. Cette activité permet de montrer que l élève n attrape pas l objet au même endroit à chaque fois, car la vigilance et le temps de réaction varient. Il faudra donc répéter l exercice plusieurs fois et faire une moyenne. On pourra à ce moment faire le lien avec le résultat d apprentissage de mathématiques sur la moyenne. Les élèves étudieront l évolution des membres artificiels au cours des ans et remarqueront les progrès réalisés. Ils pourront aussi faire de la recherche sur les différents appareils d exercice qui ont été conçus pour développer la force et l endurance. Ceci favorisera l apparition d attitudes positives sur le rôle et la contribution des sciences et de la technologie au monde qui les entoure. Les élèves pourront se renseigner auprès de centres de réadaptation ou de fabricants de prothèses. 108 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

115 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Le squelette, les muscles et le système nerveux Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève conçoit une expérience permettant de tester le temps de réaction ou l activité musculaire pendant l effort physique. Il compare et analyse les résultats obtenus et les exprime sous forme de graphique. (205-1, 206-3) Papier-crayon L élève : écrit une chanson ou un poème sur l interconnexion des parties du squelette. (302-6) fait un rapport sur l évolution de diverses technologies à partir de l étude des mouvements du corps. (106-4) Entrevue Pourquoi certaines personnes sont-elles paralysées à la suite d un accident? (302-5e) Présentation L élève construit un modèle de bras et montre comment le squelette, les muscles et le système nerveux ont des effets complémentaires. Il rédige des notes pour une présentation orale pour expliquer comment ces trois systèmes s'allient pour effectuer un mouvement. Après avoir montré son modèle et ses notes à l enseignant, l élève pourra emporter le modèle chez lui et refaire sa présentation devant un membre de la famille ou un voisin, à qui il demandera d évaluer sa présentation. (302-5e, 302-6) (302-5e) Guide Leçon 12, p FE 12, p Guide Leçon 13, p FE 13, p (302-6) Guide Leçon 11, p FE 11, p Guide Leçon 12, p FE 12, p Guide Leçon 13, p FE 13, p (205-1, 206-3) Plusieurs références dans l unité. (106-4) Guide Leçon 10, p FE 10, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 109

116 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Les systèmes du corps Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir choisir et utiliser des outils pour construire des modèles d organes ou de systèmes corporels (205-2) soulever des problèmes et travailler en collaboration avec d autres élèves pour affiner la conception de son modèle d un organe ou d un système (207-5) Les élèves construisent un modèle, ou en utilise un déjà fait, des différents systèmes, appareils et organes, ce qui les aidera à identifier les organes et à indiquer la fonction de chacun. Ils indiqueront le nom de chaque partie de l appareil ou du système. Il n est pas impératif que le modèle soit fonctionnel. À l aide de tuyaux de diamètres différents, ils illustrent comment le diamètre du tuyau (veine) influe sur le débit de l eau (du sang). Ils construisent un modèle et, à l aide de pompes à bicyclette, ils montrent comment l eau passe d une chambre à l autre. Ces deux derniers modèles ne ressembleront peut-être pas à un cœur, mais ils montreront le fonctionnement des parties de l appareil circulatoire. Autres possibilités : fabriquer un modèle de l appareil respiratoire à l aide d une bouteille en plastique transparent et d un ballon. Pour simuler l effet du diaphragme, les élèves appuient sur la bouteille et observent ce qui arrive au ballon. L'enseignant pourrait faire une démonstration du fonctionnement de l appareil digestif à l aide d une solution diluée d acide chlorhydrique pour simuler l acide de l estomac. Cette solution d acide est placée dans une bouteille transparente, on y ajoute des aliments et on observe la réaction. On simule les intestins avec des bas nylon. À l aide de modèles, l'enseignant montre le fonctionnement conjugué des muscles et des os. L'enseignant pourrait se procurer des spécimens de boucherie (cœur de bœuf ou de poulet, squelette de poulet) et les montrer aux élèves. énumérer des Canadiennes et des Canadiens qui ont contribué au développement de la science et de la technologie liées aux systèmes et aux organes du corps, ainsi qu à la santé (107-12) Les élèves font un exposé sur une personne de la région (médecin, inventeur ou scientifique, homme ou femme, de n importe quel milieu ethnique) qui travaille dans le domaine de la médecine. Ils peuvent choisir un chercheur d une université de la région. De nombreux Canadiens sont devenus célèbres : Wilfred Bigelow, qui a inventé le stimulateur cardiaque; Banting et Best, qui, ensemble, ont découvert l insuline, Ray Chu-Jeng Chiu, pionnier d une technique chirurgicale pour patients souffrant d insuffisance cardiaque, D. Harold Copp, qui a découvert un traitement efficace de l ostéoporose (maladie des os), Phil Gold, qui a mis au point le premier test de dépistage de certains types de cancer et Maude Abbott, auteure d une classification des maladies cardiaques. 110 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

117 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Les systèmes du corps Quelques stratégies d appréciation Ressources Papier-crayon L élève choisit un des Canadiens étudiés dans cette unité et explique en un paragraphe comment cette personne a contribué à la santé de l humanité ou bien à notre compréhension des organes et appareils/systèmes. (107-12) Entrevue Décris comment l appareil respiratoire et l appareil circulatoire s allient pour apporter de l oxygène à ton corps. (302-4) Décris comment l appareil digestif et les organes excréteurs s allient pour que les aliments que tu manges soient transformés comme il faut. (302-4) (205-2) Plusieurs références dans l unité. (207-5) Plusieurs références dans l unité. Présentation L élève fabrique un modèle d un des organes étudiés dans l unité. Il peut ressembler à l organe ou montrer tout simplement comment cet organe fonctionne. Les élèves peuvent travailler en petits groupes.(205-2) Observation informelle/formelle Pendant l activité de conception de modèles, l enseignant observe les élèves travaillant en groupes et leur aptitude à résoudre des problèmes afin d améliorer le modèle. (207-5) (107-12) Guide Leçon 5, p FE 5, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 111

118 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Comment rester en bonne santé Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire les défenses que le corps bâtit pour se protéger des infections (302-8) décrire le rôle de la peau (302-7) décrire des éléments nutritifs et d autres éléments indispensables au maintien d un corps en bonne santé (302-9) évaluer l utilité de sources d information diverses pour répondre aux questions sur la santé et sur le régime alimentaire (206-4) décrire des possibilités de programmes de sport et de santé qui lui sont offertes dans sa communauté et dans sa région (107-5) décrire et comparer les techniques auxquelles ont recours des personnes de sa communauté ou de sa région pour subvenir à ses besoins en matière de santé (107-2) Cette section pourrait elle aussi être intégrée aux résultats d'apprentissage de la section santé et vie familiale. Les élèves feront de la recherche sur les mécanismes naturels de défense du corps humain contre les maladies (larmes, salive, peau, certains globules sanguins, secrétions gastriques) et en discuteront. Les élèves ne se rendent peut-être pas compte du nombre de germes avec lesquels ils sont en contact en une seule journée. Il serait donc souhaitable qu ils fassent de la recherche sur les différents modes de propagation des germes. Ils apprendront comment leur propre corps se défend contre les bactéries, les virus et les germes et se compareront à des personnes dont le système immunitaire ne fonctionne pas bien. Ils comprendront alors que lorsque notre système fonctionne bien, nous le tenons pour acquis. Pour savoir comment rester en bonne santé physique, les élèves liront le Guide alimentaire canadien pour manger sainement. Les élèves exploreront, par des discussions, comment le mode de vie influe sur la santé. Ils réfléchiront à l influence qu a la publicité «mode de vie» sur les choix qu ils font en matière de nutrition, de bonne forme physique et d autres soins de santé. Ils choisiront une annonce publicitaire ou un article de magazine et en discuteront. Ceci conduira à d importantes discussions sur ce qu est un mode de vie sain et sur le choix de bons modèles de comportement. L'enseignant pourra organiser une excursion dans un centre de conditionnement physique ou bien inviter un spécialiste à venir parler aux élèves. Par la recherche, grâce à des excursions ou aux informations données par des spécialistes invités, ou encore en consultant le professeur d éducation physique de l école, les élèves exploreront ce que les gens de leur localité font pour se mettre et rester en forme. 112 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

119 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Comment rester en bonne santé Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal L'élève répond à une question du genre «Peux-tu me citer certains des aliments que tu manges qui sont nutritifs?» (302-9) Papier-crayon L'élève fait un exposé sur un programme de santé ou de conditionnement physique de sa région. Il décrit en quoi consiste le programme et à qui il s adresse. (107-5) Entrevue Quelles stratégies les gens de notre localité utilisent-ils pour rester en bonne santé. (107-2) Présentation L'élève fait de la recherche sur un des sujets suivants afin de connaître ses effets sur le développement de son corps : tabac, alcool, stéroïdes, marijuana, salons de bronzage, malbouffe (aliments sans valeur nutritive). (302-9, 206-4) (302-8) Guide Leçon 14, p FE 14, p (302-7) Guide Leçon 10, p FE 10, p (302-9) Plusieurs références dans l unité (107-5) Guide Leçon 11, p FE 11, p L enseignant / l élève auront à identifier d exemples de la communauté. (107-2) Guide Leçon 3, p FE 3, p L enseignant / l élève auront à identifier d exemples de la communauté. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 113

120 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Comment rester en bonne santé (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire des exemples de techniques médicales qui ont été élaborées par d autres cultures, présentes et passées, et qui ont contribué au développement de connaissances destinées à maintenir le corps humain en bonne santé (105-2, , 106-2) Les élèves font de la recherche sur des techniques médicales inventées par d autres cultures, dans le passé ou à notre époque, par exemple l acupuncture (Chine), les sueries (Amérindiens) la chiropratique (diverses cultures), les saunas, les bains tourbillons et les plantes médicinales; ils découvriront d où vient la technique en question et comment elle prévient ou guérit les maladies. Les élèves choisissent une culture et font de la recherche sur ses pratiques et techniques médicales traditionnelles. La médecine a évolué au fil du temps. Les élèves ne savent peut-être pas d où viennent certains médicaments et certaines techniques médicales. Ils feront de la recherche sur la médecine, les médecins, les herbes médicinales et montreront comment, dans certains cas, les techniques médicales et les médicaments sont tirés de remèdes anciens. Les élèves pourraient étudier ce qui s est produit dans la forêt dense où les coupes à blanc ont fait disparaître certaines espèces de plantes et d animaux exotiques qui avaient des propriétés médicales importantes. Jadis, les médecins faisaient ingérer à leurs patients une pierre précieuse moulue; si (ou quand) le patient mourait, on disait que la pierre précieuse n était pas pure ou que le patient n en avait pas pris assez. On ne le fait plus de nos jours. L enseignant fait participer les élèves à une séance de yoga, de tai chi, ou de chi quong. Attention : L enseignant doit tenir compte des limitations physiques des élèves. 114 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

121 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ Comment rester en bonne santé (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Présentation L élève prépare un sketch, une vidéo ou une chanson sur l importance, pour le maintien de la santé, du fonctionnement harmonieux de tous les organes. (302-4) (105-2, , 106-2) Guide Leçon 7, p FE 7, p Portfolio L élève choisit un travail de cette unité pour son portfolio. Il remplit une autoévaluation. Entrevue L élève fait l entrevue d un professionnel de la santé et lui demande ce qui a changé dans les soins de santé de diverses cultures. (105-2) Journal Je m intéresse à une technique médicale/culturelle... parce que. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 115

122 SCIENCES DE LA VIE : LES BESOINS FONDAMENTAUX DU CORPS ET LE MAINTIEN D UN CORPS EN SANTÉ 116 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

123 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE 5 e année Sciences physiques: Les propriétés et les changements de substance SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 117

124 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu Liens avec le programme de sciences Les matières et substances qui nous entourent ont des propriétés importantes pour leur utilisation. En étudiant les substances utilisées dans diverses applications, les élèves prendront conscience de propriétés comme la solubilité, la dureté et la flottabilité. Ils apprendront aussi comment on tire parti de ces propriétés à des fins bien précises et comment une réaction chimique transforme ces substances et leur donne de nouvelles propriétés. Cette unité repose sur la recherche scientifique et l investigation. Il faudra donc encourager les élèves à explorer toute une gamme de changements physiques et chimiques, à chercher à savoir comment séparer des mélanges et à examiner de près la composition d objets qui les entourent. L'enseignant pourrait choisir le contexte de la chimie domestique, car beaucoup de changements physiques et chimiques se produisent pendant que nous mangeons, que nous faisons de la pâtisserie, que nous nettoyons et que nous réparons ou rénovons la maison. Les élèves doivent donc faire le rapprochement entre ce qu ils apprennent dans cette unité et les tâches domestiques; ils doivent aussi chercher à comprendre les changements qui se produisent ainsi qu à savoir d où viennent les substances et objets. Les matières et leurs propriétés ont été abordées au primaire. Les résultats d'apprentissage portent sur les matières, la flottabilité et les changements physiques et chimiques; les élèves appliqueront les connaissances qu ils ont acquises dans des unités antérieures pour bâtir des structures. Les concepts de changements physiques et chimiques sont développés dans cette unité, ce qui préparera les élèves aux unités Mélanges et solutions, Fluides et atomes et éléments dans le programme de sciences intermédiaire. 118 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

125 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Résultats d apprentissage STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie décrire comment les résultats de recherches semblables et répétées peuvent varier et proposer des explications possibles pour des variations démontrer l importance d utiliser les langages des sciences et de la technologie pour communiquer des idées, des démarches et des résultats Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie donner des exemples de technologies qui ont été développées pour améliorer ses conditions de vie Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification identifier et contrôler les variables prédominantes dans ses recherches planifier un ensemble d étapes à suivre pour résoudre un problème pratique et pour une mise à l épreuve juste d une idée liée aux sciences Réalisation et enregistrement de données suivre une série de procédures données faire des observations et recueillir des données qui sont pertinentes à une question ou un problème donnée identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation classifier en fonction de plusieurs attributs et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la méthode de classification compiler et afficher des données, manuellement ou par ordinateur, sous différents formats, y compris des calculs de fréquence, des tableaux et des histogrammes Communication et travail d équipe travailler avec des membres de l équipe pour mettre au point et réaliser un plan Il est attendu que l élève sera apte à : identifier des propriétés telles que la texture, la dureté, la flexibilité, la robustesse, la flottabilité et la solubilité qui permettent aux objets et aux substances d être distingués les uns des autres regrouper des objets et des substances en tant que solide, liquide ou gaz, selon leurs propriétés identifier des changements qui peuvent être apportés à un objet sans que l on change les propriétés des substances dont est fait l objet identifier et décrire certains changements apportés à des objets et des substances, qui sont réversibles et certains qui ne le sont pas décrire des exemples d interactions entre des substances qui résultent en la production d un gaz décrire des changements qui surviennent aux propriétés des substances lorsque ces substances interagissent identifier la source des substances retrouvées dans un objet et décrire les changements qui ont dû être apportés à ces substances pour le fabriquer établir des liens entre la masse d un objet entier et la somme des masses de ses parties SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 119

126 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Propriétés des objets et des substances Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir reconnaître des propriétés qui permettent de distinguer les matériaux les uns des autres (104-7, ) classer les matériaux selon qu ils sont solides, liquides ou gazeux, et d illustrer cette classification dans un tableau indiquant leurs propriétés (206-1, 300-9) Dans cette section, les élèves détermineront et décriront les propriétés de divers objets et substances. Ils exploreront un grand nombre d objets et de substances (solides, liquides et gaz) et décriront les caractéristiques qui les distinguent des autres. Les élèves exploreront les propriétés des solides (couleur, dureté, coulabilité, flottabilité, odeur, solubilité, magnétisme) et des liquides (couleur, odeur, viscosité, solubilité dans l eau, flottabilité, tension superficielle). Exemples de solides que les élèves peuvent étudier : solides en poudre ou granulés (sucre, sel, bicarbonate de soude) et objets comme crayons, tasses ou pièces de monnaie. Exemples de liquides : eau, huile végétale, savon liquide, mélasse ou vinaigre. Pour étudier les propriétés des gaz, on prendra des ballons, des bocaux ou des bulles d air, ou bien on étudiera des réactions qui dégagent des gaz, par exemple un mélange de vinaigre et de bicarbonate de soude. Attention : Toute expérience qui dégage un gaz doit être faite dans un contenant ouvert à l air. Si on la faisait dans un bocal fermé, le bocal pourrait exploser. Les élèves font du remue-méninges pour trouver les propriétés des solides, des liquides et des gaz. Les élèves classifient les objets et les substances en fonction de leurs propriétés distinctives, soit : S les solides ont une forme déterminée et un volume déterminé S les liquides ont un volume déterminé mais pas de forme déterminée S les gaz n ont ni forme ni volume déterminé L enseignant peut aider les élèves par une démonstration de certaines propriétés des substances (il fait tourner un liquide dans un récipient pour montrer qu il ne garde pas sa forme) et en ouvrant la discussion par des questions comme : «Est-ce qu on peut comprimer un liquide ou un solide?» 120 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

127 Propriétés des objets et des substances SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Les élèves explorent les caractéristiques, ou les propriétés de solides et de liquides, et ils notent ce qu ils ont observé dans le tableau cidessous. (On peut faire un tableau semblable pour les liquides.) (104-7, ) Propriétés des solides Propriété sel sucre... couleur blanc Fascicule de l élève Matière à changement (104-7, ) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 6, p FE 6, p apparence une fois grossi : : cristaux minuscules (l élève peut joindre un dessin) (206-1, 300-9) Guide Leçon 1, p FE 1, p. 4-5 Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 L élève fait des essais pour savoir si les substances ci-dessous sont solubles. Il note ses résultats dans un tableau (104-7, ) Substances : sel, sucre, bicarbonate de soude, poivre, levure chimique. Entrevue Comment sais-tu si quelque chose est un liquide? Donne-moi quelques propriétés des liquides. Compare-les à celles des solides. (206-1, 300-9) Présentation L'élève produit une vidéo ou un collage d images illustrant les propriétés des solides, des liquides et des gaz. (206-1, 300-9) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 121

128 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Changements physiques Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir observer et reconnaître les modifications physiques qui se produisent au niveau de la taille ou de la forme des matériaux composant un objet, sans toutefois créer de nouveaux matériaux (301-9, 205-5) identifier et décrire des changements physiques réversibles, et des changements physiques irréversibles (301-10) Dans cette partie de l unité, les élèves se renseigneront sur les changements physiques, c est-à-dire les phénomènes qui changent l apparence, le toucher, la texture, la résistance d un objet, mais qui ne le transforme pas en quelque chose de totalement différent. Par exemple, couper du bois entraîne un changement physique, mais brûler du bois est un changement chimique. L'enseignant et les élèves doivent comprendre que les changements physiques sont parfois évidents, mais pas toujours. Par exemple, si on pétrit du mastic, si on casse un morceau de bois, si on plie un papier ou si on taille un crayon, il est évident qu un changement physique s est produit mais le papier ou le crayon n est pas transformé en autre chose. Par contre, les changements d état que constituent l ébullition ou le gel de l eau, ou encore la dissolution d une substance dans l eau, ne sont manifestement pas des changements physiques puisque, dans ces cas, on obtient des substances qui ont des propriétés différentes. Les élèves exploreront les changements physiques de toute une gamme de substances, ainsi que leurs changements de propriétés, par exemple pour répondre aux questions «Est-ce que la forme d un objet (pâte à modeler, papier d aluminium) change sa flottabilité?» ou «Est-ce que la température d une substance change sa malléabilité?» Certains changements physiques sont réversibles (p. ex. ébullition de l eau), mais d autres ne le sont pas (poncer le bois et le transformer en sciure). L'enseignant doit se garder d utiliser la réversibilité comme caractéristique distinctive des changements physiques, car il y a aussi beaucoup de changements chimiques qui sont réversibles (le papier de tournesol passe du rose au bleu, puis de nouveau au rose) et que certains changements réversibles sont chimiques et non physiques (changement de couleur du papier). 122 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

129 Changements physiques SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement En groupes, les élèves conçoivent une expérience permettant de mesurer à quel point la température influe sur la vitesse d écoulement de l eau, de la mélasse, du sirop de maïs ou du lait. Ils doivent identifier et contrôler les variables; ils doivent aussi faire part de leurs résultats à leurs camarades. Ils exprimeront les résultats de la classe sous forme de graphique et en tireront des conclusions. Attention : ne pas chauffer à plus de 20 C. (301-9, 205-5) Journal Certains changements physiques sont réversibles, mais d autres ne le sont pas. Par exemple (301-10) Papier-crayon L'élève note «physique» ou «chimique» à côté de chaque changement de la liste ci-dessus et explique pourquoi. (301-9, 205-5) Nota : Cette activité peut être faite après la section «Changements chimiques». froisser du papier verser de l eau sur le sol frotter une allumette mélanger du vinaigre et du bicarbonate de soude faire bouillir de l eau faire fondre un crayon en cire pour faire une bougie (104-7, ) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (104-7, ) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 10, p FE 10, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 123

130 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Changements chimiques Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire des changements chimiques, y compris ceux qui découlent de la production d un gaz, qui se produisent en cas d interaction entre divers matériaux afin d en créer de nouveaux (301-11, ) identifier et décrire des changements physiques réversibles, et des changements physiques irréversibles (301-10) travailler en équipe pour élaborer ou mettre en oeuvre un plan afin de distinguer systématiquement un matériau en fonction de ses propriétés chimiques (204-7, 207-3, 204-5) recueillir et présenter des informations afin d exposer les résultats de tests chimiques effectués pour distinguer les matériaux les uns des autres (206-2) Les élèves explorent les changements chimiques de différentes substances. De nombreuses réactions chimiques se font avec des substances domestiques : pomme qui noircit après avoir été pelée, vinaigre, ou yoghourt, et bicarbonate de soude, lait et vinaigre. À première vue, ces changements chimiques ne sont pas réversibles, mais l'enseignant ne doit pas encourager cette impression. En effet, certains réactions sont réversibles, tandis que d autres ne le sont pas. Encourager plutôt les élèves à réfléchir aux nouvelles substances qui sont formées par la réaction. Un indicateur est un produit chimique qui subit facilement une réaction chimique réversible et qui, pendant la réaction, change de couleur. Les élèves exploreront les réactions chimiques, à l aide de papier de tournesol qui vire au rose au contact de vinaigre, de jus de citron ou d un autre acide, et qui devient bleu au contact de bicarbonate de soude, de levure chimique, d un comprimé d antiacide dissous dans l eau ou d une autre base (alcali). Les élèves peuvent faire des indicateurs à l aide de produits naturels (framboises, bleuets, rhubarbe, chou rouge, thé fort, jus de carottes ou de betterave) qu ils mélangeront à de l eau chaude (plus l eau se colore, mieux c est). L'enseignant préférera peut-être préparer lui-même certaines de ces solutions avec de l eau bouillante, et les élèves essaieront de faire virer la couleur de la solution au contact d acides ou de bases. Lien avec l unité de 5e année Les systèmes du corps humain : De nombreuses réactions chimiques qui se produisent dans le corps humain sont réversibles, par exemple, l oxygène se mélange au sang dans les poumons, puis il est relâché dans d autres parties du corps, car le sang ne peut se mélanger à l oxygène de façon permanente. Par contre, l oxyde de carbone se mélange au sang, mais cette réaction chimique n est pas réversible et entraîne la mort par asphyxie si on en absorbe trop. Les élèves doivent trouver un moyen de distinguer une substance d une autre à partir de ses propriétés chimiques. Les élèves feront un tableau de substances domestiques qui réagissent au contact d autres (p. ex. la levure chimique, le bicarbonate de soude et la craie, qui réagissent au contact de vinaigre.) Il faut alors donner aux élèves des échantillons anonymes de levure chimique, de sel et de bicarbonate de soude. Les élèves détermineront alors, d après les réactions chimiques, de quoi il s agit. N. B. : Bien rappeler aux élèves qu ils ne doivent pas goûter les produits chimiques. 124 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

131 Changements chimiques SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève explore les changements chimiques que provoquent certains produits chimiques approuvés. Il note dans un tableau ce qu il a observé. (301-12, , ) (301-12, ) Guide Leçon 11, p FE 11, p Après avoir rempli son tableau, l élève refait les mêmes expériences avec la substance inconnue (pour l élève). Il doit essayer d identifier la substance. N. B. : L'enseignant devrait laisser certaines expériences au choix des élèves. (204-7, 207-3, 204-5, 206-2) (301-10) Guide Leçon 10, p FE 10, p (204-7, 207-3, 204-5) Guide Leçon 11, p FE 11, p (206-2) Guide Leçon 11, p FE 11, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 125

132 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Source et masse des matières qui composent les objets Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir suivre un ensemble de procédures pour établir le rapport entre la masse d un objet entier et la somme des masses de ses parties, et de suggérer des explications aux écarts dans les résultats (104-5, 205-3, ) décrire des exemples de biens manufacturés, produits pour améliorer nos conditions de vie (107-8) identifier la source des matériaux dont un objet est composé, et d avoir recours à diverses sources et technologies pour recueillir l information en vue de décrire les modifications que doivent subir les matières premières pour fabriquer l objet (205-8, ) Les élèves utilisent une balance pour déterminer la masse d un objet. Les élèves doivent comprendre que la masse totale d un objet est égale à la somme de la masse de chacune de ses parties, p. ex. une banane dans un bocal ou un trousse d écolier pleine de crayons, stylos, gommes à effacer, etc., ou encore du carton ou du tissu coupé en morceaux. La somme des morceaux devrait peser à peu près autant que l objet, mais il peut y avoir une légère variation, due à un équilibrage imparfait de la balance ou à une mauvaise lecture. L'enseignant pourrait demander : Que se passe-t-il quand on brûle un papier? Qu arrive-t-il à ses caractéristiques chimiques et physiques? Peut-on mesurer les changements de masse? L exactitude est de rigueur dans cette activité. Les élèves doivent mesurer de leur mieux. La masse d un objet ne se crée ni se perd, mais elle peut être transformée en composants plus petits qui ont des propriétés chimiques et physiques différentes (principe de la conservation de la masse). Les élèves feront de la recherche sur divers types de produits manufacturés qui ont pour but d améliorer les conditions de vie. Les élèves doivent se concentrer sur la composition de ces produits (de quoi ils sont faits) et sur la façon dont les matières ont été traitées. Les élèves choisiront des matières de la vie quotidienne, par ex. nylon, caoutchouc synthétique, latex, Gortex MD, pellicule d emballage domestique. Veiller à ce que les élèves ne se perdent pas dans les détails techniques de la fabrication et ne se contentent pas de copier des mots dans une encyclopédie. Il suffit qu ils sachent de quelle matière première l objet est tiré et qu ils aient une idée générale de la transformation nécessaire. Les élèves examineront divers minerais qui contiennent des métaux courants et doivent comprendre que si le métal y est présent à l état pur (p. ex. or), la séparation du minerai et de la roche est surtout une opération physique. Le plus souvent, le métal est présent dans le minerai à l état de composé et il doit être purifié par des réactions chimiques. Les élèves voudront peut-être essayer de transformer eux-mêmes certaines matières premières (p. ex. faire leur propre papier). L'enseignant peut inviter des gens de la localité à montrer aux élèves comment on file la laine des moutons. Les élèves pourraient visiter une scierie, une raffinerie ou une usine de transformation. S il n y en a pas dans la région, les élèves pourront regarder une présentation de ces procédés sur vidéo ou sur un autre support électronique. 126 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

