PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE

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1 PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE TITRE : Au chaud les cocos! THÈME : L univers vivant CYCLE VISÉ : 3 e cycle DURÉE : Au moins 10 heures Auteures et auteur Isabelle Jean, enseignante, école St-Guillaume, L Épiphanie Mélanie Poitras, enseignante, école St-Guillaume, L Épiphanie Michel Pelletier, conseiller pédagogique, Commission scolaire des Affluents RÉSUMÉ DE LA PROBLÉMATIQUE Cette problématique permet aux élèves de s approprier des stratégies liées à un projet et de mettre en œuvre sa pensée créatrice. Ils découvriront les concepts qui touchent les caractéristiques et les transformations du vivant, plus particulièrement chez les oiseaux. Ils ont à fabriquer une couveuse qui permet de faire éclore des œufs embryonnaires. Ils utilisent des instruments de mesure simples pour la conception et la fabrication d un environnement propice à l éclosion des œufs. MATÉRIEL POUR L ENSEMBLE DE LA PROBLÉMATIQUE - Carnet scientifique Activités fonctionnelles Activité 1 - Annexe 1 «Carte d exploration» Activité 2 - Différents isolants (ex. aluminium, styromousse, laine, ouate, bois, etc.) - Thermomètres, hygromètres - Contenants (2 litres de lait ou de jus pour tester les isolants) - Bouilloire - Annexe 2 «Expérience sur l isolation» PROBLÈME Activité 3 - Matériel pour fabriquer une couveuse (ex. : boîte en carton, fusil à colle chaude, etc.) - Ampoules 40, 60, 80, 100 watts ajuster au besoin, douilles, fiches électriques, - Oeufs embryonnaires - Annexe 3 «Aide-mémoire» 1

2 Matériel suggéré par les élèves pour résoudre le problème. l enseignante ou l enseignant avant d apporter le matériel à l école. Validation par Activité 4 - Nourriture, bols et copeaux de bois (pour l habitat secondaire) Activité de structuration Activité 5 - Carnet scientifique Enrichissement et retour Activité 6 - Annexe 4 «Formulaire d adoption» PISTES D INTÉGRATION SUGGÉRÉES DISCIPLINE COMPÉTENCE MOYENS SAVOIRS ESSENTIELS Mathématique Raisonner à l aide de concepts et de processus mathématiques Activité 2 dans le carnet scientifique Statistique Collecte, description et organisation de données à l aide de tableaux Représentation des données à l'aide d'un diagramme à ligne brisée Activité 5 dans le carnet scientifique Mesure Longueurs : estimation et mesurage 2

3 COMPÉTENCES EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE Compétence 1 Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d ordre scientifique ou technologique. Composantes de la compétence : Identifier un problème ou cerner une problématique. Recourir à des stratégies d exploration variées. Évaluer sa démarche. Compétence 2 Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. Composantes de la compétence : S approprier les rôles et fonctions des outils, techniques, instruments et procédés de la science et de la technologie. Relier divers outils, objets ou procédés technologiques à leurs contextes et à leurs usages. Évaluer l impact de divers outils, instruments ou procédés. Compétence 3 Communiquer à l aide des langages utilisés en science et en technologie. Composantes de la compétence : S approprier des éléments du langage courant liés à la science et à la technologie. Utiliser des éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie. Exploiter les langages courant et symbolique pour formuler une question, expliquer un point de vue ou donner une explication. REPÈRES CULTURELS Voici un site pour tout savoir sur le développement de l œuf : 3

4 SAVOIRS ESSENTIELS L univers vivant Matière Les caractéristiques du vivant La reproduction des végétaux et des animaux Les transformations du vivant Métamorphoses Techniques et instrumentation Utilisation d instruments de mesure simples Conception, fabrication d environnements SÉCURITÉ ATTENTION : Aux allergies en lien avec les animaux. Aux allergies aux isolants de fibre de verre (laine minérale). Il faut connaître les règles de sécurité de la commission scolaire concernant les couveuses. Aux montages électriques (vérification par l enseignante ou l enseignant). À l eau bouillante pour le test des isolants. À l emplacement des couvoirs (pas de fils qui traînent par terre ). À l hygiène : se laver les mains après les manipulations avec les oeufs et les poussins. À l ouverture des oeufs : porter des gants et désinfecter les bureaux après. Les matériaux ne doivent pas être trop proche de l ampoule dans la couveuse. 4

