SCIENCES ET TECHNOLOGIE

SCIENCES ET
TECHNOLOGIE
Défi technologique
TITRE DE LA SEQUENCE :
2010- 2011
Niveau : Cycle 2
« Eau hissée haut ! des machines à monter l’eau »
Références
Webographie :
Les machines à monter l’eau (jeux
Le portail de l’eau sur Wikipédia
Les puits à eau sur Wikipédia
d’eau) de la cité de sciences
Le portail de l’enseignement des technologies à l’école primaire
Bibliographie à destination des adultes et des enfants :
Plouf de Philippe Corentin, Ecole des loisirs
Tintin au Tibet, Hergé, Casterman / Planche du sauvetage de Tintin par Haddock,
Kit de photographies de Yann Arthus Bertrand n°4 : l’eau : une ressource vitale
Patrimoine local : machines à monter l’eau du village, de la région (sortie/visite)
Objectifs :
Concevoir et fabriquer une ou plusieurs machines capables de monter de l’eau d’un récipient A vers un récipient B, sans se mouiller ni « toucher » l’eau
directement. La séquence propose en particulier un travail sur la poulie en lien avec l’extraction de l’eau d’un puits.
(programmes de 2008 et fiches connaissances de 2002)
Cycle 2 : Ils(les élèves) acquièrent des repères dans le temps et l’espace, des connaissances sur le monde et maîtrisent le vocabulaire spécifique
correspondant. Ils dépassent leurs représentations initiales en observant et en manipulant.
La matière et les objets
Ils distinguent :
- les solides, les liquides
Ils réalisent :
- des maquettes élémentaires pour comprendre le fonctionnement d’un appareil.
(Socle commun : palier 1)
L’élève doit être capable de :
- Observer et décrire pour mener des investigations
- Résoudre des problèmes très simples
Groupe IA-30-sciences octobre 2010
N° de la
séance
Rôle dans la
démarche
d’investigation
Activités conduites avec les élèves
Matériel à prévoir
Conclusion et aboutissement de la
séance
Type de trace écrite
Formulation élève avec lexique
Lecture* de l’album « Plouf » de Philippe Corentin. Montrer les
images sans les commenter
L’intégralité du récit se déroule au niveau d’un puits. Les différents
personnages font preuve de ruse pour ne pas rester piégés au fond du puits
dans lequel ils ont été tour à tour attirés. Ils utilisent le système
« poulie/corde/seau » pour remonter à la surface.
Questionnement : Allers-retours entre la fiction du livre et la réalité :
Peut-on voir la lune au fond d’un puits ? A quelle condition ? A quoi
servent les puits ? Qu’y a-t-il en général au fond d’un puits ? Comment
remonte-t-on l’eau d’un puits ? etc…
1
Elément déclencheur
et première prise de
représentations
(le puits équipé)
inventer une suite à l’histoire qui va permettre d’orienter la
recherche. Par exemple : Après plusieurs heures d’effort, le loup
arrive à sortir du puits par ses propres moyens. Il a beaucoup transpiré
et il a très soif. Pour se désaltérer, il décide de puiser un seau d’eau
bien fraîche après avoir accroché un nouveau seau à la corde…
schéma/dessin individuel dans le cahier de
sciences : « le loup puisant de l’eau »
Faire dessiner/schématiser le loup en train de puiser l’eau. Pour
aider les élèves, on peut prévoir une feuille photocopiée sur laquelle
n’est dessiné que le puits : trou profond dans la terre + margelle.
Confrontation et tri des productions :
eau présente ou non au fond du puits
système de levage présent ou non
orientation de la corde correcte ou pas
-…
Comparaison avec le puits de l’histoire dans l’album.
Définir ensemble ce qu’est un puits équipé, le rôle de la poulie.
(*remarque : L’entrée dans le défi (le projet) se fait ici par la lecture
d’un album ; Ce n’est qu’une situation parmi bien d’autres possibles.
On aurait pu par exemple, en fonction du patrimoine local, aller visiter
le(un) puits du village, observer son système de levage, recueillir le
témoignage d’un (ancien) utilisateur.
Groupe IA-30-sciences octobre 2010
Trace écrite de synthèse :
« Un puits équipé pour nous c’est ….
- un trou profond dans la terre,
- de l’eau au fond du trou,
un système pour aller chercher l’eau :
un seau, une corde, une poulie et un
support pour accrocher la poulie au
dessus du puits : la potence
La poulie permet de remonter le seau plein
d’eau avec plus de facilité.
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Prise des
représentations
(la poulie)
Apporter un récipient profond avec de l’eau au fond modélisant le
puits (poubelle, seau à parapluies…), la potence pour suspendre la
poulie peut aussi être fournie si on veut que les élèves se focalisent
uniquement sur la poulie
Proposer du matériel : bobines, bouchons plastique et roues en bois
de différents diamètres, rubans adhésifs, fil de fer, tiges métalliques,
piques à brochette, tourillons de bois, baguettes de bois, outils
manuels de perçage, scie à métaux, pinces coupantes, ficelle,
gobelets plastique, etc…
Délivrer une consigne : Vous allez devoir fabriquer, en groupe, à
l’aide du matériel proposé, une poulie et son support pour aller
chercher l’eau au fond du puits en vous inspirant de l’album Plouf (ou
du puits du village visité !)