133 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE Source et masse des matières qui composent les objets Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal Pourquoi les matières sont-elles importantes? Qu est-ce que tu as appris sur les matières et sur leurs changements physiques et chimiques? (205-8, ) Papier-crayon L élève indique si les objets ci-dessous sont naturels ou fabriqués. S ils sont fabriqués, l'élève identifie la source des matières qui le composent : roche/minéral, hydrocarbures ou bois/plante. (107-8, 205-8, ) S papier, verre, tente en nylon, orange, pneus d auto, briques, chemise en coton, rocher, chaise Présentation L élève : fait de la recherche sur un produit pour savoir de quelles matières premières il est fait et comment ces matières premières sont transformées pour fabriquer l objet. (205-8, ) fait une exposition d objets et des matières dont ils sont tirés. Portfolio Voici un échantillon du papier que j ai fabriqué. J ai commencé par (décrire les matières premières et le processus de fabrication du papier). (105-8, ) (104-5, 205-3, ) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p (107-8) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 9, p FE 9, p (205-8, ) Guide Leçon 4, p FE 4, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 127

134 SCIENCES PHYSIQUES : LES PROPRIÉTÉS ET LES CHANGEMENTS DE SUBSTANCE 128 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

135 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES 5 e année Sciences physiques: Les forces et les machines simples SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 129

136 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu L'étude du mouvement et des forces qui causent le mouvement aide les élèves à approfondir leur compréhension des forces. Ils apprennent à passer de descriptions qualitatives à des descriptions quantitatives simples des forces qui agissent sur des objets lorsque l'on manipule des machines simples. Ils exploreront aussi les effets de la friction sur le mouvement d'objets. Les élèves exploreront la capacité de machines simples à alléger l effort nécessaire pour accomplir certaines tâches et ils compareront et amélioreront le fonctionnement de ces machines. Les machines simples sont utilisées dans bien des aspects de la vie courante, et les élèves devraient se familiariser avec leur conception ainsi qu'avec leurs avantages. Cette unité a pour objectif principal de développer la résolution de problèmes. Il faut donner aux élèves de nombreuses occasions d explorer par eux-mêmes, et de découvrir, comment certaines machines simples diminuent l effort nécessaire. On commencera donc par des problèmes à réponses libres auxquels les élèves trouveront des solutions en fabriquant des machines simples et les utilisant, seules ou avec d autres. L évaluation doit porter sur l aptitude de l'élève à trouver des solutions créatives plutôt que la «bonne» solution. La recherche scientifique joue un rôle dans cette unité, surtout au début, lorsque les élèves explorent les effets des forces sur le déplacement. Cette unité pourrait être abordée dans plusieurs optiques. On pourrait relier les résultats d'apprentissage à des machines simples qu on a chez soi (clous, clé anglaise, brouette), et cela la rendrait utile et pertinente. On pourrait aussi en relier les résultats d'apprentissage au corps humain et à la façon dont la biotechnologie permet d inventer des machines qui remplacent les membres ou en améliorent les fonctions. Dans les deux cas, les élèves définissent les problèmes à résoudre puis leur trouvent des solutions faisant appel à des machines simples. Liens avec le programme de sciences Les élèves ont exploré les facteurs qui influent sur le déplacement et le magnétisme au primaire. Dans cette unité, on entreprend une exploration plus large des forces, notamment l application des forces et l utilisation des machines. Le concept de force, en relation avec les fluides, est abordé dans le programme de sciences du primaire. Le mouvement sera étudié plus quantitativement en 10e année, et les rapports entre force, mouvement et travail seront étudiés en physique, au secondaire. 130 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

137 Résultats d apprentissage SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie démontrer l importance d utiliser les langages des sciences et de la technologie pour communiquer des idées, des démarches et des résultats identifier des exemples de connaissances scientifiques qui se sont développées grâce à l accumulation graduelle de données Interactions antre les sciences et la technologie décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire des exemples, au foyer et à l école, d outils, de techniques et des matériaux qui peuvent être utilisés pour répondre à ses besoins donner des exemples de technologies qui ont été développées pour améliorer ses conditions de vie Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur un schéma d événements observés identifier et contrôler les variables prédominantes dans ses recherches planifier un ensemble d étapes à suivre pour résoudre un problème pratique et pour une mise à l épreuve juste d une idée liée aux sciences Réalisation et enregistrement choisir et utiliser des outils pour manipuler des substances et des objets et pour construire des modèles sélectionner et utiliser des instruments de mesure faire des observations et recueillir des données qui sont pertinentes à une question ou un problème donnée estimer des mesures identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation suggérer des améliorations à un plan conceptuel ou à un objet construit identifier de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de ce qui a été appris Communication et travail d équipe communiquer des questions, des idées et des intentions et écouter autrui tout en poursuivant des recherches Il est attendu que l élève sera apte à : étudier divers types de forces utilisées pour déplacer des objets ou les maintenir en place observer et décrire comment diverses forces, telles que les forces magnétique, éolienne, mécanique et de gravitation, peuvent agir directement ou à partir d une certaine distance pour déplacer des objets démontrer et décrire l effet d une augmentation et d une diminution de la quantité de force appliquée sur un objet étudier et comparer l effet de la friction sur le mouvement d objets sur une variété de surfaces démontrer l utilisation de rouleaux, de roues et d axes sur le mouvement d objets comparer la force nécessaire pour soulever une charge manuellement plutôt que de la soulever à l aide d une machine simple différencier la position du pivot, de la charge et de la force d effort dans l utilisation d un levier pour accomplir une tâche particulière concevoir le levier le plus efficace pour accomplir une tâche donnée comparer la force nécessaire pour soulever une charge avec une poulie simple plutôt qu avec un système de poulies multiples SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 131

138 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Les forces et leurs effets Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir observer, de faire des recherches et décrire comment les forces peuvent agir directement ou à distance de façon à déplacer des objets ou à les maintenir immobiles (303-12, ) distinguer entre la force contact et la force noncontact (104-7) démontrer et décrire les effets de l augmentation et de la diminution de l intensité de la force sur un objet (303-14) Pour commencer cette unité, l'enseignant cherche à savoir ce que les élèves veulent apprendre au sujet des forces. Ainsi, il verra comment les élèves conçoivent les forces, et cela donnera une direction aux recherches qui seront faites dans l unité. Une force est une poussée ou une traction. Dans cette première section, il devrait être possible de faire découvrir aux élèves plusieurs types de forces avec contact (force mécanique, vent) et sans contact (force magnétique, force gravitationnelle). Les élèves seront invités à explorer ces forces par diverses activités à réponses libres : De combien de façons peut-on déplacer un trombone? Peut-on déplacer un livre de 0,5 m sans le toucher? Autre possibilité : rotation des élèves entre différents centres d activité visant à leur faire découvrir, par des expériences structurées, différents types de forces. Un centre pourrait être consacré aux aimants, un autre aux forces mécaniques, un autre aux effets de la force du vent. Pendant que les élèves découvrent, par des expériences, les différents types de forces, il faut les encourager à chercher comment ils pourraient augmenter ou diminuer l intensité de la force exercée et à prendre en note ce qui se passe. Lors d une discussion en classe, par la suite, l'enseignant demandera aux élèves ce qu ils ont appris. La plupart auront découvert que l augmentation ou la diminution de l intensité de la force augmente ou diminue la vitesse de déplacement de l objet. Cependant, dans certains cas, cela n a aucun effet sur le déplacement. Par exemple, un mur qu on pousse ne se déplace pas. Les élèves devraient être capables de reconnaître les forces avec contact et les forces sans contact, Par exemple si un élève soulève un trombone à l aide d un aimant, il doit savoir qu il s agit de la force gravitationnelle et de la force magnétique. Les élèves croient souvent, à tort, que s il n y a pas de mouvement, il n y a pas de force. L'enseignant leur fera alors identifier les forces qui s exercent sur un livre posé sur une table. S ils n arrivent pas à conceptualiser la force qu exerce la table sur le livre (égale mais opposée à la pesanteur qui tire le livre vers le bas), l'enseignant leur demandera de tendre la main à l horizontale et d y poser le livre. Ils sentiront alors la force du livre sur leur main et devront faire un effort pour ne pas laisser tomber le livre. 132 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

139 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Les forces et leurs effets Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève déplace un trombone de 0,5 m sur son bureau quatre fois, à l aide de quatre forces différentes et décrit comment il a déplacé le trombone. Il précisera s il s agit de force avec contact ou sans contact. (303-12, , 104-7) L élève décrit comment il pourrait faire sortir une agrafe d un bocal sans renverser le bocal. (303-13) Fascicule de l élève : Les corps en mouvement (303-12, ) Plusieurs références dans l unité. Entrevue Est-ce que le vent est une force avec ou sans contact? Pourquoi? (104-7) Quelle est la force qui fait rester un livre sur un bureau? (303-13) (104-7) Guide Leçon 5, p FE 5, p (303-14) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 15, p FE 15, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 133

140 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Les forces et leurs effets (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir établir des observations afin de décrire la force de façon qualitative et de façon quantitative (205-4, 205-5) Lorsque les élèves se seront familiarisés avec le concept de force et sauront comment augmenter ou diminuer l intensité d une force (à l aide des termes «plus» ou «moins»), ils pourront mesurer des forces quantitativement (à l aide d un dynamomètre ou de bandes élastiques). Les élèves pourront construire leurs propres instruments de mesure, par exemple à l aide de bandes élastiques (on mesure de combien la bande s étire) ou de Slinkies MC (on mesure de combien le Slinky s étire sous l effet de la pesanteur et de la force exercée). Attention : des élèves pourraient être blessés par un élastique qui se brise. Les élèves utiliseront, si possible, des capteurs de force reliés à une interface d ordinateur pour mesurer et exprimer sous forme de graphique la force qui s exerce sur un objet qu on soulève ou qu on tire sur un plan incliné. À l aide d un dynamomètre gradué en newtons, expliquer aux élèves que l unité de force est le newton. Il n est pas important que les élèves connaissent la définition d unité, mais ils doivent savoir que l intensité d une force s exprime en newtons. Plus la force est grande, plus elle compte de newtons. À l aide d un dynamomètre, les élèves soulèveront ou tireront divers objets et noteront le nombre de newtons qu il faut chaque fois. estimer la force utilisée pour soulever ou tirer une charge précise dans des unités standard ou non (205-6) Ensuite, les élèves évalueront la force requise pour soulever divers objets et répondront à des questions du genre «Est-ce que l angle d un plan incliné change l intensité de la force requise pour pousser ou tirer un objet jusqu en haut du plan?», «Faut-il plus de force pour ouvrir une porte en la poussant près des charnières ou près de la poignée?», «Faut-il plus de force pour déplacer un objet vite que lentement?». Les élèves estimeront l intensité d une force de façon standard (en newtons) ou de façon non-standard (longueur de l élastique, étirement du Slinky MC ). Ces activités font apprécier aux élèves l importance de l exactitude et du travail en équipe dans la recherche. 134 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

141 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Les forces et leurs effets (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève note l intensité de la force requise pour soulever les objets ci-dessous. S il utilise un dynamomètre, il la notera en newtons. S il utilise une bande élastique ou un ressort, il en mesurera la longueur en centimètres. ( ) S livre de sciences, trousse à crayons, cahier, ciseaux, etc. (205-4, 205-5) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 12, p FE 12, p Papier-crayon L élève soulève plusieurs objets à l aide d un élastique et note la force utilisée de la façon suivante : S Il estime de combien de centimètres l élastique s étirerait s il soulevait une orange. (205-6) S À l aide d un dynamomètre, il mesure la force requise pour déplacer un chariot (vide). Puis, il répète l expérience après avoir ajouté divers poids au chariot; il note le résultat chaque fois. (205-4) (205-6) Guide Leçon 8, p FE 8, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 135

142 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES La friction Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir formuler des questions pour effectuer des recherches, identifier des variables de contrôle, et planifier une série d étapes pour identifier les facteurs qui influent sur la friction (204-1, 204-5, 204-7) étudier et comparer l effet de la friction sur le mouvement d objets sur une variété de surfaces (303-15) démontrer l utilisation de rouleaux, de roues et d axes sur le mouvement d objets (303-16) décrire comment la compréhension du concept de friction a conduit à l élaboration de produits qui réduisent ou augmentent la friction (106-4, 107-1) Pendant des activités en classe dans le cadre desquelles les élèves doivent nommer les forces qui s exercent sur divers objets dans diverses situations (en mouvement, stationnaire), l'enseignant mentionne le cas d un objet tiré (et non soulevé) sur le plancher par une force dont on a mesuré l intensité. Pourquoi, à leur avis, a-t-il fallu autant de force pour déplacer l objet? Comment pourraient-ils le faire avec moins de force? L'enseignant introduira le terme «friction» dans la discussion. Les élèves peuvent-ils décrire la friction? Savent-ils comment on peut augmenter ou diminuer la friction? Pendant ces activités, l'enseignant encouragera les élèves à proposer des sujets de recherche sur les facteurs qui ont un effet sur la friction. Par exemple, si des élèves suggèrent que les objets lourds subissent plus de friction, l'enseignant leur demandera de formuler leur question sous forme de question vérifiable : «Est-ce que les objets lourds subissent plus de friction que les objets légers?». Les élèves se mettront en groupes pour planifier ce qu ils feront pour répondre aux questions proposées. Ces activités peuvent permettre aux élèves de mieux comprendre ce qu est un test valable et d apprendre comment contrôler les variables. Ils pourront essayer de déterminer si la masse de l objet, la surface en contact (p. ex. y a-t-il plus de friction entre un cube de bois d 1 kg et une surface ou entre un bloc de bois d 1 kg, mais de forme rectangulaire, et la même surface?), la vitesse à laquelle on tire l objet (dans toutes ces expériences, il serait bon de maintenir une vitesse constante) et le type de surface contribuent à la friction. Les seuls facteurs qui devraient avoir un effet sur le résultat sont la masse et le type de surface. D après leur définition de «friction» et leur connaissance des facteurs qui influent sur la friction, les élèves suggèreront des façons de réduire la friction. Aux Olympiques des sciences, par exemple, les élèves doivent faire monter un objet à l aide d un plan incliné avec le moins de force possible, soit en réduisant la friction. Ceci pourrait être un excellent moyen de mieux faire comprendre aux élèves ce qu est la friction et ce qui l augmente ou la diminue. Parler aux élèves de mécanismes possibles de réduction de la friction : lubrifiants, surfaces lisses, rouleaux, roues et axes. Ils pourraient mesurer la force requise pour tirer un livre sur un plan incliné, puis refaire la même expérience avec des pailles pour boissons sous le livre. Ensuite, les élèves pourraient réfléchir et trouver des cas où la friction est nécessaire ou utile et des cas où la friction est inutile ou nuisible. Bien des types d exercices d écriture, dont des récits imaginaires de ce qui se passerait si la friction n existait pas, peuvent être utilisés pour permettre aux élèves d élargir leur connaissance du sujet. On pourrait par exemple leur faire faire une rédaction sur le sujet «La friction : elle accélère ou ralentit le déplacement» et leur demander de donner des exemples de cas où la friction est utile ou nuisible. 136 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

143 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES La friction Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève : planifie une expérience visant à explorer les facteurs qui augmentent ou diminuent la friction. Il fait sa recherche, marque les résultats dans un tableau et remplit une fiche «Expérimentons!». (204-7, ) tire un bloc sur différentes surfaces et note les résultats dans un tableau. Exemples de surfaces : tapis, carrelage, herbe et planche savonneuse. (303-15) tire un bloc à l aide de divers objets roulants et note les résultats dans un tableau. Exemples : blocs sans roues ni roulettes, bloc posé sur des crayons ou des pailles, bloc posé sur une planche à roulettes, bloc posé sur un ballon. (106-4, 107-1) (204-1, 204-5, 204-7) Guide Leçon 6, p FE 6, p Veuiller noter l erreur : p. 8 (Guide de l enseignant) Leçon 6 : 204-1, 204-5, (303-15) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p Papier-crayon L élève répond à une question du genre «Si tu devais tirer un jouet, sur laquelle des surfaces suivantes penses-tu qu il y aurait le moins de friction : tapis, glace, gravier, plancher de bois?». (303-15) L élève fait un dessin représentant comment il imagine la friction. (107-1) Entrevue Pourquoi est-ce qu une voiture miniature ralentit puis s arrête quand on ne la pousse plus? (303-15) Est-ce que tu pourrais marcher s il n y avait pas de friction? Pourquoi? Imagine que tu portes des gants sans friction. Que se passerait-il? (303-15) Journal L'élève décrit une invention : une machine qui utilise la friction de façon originale. (107-8) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 11, p FE 11, p (106-4, 107-1) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 137

144 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Les machines simples : Introduction Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir utiliser des machines simples pour réduire l effort ou augmenter la distance qu un corps parcourt (205-2) comparer a force nécessaire pour soulever ou déplacer une charge manuellement avec l effort nécessaire pour la soulever avec une machine simple (303-17) identifier le problème relatif au fait de fournir un effort de forte intensité pour soulever ou déplacer des corps lourds sur de courtes distances, ou de petits corps sur de longues distances, et qui émane de l étude des forces (206-9) Les machines simples servent à réduire l effort ou bien à augmenter la distance de déplacement d un objet. Les élèves passeront les uns après les autres à des centres d activités où l'enseignant aura placé des machines simples (ciseaux, ouvre-bouteille, ouvre-boîte, batteur à oeufs, pince de cuisine, marteau, poulie de corde à linge, pince, tournevis ou clé anglaise. Ces machines simples seront des objets d usage courant à la maison ou à l école et donneront aux élèves l occasion d interagir; les élèves pourront les manipuler afin d apprendre ce qu elles font. Pendant que les élèves explorent ces machines, il faut mettre l accent sur les concepts de charge et d effort et sur la distance sur laquelle la force est exercée. La charge est l intensité de la force qu il faudrait exercer pour déplacer un objet sans l aide d une machine simple, et l effort est la force qu il faut pour le faire avec l aide d une machine simple. Les élèves pourront déterminer, à l aide d un dynamomètre ou de l instrument qu ils ont inventé, la force requise pour déplacer l objet sans machine (charge), puis ils mesureront la force requise pour déplacer l objet avec la machine. Ils mesureront, par exemple, la force requise pour soulever un objet, à la verticale, de 0,5 m, puis pour le soulever de la même hauteur, mais à l aide d un plan incliné de 2 m. Ils remarqueront que, même si l objet était plus facile à déplacer, ils ont dû le tirer sur une plus grande distance. Si une machine réduit l effort requis pour soulever un objet (avantage force), il faut toujours exercer l effort sur une plus grande distance. Par contre, si une machine augmente l effort requis pour soulever un objet, l effort doit être exercé sur une distance plus courte, mais l objet sera soulevé sur une plus grande distance (avantage distance). Les élèves devraient maintenant mieux comprendre combien de force il faut pour déplacer des objets et quelle masse ils peuvent soulever sans aide. Jusqu ici, ils ont utilisé un dynamomètre, ou un instrument qu ils avaient construit, pour déplacer de petits objets ou pour déplacer des objets sur de courtes distances. Lors d une discussion en classe, l'enseignant demandera aux élèves comment ils soulèveraient quelque chose de très lourd ou quelque chose sur une longue distance. Par exemple, comment pourraient-ils déplacer une boîte lourde? Mieux, comment pourraient-ils la monter au dixième étage? Les élèves ont vu des machines lourdes (grues, tracteurs) et pourraient suggérer d en utiliser une. Ils pourraient aussi suggérer d utiliser une poulie ou d autres machines simples qu ils connaissent. Il faut encourager les élèves à apporter à l école des objets de chez eux (clé anglaise, marteau, tournevis) ou bien des photos ou dessins de machines plus compliquées afin de les exposer dans la classe. L exploration des machines simples conduit les élèves à analyser les illustrations de machines plus compliquées et à essayer de déterminer à partir de quelles machines simples elles sont faites et comment ces machines sont reliées. 138 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

145 Les machines simples : Introduction SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève apporte avec lui le tableau ci-dessous à chacun des centres d activité. À l aide d une machine simple, il détermine si la force requise pour déplacer ou soulever un objet est inférieure, égale ou supérieure au poids de l objet. Il marque les résultats obtenus dans le tableau, pour chaque centre d activité. (104-7, 205-2, 303-7) Les machines simples peuvent nous simplifier la vie Centre Machine simple Force requise d activité n o (205-2) Guide Leçon 10, p FE 10, p Guide Leçon 12, p FE 12, p (303-17) Guide Leçon 10, p FE 10, p Pas de machine 2 Poulie 3 Roues sur un axe 4 Plan incliné 5 Levier 6 : : Les élèves comparent leurs résultats. Quelle machine simple exige le moins de force pour déplacer la masse? Laquelle exige le plus de force? Voient-ils un avantage à utiliser une machine simple pour déplacer une masse? Journal Je trouverais très difficile de déplacer certaines choses par moi-même, par exemple Pour m aider à déplacer ces objets, j utilise... (206-9) (107-8) Guide Leçon 8, p FE 8, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 139

146 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Machines simples : Les leviers Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir différencier la position du pivot, de la charge et de la force d effort dans l utilisation d un levier pour accomplir une tâche particulière (303-18) Il faut encourager les élèves à explorer les avantages et les désavantages de changer la position du pivot d un levier. Les élèves doivent se familiariser avec les termes utilisés dans le domaine des leviers : charge, pivot (ou point d appui) et effort. On pourra montrer en classe divers leviers domestiques : casse-noix, brouette, etc. Il ne faut pas demander aux élèves de mémoriser les caractéristiques d un levier de première, deuxième ou troisième catégorie, mais il faut leur faire explorer ce qui se passe quand on déplace le pivot d un levier. Les élèves doivent faire attention à l intensité de l effort requis pour soulever des objets et à la distance dont les objets sont soulevés. Les élèves déplaceront le pivot et verront s il faut un plus grand effort lorsque l objet est près ou loin du pivot (1 et 2). Ils peuvent aussi soulever l objet depuis le côté du pivot en se mettant d abord entre l objet et le pivot (4), puis en plaçant l objet entre eux et le pivot (3). Ils peuvent aussi essayer de soulever deux objets (5 et 6). Pour cet exercice, on peut utiliser un levier ressemblant à une balançoire à bascule. concevoir le levier le plus efficace pour accomplir une tâche donnée (303-19) Donner aux élèves différentes tâches. Ils varieront la position du pivot selon qu ils recherchent un avantage force (p. ex. pour lever quelque chose de très lourd) ou un avantage distance (p. ex. pour déplacer quelque chose sur une grande distance). 140 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

147 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Machines simples : Les leviers Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève fabrique un levier pour : (i) soulever un livre sur une distance de 0,5 m en utilisant le moins de force possible, (ii) lancer une guimauve sur une cible ou (iii) casser une noix. (303-19) (303-18, ) Guide Leçon 9, p FE 9, p Papier-crayon L élève décrit, par écrit, l image illustrant la façon la plus facile de lever une boîte lourde, puis la façon la plus difficile. Laquelle montre le déplacement de la boîte sur la plus grande distance? (303-18, ) Entrevue Avec ce marteau, enlève un clou d une planche. Montre-moi le pivot, la charge et l effort quand tu fais cela. (303-19) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 141

148 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Les machines simples : Poulies et systèmes mécaniques Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir comparer la force nécessaire pour soulever une charge en utilisant un système de poulies simples avec celle qui est nécessaire pour soulever une charge en utilisant un système de poulies multiples, et prédire quel serait l effet sur la capacité de levage si on ajoutait une poulie supplémentaire (303-20, 204-3) concevoir un système de machines pour résoudre un problème (204-7) formuler des questions, communiquer des idées et des intentions, écouter d autres élèves et proposer des améliorations aux systèmes de machines conçus par des élèves en classe (207-1, 206-6) donner des exemples expliquant comment les machines simples ont contribué à améliorer les conditions de vie (107-8) donner des exemples à partir de sources diverses comme des livres, des logiciels, et Internet des machines qui étaient utilisées dans le passé et qui ont évolué dans le temps (205-8, 105-5) Les élèves continuent leur étude des machines simples par l étude des poulies. Ils explorent différentes façons de lever des objets à l aide de poulies et comparent, à l aide d un dynamomètre ou d un appareil de mesure de leur fabrication, les différences entre une seule poulie et deux ou plusieurs poulies combinées de différentes façons. Ici encore, les élèves devront prendre note de la distance sur laquelle l effort est exercé. Avec des poulies, c est facile : il suffit de mesurer la longueur de la corde qui a permis de soulever l objet. Les élèves remarqueront que, même s ils n ont soulevé l objet que de 0,5 m, selon la combinaison de poulies utilisée, ils auront peut-être utilisé de 2 à 4 fois cette longueur de corde. Ils noteront leurs observations dans un tableau. Cette analyse doit être avant tout qualitative : plus il est facile de soulever un objet, plus il faut de corde. Lorsque les élèves se seront familiarisés avec les machines simples, on pourra leur en faire explorer un certain nombre. On peut les encourager à utiliser deux ou plusieurs machines simples en conjonction. Pour essayer ces diverses combinaisons de machines, ils pourront travailler en groupes. À la fin de cette activité, les élèves pourront faire la démonstration de ce qu ils ont construit et discuter des stratégies et des machines simples qu ils ont utilisées. Ils feront fonctionner leurs inventions et verront quel groupe a fabriqué le système qui correspond le mieux à ce qu avait demandé l'enseignant. Les élèves démontent de vieux appareils mécaniques (pèse-personne, canne à pêche, pendule), étiquettent les différentes pièces et observent le fonctionnement des machines simples à l intérieur. Attention : ne pas utiliser d appareils électriques. L'enseignant doit encourager les élèves à chercher, chez eux et aux alentours, des exemples de machines qui facilitent le transport des objets et des produits (p. ex. brouette, convoyeur) ou de poulies (corde à linge ou plate-forme utilisée par les laveurs de vitres). Les élèves analysent les photos de tracteurs, grues, bicyclettes, patinettes, planches à roulettes et autres machines, afin de trouver les machines simples qui se trouvent à l intérieur. Les élèves font de la recherche sur l utilisation des machines simples dans le passé. Ils pourraient être intrigués par les pyramides d Égypte, Stonehenge, en Angleterre, les totems des Amérindiens et les inuksuit de la culture inuit. Pendant des excursions, l'enseignant demandera aux élèves de signaler des applications de machines simples. 142 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

