PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE Titre : À vous les architectes! Thème : Technologie Niveau(x) scolaire(s) : 2 e cycle Durée : 4 heures Préalables : Matériel pour l ensemble de la problématique : Un sac de mini guimauves par élève ou équipe Une boîte de cure-dents par élève ou équipe Annexes 1 à 4 Photos ou images de structures humaines (pont, tour, pyramide...) Pistes d intégration suggérées : Mathématiques : Figures géométriques et sens spatial Frises et dallages : - observation et production de régularité à l aide de figures géométriques; - observation et production de dallage à l aide de la réflexion. Auteurs(es) : Julie Demers Sonia Dionne Chantal Pépin Commission scolaire de la Rivière-du-Nord Références : THOUIN, Marcel. Problèmes de sciences et technologie, Éditions Multi Mondes. 1
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 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 SAVOIRS ESSENTIELS: Univers matériel Matière : Les propriétés de la matière (forme) Forces et mouvements : effets d une force sur la direction d un objet, effets combinés de plusieurs forces sur un objet et effets de l attraction gravitationnelle Techniques et instrumentation : Conception et fabrication de structures Langage approprié :Terminologie liée à la compréhension de l Univers matériel REPÈRES CULTURELS : Histoire : Les sept merveilles du monde Personnes : Grands architectes Limite de la science : la résonance des ponts qui les rend fragiles si on y marche en cadence. 2
COMPÉTENCES TRANSVERSALES D'ordre intellectuel Exploiter l'information Résoudre des problèmes Exercer son jugement critique Mettre en oeuvre sa pensée créatrice D'ordre méthodologique Se donner des méthodes de travail efficaces Exploiter les technologies de l'information et de la communication (TIC) D ordre personnel et social Structurer son identité Coopérer 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 STRATÉGIES Stratégies d exploration Réfléchir sur ses erreurs afin d en identifier la source. Stratégies d instrumentation Recourir à des outils de consignation. Stratégies de communication Confronter différentes explications ou solutions possibles pour en évaluer la pertinence. SUGGESTIONS POUR L UTILISATION DES TIC 3
ACTIVITÉS FONCTIONNELLES But : PRÉPARATION Susciter la curiosité des élèves sur des structures spectaculaires du monde. Éveiller les élèves aux principes que sous-tendent la conception et la fabrication de structures. Nature des activités : Présenter la mise en situation (annexe 1). Carte d exploration sur les structures spectaculaires qu ils connaissent (annexe 2). «Connaissez-vous des constructions spectaculaires? Lesquelles?» Recherche et collecte de données d informations sur des structures spectaculaires (Internet, encyclopédie, dictionnaire, discussions avec parents, ) en utilisant l annexe 3 nos 1 et 2). Présentation des sept merveilles du monde (annexe 4). Faire observer 2 ou 3 photos de structures (un pont, une tour, une pyramide...). Suite aux observations, questionner sur les caractéristiques d une bonne construction (forme, matériaux, centre de gravité...) annexe 3 no3. Matériel : Annexes 1 à 4 Photos ou images de structures humaines (pont, tour, pyramide...) Sécurité : 4
PROBLÈME RÉALISATION Question : Comment construire la structure la plus spectaculaire? Conceptions fréquentes chez les élèves : Utilisation du carré ou du rectangle pour faire la base de la structure. Concepts scientifiques : Les tours qui tiennent le mieux en équilibre sont celles dont la base est relativement large et le sommet étroit (comme la tour Eiffel), car leur centre de gravité est relativement bas. Il est possible de construire des tours plus élancées, mais leur équilibre est généralement plus précaire. Matériel : Un sac de mini guimauves et une boîte de cure-dents par équipe Approches et solutions possibles : Les élèves planifient leur structure en faisant un croquis commenté. Ils construisent leur structure en y apportant des ajustements selon leurs observations. Questionnement pendant la réalisation : o Crois-tu vraiment que ta structure sera solide? pourquoi? o Qu arrivera-t-il lorsque les guimauves vont sécher? o Comment pourrais-tu la modifier pour la rendre plus solide? o Pourquoi veux-tu recommencer? ** Prévoir deux temps distincts : un pour la construction de la structure et un autre pour permettre aux guimauves de sécher et d observer ce qui se passe. Sécurité : Attention aux indigestions de guimauves. 5
ACTIVITÉS DE STRUCTURATION But : INTÉGRATION Tirer des conclusions qui permettent de nommer des concepts scientifiques. Nature des activités : Savais-tu que (voir les concepts scientifiques) Le cercle et l ovale sont parmi les formes les plus résistantes. Par exemple : l oeuf est presque incassable lorsqu on applique une pression à ses extrémités et l igloo n a pas de poutre pour supporter son toit. Les structures qui tiennent le mieux en équilibre sont celles dont la base est relativement large car leur centre de gravité est relativement bas. Le triangle est une structure de base rigide qui ne peut s effondrer ni se déformer. C est donc une forme de base qui est souvent utilisée en architecture et en ingénierie, tout spécialement dans la construction de toits et de ponts. Le carré est également utilisé mais souvent en y ajoutant des poutres diagonales pour augmenter sa solidité. Les élèves complètent l annexe 3 no4. Exposé oral en équipe annexe 3 no5 Photo de la structure, équipe gagnante et exposition Dernière partie de l annexe 3 no6 Matériel : Sécurité : 6
ENRICHISSEMENT, ÉVALUATION ET RETOUR Enrichissement possible : Recherche sur les sept merveilles du monde moderne. Moyens d'évaluer les apprentissages des élèves : Compétence 1, le critère no3 Compétence 3, le critère no1 Outils : Annexe 3 nos 5 et 6 et le croquis commenté Observations pendant la construction Commentaires des élèves : Votre propre évaluation de l'ensemble de cette problématique : 7
BIBLIOGRAPHIE Site Internet pour les sept merveilles : http://perso.wanadoo.fr/jean.levant LIVRES, VIDÉOS, CD-ROMS, AUTRES LEXIQUE Gravité : Force de gravitation exercée par un astre sur un corps quelconque. Centre de gravité : Point d application de la résultante des actions de la pesanteur sur toutes les parties du corps. Forme géométrique : Manière d être extérieure, configuration des corps, des objets relatifs à la géométrie. 8