5 COMPÉTENCES TRANSVERSALES D'ordre intellectuel Exploiter l'information Résoudre des problèmes Exercer son jugement critique Mettre en oeuvre sa pensée créatrice D ordre personnel et social Structurer son identité Coopérer D'ordre méthodologique Se donner des méthodes de travail efficaces Exploiter les technologies de l'information et de la communication (TIC) De l ordre de la communication Communiquer de façon appropriée DOMAINES GÉNÉRAUX DE FORMATION Santé et bien-être Orientation et entrepreneuriat Environnement et consommation Médias Vivre-ensemble et citoyenneté Intention éducative Offrir à l élève des situations éducatives lui permettant d entreprendre et de mener à terme des projets orientés vers la réalisation de soi et l insertion dans la société. Axe de développement Appropriation des stratégies liées à un projet. Stratégies d exploration Émettre des hypothèses. Explorer diverses avenues de solution. Réfléchir sur les causes de non-réussite afin d en identifier la source. Stratégies d instrumentation Recourir à diverses sources d information. Valider les sources d information. Recourir à des outils de consignation (schéma, journal de bord). Stratégie de communication : STRATÉGIES Recourir à des modes de communication variés pour résumer les différentes étapes du projet. 5

6 PISTES D ÉVALUATION DES APPRENTISSAGES DES ÉLÈVES COMPÉTENCES DISCIPLINAIRES : Science et technologie Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d ordre scientifique ou technologique. Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. Communiquer à l aide des langages utilisés en science et en technologie. CRITÈRES Formule des hypothèses. Effectue des expériences simples. Décrit l univers matériel et vivant, la Terre et l Espace Propose des explications ou des solutions en utilisant le vocabulaire approprié. MOYENS Carnet scientifique (activités 1, 2, 3, 4, 5 et 6) TRACES DE L ENSEIGNANTE OU DE L ENSEIGNANT Annotations dans le carnet scientifique Grilles d observation (voir annexes 5 et 6) RÉGULATION Lors de la formulation des hypothèses Soutien lors de l expérimentation Aider les élèves à établir des liens entre les concepts scientifiques et l efficacité des stratégies utilisées COMPÉTENCE TRANSVERSALE : Mettre en œuvre sa pensée créatrice. D ordre intellectuel CRITÈRES Appropriation des éléments de la situation Diversité des possibilités de réalisation inventoriées Originalité des liens entre les éléments Dynamisme du processus Détermination d améliorations possibles dans le processus d innovation MOYEN Carnet scientifique (voir activité 3) 6

7 ACTIVITÉS FONCTIONNELLES DESCRIPTION DES ACTIVITÉS PRÉPARATION Activité 1 : Mise en situation L enseignante ou l enseignant affiche au tableau deux photos ; celle d un oeuf et l autre d un poussin. Il demande aux élèves d expliquer ce qui peut se passer entre ces deux étapes. Après avoir recueilli les réponses des élèves, il leur demande s ils connaissent les conditions propices à l incubation et à l éclosion d un oeuf et s ils aimeraient tenter l expérience. Après, l enseignante ou l enseignant utilise une carte d exploration (voir annexe 1) avec les élèves afin de connaître leurs connaissances sur le sujet. Tout au long de la problématique, l enseignante ou l enseignant laisse la carte d exploration à la disposition de la classe pour apporter des modifications et l enrichir de nouvelles connaissances. L enseignante ou l enseignant demande aux élèves d énumérer les thèmes sur lesquelles ils devront se documenter. Par la suite, l enseignante ou l enseignant questionne les élèves sur les sources d information à trouver pour arriver à construire une couveuse (personneressource, sites Internet, livres, etc.) L élève se documente sur les composantes d un oeuf, sur la croissance et le développement d un oiseau à l intérieur de l œuf. Pour ce faire, il peut consulter les textes dans «Mémo» ou à partir de sites Internet (voir les ressources à la page 14). L enseignante ou l enseignant montre aux élèves une couveuse industrielle (voir le matériel en science et technologie). Ils regardent les composantes et notent dans leur carnet scientifique les caractéristiques d une couveuse. Chaque élève doit également s informer des conditions idéales à obtenir à l intérieur d une couveuse (humidité, chaleur, etc.), et sur les soins à apporter durant la période d incubation et après l éclosion des oeufs. L élève consigne les informations trouvées dans son carnet scientifique. Activité 2 : La capacité d isolation de certains matériaux Suite aux informations recueillies sur la construction d une couveuse, l enseignante ou l enseignant questionne les élèves sur le type d isolation que chaque équipe devra utiliser. L enseignante anime une discussion afin d amener les élèves à se questionner sur le rendement des matériaux face à la conservation de la température et de l humidité à l intérieur de la couveuse. Par la suite, les élèves dressent une liste des isolants potentiels à tester. Les élèves inscrivent dans le carnet scientifique les principaux isolants. Ensuite, chaque équipe choisit un isolant à tester. 7