149 Les machines simples : Poulies et systèmes mécaniques SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES Quelques stratégies d appréciation Ressources Observation L enseignant évalue la participation de l élève au travail du groupe. (201-1, 206-6) Rendement L élève remplit le tableau ci-dessous pendant qu il explore les poulies. Qu arrive-t-il à la force lorsque le nombre de poulies augmente? Et à la longueur de la corde utilisée? L élève choisit deux machines simples parmi celles qu il a étudiées et les utilise conjointement pour fabriquer un système mécanique. Il se sert de ce système pour soulever un livre d un mètre. L'élève doit faire l essai de sa solution pour voir combien de force il a fallu et aussi pour voir si ce système pourrait être amélioré. (Critères d appréciation : usage de plusieurs machines, créativité, de combien l effort a-t-il été réduit, place occupée par ce système) (204-7) Poulies Nombre de poulies Force pour lever un poids d 1 m Longueur de corde pour lever l objet d 1 m Journal Mon groupe a eu deux problèmes aujourd hui pendant que nous fabriquions notre système mécanique. Ce sont Nous avons essayé de les régler en... (204-7) (303-20, 204-3) Guide Leçon 12, p FE 12, p (204-7) Guide Leçon 15, p FE 15, p (207-1, 206-6) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 15, p FE 15, p (107-8) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 11, p FE 11, p (205-8, 105-5) Guide Leçon 13, p FE 13, p Présentation L élève compose une pièce de théâtre, un sketch, ou un travail de recherche (page Web, présentation orale, affiche) sur les machines. Il explique comment ces machines sont utilisées de nos jours et comment elles l étaient autrefois. (107-8, 205-8, 105-5) Portfolio L élève choisit un de ses meilleurs travaux de cette unité pour son portfolio. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 143

150 SCIENCES PHYSIQUES : LES FORCES ET LES MACHINES SIMPLES 144 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

151 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT 5 e année Sciences de l espace et de la Terre : Le temps qu il fait SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 145

152 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Vue d ensemble de l unité Introduction Le temps est un aspect important du quotidien. Il faudra donner aux élèves l'occasion de se rendre compte que les conditions météorologiques quotidiennes ne résultent pas de phénomènes aléatoires, mais qu'elles font partie de systèmes et de régularités plus vastes qui peuvent être prédits à court terme et selon les saisons. Pour étudier le temps, il est très important de comprendre les caractéristiques de l'air, de ses mouvements et de sa capacité de rétention d'eau. Les élèves étudieront divers aspects du temps (température, vitesse du vent, précipitations et formation de nuages) et commenceront à reconnaître le rôle que jouent ces éléments dans les systèmes météorologiques. Orientation et contenu Dans cette unité, on veut développer la recherche scientifique. Les élèves se familiariseront aussi avec deux démarches : la collecte de données et la prévision. Il serait utile de construire, pour cette unité, une station météorologique à l école. Les élèves auront ainsi de nombreuses occasions de faire des relevés météorologiques à l aide des instruments qu ils auront construits eux-mêmes. Ils interagiront avec beaucoup de personnes différentes et consulteront diverses sources afin de savoir de quelles techniques, de quels instruments et de quels indices on se sert pour prévoir le temps qu il fera. Liens avec le programme de sciences Les élèves ont commencé à étudier l air, l eau et le temps au primaire. Dans cette unité sur le temps qu il fait, ils approfondiront leurs connaissances des facteurs qui influencent le temps. Ce sujet sera développé en Sciences 1206, dans l unité Dynamique du temps. 146 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

153 Résultats d apprentissage SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie comparer les résultats de ses recherches avec celui d autrui et reconnaître que les résultats peuvent varier démontrer l importance d utiliser les langages des sciences et de la technologie pour communiquer des idées, des démarches et des résultats identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques actuellement à l étude identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques qui ont été considérés autrefois Interactions entre les sciences et la technologie décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire et comparer des outils, des techniques et des matériaux utilisés par différentes personnes dans sa communauté et sa région pour répondre à leurs besoins donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour résoudre des problèmes dans sa communauté et sa région identifier des femmes et des hommes de sa communauté qui oeuvrent dans des domaines liés aux sciences et à la technologie identifier des découvertes scientifiques et des innovations technologiques réalisées par des personnes de cultures différentes identifier des effets positifs et négatifs de technologies familières Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur un schéma d événements observés identifier des outils, des instruments et du matériel convenables pour réaliser ses recherches Réalisation et enregistrement de données sélectionner et utiliser des instruments de mesure estimer des mesures enregistrer des observations au moyen d un seul mot, en style télégraphique, en phrases complètes ou au moyen de diagrammes ou de tableaux simples construire et utiliser des dispositifs dans un but précis identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation classifier en fonction de plusieurs attributs et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la méthode de classification compiler et afficher des données, manuellement ou par ordinateur, sous différentes formats, y compris des calculs de fréquence, des tableaux et des histogrammes identifier et suggérer des explications pour des régularités et des divergences dans des données tirer une conclusion découlant de données fournies par des recherches et des observations personnelles, qui répond à les question initiale Communication et travail d équipe demander l avis et les opinions d autrui Il est attendu que l élève sera apte à : décrire le temps qu il fait en termes de température, vitesse et direction du vent, précipitation et nébulosité décrire les principales caractéristiques de divers systèmes météorologiques établir un rapport entre le transfert d énergie du Soleil et les conditions météorologiques décrire des situations démontrant que l air occupe de l espace, a une masse et se dilate lorsque chauffé identifier des régularités dans les mouvements de l air à l intérieur et à l extérieur établir un rapport entre le cycle de l eau sur Terre et les processus d évaporation, de condensation et de précipitation décrire et prévoir des régularités dans des conditions atmosphériques locales SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 147

154 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Mesure et description des conditions météorologiques Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir répertorier et employer des dictons populaires pour prédire le temps (105-2) reconnaître et/ou construire des appareils mesurant la température, la vitesse, la direction des flux, les précipitations, le taux d humidité et la pression atmosphérique (204-8, 205-4, ) avoir recours aux termes appropriés pour nommer les appareils météorologiques et recueillir des données météorologiques (104-7) noter ses observations relatives à son utilisation d instruments de mesure pour décrire les conditions météorologiques en termes de température, de vitesse et de direction du vent, de précipitations et de couverture nuageuse (205-7, ) classer les nuages en leur qualité de stratus, de cumulus, de cirrus ou autre, et comparer les résultats avec d autres élèves, en reconnaissant que ceux-ci peuvent varier (104-4, 206-1) Note sur les résultats d'apprentissage : Bien des activités prévues pour cette section répondront aussi aux résultats d'apprentissage de prévision du temps, que nous verrons plus loin dans l unité. L'enseignant commencera par parler des dictons, des croyances populaires et des indices qu utilisaient les gens autrefois pour prévoir le temps (p. ex. «Ciel rouge au soir, bon espoir. Ciel rouge au matin, la pluie est en chemin.»). Les élèves verront si on peut s y fier. Les élèves construiront ou réuniront des instruments qui permettent de mesurer la vitesse et la direction du vent, les précipitations, l humidité et la pression atmosphérique. Ils construiront aussi des thermomètres pour l air et pour l eau, des baromètres et d autres instruments météorologiques, puis ils s en serviront pendant toute l unité pour faire des relevés de conditions locales. Les élèves monteront un glossaire illustré de termes de météorologie, contenant le nom d instruments météorologiques, de systèmes météorologiques et de descripteurs comme «humidité» et «facteur de refroidissement du vent». Les élèves commenceront à exprimer leurs observations et leurs relevés sous forme de tableaux, qui leur serviront à décrire le temps qu il fait et à prendre note des tendances météorologiques et, un peu plus loin dans l unité, à prévoir le temps qu il fera. Il serait bon que les élèves observent les nuages. Ils auront peut-être du mal à les classifier, car les formations nuageuses peuvent changer rapidement. Les élèves pourraient toutefois regarder des images de nuages afin de se faire une idée de ce que sont les stratus, les cumulus ou les cirrus. Certains nuages n entrent dans aucune classification, mais il est important de chercher à savoir quels types de nuages sont associés à quels régimes météorologiques. En outre, c est un élément important des prévisions météorologiques. Certains élèves voudront peut-être faire de la recherche sur les types de nuages afin d approfondir leur système de classification et de classifier les nuages en fonction de leur hauteur dans le ciel. Ils pourront ainsi reconnaître des «nimbostratus» ou des «cumulonimbus». 148 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

155 Mesure et description des conditions météorologiques SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève fait des observations à l aide d instruments météorologiques. Il les note dans le tableau. (205-7, , 104-4, 206-1) Observation du temps Instrument Jour 1 Jour 2 Jour Baromètre Girouette Anémomètre Précipitation Fascicule de l élève J observe la météo (105-2) Guide Leçon 9, p FE 9, p (204-8, 205-4, ) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Thermomètre Type de nuage Journal J ai déjà entendu certains dictons au sujet du temps, comme J ai découvert qu ils (ne sont pas vrais/sont vrais/sont quelquefois vrais)... (105-2, 107-2, 207-4, à la section «La prévision du temps») Papier-crayon L élève marque la lettre qui décrit chaque instrument en face de la description correspondante. (On pourrait aussi montrer des images de ces instruments) (204-8, 205-4, , 104-7) a) girouette indique la direction du vent b) thermomètre indique si la pression atmosphérique est haute ou basse c) pluviomètre mesure la vitesse du vent d) anémomètre mesure la quantité de pluie e) baromètre mesure la température (104-7) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p (205-7, ) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p (104-4, 206-1) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 9, p FE 9, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 149

156 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Mesure et description des conditions météorologiques (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir utiliser des sources diverses pour recueillir des informations afin de décrire les caractéristiques fondamentales de différents systèmes météorologiques (205-8, ) prédire des mesures météorologiques à différents moments du jour ou de la semaine, ou pour divers systèmes météorologiques (205-6) identifier des innovations et des produits technologiques relatifs au temps, qui ont été développés par diverses cultures pour faire face aux conditions météorologiques (107-14) Les ouragans, les tornades, la grêle et les orages sont tous des systèmes météorologiques, mais il y en a d autres. Beaucoup d élèves ont l occasion de regarder The Weather Channel ou Météo Média à la télévision. Ce poste diffuse des vidéoclips très intéressants sur le fonctionnement de divers instruments et donne des tas d informations, ainsi que les caractéristiques principales des systèmes météorologiques. Il y a aussi beaucoup de sites Internet très intéressants (p.ex., et À l aide des renseignements qu ils auront tirés de diverses sources, les élèves estimeront la vitesse du vent, la quantité et les types de précipitations, quand différents systèmes météorologiques sont prévus ou se produisent, à l échelle locale ou mondiale. Il faut encourager les élèves à estimer la température et la vitesse du vent afin de savoir comment s habiller pour sortir. Il faut aussi les encourager à estimer la vitesse du vent pendant une tempête ou encore la quantité de précipitations déversée par une tempête de pluie ou de neige. Il faut encourager les élèves à découvrir le rôle qu ont joué les sciences et la technologie dans la conception de produits qui nous protègent des intempéries. Ils feront de la recherche à la télévision, sur Internet, ainsi que dans des livres pour trouver ces produits, p. ex. : contre-portes, vêtements imperméables, suroîts, barrières à neige, digues dans les régions inondables, volets anti-ouragan, igloos, raquettes à neige, toitures inclinées. L'enseignant voudra peut-être faire faire de la recherche à des élèves, individuellement ou par deux, puis exposer ce qu ils auront trouvé dans un collage ou une exposition sur les conditions météorologiques. 150 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

157 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Mesure et description des conditions météorologiques (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'enseignant fait estimer à l'élève la vitesse du vent et la température. L'élève mesure ensuite ces deux données et compare les résultats à ses prévisions. (104-4, 205-6, 205-7) Papier-crayon L élève : réfléchit aux nombreux objets que les humains ont inventé pour s adapter aux différentes conditions météorologiques. Y a-t-il quelque chose qu il voudrait voir inventer (p. ex. lunettes qui ne s embuent pas quand on rentre dans une pièce chauffée, par temps froid). se documente, dans différentes sources d information, sur des phénomènes météorologiques comme les ouragans, les tornades, la grêle, les orages et les vagues de chaleur, à l aide d indices comme fourchettes de précipitation, vitesse du vent, type de nuage, température. (205-8, ) Entrevue À ton avis, quelle est la vitesse du vent en plein milieu d un blizzard? (205-6) À ton avis, quelle est notre température moyenne pendant la journée, en février? (205-6) Un ouragan doit atteindre la côte mercredi. De quel ordre penses-tu que la vitesse du vent sera? (205-6) (205-8, ) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (205-6) Guide Leçon 8, p FE 8, p (107-14) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Présentation L élève consultera des magazines, des livres ou de la documentation électronique pour trouver des produits mis au point par différentes cultures pour se protéger des intempéries. Il pourrait s agir de vêtements spéciaux, de matériaux pour toitures, de formes et de structures des bâtiments, de modes de transport spéciaux, etc. L'élève découpera ou dessinera des images pour un collage fait par toute la classe sur les conditions météorologiques. (107-14) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 151

158 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT L énergie solaire réchauffe la Terre Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir établir un rapport entre le transfert d énergie solaire et les conditions climatiques (303-21) Les élèves ont appris à mesurer des données et à décrire diverses conditions météorologiques. Dans cette section, on abordera certaines des causes des phénomènes météorologiques, en particulier les précipitations et les vents. Les élèves devront découvrir par la recherche deux processus reliés aux mouvements de l air et de l eau : le cycle de l eau et les vents d origine thermique, ou convection atmosphérique. Ces deux processus feront comprendre aux élèves le rôle important que joue le Soleil dans les conditions météorologiques. Les élèves expliqueront que l énergie solaire permet l évaporation de l eau et que c est elle qui réchauffe les masses terrestres et les océans de la Terre. Le Soleil joue un rôle important dans le cycle de l eau et dans les conditions météorologiques. En effet, c est l énergie du Soleil qui réchauffe la terre et l eau. Les élèves découvriront que plus l eau reçoit de chaleur, plus elle s évapore vite et plus il y a de vapeur d eau dans l air. Par contre, lorsque l air se refroidit, il y a de la condensation et l eau retombe sous forme de diverses formes de précipitations. reconnaître et utiliser les outils, les instruments de mesure et les matériaux appropriés afin de mesurer la température du sol et de l eau après les avoir exposés au soleil pendant une durée égale, puis parvenir à des conclusions à partir de ces observations (204-8, 205-4, 206-5) Les élèves mettront de la terre et de l eau sous une lampe et observeront l élévation de température des deux après la même durée sous la lampe. Ils observeront aussi les changements de température après que la lampe aura été retirée, et ils tireront des conclusions de leurs observations. L eau se réchauffe et se refroidit plus lentement que la terre. Lorsque la température de l eau et de la terre augmente, l air qui se trouve au-dessus se réchauffe aussi. Comme les terres et les océans ne se réchauffent pas au même rythme, il y a des différences de température entre l air qui se trouve au-dessus des terres et l air qui se trouve au-dessus de la mer. Ce sont ces différences qui causent la convection, que nous étudierons dans la prochaine section. 152 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

159 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT L énergie solaire réchauffe la Terre Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Avec un partenaire, l élève planifie une expérience destinée à montrer laquelle se réchauffe la plus vite : la terre ou l eau. Il marque les résultats obtenus dans un tableau et présente les résultats sous forme de graphique linéaire. (204-8, 205-4, 206-5) (303-21) Plusieurs références dans l unité. Papier-crayon L élève fait un schéma pour montrer la relation qui existe entre l énergie, le Soleil, l eau, la terre, l évaporation, la condensation et les précipitations (le cycle de l eau). (303-21) Entrevue C est l été et il fait chaud. Entre l eau du lac, les galets de la plage ou le sable du rivage, lequel restera le plus frais? Lequel serait le plus frais le matin avant le lever du soleil? Pourquoi? (204-8, 205-4, 206-5) (204-8, 205-4, 206-5) Guide Leçon 3, p FE 3, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 153

160 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Les propriétés de l air Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire des situations démontrant que l aire occupe un espace, possède une masse et a des facultés d expansion quand il est chauffé (300-14) L air en mouvement (le vent) est un élément visible de la plupart des systèmes météorologiques. Il existe beaucoup d activités qui démontrent les propriétés de l air. Les élèves pourraient, par exemple, gonfler des ballons, soulever une boîte en soufflant dans des sacs qui ont été placés sous les coins de la boîte, remplir une bouteille en la plongeant dans un bac rempli d eau (les bulles d air doivent s échapper avant que la bouteille ne se remplisse); tout cela démontre que l air occupe de la place. Pour démontrer que l air a de la masse, les élèves déterminent la masse de ballons ou de matelas pneumatiques non gonflés, puis déterminent de nouveau cette masse lorsque les ballons ou les matelas sont gonflés. La masse de l air se remarque aussi à la différence de pression atmosphérique à différentes altitudes de la surface de la Terre. Pour en faire la démonstration, on peut faire des piles de papier de plus en plus hautes pour montrer que la masse augmente. De même, la pression atmosphérique est plus forte près du niveau de la mer qu en altitude à cause de tout l air qui «s empile» au-dessus. parvenir à une conclusion d après les éléments recueillis au cours de ses recherches et de ses observations sur les flux d air et d eau, comment ils découlent de la rencontre de deux masses d air ou d eau de températures différentes (206-5) Afin de montrer que l air se dilate quand il se réchauffe et se contracte quand il se refroidit, plonger une bouteille ou un tube dans un bac d eau jusqu à ce qu il soit à moitié plein d eau (l autre moitié est occupée par de l air). Placer la bouteille ou le tube la tête en bas, le goulot dans le bac d eau. Faire une marque sur le tube ou la bouteille pour indiquer le niveau d eau; cette marque indique aussi combien de place occupe l air qui se trouve au-dessus. Avec un séchoir à cheveux, réchauffer l air de la bouteille, ou bien placer tout le matériel dehors, où il fait plus froid, et noter que l air occupe plus ou moins de place qu avant. Autre expérience : gonfler un petit ballon et l immerger complètement dans un bac d eau à température ambiante. Marquer le niveau de l eau avec le ballon immergé. Puis immerger de nouveau le ballon dans la même quantité d eau chaude, attendre quelques minutes et marquer le niveau de l eau avec le ballon immergé. Celui-ci devrait occuper plus de place lorsqu il est chaud. On peut faire la même expérience, mais avec de l eau froide. On peut aussi placer le ballon sous une lampe ou dans le réfrigérateur. 154 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

161 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Les propriétés de l air Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève place du film étirable sur l embouchure d un bocal, qu il tient avec un élastique. Il place ensuite le bocal dans un bac d eau chaude. Au bout de 3 minutes, il prend en note ce qui est arrivé au film étirable, refait l expérience mais dans de l eau glacée. Qu arrive-t-il à l air lorsqu il se réchauffe? et lorsqu il se refroidit? (300-14, 206-5) (300-14) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Papier-crayon L'élève répond à une question du genre «Pourquoi la pression atmosphérique est-elle plus forte au niveau de la mer qu au sommet d une montagne?» et il fait un schéma pour expliquer son raisonnement.» (300-14) Entrevue «Comment pourrais-tu me montrer que l air occupe de l espace?» (300-14) (206-5) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 155

162 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Le mouvement de l air et de l eau Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier des régularités dans les mouvement de l air à l intérieur et à l extérieur (302-10) établir un rapport entre le cycle de l eau sur la Terre et les processus d évaporation, de condensation et de précipitations (301-13) Les régularités des mouvements de l air intérieur sont beaucoup moins marquées que les mouvements de l air extérieur. Les élèves placeront leurs mains à environ 0,5 m au-dessus d un radiateur et observeront que l air chaud monte. Ils taperont un chiffon à craie, ou lâcheront les plumes d un coussin, au-dessus du radiateur afin de détecter la direction du mouvement d air. Attention : la poussière de craie ou les plumes sont déconseillées s il y a des élèves asthmatiques. Ils remarqueront aussi les mouvements d air produits par un ventilateur ou une fenêtre ouverte. À l extérieur, les mouvements de l air sont bien plus prononcés. Les élèves sentent facilement le vent. Ils peuvent déterminer sa direction à l aide d une girouette et mesurer sa vitesse à l aide d un anémomètre. Les images satellites permettent de voir les flux d air sur une partie du monde. Pour illustrer les mouvements de l air, l'enseignant explique aux élèves que l air et l eau sont considérés comme des fluides et se comportent donc de façon semblable. Il est préférable de faire explorer aux élèves les flux de l eau, car les résultats sont plus parlants. Les élèves réchauffent un côté d un grand bêcher ou d un aquarium avec une lampe comme source de chaleur, ou bien ils placent un sac de glace à un bout de l aquarium et font flotter un bol d eau chaude à l autre bout. Pendant que l eau se réchauffe à un bout, on y met une goutte de colorant alimentaire afin de pouvoir voir le mouvement de l eau. Les élèves verront que l eau chaude monte à la surface et remplace l eau froide. Pendant ce temps, l eau froide descend et prend la place de l eau chaude. Ce mouvement circulaire, appelé convection, se produit aussi dans l air : l air chaud s élève et l air froid descend et remplace l air chaud. Ces convections expliquent comment le vent se forme. Plus la différence de température entre deux masses d air est grande, plus la convection est forte, donc plus le vent est fort. Les élèves peuvent maintenant revoir l effet du soleil sur les conditions météorologiques et proposer une explication de la «brise de mer» : la terre se réchauffe plus vite que l eau. Pendant la journée, l air qui se trouve au-dessus des terres se réchauffe plus vite que l air qui est au-dessus de l eau. L air chaud s élève, et il est remplacé par l air froid qui est au-dessus de l eau. La nuit, le contraire se produit, car les terres se refroidissent rapidement dès que le soleil s est couché, mais l eau se refroidit plus lentement. Les élèves auront exploré les changements d état dans l unité «Les propriétés et les changements de substance». Ils pourront maintenant étudier le cycle de l eau en faisant des nuages dans un bocal, en distillant de l eau, en explorant l évaporation de l eau dans un verre ou en faisant condenser de la vapeur d eau sur une fenêtre ou sur un verre. On pourra faire le lien avec les masses d eau de la Terre et avec l humidité qui se trouve dans l atmosphère : les cours d eau, les lacs et les océans sont une source d eau pour la pluie, la neige et les autres formes de précipitations. En s évaporant de ces masses d eau, l eau forme des nuages, et les précipitations produites par ces nuages complètent le cycle de l eau. 156 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

163 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Le mouvement de l air et de l eau Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Est-ce que le vent change souvent de direction et de vitesse? L'élève note ses observations dans un tableau, pendant une semaine. (302-10) Le vent Quand Jour 1 Jour 2 Avant l école Récréation Midi Après l école Avant l école (302-10) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Direction du vent Vitesse du vent Journal Un jour il fait soleil, et le lendemain, le ciel est nuageux et il pleut. D où vient l eau? D où viennent les nuages? Je crois que je le sais. Ils viennent de... (301-13) Quand je suis à l intérieur, il y a des endroits où je sens le mouvement de l air. Ce sont L air. (décrire le mouvement de l air). (302-10) Quand je suis à l extérieur, je sens le mouvement de l air quand je sens le vent. Pendant une semaine (l'élève décrit ce qu il a observé et tire des conclusions sur les mouvements de l air extérieur). (302-10) Papier-crayon À partir de ses observations, l élève indique par des flèches le mouvement du colorant alimentaire. Il tire une conclusion du mouvement qu il observe à différentes températures. Il décrit ce qui lui prouve que l air se déplace de la même façon. (206-5) L élève indique par des flèches la direction du vent au milieu d une chaude journée d été. Il explique pourquoi les flèches sont où elles sont. (206-5) (301-13) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 11, p FE 11, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 157

164 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT La prévision du temps Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir rassembler et présenter des données météorologiques recueillies sur une période définie sous forme de tableau et/ou de graphique, et reconnaître et avancer des raisons pour expliquer les constantes ou les écarts dans les données (206-2, 206-3) demander à des personnes de sa communauté ou de sa région de conseils sur la façon de prédire le temps qu il fera, et comparer leurs instruments et leurs techniques (107-2, , 207-4) donner des exemples illustrant la façon dont les bulletins météorologiques sont utilisés par différentes personnes de sa communauté (107-5) décrire comment des études sur la destruction de la couche d ozone, le réchauffement climatique et l augmentation des pluies acides ont conduit à de nouvelles inventions et à une réglementation plus sévère sur les émissions de gaz par les véhicules, les usines et autres technologies polluantes (106-4) Les élèves peuvent continuer à faire des relevés de données météorologiques pendant toute l unité. Ils auront exploré une partie de la théorie qu on a sur les causes du vent et des précipitations. Ils commenceront par analyser les données, en cherchant ce qui se répète avec une certaine régularité. Ils vont maintenant apprendre comment on prévoit le temps et comment les prévisions météorologiques ont évolué au cours des années. Les élèves interrogeront des membres de leur famille, des voisins, des élèves d autres écoles par courriel, des agriculteurs, des pêcheurs, des chroniqueurs météo ou des météorologues pour savoir comment on prévoit le temps. Il y a de nombreux sites Internet où on explique comment divers groupes prévoient le temps; certains permettent même de poser des questions directement à un météorologue. À la lumière de ces entrevues et de leur recherche, les élèves devraient se rendre compte qu il y existe une foule d indices qui permettent de prévoir le temps. Pour illustrer le degré d incertitude que comportent les prévisions météorologiques, les élèves en enregistreront certaines (à court et à long terme) et les compareront au temps qu il fait vraiment. Ceci encourage les élèves à s intéresser à ce que font ceux qui travaillent dans les domaines des sciences et de la technologie. Cette activité peut être reliée au travail que les élèves ont fait sur les croyances populaires en matière de prévision du temps. Les élèves pourraient parler à des gens de leur quartier ou de leur localité pour savoir comment ces gens utilisent les prévisions météorologiques dans leur vie de tous les jours. Ils pourraient parler à des agriculteurs, à des pêcheurs, à des skieurs, à des personnes qui doivent décider si les écoles seront fermées ou non à cause du mauvais temps ou à des gens qui travaillent dans les transports. Les élèves pourront alors faire des prévisions, en se fondant sur les indices et les dictons qu ils ont recueillis. Étant donné qu ils n auront fait des relevés météorologiques que depuis peu, ils seront en mesure d observer une certaine régularité dans les conditions météorologiques, et d expliquer une partie de cette régularité à partir de la théorie étudiée à la dernière section, mais ces données leur seront d une utilité limitée dans leurs prévisions. Ils découvriront qu ils peuvent faire des prévisions à court terme avec une certaine exactitude, à l aide des indices et des dictons, mais qu ils ont de la difficulté à faire des prévisions à long terme. Les élèves feront de meilleures prévisions s ils regardent les images satellites qu on trouve sur Internet. 158 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

