Fabrication d'objets roulants Beaucoup d'objets sont statiques : on les pose, ils restent en place. Certains ont la faculté de devenir mobiles en roulant sur un plan incliné, ou mus par une poussée, ou tirés : ce sont des "objets roulants". Ils ne deviendront "véhicules" que lorsqu'ils répondront à une fonction principale de transport. Une orange, une balle, un cylindre sont des objets roulants. Les voitures, camions, rollers, bicyclettes, sont des objets roulants de type "véhicules" très familiers aux enfants Ils répondent à des besoins précis. Aborder ce type d'objets en classe permet de travailler les notions de : rond, boule, disque, roue tourner, rouler attacher (liaison fixe, liaison mobile) axe, châssis, palier, butée rotation, roulement (rotation d'un élément posé sur un plan), translation, déplacement, direction frottement, jeu fonctionnel énergie, propulsion. A. Motivations Découverte des caractéristiques des objets roulants et des véhicules. La maîtrise de la langue : utiliser le vocabulaire adapté, décrire des structures d'objets et des fonctionnements Expérimentation : nombreuses manipulations d'objets, d'outils et modes d'assemblage. B. Objectifs Technologie : Découvrir les objets qui roulent "incidemment" (boules, cylindres) et les objets roulants de type "véhicules", répondant à une fonction principale de transport. Acquérir des notions sur les matériaux, les assemblages, la rotation et le roulement. Sciences et technologie : Aborder de manière sous-jacente les notions de rotation, translation, déplacement, direction, vitesse, énergie, propulsion. Représentation et communication : Dessiner sa fabrication ou une solution technique, faire une fiche de fabrication. C. Plan de séquence Situation de départ Problème technique Observation collective des productions Nouvelle fabrication Traces écrites collecte d'objets divers "qui roulent" comment réaliser un chariot à deux roues? Recherche de solutions techniques deux solutions possibles réinvestissement dans la réalisation d'un châssis de voiture représentation par un dessin de la voiture fabriquée élaboration d'une analyse de fabrication
Prolongement réalisation d'une carrosserie ou recherche d'un mode de propulsion D. Mise en œuvre I. Situation de départ Découvrir, chercher des objets qui roulent. En collectant divers objets et en les rapportant en classe, le regard collectif et les échanges permettront de mettre en évidence : ce qui roule / ce qui ne roule pas ce qui roule et n'est pas un véhicule (par exemple, une orange, une bouteille) ce qui roule et est un véhicule (rollers, petite voiture) II. Fabrication 1 Fabriquer un chariot à deux roues Le matériel mis à disposition par le maître induit ou permet des solutions techniques pour la fabrication. On peut proposer : des tourillons ou piques à brochette pour les axes (essieux) des roues façonnées en bois ou plastique (voir OPITEC, par ex.) ou des bouchons plastique à percer à la vrille ou à l'emporte-pièce pour les roues des boîtes diverses ou des morceaux de carton ondulé assez épais pour le châssis. Les pailles constituent des éléments pouvant servir de palier (support de l'axe ou essieu), mais aussi de calage pour le guidage en translation. Des perles ou autres petits éléments bloquent les roues aux extrémités de l'essieu. La colle universelle, le pistolet à colle, la ficelle, peuvent être des modes d'assemblage. III. Observations Regard collectif sur les productions, avec test de roulement. On classe : ce qui roule / ce qui ne roule pas ce qui roule très bien / ce qui roule moins bien Quelles solutions techniques ont été trouvées pour le roulement? Il ressort deux possibilités pour permettre le roulement : l'essieu est solidaire du châssis ; la roue tourne sur l'essieu la roue est solidaire de l'essieu ; l'essieu est mobile, il est attaché au châssis mais peut tourner sur lui-même. essieu fixe (enfoncé de force dans cannelure), roue mobile
essieu mobile, roues fixés à l'essieu IV. Fabrication 2 Fabriquer un châssis de voiture Matériel : identique à celui de la fabrication 1. Réinvestissement des découvertes collectives précédentes et choix de la ou des solutions techniques les plus performantes. Le but visé ici, est d'obtenir une maquette de véhicule qui roule le mieux possible en ayant évité les frottements roue/châssis, ou essieu/palier (notion de jeu fonctionnel) en ayant «calé» les roues sur l'essieu (notion de butée, de guidage en translation) en ayant découvert le nécessaire parallélisme des axes, pour que le véhicule se déplace selon une trajectoire rectiligne (notion de direction) en ayant soigné les fixations des éléments entre eux (liaisons fixes et liaisons mobiles). Chacun réalise, teste en faisant rouler, réajuste et corrige les dysfonctionnements. Des phases de regard commun et critique collective peuvent permettre d'aider à surmonter des obstacles. Il faut alors, décrire, expliquer, proposer des solutions. Les échanges verbaux et argumentation apparaissent à l'oral. Des maquettes de solutions techniques répondant aux différents points évoqués plus haut, peuvent servir de modèle pour résoudre un problème. L'entraide au sein du groupe est sollicitée. La réalisation de châssis de char à voile (à trois roues) amène une nouvelle recherche de solution technique pour la roue avant (seule). châssis de char à voile, essieu fixe
Châssis de char à voile en bois, essieu mobile V. Représentation Les écrits personnels (cahier d'expérience) textes et dessins permettent de fixer les recherches et de garder trace d'un cheminement intellectuel et fabricatoire. Représenter par un dessin sa "voiture" : pour continuer le travail engagé, il est intéressant de passer par des représentations dessinées de ce qui vient d'être construit. Dessiner c'est comprendre, expliciter ce qui pourrait être confus ou diffus, c'est mettre en espace en deux dimensions des éléments existants en trois dimensions. C'est aussi garder une trace d'objets devenus des jouets qui quitteront la classe. dessins après fabrication - CP VI. Elaborer une analyse de fabrication
Faire figurer sous forme de tableau le matériel utilisé pour chaque élément de la voiture et le rôle de celui-ci, c'est clarifier encore la fabrication et s'engager vers la transmission d'un savoir-faire par l'élaboration d'une fiche de fabrication. Fonction Objet utilisé Opération à effectuer Outil Châssis Roue Essieu C'est aussi l'occasion d'imaginer des substitutions, des solutions techniques. VII. Prolongements A partir du châssis, ajouter une carrosserie ou encore, à partir du châssis, rechercher un mode de propulsion tirer avec une ficelle pousser à la main lancer avec un élastique faire rouler sur un plan incliné ajouter un «moteur à réaction» (ballon) ajouter une voile.