8 En équipe de quatre (4), les élèves se répartissent le matériel à apporter à l école pour réaliser l expérience sur l isolation. L implication de chacun est essentielle à la réussite de l activité. Chaque équipe doit apporter un contenant de lait (2 litres) vide et nettoyé et un verre en styromousse. Une fois le matériel réuni, l enseignante ou l enseignant explique le déroulement de l activité et le montage à faire (voir annexe 2). L élève doit couper son contenant de lait (2 litres) et garder le couvercle pour éviter la perte de chaleur. Un élève de l équipe doit placer le verre au centre du contenant et l entourer de l isolant que l équipe a choisi. Par la suite, on met de l eau chaude dans le verre, on place le thermomètre dans le verre, on met l hygromètre en utilisant une corde et on replace le couvercle. À chaque minute, les élèves prennent la mesure de la température en degrés Celsius ( o C) et inscrivent les résultats dans leur carnet scientifique. Chaque équipe doit prendre la température pendant 15 minutes à l aide d une montre ou d un chronomètre. Après les 15 minutes, les élèves notent le taux d humidité. Chaque équipe communique ses résultats au groupe. On en profitera pour tracer un graphique à ligne brisée de chaque isolant. On suggère de superposer les résultats de tous les isolants dans le même graphique afin de comparer le rendement de chacun. À partir de ces résultats (température ( o C) et humidité (%)), les élèves pourront choisir les bons matériaux pour construire leur couveuse. L enseignante ou l enseignant invite les élèves à répondre à la question suivante : Comment fabriquer une couveuse qui permet de faire éclore des oeufs à l état embryonnaire? 8

9 PROBLÈME RÉALISATION CONCEPTIONS FRÉQUENTES CHEZ LES ÉLÈVES Les élèves croiront qu ils peuvent construire une couveuse en utilisant toutes sortes de matériaux. Ils réaliseront qu une simple boîte en carton, qui sert à transporter le papier pour le photocopieur de l école, permet de garder efficacement l humidité et la température des œufs. Par contre, il faut utiliser un bon isolant que l on placera à l intérieur de la boîte de carton. CONCEPTS SCIENTIFIQUES À L INTENTION DES ENSEIGNANTES OU DES ENSEIGNANTS Une couveuse est une enceinte close, aseptique, maintenue à température constante, où l on fait éclore des œufs et où sont placés les nouveau-nés fragiles. La température à l intérieur de la couveuse doit être de 37 degrés Celsius ( o C) avec un taux d humidité d au moins 80 %. On doit être extrêmement prudent lors de la manipulation des œufs (il faut mettre des gants) avant et pendant l expérimentation. Durant l incubation, il est important de faire faire une rotation aux œufs à l intérieur de la couveuse au moins une fois par jour, et ce, même durant la fin de semaine (si nécessaire). DESCRIPTION DES ACTIVITÉS Activité 3 : Comment fabriquer une couveuse qui permet de faire éclore des oeufs à l état embryonnaire? L enseignante ou l enseignant présente le problème aux élèves. Il s agit de trouver un moyen de construire une «couveuse efficace» en utilisant les informations recueillies. À partir de ces informations, chaque équipe élabore un plan de leur couveuse. L enseignante ou l enseignant dresse également la liste du matériel nécessaire et répartit les tâches de chacun. L enseignante doit approuver le tout avant la construction. Laisser aux élèves quelques jours pour réunir le matériel. Prévoir 2 heures pour la fabrication de la couveuse. Distribuer l aide-mémoire aux élèves afin de les aider à ne rien oublier (voir annexe 3). Les élèves construisent leur couveuse sous la supervision de l enseignante ou de l enseignant. Suite à la construction de la couveuse, les élèves devront observer et noter sur un tableau dans leur carnet scientifique les variations possibles de température ( o C) et du taux d humidité pendant une semaine (5 ou 7 jours) en raison de 4 fois par jour. Ils devront apporter les corrections nécessaires, afin d assurer une certaine stabilité au niveau de la chaleur et de l humidité. Une fois la température et l humidité de la couveuse stabilisées, les oeufs peuvent être déposés à l intérieur. Les élèves devront assurer les soins requis à l espèce jusqu à l éclosion. L enseignante ou l enseignant fait remarquer aux élèves l importance de faire faire une rotation aux œufs à l intérieur de la couveuse. Ils doivent utiliser le calendrier de rotation des œufs dans le carnet scientifique. 9 de la Pointede-l Île et Marguerite-Bourgeoys. Personne-ressource : Marcel Thouin, 2003