165 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT La prévision du temps Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Dans la première ligne du tableau ci-dessous, l élève marquera certains indices permettant de prévoir le temps, que lui ont donnés les gens auxquels il a parlé. Il remplira son tableau pendant une semaine et rédigera un paragraphe pour décrire ses résultats. (107-2, , 204-3, 207-4, ) (206-2, 206-3) Guide Leçon 9, p FE 9, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Prévision du temps Indices ou prédiction Prévisions météo Lever/ coucher du soleil Vaches, araignées... Lundi Mardi : : Prédiction Temps qu il fait Prédiction Temps qu il fait Prédiction Temps qu il fait (107-2, , 207-4) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Papier-crayon L élève : décrit certains des instruments utilisés par le météorologue pour faire ses prévisions. (107-2, , 207-4) nomme trois groupes de gens ou trois professions de la communauté qui utilisent les prévisions météorologiques, et ensuite explique pourquoi il est si important d avoir des prévisions météorologiques précises. (107-5) Présentation L élève met sur une affiche les différents relevés météorologiques qui ont été obtenus pendant l unité. Il rédigera une description de ce qu il a découvert et suggérera des explications à toute régularité ou élément inhabituel qu il remarque. Quelques exemples de questions-guide : Est-ce que la température a augmenté ou diminué progressivement? Pourrais-tu prévoir la température avec exactitude si tu connaissais la température de la veille? Est-ce que les conditions météorologiques sont reliées à la pression atmosphérique, mesurée à l aide d un baromètre? (204-3, 206-2, 206-3, ) (107-5) Guide Leçon 9, p FE 9, p (204-3, 301-4) Guide Leçon 9, p FE 9, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 159

166 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Problèmes environnementaux Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir énumérer des exemples de phénomènes météorologiques qui font actuellement l objet à l étude (105-1) identifier les effets positifs et négatifs des technologies qui influent sur la météo et l environnement (108-1) décrire comment des études sur la destruction de la couche d ozone, le réchauffement climatique et l augmentation des pluies acides ont conduit à de nouvelles inventions et à une réglementation plus sévère sur les émissions de gaz par les véhicules, les usines et autres technologies polluantes (106-4) Entre autres phénomènes météorologiques, on pourrait étudier les effets attribués à l effet de serre ou, réchauffement planétaire, les pluies acides, El Niño ou La Niña. Dans cette partie de l unité, les élèves prendront conscience de problèmes d actualité reliés aux conditions météorologiques et au climat. Les élèves se familiariseront avec les causes et les effets du réchauffement planétaire, de l amincissement de la couche d ozone et des pluies acides. D autres problèmes d ordre climatique ou environnemental seront abordés, par exemple les émissions volcaniques et la déforestation. L ampleur du traitement des causes se limitera à l identification des types d activités qui contribuent à ces problèmes (raffinage de minerais, combustion de carburants fossiles), et on ne parlera pas de réactions chimiques. Les élèves devraient toutefois se familiariser avec la terminologie propre à ces questions. Ils doivent notamment savoir que «l ozone» est un gaz de la «haute atmosphère» et que l ozone empêche certains des «rayons ultra-violets» nocifs de parvenir jusqu à la Terre. Les élèves exploreront aussi les effets de ces phénomènes, p. ex. parhélies (ou faux soleils), arcs-en-ciel, halos lunaires, à l aide d informations glanées dans différentes sources : vidéos, documentaires télévisés, articles de magazines ou de journaux, informations de presse. Les élèves voudront peut-être simuler les effets des pluies acides à l aide de modèles. Ils pourraient, par exemple, simuler les effets des pluies acides sur la croissance des plantes. Pour simuler l effet de serre, ils comparent la température dans deux bocaux identiques, un couvert de film plastique et un non couvert. Les élèves devraient découvrir par la recherche les effets positifs et négatifs des technologies qui contribuent à la pollution atmosphérique, notamment les gaz à effet de serre, les gaz destructeurs de l ozone, les produits chimiques acides. Par exemple, les produits chimiques qui détruisent l ozone de la haute atmosphère sont des produits peu coûteux, stables et non toxiques qui ont été mis au point pour remplacer les produits utilisés auparavant pour la climatisation. Les pluies acides sont causées, en grande partie, par les gaz d échappement des automobiles, mais bien des gens ne peuvent se passer de voiture. Les élèves devraient se rendre compte qu à cause des avantages des automobiles, il n est pas facile de trouver une solution au problème. Enfin, les élèves devraient explorer des solutions ou des produits qui ont été conçus pour réduire l effet de ces problèmes. Ils pourraient se renseigner sur ce que font les gouvernements fédéral, provinciaux et locaux ainsi que les organismes internationaux pour trouver des solutions. Cette partie de l unité amènera les élèves à se rendre compte que l'application des sciences et de la technologie peut entraîner des effets tant prévus qu'imprévus. 160 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

167 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT Problèmes environnementaux Quelques stratégies d évaluation Ressources Présentation L élève fait une présentation (bande dessinée, brochure, affiche, rapport, page Web) sur un des sujets d actualité ci-dessous. Il fait une description de cette menace pour l environnement et suggère des inventions ou des innovations qui ont été inventées à cause de ce problème. (105-1, 106-4, 108-1) pluies acides réchauffement planétaire le trou dans la couche d ozone El Niño ou La Niña émissions volcaniques autres (105-1) Guide Leçon 6, p FE 6, p Portfolio L élève choisit un de ses meilleurs travaux de cette unité pour son portfolio. (108-1) Guide Leçon 10, p FE 10, p (106-4) Guide Leçon 10, p FE 10, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 5 E ANNÉE 161

168 SCIENCES DE L ESPACE ET DE LA TERRE : LE TEMPS QU IL FAIT 162 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 5 E ANNÉE

169 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE 6 e année Sciences de la vie : Diversité de la vie SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 163

170 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu Les élèves sont capables de reconnaître que les êtres vivants peuvent être classifiés en groupes plus petits. Comme introduction au système officiel de classification biologique, les élèves se concentreront sur les plantes, les animaux et les micro-organismes. Il faudra leur donner l'opportunité de se familiariser avec un nombre grandissant d'êtres vivants, aussi bien familiers qu'exotiques, et d identifier avec plus de précision les similarités et les différences qui existent entre les êtres vivants. Cette unité vise à développer la recherche scientifique, mais aussi l observation et la classification. Les élèves observeront attentivement des êtres vivants (plantes, animaux et micro-organismes), prendront note de leurs caractéristiques et construiront des systèmes de classification qui regroupent les organismes selon des caractéristiques communes. Les élèves se familiariseront avec les systèmes reconnus de classification en classifiant des organismes du règne animal. Les élèves acquerront une appréciation de la diversité de la vie dans leur habitat local, dans leur province, dans le monde et, grâce à l étude des fossiles, au cours des ans. On voit dans le graphique ci-dessous les organismes et les classifications que nous aborderons dans cette unité. Signalons qu il ne s agit pas d un système complet et officiel de classification biologique. Liens avec le programme de sciences Les élèves ont étudié les besoins et les caractéristiques des êtres vivants et ont exploré la croissance et les transformations des animaux et des plantes dans le programme de sciences du primaire. 164 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

171 Résultats d apprentissage SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie décrire comment les résultats de recherches semblables et répétées peuvent varier et proposer des explications possibles pour des variations démontrer l importance d utiliser les langues des sciences et de la technologie pour comparer et communiquer des idées, des démarches et des résultats identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques actuellement à l étude identifier des exemples de connaissances scientifiques qui se sont dévéloppées grâce à l accumulation graduelle de données Interactions entre les sciences et la technologie décrire des exemples d améliorations d outils et de techniques recherches scientifiques qui ont mené à de nouvelles découvertes Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie décrire des exemples, au foyer et à l école, d outils, de techniques et des matériaux qui peuvent être utilisés pour répondre à ses besoins donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour résoudre des problèmes dans le monde entier identifier des exemples de carrières dans lesquelles les sciences et la technologie jouent un rôle important Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre identifier diverses méthodes permettant de trouver des réponses à des questions données et des solutions à des problèmes données, et choisir une méthode qui est convenable identifier des outils, des instruments et du matériel convenables pour réaliser ses recherches Réalisation et enregistrement de données enregistrer des observations au moyen d un seul mot, en style télégraphique, en phrases complètes ou au moyen de diagrammes ou de tableaux simples identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation classifier en fonction de plusieurs attributs et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la méthode de classification identifier de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes découlant de ce qui a été appris Communication et travail d équipe communiquer des procédures et des résultats par l entremise de listes, de notes en style télégraphique, de phrases, de graphiques, de dessins et de langage oral Il est attendu que l élève sera apte à : identifier le rôle d un système de classification commun des êtres vivants distinguer les vertébrés et les invertébrés comparer les caractéristiques des mammifières, des oiseaux, des reptiles, des amphibiens et des poissons comparer des caractéristiques d arthropodes communs examiner et décrire des êtres vivants qui ne peut pas être observés à l oeil nu décrire comment des micro-organismes répondent à leurs besoins fondamentaux, y compris obtenir de la nourriture, de l eau et de l air et se déplacer comparer l adaptation d animaux étroitement apparentés et qui vivent dans différentes régions de la Terre et discuter des différences identifier des changements qu ont subis des animaux au fil du temps à l aide de fossiles SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 165

172 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Le rôle d un système de classification commun des êtres vivants Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier diverses méthodes pour classifier les organismes vivants dans leur habitat naturel et choisir une méthode qui est convenable (204-6) classifier les organismes vivants dans leur habitat naturel et créer un tableau ou un diagramme qui illustre la méthode de classification (206-1) communiquer un système de classification à un public (207-2) décrire comment les systèmes de classification peuvent varier et proposer des explications pour des variations (104-5) identifier des problèmes de communication pouvant émaner de différences dans les types de classification d organismes vivants, et identifier le rôle d un système de classification commun des êtres vivants (206-9, ) Pour commencer cette unité, les élèves iront voir un habitat de la région (forêt, littoral, étang, prairie, parc, bois) où ils observeront diverses espèces, et prendront en note leurs observations. Après consultation d autres sources d information (magazines, vidéos, guides de poche, etc.) ils pourront apprécier la grande diversité de la faune et de la flore. À partir de leurs observations et de leur recherche, les élèves pourront alors répartir les organismes en groupes selon les caractéristiques qu ils auront choisies. Ils pourront faire leur classification selon des caractéristiques très précises ou bien selon des critères plus généraux, p. ex. : insectes, plantes, champignons, arbres, animaux ou combinaisons de plusieurs. Les élèves essaieront ensuite de faire leur classification selon des caractéristiques différentes et ils obtiendront un système de classification totalement différent. Ils compareront avec leurs camarades de classe et verront qu il existe plusieurs façons de classifier les organismes. L'enseignant pourra lancer une discussion sur la nécessité d un système unique de classification, afin que les scientifiques puissent utiliser le même langage et la même terminologie. Il existe plus d un million d espèces d êtres vivants, et il en reste peut-être des millions d autres à découvrir. Ceci conduit à discuter de moyens de simplifier la présentation d informations sur ce grand nombre d espèces différentes. La discussion devrait déboucher sur les avantages d une répartition ou d une classification des organismes en fonction de caractéristiques communes et de la nécessité d un système de classification commun. À savoir : Les systèmes de classification ont changé au cours des années, avec l arrivée d informations nouvelles. Un des premiers systèmes de classification répartissait tous les organismes en deux règnes : le règne animal et le règne végétal. Un système plus récent les répartit en cinq règnes : les monères, les protistes, les champignons, les plantes et les animaux. À ce stade, les élèves devraient être capables d identifier trois de ces cinq règnes : les animaux, les plantes et les champignons. Les deux autres peuvent être regroupés sous le titre de micro-organismes. On les séparera plus tard, au secondaire, en biologie. Voir à l introduction la mesure dans laquelle il est prévu de classifier les organismes dans cette unité. Les termes règne, embranchement et espèce peuvent être utilisés, mais il n est pas nécessaire d entrer dans les détails du système de classification pour chaque espèce. Il suffit de montrer les caractéristiques communes à certains embranchements et d examiner quelques exemples d espèces qui leur appartiennent. 166 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

173 Le rôle d un système de classification commun des êtres vivants SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève ramasse des feuilles près de chez lui. Après observation attentive, il décide comment il pourrait regrouper les feuilles qu il a ramassées. Dans son cahier, l'élève décrit ou exprime sous forme de tableau les caractéristiques selon lesquelles il a décidé de regrouper les feuilles, puis il dessine ces feuilles, ou en colle des spécimens dans son cahier aux endroits voulus. L'enseignant pourrait demander à l'élève d identifier les plantes dont il a ramassé les feuilles. (La classification doit être faite avec divers êtres vivants, comme insectes et fleurs.) (204-6, 206-1) L élève montre son système de classification à d autres groupes et il le compare à celui d autres groupes. (207-2) Journal Quand je suis allé à la ferme (au bord de la mer, au parc, à la jardinerie, etc.), j ai vu tout un tas d organismes (L'élève continue à décrire ce qu il a vu et ce qu il a remarqué d intéressant. L'enseignant doit encourager les élèves à organiser leur journal en sections : une pour les animaux, une pour les plantes et une pour les champignons, le cas échéant.) (206-9, ) Papier-crayon Voici ce qui se produirait si les scientifiques ne regroupaient pas les organismes de la même façon et n utilisaient pas la même terminologie. Jean est un scientifique qui étudie les êtres vivants en Afrique. Il regroupe tous les animaux à sang froid (grenouilles, crapauds, lézards) en un groupe qu il appelle «les gluants». Marie est elle aussi scientifique et elle fait une étude semblable. Elle place les grenouilles, les poissons et les baleines (animaux aquatiques) dans le même groupe, qu elle appelle «les mouillés». a. Est-ce que Jean et Marie répartissent les êtres vivants de la même manière? Est-ce qu un des deux systèmes est préférable à l autre? Peuvent-ils comparer les résultats de leur recherche? b. Si tous les scientifiques répartissaient les êtres vivants comme ils voulaient et donnaient aux groupes des noms différents, quels problèmes auraient-ils lorsqu ils discutent entre eux de leurs idées? (206-9, ) Fascicule de l élève La vie dans tous ses états (204-6) Guide Leçon 4, p FE 4, p (206-1) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 4, p FE 4, p (207-2) Guide Leçon 4, p FE 4, p (104-5) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 4, p FE 4, p (206-9, ) Guide Leçon 4, p FE 4, p Entrevue Est-ce que ton groupe a classifié les choses de la même façon que les autres groupes? Pourquoi, ou pourquoi pas? Est-ce qu il existe plus d une façon de classifier les organismes? (104-5) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 167

174 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Le règne animal : vertébrés et invertébrés Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir classifier les animaux comme vertébrés ou invertébrés (104-8, ) Dans cette section, les élèves apprendront à répartir les animaux en deux embranchements : les vertébrés (animaux à colonne vertébrale) et les invertébrés (sans colonne vertébrale). Les élèves essaieront de classifier les animaux de leur liste comme vertébrés ou invertébrés (la plupart des organismes de l habitat qu ils auront étudié seront probablement des invertébrés, car les invertébrés sont bien plus nombreux et variés que les vertébrés et que les vertébrés resteront très probablement bien cachés). Ils peuvent aussi classifier des animaux qu ils ont vus dans des magazines, des journaux, des livres ou sur des logiciels, ou encore au zoo, au musée d histoire naturelle ou à l aquarium. Il serait bon de donner aux élèves l occasion de voir des squelettes reconstitués ou des modèles de squelettes à colonne vertébrale et de les comparer aux exosquelettes des homards ou des crabes. comparer les caractéristiques des mammifères, des oiseaux, des reptiles, des amphibiens et des poissons (300-17) enregistrer des observations tout en étudiant les arthropodes communs (205-7) comparer des caractéristiques d arthropodes communs (300-18) classifier les invertébrés comme arthropodes ou «autres invertébrés» (206-1) Individuellement ou en groupes, les élèves font une classification plus approfondie des vertébrés de leur liste. L enseignant devrait encourager les élèves à identifier plusieurs façons de classifier leurs vertébrés. Ils font part de leur système de classification à la classe et expliquent pourquoi ils l ont choisi. Dans la mesure où les systèmes sont basés sur des caractéristiques fixes, ils sont valables. Cependant, pour les besoins de la communication entre tous, il faudra choisir un système de classification commun et, à un moment donné, il faudra dire aux élèves qu il existe cinq grands groupes de vertébrés : poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères. Dans la mesure du possible, il faudra donner aux élèves la possibilité de voir des organismes vivants ou préservés ou de voir des vidéos d animaux représentatifs de ces groupes. On ne fera pas de classification complète des invertébrés dans cette unité. Sur la trentaine d embranchements d invertébrés connus, on n abordera que les arthropodes (animaux qui ont des membres formés de pièces articulées). Les élèves pourraient apporter à l école de vrais spécimens, ou des photos, d arthropodes communs, afin de les observer et de prendre en note les caractéristiques de ce groupe. Les insectes représentent une grande partie des arthropodes, et ils sont intéressants à observer. Les élèves pourront étudier ces organismes en plein air ou dans des habitats artificiels qu ils auront fabriqués (p. ex. fourmilière dans un bocal contenant de la terre, des feuilles ou de petits morceaux de bois). Les homards, les crabes, les araignées et les mille-pattes sont aussi des arthropodes qui pourraient être étudiés. 168 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

175 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Le règne animal : vertébrés et invertébrés Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement À partir de dessins, de photos, de spécimens ou d une liste d animaux, l élève classifie chaque animal parmi les vertébrés ou les invertébrés, puis le re-classifie parmi les mammifères, les oiseaux, les reptiles, les amphibiens, les poissons, les arthropodes ou d autres invertébrés. (Donner à l élève des dessins ou photos d animaux ou bien une liste d animaux) (104-8, 206-1, , ) L élève examine des photos ou des spécimens d arthropodes et essaie de découvrir comment les parties de la bouche et le mode d alimentation des arthropodes sont reliés. Comment les parties de la bouche d un arthropode aident-elles celui-ci à se nourrir? L'élève prend note de ses observations (schémas et description). (205-7) Journal Dans son journal, l élève dessine et décrit certains des arthropodes qu il a étudiés. Était-il facile de voir les similarités dans les différents organismes? Quelles similarités a-t-il remarquées en premier? Y a-t-il des caractéristiques qu il croyait communes à tous les arthropodes mais qui ne le sont pas? (205-7, ) Papier-crayon L élève répond à des questions telles que : «Quelles questions poserais-tu pour savoir si un animal est un mammifère, un oiseau, un reptile, un poisson ou un amphibien?» (300-17) Entrevue Montrer à l élève des images ou des spécimens de squelettes de divers vertébrés, notamment de poissons, d oiseaux et de mammifères. Qu est-ce que ces squelettes ont en commun? Qu est-ce qu ils ont de différent? L'enseignant observera si l'élève indique que des animaux qui ont beaucoup de différences extérieures peuvent avoir des squelettes très semblables. (300-17) Portfolio L élève choisit un de ses meilleurs travaux sur les vertébrés et les invertébrés. L enseignant évaluera ce travail sur la fiche d autoévaluation du portfolio. (104-8, ) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (300-17) Guide Leçon 8, p FE 8, p (205-7) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p (300-18) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 7, p FE 7, p (206-1) Guide Leçon 8, p FE 8, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 169

176 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Les micro-organismes Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier et utiliser correctement des instruments appropriés afin d examiner et décrire des êtres vivants qui ne peuvent pas être observés à l œil nu (204-8, ) décrire comment des micro-organismes répondent à leurs besoins fondamentaux, y compris obtenir de la nourriture, de l eau, et de l air et se déplacer (302-12) donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour identifier et maîtriser la croissance de microorganismes (107-6) décrire des exemples de techniques et des matériaux qui peuvent être utilisés pour prévenir la croissance non désirée de microorganismes (107-1) Avant de faire utiliser un microscope aux élèves, l'enseignant doit leur montrer comment se servir et prendre soin de cet appareil. L'enseignant peut montrer à toute la classe les caractéristiques de micro-organismes sur un téléviseur à grand écran, un écran d ordinateur ou un appareil de projection relié à une caméra vidéo pour microscope. Les élèves pourront observer les caractéristiques des micro-organismes à l aide d une loupe simple ou d un mini-microscope. Un centre d apprentissage sur les appareils d agrandissement (p. ex. microscope électronique) serait extrêmement utile. Il pourrait être possible d organiser une excursion dans une université ou un centre de recherche de la région afin que les élèves puissent voir certains des appareils très avancés dont on se sert pour étudier les objets microscopiques. Les élèves décriront comment les micro-organismes répondent à leurs besoins fondamentaux. Choisir comme spécimens à étudier des échantillons d eau de l étang, de compost, de matières grattées sur les parois d un aquarium ou encore des lames préparées. Faire remarquer aux élèves les caractéristiques du micro-organisme (flagelle, cils) qui aident le micro-organisme à répondre à ses besoins. On pourra utiliser des lames préparées (achetées dans le commerce), teintes pour rendre les caractéristiques des micro-organismes plus visibles. L étude des micro-organismes peut se faire à l aide de vidéos où l on voit comment les micro-organismes se déplacent, répondent à leurs besoins fondamentaux de nourriture, d air et d eau, ainsi que le rôle que jouent certains micro-organismes dans la propagation des maladies, le compostage, etc. Les élèves doivent comprendre que les micro-organismes ont à la fois des effets bénéfiques (digestion des aliments dans l intestin, compostage, désinfection, conservation des aliments, lutte contre les maladies) et des effets indésirables (propagation des germes et des maladies) pour les humains. Il serait bon d inviter un épicier, un fabricant de produits alimentaires, un travailleur d usine de transformation du poisson, un travailleur du nettoiement, un inspecteur de la santé, une infirmière de la santé publique, ou une autre personne de la communauté à venir parler aux élèves, ou bien d encourager les élèves à interroger ces gens-là. Les élèves discutent d innovations technologiques qui ont pour but de nous protéger contre les micro-organismes indésirables, p. ex. les produits d entretien, les cartons repas conditionnés, les conserves, les bocaux à conserve et les produits d hygiène antibactériens (dentifrice, crèmes, savons). On pourra de nouveau discuter des effets des produits antibactériens à la section Adaptation et sélection naturelle. Ces activités permettent aux élèves d apprécier le rôle que jouent les sciences et la technologie dans leur vie. 170 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

177 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Les micro-organismes Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L élève regarde au microscope une lame préparée. D abord, il ajuste l objectif et demande à l'enseignant de vérifier sa technique, puis il fait un schéma de ce qu il voit. (204-8, ) Journal L élève rédige un paragraphe sur deux micro-organismes : l un nocif et l autre bénéfique pour les humains. Il réunit des images de ces micro-organismes ou les dessine, puis fait de la recherche sur les caractéristiques qui aident ces micro-organismes à se déplacer et à se nourrir. (302-12) Papier-crayon Devoir de recherche : À partir d un exemple donné (p. ex. infection streptococcique de la gorge ou bactérie E. coli dans l alimentation) l'élève décrit le rôle des sciences et de la technologie dans la lutte contre les bactéries nocives dans : l hygiène, la conservation des aliments ou la lutte contre les maladies. (L'élève doit faire la différence entre l étude scientifique des organismes et les techniques et produits technologiques qui ont été inventés pour lutter contre ces organismes.) (107-6) Présentation L élève fait une affiche regroupant des images ou des dessins d objets grossis à la loupe, au microscope ou au microscope électronique. Sous chaque objet, il indique le nom de l objet, l instrument avec lequel il a été grossi et le grossissement (p. ex. 40 fois). (204-8, ) L élève recueille des étiquettes de produits désinfectants et de produits de toilette antibactériens, ou encore des brochures sur ces produits. Il fait une affiche de ces produits utilisés pour lutter contre la propagation des micro-organismes. (107-1) L élève compose un sketch sur les bonnes et les mauvaises bactéries. Il peut interpréter son sketch devant la classe ou bien l enregistrer sur vidéo. (107-1) (204-8, ) Guide Leçon 9, p FE 9, p (302-12) Guide Leçon 10, p FE 10, p (107-6) Guide Leçon 10, p FE 10, p (107-1) Guide Leçon 10, p FE 10, p Portfolio L élève choisit un de ses meilleurs travaux sur les micro-organismes pour son portfolio. (302-12, 107-6, 107-1) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 171

178 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Adaptation et sélection naturelle Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir proposer des questions pour étudier la relation entre les caractéristiques structurelles d organismes divers et leur environnement, et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents (204-1, 205-8) comparer l adaptation d animaux étroitement apparenté et que vivent dans différentes régions de la Terre et discuter des différences (301-15) identifier des raisons pour lesquelles certains animaux sont en voie de disparition, et décrire les mesures entreprises pour étudier la taille de leur population et assurer leur survie (105-1, 107-6) identifier la théorie de la sélection naturelle et de quelle façon elle s est développée grâce à l accumulation graduelle de données (105-5) identifier les paléontologues comme des personnes étudiant les fossiles, et décrire des exemples d améliorations d outils et de techniques de recherches scientifiques qui ont mené à une meilleure compréhension des découvertes de fossiles (106-3, ) Dans le cadre d une discussion en classe, l'enseignant encourage les élèves à poser des questions sur l adaptation et les caractéristiques structurelles d organismes. Si un élève demande «Pourquoi cette grenouille a-t-elle la langue aussi longue?», il faudra reformuler la question. La nouvelle question, «Pour quoi la grenouille se sert-elle de sa langue?», deviendra la base d une recherche. Les élèves étudieront les organismes qu ils ont trouvés pendant leur étude sur le terrain afin de déterminer les caractéristiques qui aident ces organismes à vivre dans le milieu en question. Les élèves étudieront des organismes semblables qui vivent dans différentes parties du monde (p. ex. lièvre arctique et lièvre d Amérique). Ils se renseigneront sur les différences structurelles de ces organismes et chercheront à savoir comment ces différences structurelles les aident à vivre dans leur milieu. Les élèves chercheront à savoir pourquoi certaines espèces sont maintenant en voie de disparition. Ils peuvent choisir des exemples locaux ou mondiaux et voir comment la taille de la population est déterminée et ce qu on fait pour empêcher la disparition de l espèce. Ceci encouragera les élèves à prendre conscience des êtres vivants et à se sentir responsables de leur bien-être. Les élèves découvriront quels types de fossiles ont été trouvés et les théories sur ce qui a causé l extinction de certains organismes (les dinosaures, par exemple). Il serait souhaitable d organiser une excursion à des endroits où on peut voir des fossiles. Les élèves pourraient aussi trouver des renseignements utiles sur les fossiles dans des ouvrages imprimés ou électroniques, sur Internet, sur des logiciels ou sur des cassettes audiovisuelles. Les élèves explorent les signes de sélection naturelle tirés d études de souches bactériennes qui résistent aux antibiotiques. L usage abusif de crèmes antibactériennes a causé l apparition de super-microbes. Les élèves explorent la recherche génétique qui a conduit à certains organismes génétiquement modifiés (OGM), p. ex. tomate, pomme de terre, maïs, poissons. Il serait bon aussi que les élèves se renseignent sur les outils et les techniques qu utilisent les paléontologistes pour acquérir des connaissances sur les fossiles. On vise à faire découvrir aux élèves comment les paléontologistes s y prenaient autrefois (ils trouvaient et nettoyaient les fossiles, essayaient de reconstituer les vestiges de squelettes afin d estimer l âge des fossiles), alors que de nos jours il existe de nouvelles techniques (dessins assistés par ordinateur de dinosaures, datation par le carbone 14) qui permettent de déterminer l âge des fossiles avec beaucoup plus d exactitude. Ce qu on veut, c est que les élèves s aperçoivent que les progrès des techniques scientifiques et des outils technologiques ont fait avancer les connaissances scientifiques et non qu ils sachent expliquer comment fonctionnent ces nouveaux outils et ces nouvelles techniques. Cette section donne une excellente occasion aux élèves d explorer diverses carrières scientifiques touchant la diversité de la vie. 172 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