schéma individuel du dispositif à fabriquer
schéma du groupe
liste du matériel à utiliser
schéma individuel du système projeté puis élaboration d’un schéma
commun dans un groupe de recherche avec rédaction de la liste du
matériel nécessaire
Construction en groupes
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modélisation :
première maquette,
premier essai
Trace écrite dans le cahier de sciences
(dictée à l’adulte si nécessaire) :
Garder une trace de ces premières maquettes : prendre des photos
Test de la maquette : Validation / invalidation du système
Analyse des dysfonctionnements et recherche de solutions
Groupe IA-30-sciences octobre 2010
 Liste des disfonctionnements et
recherche de l’origine :
- le seau racle sur la paroi du puits
(non centré)
- le seau ne rentre pas seul dans l’eau
(forme du seau, équilibre)
- la corde saute de la poulie (mauvais
guidage : gorge de la poulie pas
assez profonde, nécessité d’un
système en hauteur empêchant la
corde de sortir de la gorge, degré de
liberté de la poulie : la poulie ne se
positionne pas automatiquement dans
le plan de la corde, etc.)
 solutions envisagées pour résoudre
les problèmes rencontrés
Photos
Retour sur l’album : Plouf, photos, film, objet réel pour lister les
attributs de la poulie
4
Recherche
documentaire et / ou
exploration d’objets :
Fournir un schéma de poulie avec le vocabulaire spécifique
associé, nommer les différentes parties et leur fonction
(voir la fiche-outil concernant la poulie)
Comparaison avec les premières maquettes.
Si nécessaire, nouveau schéma et nouvelle liste du matériel
nécessaire
Une poulie c’est :
une roue avec une gorge profonde qui
tourne autour d’un axe.
l’axe est fixé à un support étroit appelé
chape, juste un peu plus large que la roue
la chape est fixée à un crochet tournant
(émerillon).
Le crochet permet de suspendre la poulie au
support en plein centre du puits
schéma de la poulie (cf fiche-outil)
Liste du matériel nécessaire pour réaliser la
maquette du nouveau système dessiné.
Photos de poulies, photocopies de
l’album…pour le cahier de sciences
5, 6, 7, ..
optimisation du modèle
Plusieurs séances pour trouver la poulie idéale (celle qui fonctionne !)
Prendre des photos, schématiser, lister les problèmes et les solutions
envisagées au fur et à mesure de l’optimisation.
Nouvelles explorations de vraies poulies si nécessaire…
Groupe IA-30-sciences octobre 2010
Ecrit de synthèse : « Une poulie c’est une
roue qui tourne autour d’un axe. Sa forme doit
permettre à la corde de ne pas s’échapper.
Elle permet de monter une charge comme un
seau rempli d’eau facilement, sans avoir à se
pencher au-dessus du puits.
Evaluation
Faire repérer la poulie dans d’autres objets techniques (jouets ou
non) : grue, canne à pêche, persienne, palan (vrais objets ou images)
Légender le schéma d’une poulie (mots fournis ou non à replacer au
bon endroit)
Retrouver le schéma qui « fonctionne le mieux » parmi 3 schémas.
(On peut utiliser des schémas produits par les élèves)
Associer cordes et poulies (Diamètres de corde différents, largeurs de
gorge différentes)
Proposer des maquettes qui ne fonctionnent pas ou pas bien et
demander la (ou les) raison(s) des dysfonctionnements
Etc…
Prolongements
possibles
Présenter une vidéo ou une collection de photos montrant différents
systèmes utilisés par l’homme pour capter de l’eau. (Remarque : éviter
dessins et schémas).
L’homme a inventé plusieurs systèmes pour
capter / puiser / monter l’eau : liste des
dispositifs.
A quoi servent tous ces systèmes ?
Comment fonctionnent-ils ?
et comment les nomme-t-on ?
Collection de photos pour la classe et le
cahier de sciences
Traiter les enjeux humains de l’eau, la nécessité de la capter et de
l’acheminer jusqu’à son lieu d’utilisation, de la protéger….
Prolongements
possibles
Une recherche similaire à celle proposée pour la poulie pourrait être
conduite sur le treuil, autre dispositif fréquemment utilisé pour extraire
l’eau d’un puits (voir fiche-outil du treuil)
Groupe IA-30-sciences octobre 2010
Français :
 Débat argumenté
 Exposé oral
 Lectures
Problèmes

documentaires
Maquettes
élémentaires
 Lectures
fictions
 Ecrits divers (cahier
d’expériences, affiches)
 Acquisition d’un
vocabulaire spécifique
Mathématiques :
 Grandeurs et mesures :
longueurs, masse, contenance
 Figures géométriques planes,
schémas, solides
 Problèmes
Pratique artistique et
histoire des arts :
 Voir des œuvres issues des
différents domaines
artistiques en lien direct
avec le défi
Défi « Eau hissée haut…
des machines à monter l’eau… » :
Concevoir et fabriquer une ou plusieurs
machines capables de monter de l’eau d’un
récipient A vers un récipient B, sans se
mouiller ni « toucher » l’eau directement.
Culture scientifique et
technologique :
Compétences sociales et
civiques :
 Participer en classe à un échange
verbal en respectant les codes de
la communication
Autonomie et initiative :
 Travailler en groupe
 S’engager dans un projet
TICE :
 Commencer à s’approprier un
 Observer et décrire pour
mener des investigations
environnement numérique
Recherches/traitement de texte
Découverte du monde de la
matière et des objets :
 Solides/liquides :
changements d’état
 Maquettes
élémentaires
Groupe
IA-30-sciences
octobre 2010
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