10 APPROCHES ET SOLUTIONS POSSIBLES SUGGÉRÉES PAR LES ÉLÈVES Utilisation d une boîte de carton avec un matériel isolant (styromousse, papier d aluminium, laine minérale, etc.) avec une ampoule et de l ouate humide. Utilisation d une boîte en bois avec un système de lumière et un verre d eau. Utilisation d une boîte (en carton ou en bois) avec une litière en copeaux de bois pour conserver l humidité et une ampoule pour la chaleur. Activité 4 : Préparons l habitat secondaire En attendant l éclosion des œufs, l enseignante ou l enseignant demande aux élèves de préparer «L habitat secondaire». Une fois née, et après quelque temps ( ± 24 heures), les poussins pourront être transférés dans l habitat secondaire que les élèves auront préalablement préparé. L habitat secondaire doit être chauffé et éclairé. Les élèves doivent compléter les informations pour la construction de l habitat secondaire dans leur carnet scientifique. 10 de la Pointede-l Île et Marguerite-Bourgeoys. Personne-ressource : Marcel Thouin, 2003

11 ACTIVITÉS DE STRUCTURATION INTÉGRATION DESCRIPTION DES ACTIVITÉS Activité 5 : Comment se portent les petits? L enseignante ou l enseignant fait un retour avec les élèves, sur les causes possibles du résultat de chacun des couveuses et aborde la notion de la sélection naturelle. Individuellement, les élèves doivent répondre aux questions concernant l expérimentation, la construction d une couveuse, dans leur carnet scientifique. À l aide du tableau de croissance, chaque élève mesure la grandeur des poussins ou des canetons au fil des jours. Il prendra également la masse (kg) du poussin à l aide d une balance. Il note les résultats dans son carnet scientifique. 11

12 ENRICHISSEMENT ET RETOUR ENRICHISSEMENT POSSIBLE Activité 6 : Un formulaire d adoption L enseignante ou l enseignant propose aux élèves de sa classe de permettre aux autres élèves de l école de venir visiter les poussins ou les canetons. L enseignante ou l enseignant demande aux élèves de chaque équipe de préparer un formulaire d adoption (voir exemple à l annexe 4) qui pourrait être utilisé et présenté aux futurs parents. L enseignante ou l enseignant valide le formulaire d adoption pour chaque équipe et planifie avec les élèves la période d adoption. RETOUR SUR VOTRE EXPÉRIMENTATION Retour réflexif de l enseignante ou de l enseignant 12

13 RESSOURCES Sites sur lesquels vous trouverez des renseignements sur l œuf : Développement de l œuf Comprendre la formation de la coquille de l'œuf Construction d une couveuse Vidéos -- référence au CRDP de la Commission scolaire des Affluents Développement embryonnaire : Le poussin Dans un monde invisible à l œil nu, le développement lent et merveilleux d un poussin, à tous les stades du début de la vie, depuis l embryon jusqu à l éclosion. Producteur :ONF. Date de publication : Vidéo d une durée de 26 minutes. Peut-être Cette vidéo nous fait voir une classe régulière de 4 e année au moment où l enseignante amorce, avec ses élèves, un retour sur l activité d incubation des œufs de poule. Producteur : MEQ. Date de publication : Vidéo d une durée de 30 minutes Livre -- référence au CRDP de la Commission scolaire des Affluents Titre : Couveuse Cote Deway : AR MU07 13

14 LEXIQUE Couveuse : Enceinte close, aseptique, maintenue à température constante, où sont placés les nouveau-nés fragiles. Synonyme : incubateur. Hygromètre : Appareil pour mesurer le degré d'humidité de l'air. Sélection naturelle : Mécanisme proposé par C. Darwin pour expliquer l'évolution des espèces, selon lequel les individus les mieux adaptés à leur environnement survivent aux dépens des moins aptes. Isolant Oeuf embryonné : Matériau qui ne conduit pas ou qui conduit très peu la chaleur ou le courant électrique. : Cellule résultant de la fécondation, et qui, par division, donne un nouvel être, animal ou végétal. 14 Groupe coopératif de la région de Laval, des Laurentides et de Lanaudière avec la collaboration des commissions scolaires de la Pointe-de-l Île et Marguerite-Bourgeoys. Personne-ressource : Marcel Thouin, 2003