179 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE Adaptation et sélection naturelle Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal Certaines espèces locales sont en voie de disparition; l élève exprime sa réaction personnelle face à ce fait. (105-1, 107-6) Papier-crayon L élève choisit une paire d animaux dans la liste ci-dessous et découvre dans quelle partie du monde ils vivent normalement. Il décrit une différence qui existe entre les deux et explique comment cette différence aide l animal à survivre dans son milieu. Exemples : a. ours brun et ours polaire b. renard roux et renard arctique c. tigre d Asie et tigre de Sibérie d. dauphin blanc (bélouga) et orque (301-15) L élève rédige un compte rendu sur les paléontologistes. Il fait une description de ce qu ils étudient, de certaines de leurs techniques de travail et explique comment leur travail nous a permis de savoir ce qu était la vie sur la Terre dans le passé. (106-3, ) Présentation L élève choisit un organisme et décrit les caractéristiques structurelles qui lui permettent de survivre dans son milieu. L'élève se concentrera sur les caractéristiques structurelles qui permettent à l organisme de se déplacer, de se nourrir et de se protéger. L'élève explique comment ces caractéristiques aident l organisme à survivre dans son milieu. Il présentera ses résultats à la classe sous forme de dessins, d images, de vidéo ou de sketch. (204-1, 205-8) L élève choisit une espèce figurant sur la liste des espèces en voie de disparition et fait de la recherche dessus. Pourquoi est-elle en voie de disparition? Qu est-ce qu on fait pour la protéger? Les élèves peuvent travailler par deux, puis présenter leurs résultats au reste de la classe. (105-1, 107-6) L élève compose une affiche d organismes disparus qui vivaient sur la Terre il y a très longtemps et d organismes semblables qui vivent sur la Terre de nos jours. (204-1,301-16) (204-1, 205-8) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Guide Leçon 14, p FE 14, p Guide Leçon 15, p FE 15, p (301-15) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 11, p FE 11, p (105-1, 107-6) Guide Leçon 14, p FE 14, p ( Guide Leçon 12, p FE 12, p Guide Leçon 14, p FE 14, p Guide Leçon 15, p FE 15, p (105-5) Guide Leçon 14, p FE 14, p (106-3, ) Guide Leçon 12, p FE 12, p Guide Leçon 13, p FE 13, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 173

180 SCIENCES DE LA VIE : DIVERSITÉ DE LA VIE 174 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

181 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ 6 e année Sciences physiques : L'électricité SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 175

182 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu L'électricité fait partie de la vie courante des élèves. Il serait bon qu ils aient une compréhension de base du fonctionnement de l'électricité, car ils reconnaîtront ainsi la nécessité de faire preuve de prudence en sa présence. Ils doivent aussi se rendre compte qu'il est possible de contrôler l'utilisation de l'électricité à la maison et à l'école et comprendre les effets de la consommation de l'énergie sur cette ressource qu'est l'électricité. Cette unité vise à découvrir deux habiletés : la recherche scientifique et la résolution de problèmes. Il faut encourager les élèves à découvrir les matières qui conduisent l électricité et à comparer différents types de circuits électriques. À partir de là, ils devraient être en mesure de trouver des solutions à des problèmes d électricité et à réaliser divers circuits. Cette unité a pour contexte les systèmes électriques. Notre société dépend énormément de l électricité et il suffit de réfléchir aux répercussions d une longue panne de courant pour s en rendre compte. Les appareils électriques, les habitations et les villes petites et grandes ne peuvent fonctionner sans électricité. Liens avec le programme de sciences Cette unité fait suite à l unité Les forces invisibles qui a été vue au primaire et dans le cadre de laquelle les élèves ont exploré l électricité statique. Les élèves exploreront de nouveau l électricité dans le programme de sciences intermédiaire. 176 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

183 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Résultats d apprentissage STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie décrire comment les résultats de recherche semblables et répétées peuvent varier et proposer des explications possibles pour des variations identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques qui ont été considérés de façon différente au fil du temps Interactions entre les sciences et la technologie décrire des exemples d améliorations d outils et de techniques de recherches scientifiques qui ont mené à de nouvelles découvertes décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie comparer des besoins du passé et des besoins actuels et décrire certaines façons par lesquelles les sciences et la technologie ont changé le travail et la vie des gens ainsi que leur interaction avec l environnement décrire comment des actions personnelles favorisent la conservation des ressources naturelles et la protection de l environnement dans sa région décrire l impact humain potentiel sur l utilisation de ressources naturelles régionales Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur un schéma d événements observés définir, dans ses recherches, des objets et des événements planifier un ensemble d étapes à suivre pour résoudre un problème pratique et pour une mise à l épreuve juste d une idée liée aux sciences identifier des outils, des instruments et du matériel convenables pour réaliser ses recherches Réalisation et enregistrement de données effectuer des procédures pour étudier un problème donné et pour assurer une mise à l épreuve juste d une idée proposée, contrôlant les variables importantes suivre une série de procédures données enregistrer des observations au moyen d un seul mot, en style télégraphique, en phrases complètes ou au moyen de diagrammes ou de tableaux simples utiliser des outils et des instruments de façon à assurer sa sécurité personnelle et la sécurité d autrui Analyse et interprétation identifier et suggérer des explications pour des régularités et des divergences dans des données Communication et travail d équipe communiquer des procédures et des résultats par l entremise de listes, de notes écrites en style télégraphique, de phrases, de graphiques, de dessins et de langage oral Il est attendu que l élève sera apte à : identifier et expliquer les dangers de l électricité au travail et dans les loisirs comparer diverses façons d assurer la circulation du courant électrique en construisant des circuits comparer la conductivité de divers solides et liquides décrire le rôle des interrupteurs dans les circuits électriques comparer des caractéristiques des circuits en parallèle et des circuits en série comparer les caractéristiques de l électricité statique à celles du courant électrique décrire la relation entre l électricité et le magnétisme lors de l utilisation d un électroaimant démontrer comment l électricité dans des circuits peut produire de la lumière, de la chaleur, du mouvement, du son et des effets magnétiques identifier diverses méthodes de production d électricité identifier et expliquer les sources d électricité comme renouvelables et non renouvelables identifier et expliquer les différentes facteurs qui pourraient contribuer à une diminution de la consommation d énergie électrique au foyer et à l école SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 177

184 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ L électricité et la sécurité Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir utiliser des outils et des instruments, tels que des piles, des ampoules ou du fil électrique, de façon à assurer sa sécurité personnelle et la sécurité d autrui (205-9) identifier et expliquer des dangers de l électricité au travail et dans les loisirs (303-21) décrire des situations où notre connaissance des risques liés aux décharges électriques ont mené au développement des mesures de sécurité électrique (106-4) Dans le cadre des activités de cette unité, les élèves utiliseront des instruments tels que des piles, des ampoules et des fils. Étant donné qu ils travailleront avec divers appareils électriques, il faudra renforcer les résultats d'apprentissage relatifs à la sécurité tout au long de l unité. Avertir les élèves du risque de décharge électrique lorsqu on insère des objets métalliques dans une prise de courant. Ceci pourrait faire partie des résultats d'apprentissage portant sur les isolants et les conducteurs. Il est recommandé de donner aux élèves des travaux à faire, de montrer des vidéos sur la sécurité, de prévoir des discussions en classe et d inviter un électricien ou des pompiers à venir faire une présentation. Faire appel à des gens qualifiés. Il faut mettre les élèves en garde contre le danger : d utiliser un appareil électrique (p. ex. poste de radio) dans la salle de bain ou près de la baignoire des lignes électriques tombées de grimper à des pylônes de transmission et à des arbres, ou encore de faire voler un cerf-volant près de lignes électriques des fils électriques effilochés ou dénudés de débrancher un appareil en tirant sur le cordon de démonter un appareil électrique (certains contiennent un condensateur dans lequel sont emmagasinées des décharges électriques, même lorsque l appareil est débranché) Les élèves peuvent lire des articles sur les mesures de sécurité ou identifier les dispositifs de sécurité qui ont été mis au point pour prévenir les accidents : prise à trois broches, disjoncteur, fusible et fil de mise à terre. L'enseignant pourrait inviter un représentant de la compagnie d électricité à venir parler aux élèves. Les élèves peuvent créer des tableaux, des collages, des vidéos ou autres pour illustrer comment on se protège de l électricité. 178 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

185 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ L électricité et la sécurité Quelques stratégies d appréciation Ressources Présentation L'élève : crée une affiche (page Web) comprenant des illustrations, des étiquettes et des légendes afin d identifier : (106-4, ) a. les dangers de l électricité au travail et dans les loisirs b. les mesures et dispositifs qui nous protègent de ces dangers. compose une annonce publicitaire destinée au public dans laquelle il expose ce qu il faut faire pour se protéger des dangers de l électricité. (106-4, ) (205-9) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 12, p FE 12, p (303-31) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Observation formelle/informelle Liste de contrôle et fiche anecdotique suggérées : l'enseignant observe l'élève pendant les activités et voit s il prend au sérieux les mesures de sécurité. En cas de problème, il parle à l élève. (205-9) (106-4) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 6, p FE 6, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 179

186 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Explorer l électricité statique Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir enregistrer des observations tout en explorant et en résolvant des problèmes relatifs à l électricité statique (205-7) décrire comment les résultats de recherches semblables et répétées utilisant l électricité peuvent varier et proposer des explications possibles pour des variations (104-5, 206-3) utiliser les termes attraction, répulsion, électrons, charge positive et charge négative dans le contexte de l exploration de l électricité statique (204-4) Il est préférable de faire des expériences et des démonstrations sur l électricité statique par temps sec (humidité relative basse). Les élèves ont déjà étudié l électricité statique en 3e année. L'enseignant et les élèves feront du remue-méninges pour se souvenir de cas où ils ont constaté la présence d électricité statique. Ils feront aussi des expériences, avec des ballons, de la fourrure, du tissu, des barres en caoutchouc, des boules en polystyrène, des petits morceaux de papier ou des confettis et des peignes en plastique. L'enseignant donne aux élèves diverses matières qui, lorsqu on les frotte, attirent ou repoussent des petits morceaux de papier, des confettis ou du riz et leur demande de répondre aux questions suivantes. Quelle est la combinaison de matières qui, lorsqu on les frotte, attire le plus de confettis ou de grains de riz soufflé? Quelle est la combinaison de matières qui, lorsqu on les frotte, attire le plus un brin de laine suspendu? Est-ce que deux objets identiques s attirent? Est-ce que deux objets identiques se repoussent? Est-ce que deux objets différents s attirent? Est-ce que deux objets différents se repoussent? Les élèves doivent prendre note de leurs observations, des mesures obtenues et des méthodes utilisées. Les élèves comparent les résultats obtenus dans l activité où ils cherchaient à attirer le plus de riz soufflé possible à ceux d autres élèves, et ils essaient d expliquer les divergences, s il y a lieu. Ils décideront alors si toutes les variables ont été contrôlées de la même manière ou n ont pas été contrôlées. Il ne serait peut-être pas inutile de rappeler aux élèves les concepts de test valable (mise à l essai juste), de variable manipulée, de variable de réponse et de variable témoin. Même si deux groupes ont travaillé dans des conditions apparemment semblables, il peut y avoir des différences entre leurs résultats en raison de l erreur expérimentale (erreur humaine, légère différence entre la laine ou les confettis utilisés par les deux groupes, légère différence dans l intensité du frottement). Les élèves doivent se rendre compte qu en sciences, il arrive souvent qu on obtienne des résultats différents. L électricité statique est très difficile à contrôler et les élèves ne doivent pas s attendre à obtenir le même résultat à chaque fois. L'enseignant doit explorer les raisons données par les élèves à l attraction exercée par certaines matières et à la répulsion exercée par d autres. L'enseignant rédige et affiche ces explications pour que toute la classe puisse les examiner. Cette discussion guidée devrait déboucher sur les concepts de charge positive et de charge négative et sur la façon dont ces deux types de charge interagissent en matière d attraction et de répulsion. Le concept de charge électrique peut être démontré concrètement en faisant marcher les élèves sur un tapis (ils ressentiront une décharge électrique). Il faudra développer le concept d électricité statique, ou de charge stationnaire, ou d électrons localisés sur un objet. Le courant électrique, ou charge/électrons en mouvement, sera exploré pendant le reste de l unité. 180 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

187 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Explorer l électricité statique Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève fait son choix parmi les matières fournies et répond au problème de l électricité statique. Il note toutes les stratégies qu il a utilisées pour résoudre le problème, ainsi que ses observations. L'élève précise quelle est la stratégie qui a donné les meilleurs résultats. (205-7, 204-4) (205-7, 104-5, 206-3, 204-4) Guide Leçon 3, p FE 3, p Observations sur l électricité Activité Observations Déductions Journal L électricité statique ne fait pas toujours ce qu on attend (Encourager l'élève à décrire ses résultats. A-t-il obtenu le même résultat lorsqu il a refait la même expérience (p. ex. frotté un ballon trois fois et compté les confettis qui se sont collés au ballon). Il peut comparer ses résultats à ceux d autres groupes. Il doit reconnaître que, parfois, les résultats varient.) (104-5, 206-3) Papier-crayon À l aide des indices fournis, l'élève compose ou remplit une grille de mots croisés ou de recherche de mots. (204-4) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 181

188 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les circuits électriques Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir comparer diverses façons d assurer la circulation du courant électrique en construisant des circuits simples et illustrer les circuits électriques au moyen de croquis et de symboles appropriés (303-23, 207-2) Après avoir refait connaissance avec l électricité statique ou stationnaire, les élèves vont explorer l électricité en mouvement, soit le courant électrique. À l aide de piles, de fils électriques et d ampoules, les élèves construiront divers circuits électriques et découvriront comment l électricité se déplace. L'enseignant montre aux élèves comment bien dessiner leurs croquis de circuit et utiliser les symboles voulus pour : cellules, piles, ampoules, interrupteurs et autres éléments dont on parlera plus loin dans l unité. Les croquis doivent indiquer quels circuits permettent au courant de passer et lesquels bloquent son passage. suivre une série de procédures pour comparer la conductivité de divers solides et liquides, et trouver, parmi les matériaux testés, ceux qui sont isolants ou conducteurs (205-3, ) décrire le rôle des interrupteurs dans les circuits électriques et identifier des matériaux qui peuvent être utilisées pour fabriquer un interrupteur (303-24, 204-8) comparer des caractéristiques des circuits en parallèle et des circuits en série (303-25) Les élèves font des essais de conductivité à l aide de piles, de fils et d une ampoule électrique à faible voltage ou d une boussole afin de détecter si le courant passe. En groupes, les élèves font des essais de conductivité sur divers matériaux tels que fil de cuivre, ampoules électriques, ruban adhésif ainsi que divers objets (trombones, cuillère en plastique, bécher d eau, eau salée ou sucrée). Les élèves répartiront alors ces matériaux entre conducteurs et isolants et présenteront leurs résultats sous forme de tableaux. Les élèves discuteront du rôle des interrupteurs. L'enseignant fait divers schémas de circuits, dont certains n ont pas d interrupteur et dont d autres sont incomplets. Les élèves devraient être capables de décider quels circuits sont en mesure de conduire l électricité. L'enseignant doit vérifier si les élèves comprennent ce qu est un circuit sans interrupteur (un circuit où rien ne permet de couper le courant). Un interrupteur permet de décider quand le circuit est complet, et donc de laisser passer le courant. Les élèves devraient être capables de relier leurs conclusions sur les conducteurs et les isolants aux matières qui pourraient faire un bon interrupteur. Les élèves comparent l intensité de la lumière dans les circuits en série et les circuits en parallèle, déterminent si le courant passera pour différentes positions et différents emplacements de l interrupteur dans des circuits en série et en parallèle et déterminent si le courant passera si une ampoule dans un circuit en série ou en parallèle s éteint. Les élèves pourront alors explorer comment le courant circule, en particulier dans les circuits en série et en parallèle. À l aide de piles, de fils, d ampoules et de connecteurs (ruban ou connecteurs électriques), les élèves construisent des circuits des deux types et explorent les propriétés de chacun en interrompant le circuit à divers endroits (dans un circuit en série, la lumière s éteindra) ou l intensité relative des lumières. Puisque les élèves comprennent maintenant l importance d un circuit complet, ils peuvent mettre à l essai leurs habiletés de résolution de problèmes lorsqu un circuit ne fonctionne pas comme prévu. Est-ce que la pile est «à plat»? Est-ce que la connexion est bien faite? Le fil est-il brisé? Comment peuvent-ils tester ces possibilités? 182 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

189 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les circuits électriques Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève détermine lesquels des matières et objets fournis (p. ex. trombones, gomme à effacer, papier d aluminium, eau salée, coton) sont des conducteurs et lesquels sont des isolants. Il compose un tableau mural de conducteurs et d isolants à partir des résultats obtenus. En se basant sur le schéma d un circuit simple, l'élève construit un modèle fonctionnel avec les matières et objets fournis. (L'enseignant fournira à l'élève un schéma de circuits en série et en parallèle comprenant une ou deux piles, des sources de lumière et d autres appareils électriques.) (303-23, 207-2, , 204-8, 205-3, ) L'élève construit des circuits électriques avec divers appareils électriques. Il présente les résultats obtenus sous forme de graphique en utilisant les symboles appropriés. (204-8, 207-2, , , ) Papier-crayon Quelle(s) ampoule(s) (A, B ou les deux) s allumera/s allumeront si : a. l interrupteur 1 est ouvert et l interrupteur 2 est fermé b. l interrupteur 1 est fermé et l interrupteur 2 est ouvert (303-24, 204-8) Si on ajoute une deuxième ampoule au circuit en série : (303-25) a. la lumière est plus vive b. la lumière est moins vive c. la lumière s éteint d. l intensité de la lumière reste la même (303-23, 207-2) Guide Leçon 4, p FE 4, p Guide Leçon 6, p FE 6, p (205-3, ) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 10, p FE 10, p (303-24, 204-8, ) Guide Leçon 6, p FE 6, p Entrevue Quelle est la différence entre un conducteur et un isolant? Donne-moi des exemples de chaque. (205-3, ) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 183

190 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les circuits électriques Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir comparer des caractéristiques des circuits en parallèle et des circuits en série (303-25) (suite) comparer les caractéristiques de l électricité statique à celles du courant électrique (303-22) Les élèves démontent et examinent divers appareils électriques simples (p. ex. lampe de poche, fil muni d une prise de courant) afin de pouvoir expliquer comment le circuit est bouclé. Ils pourront utiliser un vérificateur de circuit ou un voltmètre simple pour mesurer les changements subis par les caractéristiques électriques. Il serait bon que l'enseignant vérifie les conceptions qu ont les élèves de l électricité par des questions telles que : «En quoi l électricité statique présente dans les cheveux et dans les vêtements diffère-t-elle de l électricité qui fait tourner cette horloge (ou autre appareil)? Est-ce qu on peut allumer une ampoule dans un circuit en série avec de l électricité statique?» L'enseignant devra diriger la discussion de façon à ce que les élèves comprennent bien que le courant électrique est une charge (électrons) qui se déplace dans un circuit fermé, tandis que l électricité statique est localisée sur un objet. Ces activités encouragent les élèves à observer, à poser des questions, à explorer et à se renseigner de leur plein gré. 184 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

191 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les circuits électriques Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal En se basant sur ce qu il a vu à l école et chez lui, l'élève choisira deux exemples d électricité statique et de courant électrique et expliquera comment chacun joue un rôle dans la vie de tous les jours. (303-22) (303-22) Guide Leçon 4, p FE 4, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 185

192 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les électroaimants et leurs applications Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire la relation entre l électricité et le magnétisme lors de l utilisation d un électroaimant (303-27) proposer des questions sur les facteurs qui influent sur la puissance des électroaimants, énoncer une prédiction et une hypothèse basées sur ces facteurs, et effectuer un test valable de ces facteurs (204-1, 204-3, 205-1) L'enseignant donne aux élèves de quoi fabriquer un électroaimant, soit du fil électrique isolé, une pile et un long clou en fer autour duquel ils enrouleront le fil, une boussole ou des trombones, des agrafes ou autres petits objets capables de détecter le magnétisme. Attention : ne pas manipuler d électroaimants ou d aimants près d un ordinateur, de disquettes ou de cédéroms. Lorsque les élèves auront fabriqué leur électroaimant, ils pourront essayer d en augmenter la puissance. Ils exprimeront ce qu ils pensent sous forme de question vérifiable et ils composeront une hypothèse et des prévisions. Ils pourraient faire varier : le voltage des piles (voir mise en garde ci-dessous), le nombre de fois que le fil électrique s enroule autour du clou, le type de clou, la taille du clou et le type de fil. Ils sauront s ils ont augmenté la puissance de l électroaimant en regardant de combien l aiguille de la boussole a dévié ou en comptant le nombre d agrafes ou de trombones qu attire l électroaimant. En groupes, ils planifient leur stratégie, font des listes de possibilités, font des prévisions et voient si leurs hypothèses se sont réalisées. Attention : Ne pas faire utiliser aux élèves de piles de plus de trois volts. Les électroaimants que fabriquent les élèves ont des circuits de faible résistance, seulement des fils conducteurs. Le courant qui passe dans ces électroaimants sera relativement fort par comparaison aux autres circuits qu ils ont construits, et les fils chauffent rapidement. Si les élèves veulent voir l effet d une augmentation du voltage, ils devraient faire l expérience avec une seule pile de 1,5 V, puis recommencer avec deux piles de 1,5 V reliées en série. Attention : les élèves ne doivent pas brancher leur circuit dans une prise de courant, chez eux, ni utiliser une batterie de voiture. décrire comment les découvertes sur les électroaimants ont mené à la construction de nombreux objets électriques qui en utilisent (106-3) Dans la salle de classe, faire un étalage d appareils qui utilisent un électroaimant (téléphone, téléviseur, poste de radio, microphone). Pour illustrer la puissance d un électroaimant, montrer des photos d objets lourds soulevés par des électroaimants. Les élèves étudient des appareils simples, p. ex. une sonnette, pour voir comment l électroaimant fait fonctionner la sonnette. Ces activités encourageront les élèves à apprécier le rôle de la technologie dans le monde qui les entoure. 186 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

193 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les électroaimants et leurs applications Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève fait des manipulations afin de tester une variable qui pourrait influer sur la puissance d un électroaimant. Il doit exposer clairement le problème, son hypothèse, les matériaux nécessaires, la façon de procéder, les variables contrôlées, les variables manipulées, les variables de réponse, ses observations et les résultats obtenus. (303-27, 204-1, 204-3, 205-1) (303-27, 204-1, 205-1) Guide Leçon 7, p FE 7, p Journal L élève explique ce qu il a appris sur les électroaimants et ce qu il voudrait savoir. (204-1, 204-3, 204-7) Entrevue Qu est-ce qu un électroaimant? Que faut-il pour fabriquer un électroaimant? Qu est-ce qui augmente la puissance d un électroaimant? (204-1, 204-3, 204-7) Présentation L'élève réunit ou dessine des images d appareils qui utilisent des électroaimants. Pour chacun, il expose le rôle de l électroaimant dans l appareil. (106-3) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 187

194 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ À quoi sert l électricité Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir démontrer comment l électricité dans des circuits peut produire de la lumière, de la chaleur, du mouvement, de son et des effets magnétiques (303-26) proposer des questions à étudier et des problèmes pratiques à résoudre sur les circuits électriques et planifier un ensemble d étages à suivre pour les résoudre (204-1, 204-7) décrire certaines façons par lesquelles les découvertes sur l électricité ont changé notre façon de vivre et donner des exemples indiquant de quelles façons nous sommes petit à petit devenus dépendants de l électricité (107-9, 106-4) Sortez les gadgets! On peut utiliser tout un tas d appareils : sonnettes, lampes, cellules solaires, moteurs, électroaimants, etc. Pour montrer aux élèves que l électricité produit de la chaleur, leur faire placer la main sur l ampoule, ou bien leur montrer des appareils (grille-pain, fer à friser, bouilloire) qui transforment l électricité en énergie. Attention : vérifier le voltage de l appareil, car certains ont besoin de plus de trois volts pour fonctionner. L'enseignant doit s assurer que le voltage minimum de l appareil se situe entre un et trois volts, sinon les élèves utiliseront trop de piles pour le faire fonctionner. Les élèves mettront ces appareils en circuit pour voir comment ils fonctionnent. Les élèves construisent un circuit. L'enseignant doit inciter les élèves à penser à une tâche, p. ex. fabriquer un circuit qui ne se fermera pas si on enlève une ampoule, ou un circuit qui s éteindra; fabriquer un circuit avec des interrupteurs qui activent le circuit par simple contact ou un circuit avec des interrupteurs qui ferment le circuit par simple contact; des circuits qui peuvent être coupés ou mis sous tension à deux endroits; des circuits contenant des sonneries qu on active en touchant quelque chose. Les élèves doivent utiliser un bon nombre d appareils électriques divers (fils électriques, sonneries, ampoules, etc.) dans leur recherche de solutions. Les élèves identifient et décrivent divers usages de l électricité dans la vie courante. Pour les faire réfléchir aux nombreux appareils électriques qu ils utilisent et à quel point ils dépendent de l électricité, leur demander de décrire ce qu ils font pendant une panne de courant. Comment se débrouillent-ils sans électricité? Les élèves demandent à leurs parents, grands-parents ou à des personnes âgées de leur communauté de leur parler des appareils électriques qu ils ont vu apparaître dans le courant de leur vie et qui ont changé leur vie. Ceci rapproche le programme de sciences du programme d anglais, où il est attendu que les élèves utiliseront l écriture et d autres formes d expression pour réfléchir à leurs sentiments, leur vécu et ce qu ils ont appris et pour mettre tout cela au clair; ils devront faire preuve d imagination. 188 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

195 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ À quoi sert l électricité Quelques stratégies d appréciation Rendement L'élève utilise le processus de conception pour résoudre un problème tel que : (204-1, 204-7) a. allumer ou éteindre la lumière depuis un bout ou l autre d un couloir b. créer une alarme pour une boîte à jouets Papier-crayon L'élève coche les cases du tableau ci-dessous pour indiquer les divers effets que peut produire un appareil électrique. Il vérifie si ses prévisions se sont réalisées. (303-26) Effets produits par des appareils électriques Appareil Chaleur Mouvement Son Magnétisme Lumière Ressources (303-26) Guide Leçon 11, p FE 11, p (204-1, 204-7) Guide Leçon 12, p FE 12, p (107-9, 106-4) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 sonnerie hautparleur : : Journal L'élève imagine qu il vit avant la découverte de l électricité. Dans son journal, il décrit ses activités. Il doit choisir des activités pour lesquelles nous utiliserions l électricité de nos jours. (107-9, 106-4) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 189

196 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les sources d électricité Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire de quelle façon la découverte que les aimants peuvent produire du courant électrique a conduit à l invention des générateurs électriques (106-4) Les élèves doivent comprendre que la production d électricité par du fil de fer enroulé autour d un aimant a conduit à l invention du générateur d électricité. Les élèves ont déjà cherché à savoir comment l électricité peut générer du magnétisme (électroaimants). Il serait donc bon d aborder cette section en faisant l exercice inverse, soit en étudiant la production d électricité à partir d aimants. Les élèves devront avoir un appareil sensible de détection de l électricité (galvanomètre, boussole). Ils enroulent un fil autour d un tube et le relie à un galvanomètre, puis passent un aimant droit, dans différentes directions, autour du fil et observent la déviation de l aiguille du galvanomètre. S ils mettent l aimant dans le tube, puis le retirent, ils devraient aussi détecter du courant dans le fil. Autre possibilité : acheter des générateurs (offerts dans les catalogues de fournitures de sciences). Les élèves observeront attentivement ces générateurs pour savoir de quoi ils se composent (fil enroulé, aimant rotatif). En tournant la manivelle à une vitesse suffisante, les élèves déclencheront une sonnerie ou allumeront une ampoule. L'enseignant et les élèves lanceront des idées, et les prendront en note, sur la façon dont l électricité est produite. identifier et faire une recherche sur diverses méthodes de productions d électricité (passées, présentes et futures) et décrire l impact de ces méthodes sur l environnement (303-28, 105-3, 108-8) Les élèves doivent mentionner l énergie chimique (piles ou batteries), l énergie mécanique (vent, chutes d eau, vapeur) et l énergie solaire comme formes d énergie qui peuvent être transformées en énergie électrique. On peut fabriquer de l énergie électrique à partir d énergie chimique, mécanique, solaire ou nucléaire. L énergie chimique vient, entre autres, de piles/batteries et de la combustion de combustibles fossiles. Il y a d autres sources d énergie : le vent, l eau, les marées, l énergie solaire et l énergie nucléaire. Les formes d énergie renouvelable sont l énergie éolienne (vent), l énergie solaire, l énergie hydraulique (eau) et l énergie marémotrice (marées). Les combustibles fossiles et l énergie nucléaire sont des formes d énergie non renouvelable. 190 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

197 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les sources d électricité Quelques stratégies d appréciation Ressources Papier-crayon L'élève compare les électroaimants aux générateurs et expose les différences entre les deux : (106-4, ) a. de quoi ils sont faits? b. la source d énergie qu utilise chacun c. ce que fait chacun (106-4, , 105-3, 108-8) Guide Leçon 8, p FE 8, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Entrevue Quelle invention doit-on à la découverte du courant électrique que peut produire un aimant? En quoi cette invention nous est-elle utile? (106-4) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 191

198 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les sources d électricité (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier et expliquer les sources d électricité comme étant renouvelables et non renouvelables (303-29) Les élèves fabriquent de l électricité à partir d énergie chimique : ils font des cellules électrochimiques simples en enfonçant dans un fruit des bandes ou des clous de cuivre et de zinc. L'enseignant pourra faire la démonstration d une cellule électrochimique plus traditionnelle en plaçant un clou en cuivre dans une solution de sulfate de cuivre (II) ou autre sel de cuivre, et la bande ou le clou en zinc dans une solution de zinc (II). Il relie les deux clous par un fil branché à un appareil qui montre que le courant passe (p. ex. ampoule ou multimètre) et relie les deux béchers en mouillant un morceau d essuie-tout dans une solution de chlorure de sodium (NaCl). On peut aussi acheter des trousses toutes prêtes (horloge en pomme de terre ou fruit). Les élèves branchent des cellules solaires en circuit pour voir la transformation de l énergie solaire en énergie électrique. On peut se procurer des trousses d énergie solaire chez les fournisseurs de matériel scientifique. Les élèves entreprennent un projet de recherche en se servant d ouvrages imprimés ou électroniques sur les répercussions environnementales des différents moyens de produire de l électricité. Ceci encouragera les élèves à prendre conscience de l environnement et à se sentir responsables de son bien-être. 192 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

199 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Les sources d électricité (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Présentation L'élève : crée une pictocarte de conversion de l énergie. choisit l énergie chimique, l énergie mécanique ou l énergie solaire et cherche à savoir : a. comment on produit de l énergie électrique à partir de cette source b. si cette source est renouvelable ou non renouvelable c. les effets positifs et négatifs pour l environnement de l utilisation de cette source pour la production d électricité (303-29) Guide Leçon 9, p FE 9, p décrit les résultats qu ils a obtenus sous forme de page Web, de compte rendu ou de présentation orale avec des aides visuelles. (303-28, 105-3, 108-8, ) compose une présentation vidéo ou un sketch sur les répercussions environnementales de l utilisation d une source d énergie (renouvelable ou non renouvelable) pour produire de l électricité. (303-29) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 193

200 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ La consommation et la conservation d énergie électrique Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier et expliquer différents facteurs qui pourraient contribuer à une diminution de la consommation d énergie électrique au foyer et à l école, et comment cela pourrait contribuer à protéger l environnement (108-5, ) Afin de voir le résultat de leurs efforts de conservation de l énergie, les élèves recueilleront des informations sur la consommation avant et après leurs efforts. Les élèves tiennent un journal de «consommation d électricité» où ils noteront les divers appareils et systèmes électriques qu ils rencontrent au cours d une période donnée. Faire connaître aux élèves certaines des unités qui servent à quantifier l énergie électrique, comme le watt et le kilowattheure. (Inutile d approfondir. Il suffit qu ils sachent que le watt est l unité de consommation électrique d un appareil et que le kilowattheure est l unité de consommation d énergie par un appareil en une heure. Ils doivent comprendre que plus un appareil est puissant (en watts ou en kilowattheures), plus il utilise d énergie.) Il est possible d inviter un représentant de la compagnie d électricité à venir parler aux élèves de la consommation d électricité et de sa conservation, des périodes de pointe et de la façon dont on fait des relevés de compteur. Les élèves mettent en marche des appareils électriques et observent à quelle vitesse le compteur tourne. Ils arrêtent les appareils et voient ce qui se produit au compteur. Les élèves répartissent les appareils selon leur consommation d énergie (consommation élevée, moyenne ou faible); il sera nécessaire de parler de kilowattheures. Faire faire aux élèves un inventaire des ampoules et des appareils électriques qu il y a chez eux; il noteront l intensité (en watts) des ampoules et décriront avec quelle régularité elles sont utilisées. Les élèves proposent des façons de réduire la consommation d énergie. Ils discuteront des avantages pour l environnement d une baisse de la consommation. Ils se renseigneront sur les effets qu a la construction d un barrage sur l environnement local et sur le rôle des combustibles fossiles dans la production de gaz à effet de serre. 194 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

201 La consommation et la conservation d énergie électrique SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal L'élève décrit comment on peut conserver l électricité et l effet qu a cette conservation sur le budget familial. (108-5, ) L'élève réfléchit aux répercussions sur l environnement du gaspillage d énergie. (108-5, ) Papier-crayon L'élève propose des stratégies de conservation de l énergie à l école. Il présente son rapport à l administration. (303-30) (108-5, ) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-9 Guide Leçon 9, p FE 9, p Guide Leçon 10, p FE 10, p Présentation L'élève compose un sketch ou une vidéo sur les avantages pour l environnement de la conservation de l énergie. (108-5) Portfolio L'élève choisit un travail fait dans le cadre de cette unité pour son portfolio. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 195

202 SCIENCES PHYSIQUES : L ÉLECTRICITÉ 196 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

203 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL 6 e année Sciences Physiques : Le vol SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 197

204 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL Vue d ensemble de l unité Introduction Orientation et contenu Liens avec le programme de sciences La capacité de vol est commune à une foule d'êtres vivants et d'inventions humaines. Pendant des siècles, les humains ont été émerveillés par la capacité de voler d'organismes vivants, et ils ont inventé divers appareils capables de recréer cette capacité. En étudiant comment les appareils et certains êtres vivants volent, puis en inventant et en mettant à l'essai divers prototypes, l'élève apprendra à apprécier la contribution des sciences et de la technologie. Par sa recherche, l'élève apprendra qu il existe bien des méthodes, et que chacune d'entre elles permet d obtenir différents degrés de portance, de déplacement et de contrôle. Dans cette unité, les élèves apprendront comment les choses volent ou restent en l air, et ils découvriront les variables qui influent sur le vol. L habileté qu on veut développer dans cette unité est, principalement, la résolution de problèmes. Il est souhaitable de faire découvrir aux élèves, par de riches expériences, les nombreux aspects de l aérodynamique et du vol. Les activités portant sur la résolution de problèmes, comme «Qu est-ce que je peux faire pour que l avion reste en l air plus longtemps?» exigent que les élèves conçoivent et réalisent des prototypes, puis qu ils les mettent à l essai, les modifient et les remettent à l essai. Les élèves doivent savoir faire leur recherche; ils doivent aussi faire preuve d imagination et de créativité dans la conception de leurs prototypes d avions et de formes d aile, ainsi que dans le choix de leurs méthodes de conception et d essai. Après beaucoup d expérimentation, de conception et d essais en classe, il faudra donner à des équipes d élèves la possibilité de faire de la recherche sur un aspect du vol qui les intéresse particulièrement, puis de présenter leurs résultats. En effet, c est par la possibilité de réexaminer leurs modèles et de les remettre à l essai, de faire de la recherche et de rebâtir, puis de communiquer leurs résultats, que les élèves acquerront les quatre grands groupes d habiletés : identification du problème et planification, réalisation et enregistrement de données, analyse et interprétation, communication et travail d équipe. Les élèves savent depuis le primaire que l air occupe de la place et qu on le sent, sous forme de vent. Les élèves utiliseront un grand nombre des concepts traités dans cette unité lorsqu ils feront de la physique au secondaire. 198 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

205 Résultats d apprentissage SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie démontrer et expliquer l importance de sélectionner les démarches appropriées dans le cadre d études de questions scientifiques et de résolution de problèmes technologiques décrire comment les résultats de recherches semblables et répétés peuvent varier et proposer des explications possibles pour des variations identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques qui ont été considérés de façon différente au fil du temps Interactions entre les sciences et la technologie décrire des exemples d améliorations d outils et de techniques de recherches scientifiques qui ont mené à de nouvelles découvertes décrire des situations où des idées et des découvertes scientifiques ont mené à de nouvelles inventions et applications Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour résoudre des problèmes dans le monde entier comparer des besoins du passé et des besoins actuels et décrire certaines façons par lesquelles les sciences et la technologie ont changé le travail et la vie des gens ainsi que leur interaction avec l environnement donner des exemples de Canadiennes et de Canadiens qui ont contribué aux sciences et à la technologie Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification reformuler des questions sous une forme permettant une mise à l épreuve planifier un ensemble d étapes à suivre pour résoudre un problème pratique et pour une mise à l épreuve juste d une idée liée aux sciences Réalisation et enregistrement de données effectuer des procédures pour étudier un problème donné et pour assurer une mise à l épreuve juste d une idée proposée, contrôlant les variables importantes choisir et utiliser des outils pour manipuler des substances et des objets et pour construire des modèles faire des observations et recueillir des données qui sont pertinentes à une question ou un problème donné identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation suggérer des améliorations à un plan conceptuel ou à un objet construit Communication et travail d équipe communiquer des procédures et des résultats par l entremise de listes, de notes écrites en style télégraphique, de phrases, de graphiques, de dessins et de langage oral Il est attendu que l élève sera apte à : décrire et démontrer des méthodes permettant d altérer la force de résistance d un aéronef décrire le rôle de la portance pour contrer la gravité et pour permettre aux êtres vivants ou aux dispositifs de voler décrire et démontrer comment la forme d une surface affecte la portance identifier des caractéristiques et des adaptions qui permettent aux oiseaux et aux insectes de voler identifier des situations faisant intervenir le principe de Bernouilli décrire des moyens de propulsion d aéronefs décrire et justifier des différences dans la conception d aéronefs et de vaisseaux spatiaux SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 199

206 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La traînée Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir Commencer cette unité par une activité de développement des connaissances portant principalement sur le vol et l aérodynamique. Les élèves mettent en commun ce qu ils savent et ce qu ils ont découvert par eux-mêmes au sujet du vent, de la résistance de l air, du vol, du vol des oiseaux et des insectes et de la chute des feuilles. Ils peuvent aussi poser les questions auxquelles ils voudraient avoir une réponse. Cette activité aidera l'enseignant à évaluer les prototypes conçus par les élèves et à cibler les recherches qui seront faites dans l unité. Les objets volants sont soumis à quatre forces : la traînée, ou force de résistance, qui ralentit le mouvement de l objet, la pesanteur, qui l attire vers la Terre, la poussée (ou traction, selon le cas), qui le propulse, et la portance qui lui permet de rester en l air. reformuler des questions sur la traînée sous une forme permettant une mise à l épreuve, puis effectuer et noter des observations pour tester la performance d un aéronef (204-2, 205-5, 207-2) décrire et démontrer des méthodes permettant d altérer la force de résistance d un aéronef (301-18) Pendant une discussion en classe, l'enseignant fait connaître aux élèves le concept de traînée et les encourage à poser des questions à ce sujet qui pourraient faire l objet de recherche. Au fur et à mesure que les élèves posent des questions, l'enseignant les aide à les exprimer sous forme de questions vérifiables (p. ex. au lieu de «Comment est-ce que je peux réduire la traînée de mon planeur?», dire «Si je plie les ailes en deux, est-ce que je réduirai la traînée?»). Les élèves devraient être capables de voir la différence entre ces deux types de questions et de formuler des questions vérifiables. La traînée est la force exercée par la résistance de l air. L air est invisible, et il faut donc rappeler aux élèves qu il a de la substance et qu il peut changer bien des choses. Les élèves peuvent sentir l air en mouvement, ou le vent, sur leur peau un jour où il vente. Même un jour sans vent, on sent la résistance de l air quand on se déplace ou qu on déplace un objet. Demander aux élèves de donner toutes les techniques et tous les produits de lutte contre la traînée qu ils connaissent (exemples de techniques : courber l échine pour lutter contre le vent; exemples de produits utilisés dans les sports : casques, maillots de bain, coupes de cheveux aérodynamiques). On peut montrer comment l air déplace les objets à l aide de petits moulins en papier ou encore en observant le pollen transporté par le vent. Pour constater l effet de la résistance de l air, les élèves traversent le gymnase en courant, d abord en tenant une grande feuille de bristol devant eux, puis sans rien, et se font chronométrer par un camarade. Les élèves sont tellement habitués à l air qui les entoure qu ils auront de la difficulté à imaginer ce qui se passerait s il n y avait pas d air. Pour explorer cette idée, ils lâchent des feuilles de papier et les regardent tomber. Ils prennent part à une discussion et répondent à des questions comme «Pourquoi est-ce que le papier virevolte au lieu de tomber tout droit sur le sol?», «Qu est-ce qui le retient?», «Que ferait le papier s il n y avait pas d air?». Les élèves plient la feuille de papier de différentes façons et chronomètrent combien de temps elle prend chaque fois pour tomber jusqu au sol, expriment leurs résultats sous forme de graphiques et proposent des explications aux tendances qu ils pourraient remarquer. 200 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

207 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La traînée Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève construit un planeur en papier. Il vérifie, modifie et re-vérifie son travail afin de réduire le plus possible la traînée. Il recueillera des données (temps de vol, distance de vol) prouvant qu il a diminué la traînée. L'élève doit être prêt à discuter de ses modifications avec l'enseignant. Selon la même marche à suivre, l élève construit un planeur en papier qui virera vers la gauche (ou vers la droite, ou prendra de l altitude ou fera une boucle) pendant son vol. (204-2, 205-5, 207-2) Journal L'élève transforme la question «Comment est-ce que je peux réduire la traînée de mon planeur?» en des hypothèses vérifiables. (204-2, 205-5, 207-2) Observation formelle/informelle Liste de contrôle (critères possibles) (204-2, 205-5, 207-2,301-18) a. l'élève revoit la conception de son planeur b. l'élève prend note de la distance et du temps de vol c. l'élève analyse la conception du planeur à la lumière de la distance parcourue, du temps passé en l air et d autres facteurs qu il veut vérifier. L'enseignant doit encourager la créativité chez l élève qui, après avoir essayé de découvrir les facteurs qui influent sur la traînée (sciences), entreprend la conception d un aéronef capable de faire un vol long et stable (technologie). Il n y a pas de «bonne» solution. Il faut encourager l'élève à essayer différentes possibilités, puis à les mettre à l essai pour en analyser l efficacité. (204-2, 205-5, 207-2, 206-6) (204-2, 205-5, 207-2) Guide Leçon 6, p FE 6, p (204-2, 205-5, 207-2) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 9, p FE 9, p Guide Leçon 10, p FE 10, p Critères possibles : S l'élève essaie d améliorer la performance du planeur S l'élève essaie différents modèles et il fait preuve de créativité dans sa conception de modèles S l'élève essaie de contrôler la performance du planeur : il le fait tourner, lui fait faire des boucles ou lui fait prendre de l altitude Papier-crayon L'élève suggère des améliorations dans la conception de l avion (du camion, de la voiture, du bateau, etc.) qui diminueraient la traînée qui s exerce sur lui. (L'enseignant donne à l'élève une photo d un avion, camion, voiture ou bateau d autrefois. (107-6, 206-6) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 201

208 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La traînée (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire comment les résultats de recherches semblables et répétés sur la traînée peuvent varier et proposer des explications pour des variations (104-5) suggérer des améliorations à un aéronef pour accroître sa performance (206-6) donner des exemples par lesquels les sciences et la technologie ont été utilisées pour réduire la traînée (107-6) Les deux grands facteurs qui influent sur la traînée sont la forme et la texture. Faire comparer aux élèves la traînée de divers aéronefs. Pour cela, ils fabriqueront des planeurs avec des feuilles de papier de formes et de textures différentes, et ils verront lequel va le plus vite (par conséquent a le moins de traînée) quand on le lance (même élève, même force pour tous). Pour le savoir, les élèves regarderont quel planeur passe par un certain point le premier. Toutefois, celui qui reste en l air le plus longtemps n est pas nécessairement celui qui a le moins de traînée. Sachant que l air et l eau sont tous les deux des fluides, les élèves pourraient même tirer des objets de formes et de textures différentes sous l eau afin de montrer que la forme influe sur la traînée; ils mesurent la traînée à l aide d un dynamomètre. Les élèves fabriquent des parachutes et voient lequel reste en l air le plus longtemps. Les élèves cernent certaines variables et déterminent pourquoi la trajectoire et le temps de vol varient. Ils essaient de modifier leurs aéronefs afin d en améliorer la performance. Il y a de nombreuses variables dans ces activités (p. ex. la force qu utilisent les élèves, les courants aériens, etc.). Les élèves examinent divers véhicules rapides (camions, autos) afin de trouver des méthodes de modifier la traînée. Ils examinent aussi l évolution des avions, qui ont pris des formes de plus en plus aérodynamiques au cours des ans. Ils compareront le Concorde, ou un autre avion ultra-rapide, aux avions de ligne commerciaux. Ceci fera apprécier aux élèves le rôle que joue la technologie dans le monde qui les entoure. 202 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

209 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La traînée (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Entrevue L'enseignant pose des questions du genre «Pourquoi crois-tu que ton avion ne parcourt pas la même distance toutes les fois?» (104-5) Présentation L'élève compose une affiche regroupant des autos, des avions, des motos, etc. de forme aérodynamique et d autres moins aérodynamiques. (107-6) L'élève présente un planeur en papier pour démontrer les différents avions et leur capacités de performance. L'élève explique comment il a ajusté son planeur en papier pour en améliorer la performance. (206-6, ) L'élève recherche et montre des autos et des camions d époques différentes afin de montrer comment les formes sont devenues plus aérodynamiques avec le temps. (107-6) (104-5) Guide Leçon 6, p FE 6, p (206-6) Guide Leçon 9, p FE 9, p Guide Leçon 12, p FE 12, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 203

210 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La portance et la forme des ailes Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire le rôle de la portance pour contrer la pesanteur et pour permettre aux êtres vivants ou aux dispositifs de voler (303-32) planifier et effectuer un ensemble d étapes à suivre pour étudier l effet de la forme de l aile sur la portance, et choisir et utiliser des outils pour construire des modèles d ailes de formes différentes (204-7, 205-1, 205-2) démontrer et décrire comment la forme d une surface affecte la portance (301-17) identifier des caractéristiques et des adaptations qui permettent aux oiseaux et aux insectes de voler (300-21) décrire comment les découvertes sur les effets de la forme de l aile sur la portance ont mené à la conception d ailes de forme aérodynamique, et des caractéristiques sur les avions permettant de modifier la forme de l aile en vol (105-4) Les objets pleins et lourds ne tiennent pas normalement en l air. Les discussions qui prendront place pendant toute cette unité soulèveront sans aucun doute la question «Comment est-ce qu un appareil très lourd, comme un avion de transport commercial, arrive à décoller et à voler?» Les élèves fabriqueront des ailes de formes différentes avec du carton, du papier, du ruban adhésif et quelque chose où l on peut fixer des ficelles (un crayon, par exemple). Ils souffleront sur ces formes avec une paille qu ils orienteront à des angles différents pour voir jusqu à quelle hauteur ces formes se soulèvent. La recherche portera sur deux facteurs : la forme de l aile et l angle d attaque (l angle selon lequel on souffle sur l aile, ou l orientation de l aile par rapport à l air projeté sur elle). La portance est également due à des différences de température de l air, car l air chaud est moins dense que l air froid. On sait, par exemple, qu un ballon gonflé d air chaud s élève et flotte sur l air plus froid. Pour le constater, les élèves rempliront un sac poubelle d air chaud avec un séchoir à cheveux et verront ce qui se passe. Les élèves se renseigneront sur les utilisations des ballons solaires, qui sont faits d une matière qui absorbe le rayonnement solaire et réchauffe l air contenu dans le ballon, soulevant ce dernier. Les élèves étudieront la forme des oiseaux et des insectes qui volent. Ils appliqueront les formes qui rendent ces oiseaux et ces insectes aérodynamiques et ils en tiendront compte dans la conception de leurs objets volants. Les élèves étudieront diverses formes d ailes d avion et examineront les caractéristiques qui permettent aux avions d augmenter ou de diminuer l angle d attaque pendant le vol. Il serait bon d organiser, si possible, une excursion à un aéroport ou à un musée de l aviation, car les élèves pourraient ainsi voir par eux-mêmes le mouvement des volets hypersustentateurs des ailes. Les élèves pourraient se faire une liste de choses qu ils voudraient savoir sur les avions et poser leurs questions à des personnes compétentes à l aéroport. Les élèves feront des avions en papier, munis de divers types de volets hypersustentateurs, pour voir l effet qu ont ces derniers sur la trajectoire de leurs avions. L'enseignant encouragera les élèves à travailler en équipe pendant qu ils fabriquent leurs avions. Les élèves voudront peut-être explorer des pièces d automobile qui reposent sur le principe de l aérodynamique. L aileron est une pièce qu on met sur les voitures de haute performance et qui sert à maintenir le véhicule sur la route. 204 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

211 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La portance et la forme des ailes Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève : conçoit, met à l essai, évalue et modifie une forme d aile qui donnera la meilleure portance. Il doit se demander ce qui a fonctionné et ce qui n a pas fonctionné et pourquoi. (301-17) compare, à l aide d illustrations, d animation, de vidéoclip dont il est le narrateur, de poésie ou de danse, les mouvements de deux êtres qui volent ou qui planent naturellement (p. ex. oiseaux, insectes). Il expliquera la structure ou les caractéristiques particulières qui permettent à ces êtres de voler. (205-5, ) Papier-crayon L'élève : cherche «oiseau» et «insecte» dans le dictionnaire. Il rédige quatre descriptions rapides des caractéristiques et des adaptations qui permettent aux oiseaux et aux insectes de voler. Il essaiera de donner des exemples ou de trouver des photos d avions qui utilisent les mêmes caractéristiques. (300-21) fait un schéma, en indiquant le nom des éléments, du profil d au moins deux des ailes qu il a conçues et indique les améliorations qu il a apportées. En complément de ce schéma, il répond à la question «Pourquoi la portance est-elle importante pour le vol?» (204-7, 205-2, 205-2, , ) fait la recherche nécessaire et fait un schéma, ou indique le nom des éléments sur un schéma, illustrant les changements de forme des ailes d un avion pendant le vol. (106-4) (303-32, 204-7, 205-1, 205-2, ) Guide Leçon 6, p FE 6, p (301-17) Guide Leçon 5, p FE 5, p (300-21) Guide Leçon 11, p FE 11, p (106-4) Guide Leçon 10, p FE 10, p Guide Leçon 11, p FE 11, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 205

212 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La portance et le principe de Bernoulli Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier des situations faisant intervenir le principe de Bernoulli (303-33) décrire comment la recherche aérodynamique utilisant les tunnels aériens ou les ordinateurs peut contribuer à la conception de nouveaux avions (106-3) expliquer la pertinence de l utilisation des simulations par ordinateur ou des tunnels aérodynamiques pour étudier de nouveaux concepts d ailes et d avions (104-3) identifier et utiliser diverses sources pour recueillir des renseignements pertinents sur l utilisation des tunnels aérodynamiques pour tester la forme des aéronefs (205-8) Lorsque les élèves ont vu l effet qu ont différentes formes d aile sur la portance, on peut leur parler du principe de Bernoulli, selon lequel un accroissement de la vitesse de l air correspond à une diminution de la pression. Les élèves exploreront de nombreux cas soumis au principe de Bernoulli et expliqueront pourquoi les objets se déplacent comme ils le font selon ce principe : Suspendre, à la même hauteur et à 6 à 10 cm d intervalle, deux balles de ping-pong à un mètre rigide posé sur deux chaises et prévoir ce que feront les balles quand un élève soufflera entre les deux. Vérifier les prévisions des élèves. Au base-ball, les balles courbées sont dues au principe de Bernoulli. Montrer aux élèves une démonstration sur vidéo de quelqu un qui lance la balle pour avoir le plus de courbe possible. Ils feront de la recherche pour savoir pourquoi le fait de tourner la balle donne cette trajectoire courbée. Avec les deux mains, chaque élève tient une feuille de papier juste audessous de sa lèvre inférieure. Il laisse la feuille se plier et pendre, puis souffle sur le dessus. Citer des situations de la vie de tous les jours qui illustrent le principe de Bernoulli, par exemple le mouvement d un rideau de douche quand la douche coule ou bien des cheveux longs, poussés par le vent en dehors de la fenêtre ouverte d une voiture qui roule. Quand on étudie les tunnels aérodynamiques, on s aperçoit que les flux d air se déplacent plus rapidement au-dessus de l aile qu au-dessous, ce qui explique la portance. L air qui se déplace autour de l aile crée une force nette qui soulève l avion (portance). Les élèves démontrent qu ils ont compris la pertinence de l utilisation des simulations par ordinateurs ou des tunnels aérodynamiques pour la conception et la mise à l essai d avions. Ils feront des recherches, dans des livres et revues, sur Internet ou dans d autres sources d information, sur l utilisation de simulations par ordinateur ou de tunnels aérodynamiques pour la conception de formes d ailes et de modèles d avion, et leur mise à l essai en toute sécurité. 206 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

213 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL La portance et le principe de Bernoulli Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève crée une activité ou fait une présentation visuelle ou multimédia qui illustre le principe de Bernoulli. (Des groupes d élèves installent des stations autour de la salle de classe pour leur activité ou leur présentation; les autres élèves circulent d une station à l autre et essaient les activités.) (303-33) Journal L'élève décrit une situation qui illustre le principe de Bernoulli et explique ce qui se passe. (303-33) (303-33) Guide Leçon 5, p FE 5, p Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 8, p FE 8, p Papier-crayon L'élève répond brièvement, en style télégraphique, aux questions suivantes : A; Qu est-ce qu un tunnel aérodynamique? B; Comment utilise-t-on les tunnels aérodynamiques dans la conception des avions? C; Pourquoi la méthode des tunnels aérodynamiques convient-elle à la conception et à la mise à l essai des avions? (106-3, 104-3, 205-8) Présentation L'élève fait une présentation sur les tunnels aérodynamiques et les essais qui sont faits dans ces tunnels (205-8) (106-3, 104-3, 205-8) Guide Leçon 9, p FE 9, p L'élève fabrique un tunnel aérodynamique avec un sèche-cheveux et une boîte à chaussures, dans les côtés de laquelle il découpe des fentes afin de voir ce qui se passe dans la boîte. Il met des ailes de formes différentes à son avion et observe l action du vent sur les ailes. (205-8) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 207

214 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL Traction, poussée et propulsion Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire et démontrer des moyens de propulsion d aéronefs (303-34) décrire et justifier des différences dans la conception d aéronefs et de vaisseaux spatiaux (300-22) Les élèves étudieront les hélices. La troisième force qui s exerce sur les aéronefs est la force qui propulse les aéronefs vers l avant. Elle s appelle «traction» pour les appareils à hélices et «poussée» dans le cas des avions à réaction et des engins spatiaux. La poussée est la propulsion causée par des gaz qui, en s échappant de l avion, poussent celui-ci dans les airs; la traction, exercée par des hélices, tire l aéronef. Les avions d autrefois, et certains utilisés de nos jours, étaient propulsés par des hélices. Une hélice fonctionne un peu comme une vis qu on enfonce dans du bois; en tournant, elle tire l air de l avant vers l arrière. L hélice ne pourrait pas fonctionner sans atmosphère, car c est la résistance de l air qui produit la traction. Les élèves fabriqueront des hélices, ou bien l'enseignant en achètera dans un magasin d électronique ou de bricolage. Les élèves peuvent aussi utiliser une hélice sous l eau. Tous les objets volants explorés jusqu ici dans cette unité avaient besoin d air pour voler. Toutefois, les engins spatiaux ne peuvent pas être propulsés par des hélices car il n y a pas assez d air dans l espace pour être brassé par les pales. Ces engins doivent donc être propulsés par des gaz qui les poussent vers l avant. Pour comprendre ce principe, les élèves gonflent un ballon puis le lâchent. Le ballon volera pendant quelques secondes dans la classe parce qu il est propulsé par le gaz qui s échappe. Il est possible aussi de fixer des pailles au ballon, dans lesquelles on fera passer un fil ou une ficelle qu on fixera au mur du fond. Lorsqu on lâchera le ballon, il sera propulsé le long de la ficelle. L'enseignant demandera aux élèves quels aéronefs sont propulsés par la poussée (fusées et navettes spatiales, avions à réaction). comparer les aéronefs et les vaisseaux spatiaux actuels et passés (105-3) donner des exemples indiquant de quelles façons les aéronefs ont changé le travail et la vie des gens (107-9) donner des exemples de Canadiennes et de Canadiens qui ont contribué aux sciences et à la technologie des aéronefs Les élèves examineront des modèles de vaisseaux spatiaux et d avions, et ils remarqueront les caractéristiques qui dépendent de l'atmosphère (grandes ailes, moteurs, hélices) et celles qui indiquent que l engin ira dans l espace (petites ailes ou gouvernails, grands réservoirs de carburant). Autrefois, il y avait de grandes différences entre les avions et les vaisseaux spatiaux, mais de plus en plus, les navettes spatiales peuvent voler à la fois dans l air et dans l espace, et elles ont donc les caractéristiques des deux catégories. Des Canadiens ont contribué aux progrès du vol : le Néo-Brunswickois Wallace R. Turnbull, qui a inventé l'hélice à vitesse variable, et le Québécois Robert Noorduyn, qui a conçu l'avion de brousse. J. D. McCurdy a construit et piloté le premier avion dans le Commonwealth britannique, et Alexander Graham Bell a construit le Silver Dart et plusieurs cerfs-volants. Les élèves pourraient faire de la recherche pour savoir quels autres Canadiens se sont illustrés en matière de vol et de voyage dans l espace (Bombardier, l Agence aérospatiale canadienne, l Avro Arrow). 208 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

215 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL Traction, poussée et propulsion Quelques stratégies d appréciation Ressources Papier-crayon L'élève rédige une comparaison des moyens de propulsion des aéronefs. (303-34) Présentation L'élève fait une présentation visuelle de divers aéronefs, d autrefois et de notre époque, montrant la progression de leur conception. Ne pas oublier les Canadiens qui se sont illustrés dans ce domaine! (105-3, 107-9, ) En groupes, les élèves font une affiche qui illustre les différences entre les avions et les engins spatiaux et montre que la navette spatiale a des caractéristiques des deux. Ils suivront le modèle ci-dessous : (300-22) (303-34) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p (300-22) Guide Leçon 7, p FE 7, p Portfolio L'élève choisit des travaux pour son portfolio. (105-3) Guide Leçon 3, p. FE 3, p Guide Leçon 7, p FE 7, p (107-9) Guide Leçon 3, p. FE 3, p (107-12) Guide Leçon 10, p. FE 10, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 209

216 SCIENCES PHYSIQUES : LE VOL 210 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

217 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE 6 e année La Terre et les sciences de l espace : L espace SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 211

218 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Vue d ensemble de l unité Introduction L étude des sciences de l'espace requiert un apprentissage des corps célestes et de leur forme, de leurs mouvements et de leurs interactions. Les élèves vont devoir se faire un concept de la Terre et de l'espace et, pour relever ce nouveau défi, ils devront avoir souvent exploré les rapports de taille, de position et de mouvement de différents corps célestes à l aide de modèles. Au cours de cet apprentissage de l espace, les élèves comprendront que la technologie améliore grandement la capacité des humains d'observer et d'étudier des objets dans l'espace. Les élèves apprendront que les sondes spatiales et les installations au sol contribuent à approfondir nos connaissances de l'espace, et que de nouvelles capacités sont en train de se former en matière d observation de la Terre, de communications et d'exploration de l'espace. Pendant les discussions et la recherche sur les astres du système solaire, les élèves découvriront les réalisations technologiques (télescopes, satellites, sondes spatiales) qui ont pour but d explorer le système solaire, les expériences qu ont les astronautes pendant qu ils vivent dans l espace et comment l exploration spatiale est généralement une affaire de collaboration internationale. Orientation et contenu Liens avec le programme de sciences Cette unité vise à développer la recherche scientifique. Les élèves fabriqueront et utiliseront des modèles qui simulent les interactions entre les principaux astres du système solaire et de l univers. Les élèves construiront des modèles qui leur permettront de chercher à connaître, par exemple, les causes de la succession des saisons. Il faudra aussi veiller à donner aux élèves des occasions de trouver des informations d actualité sur l exploration de l espace et sur les divers astres du système solaire et des constellations. Les élèves pourront consulter des ouvrages imprimés et électroniques qui leur donneront accès à une mine d informations sur l espace et ils apprendront à faire de la recherche et à personnaliser ces informations. Le cycle journalier et le cycle des saisons ont été abordés au primaire, dans l unité de sciences Changements quotidiens et saisonniers. Dans la présente unité, consacrée à l espace, les élèves approfondiront leurs connaissances de l espace par une étude des corps célestes. 212 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

219 Résultats d apprentissage LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE STSE Habiletés Connaissances Il est attendu que l élève sera apte à : Nature des sciences et de la technologie démontrer l importance d utiliser les langages des sciences et de la technologie pour comparer et communiquer des idées, des démarches et des résultats identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques actuellement à l étude décrire comment les données doivent être continuellement remises en question afin de valider des connaissances scientifiques Interactions entre les sciences et la technologie décrire des exemples d améliorations d outils et de techniques de recherches scientifiques qui ont mené à de nouvelles découvertes Contextes social et environnemental des sciences et de la technologie comparer des outils, des techniques et des idées scientifiques utilisés par des personnes dans le monde entier pour interpréter des phénomènes naturels et pour répondre à leurs besoins donner des exemples de Canadiennes et de Canadiens qui ont contribué aux sciences et à la technologie décrire des résultats scientifiques et technologiques qui résultent de la contribution de personnes dans le monde entier Il est attendu que l élève sera apte à : Identification du problème et planification identifier diverses méthodes permettant de trouver des réponses à des questions données et des solutions à des problèmes donnés, et choisir une méthode qui est convenable Réalisation et enregistrement de données choisir et utiliser des outils pour manipuler des substances et des objets et pour construire des modèles identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des renseignements pertinents Analyse et interprétation compiler et afficher des données, manuellement ou par ordinateur, sous différents formats, y compris des calculs de fréquence, des tableaux et des histogrammes Communication et travail d équipe communiquer des procédures et des résultats par l entremise de listes, de notes écrites en style télégraphique, de phrases, de graphiques, de dessins et de langage oral Il est attendu que l élève sera apte à : décrire comment les astronautes peuvent satisfaire à leurs besoins dans l espace démontrer comment la rotation de la Terre cause le cycle du jour et de la nuit, et comment la révolution de la Terre occasionne le cycle annuel des saisons observer et expliquer comment les positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil sont responsables des phases de la lune, des éclipses et des marées décrire les caractéristiques physiques des composantes du Système Solaire, et surtout du Soleil, des planètes, de la Lune, des comètes, des astéroïdes et des météores identifier des constellations présentes dans le ciel la nuit SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 213

220 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE L exploration de l espace Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire comment les astronautes peuvent satisfaire à leurs besoins dans l espace (301-21) donner des exemples de Canadiennes et de Canadiens qui ont contribué à la science et à la technologie portant sur l exploration de l espace (107-12) décrire des exemples d améliorations d outils et de techniques d exploration du système solaire qui ont mené à de nouvelles découvertes (106-3) décrire des réussites scientifiques et technologiques dans le domaine des sciences spatiales qui résultent de la contribution de personnes dans le monde entier (107-15) identifier des exemples de questions scientifiques et de problèmes technologiques actuellement à l étude relatifs à l espace et à l exploration spatiale (105-1) Il faudrait que les élèves se demandent comment les astronautes répondent à leurs besoins fondamentaux, qu ils en discutent et qu ils se renseignent à ce sujet. Dans ce but, l'enseignant demandera aux élèves de décrire une de leurs journées puis, petit à petit, d imaginer comment ils feraient la même chose dans l espace. Quels défis faudra-t-il relever? Les élèves feront de la recherche sur des scientifiques et des ingénieurs canadiens qui ont contribué au programme spatial, comme les astronautes Marc Garneau, Roberta Bondar, Julie Payette, Chris Hadfield, Bob Trisk, Steve MacLean, Dave Williams, Bjarnie Trygvasson, et George J. Klein. Les élèves donneront des exemples d outils qui ont été inventés pour nous aider à mieux explorer l univers : les jumelles, les télescopes, le véhicule lunaire, le bras spatial canadien (Canadarm MC ), le télescope spatial Hubble, les sondes spatiales, la station spatiale. Les élèves pourraient aussi se renseigner sur des produits qui ont été mis au point pour les voyages dans l espace, mais qui sont maintenant utilisés dans la vie courante, comme par exemple Tang MC, les aliments lyophilisés et le velcro MC. De nombreux pays participent à l exploration de l espace et, souvent, des missions sont confiées à des équipes internationales. C est notamment le cas de la construction de la station spatiale et d investigations sur des missions de la navette spatiale. Les élèves exploreront des investigations ou observations actuelles de l espace, notamment le mouvement des comètes, les missions d exploration de l espace, l origine du système solaire et de l univers, et les mouvements des astéroïdes. Les élèves pourront consulter deux excellentes sources d information sur les initiatives spatiales actuelles : la page d accueil du site Internet de la NASA et le site de l Agence spatiale canadienne. Les élèves y trouveront des rapports quotidiens sur les missions de la navette spatiale, des photos de diverses sondes spatiales, et bien d autres informations éducatives; ils pourront même poser des questions aux astronautes. 214 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

221 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE L'exploration de l'espace Quelques stratégies d appréciation Ressources Journal L'élève imagine qu'il est un astronaute canadien. Pendant une semaine, il écrit dans son journal tous les jours comme s'il participait à une mission spatiale. Il parlera de ce qu'il observe pendant qu'il vit et travaille dans l'espace. (105-1, 106-3, , ) (301-21, ) Guide Leçon 13, p FE 13, p Papier-crayon L'élève fait de la recherche sur un astronaute qu'il admire et qu'il voudrait mieux connaître. S'il avait l'occasion de rencontrer cet astronaute, quelles questions lui poserait-il? (107-12) Entrevue L'enseignant pose des questions comme «Penses-tu que la navette spatiale est mieux que les fusées qui l'ont précédée? Pourquoi? ou Pourquoi pas? (106-3) Présentation Au début de l'unité, la classe fait un tableau mural, qui servira de référence pendant l'unité et qui sera rempli au fur et à mesure qu'on avance dans l'unité. (205-2, 104-8, , 105-1, 205-8, 207-2) Nom Soleil Lune Mars.. Taille par rapport à la Terre Notre système solaire Longueur de l orbite Composition : solides, liquides et/ou gaz... (106-3) Guide Leçon 6, p FE 6, p Guide Leçon 10, p FE 10, p (107-15) Guide Leçon 6, p FE 6, p (105-1) Guide Leçon 10, p FE 10, p Guide Leçon 11, p FE 11, p Guide Leçon 12, p FE 12, p Guide Leçon 14, p FE 14, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 215

222 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Positions relatives et déplacement de la Terre, de la Lune et du Soleil Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir décrire comment les conceptions relatives à la Terre et à sa position au sein du système solaire ont continuellement été remises en question, et comment ces conceptions ont évolué (105-6) démontrer comment la rotation de la Terre cause le cycle du jour et de la nuit, et comment la révolution de la Terre occasionne le cycle annuel des saisons (301-19) observer et expliquer comment les positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil sont responsables des phases de la Lune, des éclipses et des marées (301-20) L'enseignant pourrait commencer l unité par une discussion ouverte avec les élèves sur leur conception de la Terre et de la place de celle-ci dans le système solaire. Quelle est la forme de la Terre et comment se déplace-t-elle par rapport au Soleil, à la Lune et aux planètes? Pendant cette discussion, l'enseignant essaiera de savoir d où les élèves tiennent leurs informations et leur parlera, ça et là, de ce que croyaient les gens autrefois. On a par exemple longtemps cru que la Terre était plate et que le Soleil tournait autour de la Terre, ce qui semblait tout à fait logique jusqu à preuve du contraire. De fait, la théorie de la Terre qui tourne autour du Soleil n a pas été acceptée tout de suite; elle a même connu beaucoup d opposition. Quelque chose qui va de soi de nos jours était très controversé à l époque. Les élèves étudient le mouvement des corps célestes à l aide de modèles (ballons, globes, lampes de poche ou lampes pour montrer la succession du jour et de la nuit). Afin de comprendre ce qui cause les saisons, les élèves doivent comprendre l effet de l angle des rayons solaires sur la température. Dans la mesure du possible, utiliser un photomètre pour expliquer la différence de l intensité de la lumière à différents points d un globe ou d un objet circulaire lorsqu on dirige sur lui le faisceau lumineux d une lampe de poche. On peut aussi montrer, à l aide de schémas, que l angle du rayonnement fait étaler la lumière sur une plus grande surface; la lumière est ainsi moins concentrée, donc moins chaude. Les élèves remarqueront les différences de température au cours de la journée et les attribueront à l angle du rayonnement solaire (ceci pourrait remplacer l activité à base de modèles décrite plus haut). Lorsque les élèves auront compris l effet de l angle du rayonnement, ils pourront chercher les causes de la succession des saisons. Pour ce faire, ils prendront quatre globes inclinés sur leur axe et positionnés de façon à ce que le même élément géographique soit face à la lampe. Il faut que le centre et l axe de tous les globes soient parallèles les uns aux autres. Les élèves décriront comment la perception de la position de la Terre a changé au cours du temps, p. ex. Terre plate vs Terre sphérique et remplacement du géocentrisme (Terre, centre de l univers) par l héliocentrisme (Soleil, centre du système solaire). 216 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

223 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Positions relatives et déplacement de la Terre, de la Lune et du Soleil Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement L'élève met une source de lumière au milieu de la pièce pour représenter le Soleil. Il représente la Terre par un ballon de basket-ball (sur lequel il marque les provinces de l'atlantique) et la Lune par une balle de tennis. L'enseignant demande à l'élève de positionner ou de déplacer la Terre ou la Lune pour simuler : (105-6, ) S la position de la Terre pour qu il fasse nuit dans les provinces de l'atlantique. S la position de la Terre pour que ce soit l été dans les provinces de l'atlantique S le déplacement de la Terre pendant un an (pas de rotation, révolution seulement). S le mouvement de la Terre pendant un jour. Papier-crayon Autrefois, beaucoup de gens croyaient que la Terre était le centre du système solaire. Quels éléments ont convaincu les gens que ce n était pas le cas? (105-6) (107-15) Guide Leçon 5, p FE 5, p (301-20) Guide Leçon 7, p FE 7, p Guide Leçon 8, p FE 8, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 217

224 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Positions relatives et déplacement de la Terre, de la Lune et du Soleil Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir observer et expliquer comment les positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil sont responsables des phases de la Lune, des éclipses et des marées (301-20) (suite) On se servira encore de globes, de balles et ballons et de lampes ou de lampes de poche pour illustrer les phases de la Lune et les éclipses. Les élèves devraient être capables de faire des schémas, ou de positionner des modèles de la Terre, du Soleil et de la Lune pour montrer comment se produisent les phases de la Lune ainsi que les éclipses lunaires et solaires. Lors d une excursion à un endroit où les marées se font sentir, les élèves se demandent jusqu où la marée monte, ou encore cherchent des signes prouvant l existence des marées. Pour le moment, l'enseignant limitera ses explications des marées à des modèles ou à des schémas simples de la Terre et de la Lune. D autres facteurs entrent en jeu, comme la force gravitationnelle du Soleil sur la Terre et les océans, mais l'enseignant n en parlera pas ou bien les réservera à des activités d enrichissement (marées de mortes-eaux, marées de vives-eaux). On remarquera dans le schéma ci-dessous que la marée est haute aux points A et C et que la marée est basse aux points B et D. La marée haute suit la Lune dans sa rotation autour de la Terre. Les schémas ne sont pas aussi parlants que les modèles, mais ils donnent un cadre simple aux élèves qui ont de la difficulté à visualiser ce qui se passe dans un schéma en deux dimensions. Ces élèves pourraient, par exemple, croire que le point B est le pôle Nord, car c est ainsi qu ils sont habitués à voir la Terre représentée. Or, comme le schéma est une vue aérienne, le pôle Nord se trouve en fait au centre. Les élèves observeront les phases de la Lune, le mouvement des marées et la position du Soleil pendant une période donnée. Ils seront en mesure de rapprocher ces observations des démonstrations faites à l aide de modèles de la Terre, du Soleil et de la Lune. 218 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

225 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Positions relatives et déplacement de la Terre, de la Lune et du Soleil Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Comme dans l activité de rendement de la page 217, l enseignant demande à l'élève de positionner ou de déplacer la Terre et la Lune pour : - que ce soit la pleine lune (ou le premier quartier, ou le dernier quartier, ou la nouvelle lune) dans les provinces de l'atlantique. - montrer la marée haute et la marée basse dans les provinces de l'atlantique. - simuler une éclipse lunaire et une éclipse solaire dans les provinces de l'atlantique (301-20) L'élève cherche l heure et le coefficient des marées dans le journal local, ou sur Internet (à l aide des mots «tables de marées»). Il prend en note l heure et la hauteur des marées hautes et basses pendant une semaine. Il correspond par courriel avec un autre élève des provinces de l'atlantique, avec qui il échange et compare les données qu ils ont recueillies. L'élève propose une explication pour les différences d heure et de hauteur entre les deux endroits. (301-20) Sur un calendrier, l'élève examine les phases de la Lune du mois prochain et prévoit les positions de la Lune entre les différentes phases indiquées sur le calendrier. Il vérifiera ensuite si ses prévisions étaient justes. Il pourra obtenir le même résultat avec un logiciel d astronomie. (301-20) Journal Tous les soirs, pendant un mois, l'élève fait un dessin de la Lune, si elle est visible, et date son dessin. Il indique aussi la date de la pleine lune, de la nouvelle lune, du premier quartier et du dernier quartier. (301-20) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 219

226 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Le système solaire Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir choisir et utiliser des outils pour construire des modèles du système solaire qui montrent la dimension relative approximative des planètes et du Soleil, ainsi que les orbites relatives approximatives des planètes autour du Soleil (205-2) décrire les caractéristiques physiques des composantes du système solaire (104-8, ) Les élèves construiront des modèles qui leur donneront une image concrète de l échelle du système solaire et des interactions entre les planètes. Selon l échelle choisie, ils construiront le modèle dans la salle de classe, dans le gymnase ou dans la cour de l école. Pour faire un bon modèle, il faudra des morceaux de ficelle de différentes longueurs, pour montrer la distance des planètes au Soleil, et des balles et ballons de différentes tailles pour représenter les planètes. L'enseignant donne à plusieurs élèves une balle ou un ballon représentant une planète et un morceau de ficelle dont un bout est fixé au Soleil. Les élèves qui tiennent une planète tournent alors, tous ensemble, autour du Soleil sur leur propre orbite. Les autres élèves tiendront une balle de ping pong ou un pois représentant, par exemple, un astéroïde, et ils se déplaceront aussi dans le modèle pour montrer la trajectoire de l astéroïde. Les élèves devraient être capables de distinguer les différents astres d après leur trajectoire (p. ex. est-ce qu ils tournent autour du Soleil ou d une planète?), d après leur composition (solides, liquides ou gaz) et d après leur capacité d émettre de la lumière. Les élèves devraient aussi connaître le nom des planètes et être capables d identifier celles qui sont les plus rapprochées de la Terre. Il ne faut pas s attendre à ce qu ils connaissent l ordre des neuf planètes, mais ils pourraient probablement savoir laquelle est la plus près du Soleil et laquelle est la plus éloignée. Dans cette unité, on cherche à donner aux élèves le concept du système solaire, puis à leur apprendre à trouver les renseignements dont ils ont besoin au lieu de les mémoriser. L'élève : décrit le Soleil comme centre du système solaire et comme source d énergie principale de tout le système solaire décrit les planètes comme astres qui tournent autour du Soleil et n émettent pas leur propre rayonnement donne le nom de toutes les planètes et précise lesquelles se trouvent de part et d autre de la Terre donne des exemples de planètes qui sont faites de matériaux rocheux et d autres qui sont faites de gaz décrit les lunes comme des astres qui tournent autour des planètes et n émettent pas leur propre rayonnement décrit la composition générale, la taille relative, l aspect et la trajectoire des astéroïdes, des comètes et des météores 220 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

227 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Le système solaire Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement En groupes de deux ou trois, les élèves construisent un modèle choisi dans la liste ci-dessous : S rotation et révolution de la Lune autour de la Terre S autre planète et sa (ou ses) lune(s), avec leurs trajectoires et leurs tailles relatives S les planètes du système solaire et le Soleil, avec leurs tailles relatives et la distance de chaque planète du Soleil S illustration des différences entre une planète rocheuse et une planète principalement gazeuse S illustration de la taille relative, de la trajectoire et de la composition d une comète, d un météore et d un astéroïde. (205-2, 104-8, , 105-1, 205-8, 207-2) (205-2) Guide Leçon 2, p FE 2, p. 6-7 Guide Leçon 3, p FE 3, p (104-8, ) Plusieurs références dans toute l unité. Journal L'élève décrit en quoi le Soleil est important pour lui, et précise pourquoi. (104-8, ) Papier-crayon L'élève répond à des questions comme «Quelle est la différence entre l orbite d une planète et l orbite d une lune?» (104-8, ) Entrevue Est-ce que toutes les planètes ont la même composition? Quels types de planètes y a-t-il? (104-8, ) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 221

228 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Le système solaire (suite) Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier et utiliser diverses sources et technologies pour recueillir des données sur une planète, une lune, un astéroïde ou une comète, et communiquer des résultats par l entremise de graphiques, de dessins ou de descriptions de récentes explorations spatiales (105-1, 205-8, 207-2) Les élèves choisiront un des astres du système solaire et feront de la recherche à son sujet sur Internet, ou bien à l aide de logiciels, de vidéos ou d autres sources. S ils choisissent une planète, ils feront aussi de la recherche sur ses lunes, sur la température de surface de cette planète et sur le degré de pesanteur qui la caractérise. On cherche à apprendre aux élèves comment rechercher des informations et à juger de la pertinence des données recueillies. Les élèves pourront présenter leurs résultats sous forme d exposé. L'enseignant préférera peut-être demander aux élèves d imaginer qu ils sont en vacances sur une planète autre que la Terre, une lune ou un astéroïde et d écrire une lettre à leurs parents. Cette lettre contiendra des descriptions, ainsi que des dessins ou images de la planète en question. Les élèves participeront à un concours «Inventez un extra-terrestre». Ils devront construire, à l aide de matériaux recyclables, un extra-terrestre qui pourra survivre sur une planète autre que la Terre, ou bien écrire une histoire sur cet être, ses expériences et ses caractéristiques d adaptation. Les élèves rédigeront une brochure de voyage sur une autre planète. Les élèves trouveront sur des logiciels et des sites Internet d excellentes sources d information sur les astres du système solaire. évaluer l utilité de diverses sources de renseignements pour obtenir des informations sur les éléments du système solaire (206-4, 204-6) Les élèves examineront, d un œil critique, diverses sources d information sur le système solaire : ouvrages de science-fiction, émissions de télévision, sites Internet, ouvrages et revues scientifiques. Il y a à la télévision une foule d émissions de science-fiction. Les élèves les évalueront afin de séparer les faits de la fiction dans certains des épisodes. Ces tâches feraient le lien avec les résultats d'apprentissage des arts du langage portant sur la littératie critique. Il serait intéressant de montrer aux élèves de vieux films de science-fiction et de leur faire remarquer que certains aspects technologiques utilisés dans ces émissions n avaient pas encore inventés à l époque, mais sont maintenant d usage courant. Afin de séparer les faits de la fiction, les élèves et l'enseignant liront des récits romancés et des descriptions factuelles de certains phénomènes (p. ex. les canaux de la planète Mars). Une discussion suivra, sur les mérites et le but de chacun de ces récits (distraction vs information). Il serait utile de faire remarquer que plus la technologie se développe, plus les idées scientifiques évoluent. Hubble, qui a utilisé son télescope pour observer Mars, a conclu que cette planète était sillonnée de canaux, ce qui l a conduit à conclure qu il y a sur Mars des êtres vivants intelligents qui utilisent une technologie avancée. Des recherches scientifiques ont alors été faites pour connaître la nature de ces canaux, et on a maintenant une meilleure théorie de leur origine. 222 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

229 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Le système solaire (suite) Quelques stratégies d appréciation Ressources Papier-crayon L'élève choisit un astre du système solaire, un sujet d actualité en exploration de l espace ou une technologie utilisée pour l exploration de l espace et, en s appuyant sur une foule de sources d information, fait un compte rendu à ce sujet. (105-1, 205-8, 207-2, , 106-3, 107-3) L'élève explique en quoi les planètes diffèrent des étoiles. (105-1, 205-8, 207-2) (105-1, 205-8, 207-2) Guide Leçon 3, p FE 3, p Entrevue Quelle partie des émissions de science-fiction que tu as vues est réelle? Quelle partie est de la fiction? L'élève choisira une de ces questions et en discutera. (206-4, 204-6) Présentation L'élève fabrique un modèle d un des astres du système solaire sur lequel il fait de la recherche et le présente à la classe. (105-1, 205-8, 207-2) L'élève rédige une nouvelle sur les voyages spatiaux et parle de l astre du système solaire sur lequel il fait de la recherche. Combien de temps faut-il pour y arriver? Que voit-on en arrivant? Est-il possible de marcher sur cet astre? Que se passerait-il? (105-1, 205-8, 207-2) (206-4, 204-6) Guide Leçon 3, p FE 3, p Guide Leçon 14, p FE 14, p SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 223

230 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Les étoiles et les constellations Résultats d apprentissage Élaboration - Stratégies d apprentissage et d enseignement L élève doit pouvoir identifier des constellations présentes dans le ciel la nuit au moyen de diagrammes, d images ou de représentations du ciel la nuit (302-13) utiliser des ressources électroniques, des documents écrits ou visiter un planétarium pour recueillir des informations sur les caractéristiques visuelles et mythologiques des constellations (205-8) comparer comment différentes cultures ont utilisé la position des étoiles pour déterminer, par exemples, à quel moment planter et récolter, naviguer, ou pour prédire des événements importants (107-3) Les élèves ne seront manifestement pas en mesure d observer le ciel nocturne pendant les heures de classe. Selon les conditions météorologiques, il se pourrait même qu ils ne puissent pas voir les étoiles pendant longtemps. Pourtant, il faut encourager les élèves à observer le ciel, le soir, le plus souvent possible afin de remarquer les choses qui se répètent et celles qui diffèrent au cours de la soirée et d un soir à l autre. Comme devoir, les élèves choisiront une étoile ou une constellation et ils prendront en note sa position dans le ciel tous les soirs à la même heure. Ne pas demander aux élèves de mémoriser un grand nombre de constellations. L'enseignant voudra peut-être en imposer une ou deux, qui sont visibles à l époque de l année où se déroule l unité, de façon à ce que les élèves puissent les reconnaître et les montrer aux autres membres de leur famille. À partir d une illustration du ciel nocturne, les élèves inventeront des constellations et les nommeront. Ceci leur fera remarquer que les constellations sont des inventions humaines et que différentes parties du monde ont défini différentes constellations et les ont nommées. Les élèves essaient d identifier des constellations sur une illustration du ciel nocturne, ou bien regardent les constellations au planétarium ou à l aide d un planétarium portatif. Les élèves fabriqueront leur propre planétarium. Pour cela, il choisiront une constellation, puis ils feront des trous dans du papier de bricolage, et projetteront un rayon lumineux passant par ces trous sur un écran. Les élèves chercheront à savoir comment les humains se sont fiés à différentes étoiles pour savoir quand semer ou ramasser leurs récoltes ou comment ces étoiles ont donné des signes avant-coureurs de certains événements. Les élèves rechercheront, dans des ouvrages électroniques ou imprimés, comment les étoiles ont été utilisées par différentes cultures (p. ex. les Celtes, les Aztèques, les Égyptiens) au cours de l histoire, et d où vient le nom des constellations. Les pêcheurs, les explorateurs et les astrologues ont depuis longtemps recours à la position des étoiles. Les élèves feront de la recherche sur certains usages passés des étoiles. Si possible, ils essaieront d utiliser la même technique pour voir si elle est utile. 224 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

231 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE Les étoiles et les constellations Quelques stratégies d appréciation Ressources Rendement Avec du papier de bricolage de couleur foncée, l'élève dessine une constellation et marque les étoiles qui la définissent. Attention : il pourrait être dangereux de marquer l emplacement des étoiles en faisant des trous dans le papier à l aide d une épingle ou de la pointe d un crayon ou d un stylo. À l aide d un rétro-projecteur, l'élève montre sa constellation à la classe. (205-8) (302-13, 205-8, 107-3) Guide Leçon 9, p FE 9, p Journal L'élève prend note de ses observations du ciel nocturne trois fois pendant le mois. Il crée sa propre constellation, la nomme et la dessine dans son journal. (205-7, ) Papier-crayon L'élève fait de la recherche sur une constellation et rédige un bref compte rendu de ce qu il a appris. Il doit parler de l origine du nom de cette constellation et de son importance pour les cultures anciennes ou modernes. (205-8) L'élève fait de la recherche sur la façon dont les Égyptiens, les Aztèques et d autres cultures expliquaient certains phénomènes naturels par le Soleil et les étoiles. (107-3) Entrevue Voit-on toujours les mêmes étoiles quand on regarde le ciel la nuit? Est-ce que leur répartition change au cours de l année? (205-7, ) Portfolio L'élève choisira certains travaux pour son portfolio. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 6 E ANNÉE 225

232 LA TERRE ET LES SCIENCES DE L ESPACE : L ESPACE 226 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES, 6 E ANNÉE

233 ANNEXE A ANNEXE A La sécurité en Sciences 4-6 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 227

234 ANNEXE A 228 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

235 ANNEXE A La sécurité en Sciences 4-6 Prière de revoir les principes directeurs suivants avant le début de toute activité de sciences. 1. Le verre doit toujours être manié avec prudence, et il est préférable d utiliser du plastique, quand on le peut. Les bords tranchants de certains objets (p. ex. miroir en verre) doivent être recouverts de ruban adhésif. 2. Ne pas faire porter de lourdes charges (p. ex. seaux d eau) aux enfants. 3. Certains animaux causent des allergies. Si la classe a un animal de compagnie, prendre garde aux conséquences pour la santé et la sécurité. 4. Ne permettre aux élèves de goûter quelque chose que sous la plus stricte surveillance. 5. Les enfants doivent savoir que certaines plantes sont toxiques et ils doivent savoir lesquelles. 6. Les sacs en plastique sont dangereux à cause des risques d asphyxie. 7. S il faut manipuler des objets coupants, faire preuve de prudence. 8. Tous les produits, même les produits domestiques (comprimés d Alka Seltzer, vinaigre, etc.) doivent être manipulés avec prudence. En effet, la pression peut faire exploser certains produits chimiques. Le port de lunettes de sécurité est recommandé. 9. Dire aux enfants, s ils se trouvent près d une flamme nue (allumettes, chandelles allumées), de faire attention aux cheveux longs et aux vêtements vagues. Les bougies doivent être fermement placées dans un chandelier stable. 10. Ne pas laisser les élèves toucher un réchaud à propane. La flamme des réchauds à alcool est difficile à voir et peut être dangereuse. 11. Les élèves ne doivent pas regarder une lumière vive (p. ex. faisceau de projecteur, lumière solaire directe, laser). 12. Les lentilles peuvent concentrer la lumière et la chaleur. Les enfants ne doivent pas regarder une source de lumière intense à travers une lentille ou un instrument contenant des lentilles (p. ex. jumelles, téléscope). Les élèves ne doivent pas regarder le Soleil avec de telles lentilles. Les miroirs convexes et les miroirs concaves peuvent, en présence de lumière vive, causer un incendie si la chaleur est concentrée sur quelque chose d inflammable. 13. Toute substance chaude doit être manipulée avec prudence. 14. Les thermomètres sont dangereux, car leur réservoir est très mince et risque de se casser. Ne pas utiliser de thermomètre à mercure. Ne jamais remuer un liquide avec un thermomètre. 15. Ne pas laisser les enfants manipuler des liquides qui dégagent des vapeurs inflammables (p. ex. alcool méthylé, alcool, essence). 16. Certaines colles sont dangereuses à cause de leur inflammabilité et de leur toxicité (inhalation). 17. Dans les activités sur l électricité et le magnétisme, les élèves ne devraient utiliser que des sources d électricité de faible voltage (p. ex. piles de lampe de poche). Malgré leur faible voltage, certaines sources peuvent chauffer un fil électrique fin, au point de le faire rougir et de mettre le feu. 18. Bien qu ils ne soient pas dangereux pour les élèves, les aimants peuvent l être pour certains appareils (montres, disques d ordinateur). 19. Les moisissures doivent être cultivées dans des contenants fermés ou des sacs scellés. 20. Laisser toujours le milieu extérieur dans l état où on l a trouvé (p. ex. lors d excursions, ou en ramassant des feuilles, des roches, etc.). * Pour plus de précisions sur les principes directeurs de sécurité, consulter le Newfoundland & Labraodr Science Safety Manual. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 229

236 ANNEXE A 230 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

237 ANNEXE B ANNEXE B Excursions scolaires SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 231

238 ANNEXE B 232 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

239 ANNEXE B Excursions scolaires Suggestions de planification et d exécution (Jacobson et Bergman, 1987, pp ) 1. Faire réfléchir les élèves au but de l excursion. a. Quelles sortes d informations trouvera-t-on? b. Quelles sortes de questions faudra-t-il poser? c. Est-ce que ces informations sont importantes? Comment pourra-t-on les utiliser? d. Est-ce que l excursion servira à quelqu un, en plus de nous? Un service communautaire, p. ex. une mission de conservation, pourrait faire de l excursion une expérience importante. 2. Visiter les lieux à l avance. a. Sur quelles observations faudra-t-il insister? b. À quels endroits le groupe devra-t-il s arrêter? c. Quelles précautions faudra-t-il prendre? d. Comment faudra-t-il informer les personnes-ressources pour que les enfants profitent au maximum de l excursion? 3. Bien organiser l excursion. a. Informer l administration de l école de l excursion prévue. Les systèmes scolaires ont généralement des politiques standards à ce sujet, qu il faut respecter. b. Obtenir la permission des parents. Les parents ont le droit de savoir quand leurs enfants ne sont pas à l école. Il est recommandé de photocopier un formulaire de permission et de le faire signer aux parents. c. Organiser le transport. Beaucoup de systèmes scolaires ont des autobus ou autres modes de transport qui peuvent être utilisés pour les excursions. d. Inviter d autres adultes (parents, autres enseignants) à accompagner les élèves. e. S il est prévu de visiter un parc, un musée, une ferme, une usine, faire le nécessaire à l avance. 4. Informer le groupe. a. Suggérer une tenue appropriée. b. Désigner des responsables pour le matériel de sciences, les trousses de premiers soins, les cartes, les appareils photo, les magnétophones et les carnets qu on emportera en excursion. c. Donner une description générale de l excursion à l aide de cartes et de tableaux. d. Discuter des normes de sécurité et de comportement à respecter. Il pourra être nécessaire de donner une orientation en ce qui concerne les conversations pendant l excursion. e. Discuter des buts de l excursion et les préciser. 5. Rendre l excursion aussi éducative que possible pour tous les élèves. a. Aider les élèves à ne pas oublier les buts de l excursion. Ils pourraient ainsi voir ce qu ils avaient tout simplement regardé avant. b. Encourager les élèves à faire des observations qui n avaient peut être pas été prévues dans la discussion précédente. Parfois, l observation impromptue est très utile. c. S assurer que tous les membres du groupe ont entendu les explications et la discussion. Il faudra parfois interpréter les remarques d experts et faire le lien avec ce que les élèves ont déjà découvert. d. Vérifier que tout le matériel prévu (informations, spécimens, photos, enregistrements, notes) est arrivé. 6. De retour en classe, aider les élèves à tirer parti de leur excursion. Leur faire : a. analyser les données recueillies b. discuter de la signification et des implications de diverses observations c. évaluer l excursion et discuter comment les prochaines excursions pourront être plus utiles d. écrire des lettres de remerciement s il y a lieu. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 233

240 ANNEXE B 234 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

241 ANNEXE C ANNEXE C Jeu de simulation prédateurs-proies SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 235

242 ANNEXE C 236 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

243 ANNEXE C Jeu de simulation prédateurs-proies Approprié pour (301-1, 301-2) 10, voir guide p. 38 Objectifs : L élève simule les interactions entre une population de prédateurs (des lynx), et une population de proies (des lapins), dans une prairie. L élève recueille des données, puis il les exprime sous forme de graphique et extrapole afin de prévoir ce qui arrivera à plusieurs générations de ces populations. Préparation : Avant de commencer à jouer, les élèves doivent être capables de définir les termes : chaîne alimentaire, population, immigration, prédateur et proie. Matériel : un carré de carton de 7,5 cm (le lynx); environ 250 carrés en papier de bricolage de 2,5 cm (les lapins); une surface carrée de 61 cm de côté (la prairie); ruban à masquer (pour délimiter la prairie); tableau de données; papier quadrillé. Méthode : 1. Placer 3 lapins (carrés de papier) dans la prairie. 2. Lancer le lynx (carton) une fois dans la prairie pour essayer d attraper un lapin. Pour survivre, le lynx doit toucher (manger) trois lapins. Tout lapin touché (mangé) doit être retiré du jeu. À ce stade du jeu, il est impossible que le lynx attrape les trois lapins dont il a besoin pour vivre et pour se reproduire. Le lynx (le carton) n a pas le droit de glisser, et les lapins doivent être répartis uniformément dans la prairie. 3. Remplir le tableau de données pour la génération 1. Le lynx mourra de faim; ce sera la fin de cette population et il ne naîtra pas de bébés lynx. 4. Au début de la génération 2 (et des suivantes), doubler le nombre de lapins qui restaient à la fin de la génération précédente. Un nouveau lynx immigre dans la prairie. Bien disperser les lapins dans la prairie. Lancer le lynx (carton) dans la prairie et voir s il attrape les trois lapins dont il a besoin pour survivre. Remplir le tableau pour la génération 2 et recommencer l étape Avec le temps, la population de lapins aura augmenté au point où le lynx pourra attraper trois lapins chaque fois qu on lance le carton. Si le lynx attrape trois lapins, non seulement il survit, mais il se reproduit! Chaque fois qu il attrape trois lapins, un petit lynx naît. Si le lynx attrape six lapins, il aura donc deux nouveaux petits. 6. Lorsque le nombre de lynx a augmenté, lancer un carton par lynx et noter le nombre de lapins pris par chacun. La simulation sera plus réaliste si le nombre de nouveaux petits lynx est basé sur la prise de chaque lynx plutôt que sur le nombre de lapins pris dans une génération. 7. Il doit toujours rester trois lapins en jeu au début de chaque génération. Si la population de lapins a complètement disparu, d autres lapins immigrent dans la prairie. 8. Ne pas oublier que le nombre de lapins dans la prairie doit toujours être exact. Retirer les lapins pris et en ajouter d autres selon les indications du tableau de données. 9. Modéliser environ 14 générations et faire des prévisions pour 6 de plus, soit une vingtaine de générations au total. Les prévisions seront basées sur les tendances observées pendant les 14 premières générations. Analyse : Faire un graphique des 20 générations. Mettre les données sur les lynx et les données sur les lapins (deux premières colonnes du tableau) sur le même graphique afin de pouvoir observer les interrelations entre les deux. Appeler l axe vertical «Nombre d animaux» et l axe horizontal «Générations». N utiliser qu une sorte (ou couleur) de trait pour les lapins et une pour les lynx. SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 237

244 ANNEXE C Simulation prédateurs-proies Génération Lapins Lynx Lapins pris Lynx morts de faim Lynx survivants Nouveaux petits lynx Lapins restants SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

245 ANNEXE D ANNEXE D Fiches supplémentaires SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 239

246 ANNEXE D 240 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

247 ANNEXE D Date : Nom : Expérimentons!!! Ce que je veux savoir : Hypothèse (ce que je pense que je découvrirai) : Matériel (ce qu il me faut) : Variable (qu est-ce que je change? Qu est-ce qui reste pareil?) : Méthode (comment est-ce que je m y prends?) : Observations (joindre croquis ou schémas, s il y a lieu) : Résultats (joindre tableaux ou graphiques) : Conclusion (qu est-ce que j ai découvert?) : SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 241

248 ANNEXE D Date : Nom : Expériences de sciences!!! Hypothèse : Méthode : Matériel : Résultats : Conclusion : 242 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

249 ANNEXE D Date : Nom : Mes inventions Le problème que je voudrais résoudre : Matériel essayé ou envisagé : Matériel choisi : Plan choisi pour résoudre le problème (joindre des croquis, s il y a lieu) : Problèmes rencontrés : Comment ces problèmes ont été résolus : Résultats de la mise à l essai de mon prototype (joindre tableaux ou graphiques, a il y a lieu) : SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 243

250 ANNEXE D Autoévaluation du portfolio Date : Nom : Commentaires de l élève sur le travail qu il vient de terminer : Commentaires de l élève plus tard dans l année : Autoévaluation du portfolio Date : Nom : Commentaires de l élève sur le travail qu il vient de terminer : Commentaires de l élève plus tard dans l année : 244 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

251 ANNEXE E ANNEXE E Matériel et fournitures pour chaque unité SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 245

252 ANNEXE E 246 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

253 ANNEXE E Nous suggérons ci-après le matériel à prévoir pour chaque unité. Les quantités pourraient varier en fonction de la taille de la classe et de la façon dont les élèves seront groupés. Les fournitures normalement utilisées en classe (papier de bricolage, colle, etc.) ne sont pas mentionnées. Plus de précisions sur le matériel nécessaire se trouvent dans le texte de l élève et dans le guide de l enseignant. 4 e année Les habitats Le son rubans à mesurer (par classe) ficelle journaux cure-pipes grillons cloportes loupes (par groupe) sable terre feuilles gravier semence de gazon cabomba (plante aquatique) cactus escargots lunettes de sécurité (par classe) bandes élastiques trombones gobelets en carton film étirable boîtes métalliques (par classe) boîte à céréales plateaux en papier d aluminium - série pour classe cailloux (par groupe) peignes (par groupe) contenant (bassine à vaisselle) pour mettre de l eau haricots en grain (fèves) (sac pour la classe) boîtes à chaussures (par groupe) tampons d ouate papier d aluminium SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 247

254 ANNEXE E La lumière Les roches lampes de poche (par groupe) piles «D» (par groupe) loupes (par groupe) fil de cuivre isolé tuyau en caoutchouc pailles à boire flexibles papier d aluminium punaises (par élève) papier à calquer bandes élastiques miroir plat (par groupe) gobelets en carton (2 par groupe) gobelets en plastique transparent (2 par groupe) matières fluorescentes miroirs à 3 pans lentille concave (par groupe) lentille convexe (par groupe) tubes en carton (par élève) cuillères (par élève) liquide à vaisselle pâte à modeler fil de fer mince seau boussole cellophane papier photosensible bac en aluminium boîte en carton (par élève) sachets de thé montre ou horloge jouets en plastique phosphorescent sacs en plastique (par élève) sacs à sandwich (par élève) vieux pinceaux (par élève) loupes (par groupe) échantillons de roches échantillons de minéraux plaques de porcelaine ou carreaux en céramique (par groupe) clous en acier (par groupe) boîte de sel de table cuillères (par groupe) fil ou ficelle contenants transparents (par groupe) bassine à vaisselle (par groupe) billes de roulement ou billes de jeu (par classe) contenant de sable de 2 L contenant de terre de 2 L contenant de gravier de 2 L contenant de petits cailloux de 2 L moules à tarte en métal (par classe) tasses à mesurer (par groupe) contenants à beurre (par classe) éponges (par groupe) vieux journaux papier ciré pâte à modeler (contenant) taillades de calcaire vinaigre (bouteille) gobelets en plastique transparent 248 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

255 ANNEXE E 5 e année Le corps humain Le temps loupe (par classe) lames préparées de cellules humaines (3 types) feuille (d érable ou autres arbres) assortiment de boîtes à céréales craquelins gobelets en plastique sacs en plastique à fermeture hermétique iode et compte-gouttes petits morceaux de plusieurs aliments essuie-tout petits ballons (par élève) essuie-tout gros ballons (par élève) pâte à modeler pipette (par classe) tuyau en plastique os (p. ex. de poulet) et arêtes de poissons ruban attaches parisiennes (par classe) fourchettes en plastique (par classe) billes de jeu (par classe) dominos grand contenant en plastique tasse graduée en plastique transparente verres gradués 2 boîtes à chaussures (par élève) thermomètre (par classe) bouteille (en plastique) transparente de 3 L - par élève bac peu profond carton à lait (un demi par élève) bouteille en plastique de 2 L (par élève) terre (4 L) sac Ziplock MD (par classe) lampe (par classe) pâte à modeler gobelets en plastique (250 ml) colorant alimentaire bocaux et couvercles (par classe) bâtons à popsicle serviette (par élève) balle (1 pour 2 élèves) film étirable ballons bandes élastiques pailles (par classe) SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 249

256 ANNEXE E Matières et substances Les forces bouteilles en plastique de 2 L (par groupe) grands contenants (ex. poubelles) - par groupe thermomètres à alcool (par groupe) rouleau de papier d aluminium rouleau de film étirable rouleau de papier ciré cartons à oeufs (par groupe) boîte de pailles gobelets en plastique ou en polystyrène (par groupe) crayons (par groupe) boutons (par groupe) cubes de sucre (par groupe) billes de roulement (par groupe) retailles de tapis (par groupe) blocs de bois (assortiment par groupe) petits bacs en plastique (par groupe) tasses graduées (par groupe) sels d Epsom (par groupe) papier graphique (par groupe) bouteilles de soda, 500 ml (par groupe) ballon (par groupe) balance (par groupe) pierres, petites (quantité par groupe) terre (quantité par groupe) gravier (quantité par groupe) lunettes de sécurité (par élève) bicarbonate de soude (par groupe) vinaigre (par groupe) sacs en plastique à fermeture hermétique (par groupe) pelle (par groupe) seau (par groupe) jouets qui bougent (autos miniatures, Slinky, billes de jeu) boîte de pailles ciseaux (par élève) règles (par élève) rouleau de ficelle petits morceaux de bois, poncés (par groupe) plan incliné (par groupe) rouleau de ruban à masquer pièces de monnaie (par groupe) balles et ballons (différentes tailles) surfaces texturées (papier d aluminium, papier de verre, planche non poncée) goujons en bois (par groupe) tournevis (par groupe) poulies (par groupe) engrenage (par groupe) dynamomètre (par groupe) clous ou vis (assortiment) carton ondulé (par groupe) punaises (par groupe) capsules de bouteille métalliques (par groupe) gadgets à engrenage (mélangeur, ouvre-boîtes) corde (légère, par groupe) manches à balai ou bâtons de hockey (par groupe) couvercles en plastique (par groupe) modèle réduit (bateau, avion, auto) marteau (par groupe) gelée de pétrole (par groupe) cure-pipes (par groupe) assiettes en carton (par groupe) gobelets (plastique ou polystyrène) (par groupe) cartons à oeufs (par groupe) 250 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES

257 ANNEXE E 6 e année La diversité de la vie Le vol échantillons d arthropodes (vivants, préservés ou en photo) et d insectes colorant alimentaire deux bacs en plastique/caoutchouc rouleau de film étirable pailles, droites et flexibles (par classe) pinces à linge (par classe) petite éponge échantillons d animaux (vivants, préservés ou en photo) lames préparées de microorganismes microscope 2 sacs en plastique à fermeture hermétique par élève sachet de levure haricots en grains (1 paquet chacun de blancs, rouges, tachetés et noirs) trousse d étude des fossiles feuilles de diverses plantes petits gobelets en plastique (3 par groupe) tasse de sucre ballons (10-12) ficelle ou fil solide (5 m) sac de nettoyage à sec (long) sèche-cheveux plateau à aliments (par groupe) rouleau de film étirable fiches cartonnées (par classe) épingles droites (10-12) bobine à fil (vide) pailles à boire (par classe) pinces à linge (par classe) poids (ex. rondelles en métal) chronomètre ou pendule à trotteuse bouteilles en plastique de 2 L (2-3) assiettes en polystyrène (par classe) rouleau de papier d aluminium SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES 251

258 ANNEXE E L électricité Les sciences de l espace ballons (10-12) lainage (échantillon de 10 cm x 10 cm par groupe) film étirable (échantillon de 10 cm x 10 cm par groupe) soie (échantillon de 10 cm x 10 cm par groupe) papier (échantillon de 10 cm x 10 cm par groupe) feutre (échantillon de 10 cm x 10 cm par groupe) lunettes de sécurité (par élève) citrons (2 par groupe) pièce de 1 (par groupe) pièce de 5 (par groupe) papier d aluminium (par groupe) autres métaux (par groupe) couteau de table (par groupe) pinces crocodiles (3 par groupe) DEL (par groupe) piles D de 1,5 volt, avec attaches (2 par groupe) 1 m de fil de cuivre non isolé 1 m de fil de cuivre isolé, rouge 1 m de fil de cuivre isolé, noir assortiment d isolants communs assortiment de conducteurs communs ampoules de lampe de poche de 1,5 volt avec attaches (2 par groupe) papier de verre (1 feuille par classe) clou (par groupe) boussole (par groupe) aimant droit (par groupe) tubes en carton (par groupe) barre de graphite (par groupe) ballons et boules en polystyrène de différentes tailles bouteille en plastique d 1 L bobine vide ampoule dans un socle ou dans une douille de lampe boule en polystyrène lampe de poche grand bac en plastique (ex. bac à litière) sac de farine poudre de peinture à la tempera divers objets sphériques pouvant servir d impacteurs (ex. billes de jeu, balles de ping pong) livres sur les étoiles et les constellations revues d astronomie jumelles lentilles (par classe) paquet de mastic collant écran de diffraction bougies (4) ballons (par groupe) pinces à linge (par groupe) petite balle en caoutchouc (par groupe) pâte à modeler tubes en carton 252 SCIENCES 4-6 : PROGRAMME D ÉTUDES