Séquence objets techniques – Essoreuse et Bicyclette

Transcription

Séquence cycle 3 : « Découvrir des objets techniques : L’essoreuse à salade et la bicyclette »
Compétences travaillées (attendus de fin de cycle) :
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques
Proposer, avec l'aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature technologique :
- formuler une question ou une problématique technologique simple ;
- proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou un problème ;
- interpréter un résultat, en tirer une conclusion ;
- formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
Concevoir, créer, réaliser
Identifier les évolutions des besoins et des objets techniques dans leur contexte.
Décrire le fonctionnement d'objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
Réaliser en équipe tout ou une partie d'un objet technique répondant à un besoin.
S'approprier des outils et des méthodes
Choisir ou utiliser le matériel adapté pour réaliser une production.
Faire le lien entre la mesure réalisée, les unités et l'outil utilisés.
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
Pratiquer des langages
Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme simple).
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
Didier Jan-DDEC56- 2016
Se situer dans l'espace et dans le temps
Replacer des évolutions scientifiques et technologiques dans un contexte historique, géographique, économique et culturel.
Se situer dans l'environnement et maitriser les notions d'échelle.
Plan de la séquence :
I- Comprendre le fonctionnement de l’essoreuse à salade
II- Modéliser le fonctionnement de l’essoreuse à salade.
III- Identifier le système de transmission de mouvement dans la bicyclette.
IV-Modéliser le système de transmission de mouvement de la bicyclette.
V- Identifier les évolutions du vélo depuis son invention
Ressources pour la conception de cette séquence :
- Séquence « Objets techniques et transmission de mouvement », Orpheecole : http://cycle3.orpheecole.com/2013/12/sciences-c-3-sequence-complete-objetstechniques-et-transmissions-de-mouvements/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=sciences-c-3-sequence-complete-objets-techniques-ettransmissions-de-mouvements
- Séquence « Transmission et transformation de mouvements », eds24 : http://www.perigord.tm.fr/~ecolescienc/pages/activite/monde_homme/mcanismes_1_pdf/mcanismes_12.pdf
- Pictogrammes : Sciences et technologie, académie Aix Marseille : http://www.tice1d.13.ac-aix-marseille.fr/sciencestechno/spip/spip.php?article232
I- Comprendre le fonctionnement de l’essoreuse à salade
Phase
Situation de
départ
Recherche
d’hypothèses
Modalité
Collectif
Collectif
Activité/Déroulement
Présentation d’une essoreuse à salade à la classe.
Faire tourner la manivelle et constater collectivement que le bac tourne plus vite
que la manivelle.
Questionnements :
1- A quoi ça sert que le bac tourne plus vite que la manivelle ?
2- Comment le bac tourne-t-il plus vite que la manivelle ?
Matériel et documents
nécessaires
Essoreuse à salade avec
cuve transparente.
Traces pour les élèves
Pictogramme : « Question »
Chaque élève note les
questions.
Pictogramme : « Hypothèses »
Les élèves copient les
hypothèses ou l’enseignant les
garde pour les remettre
tapées lors de la séance
suivante.
Recherche collective de réponses. Prise de note au tableau des hypothèses
émises.
1- A quoi ça sert que le panier tourne plus vite que la manivelle ?
Recherche
Par
groupe
Manipulation d’une essoreuse à salade remplie de feuilles mouillée :
Consignes :
a- Tourner le panier directement avec la main sans le couvercle le plus vite
possible.
b- Tourner le panier en utilisant le couvercle et la manivelle.
Une essoreuse avec cuve
transparente par groupe
remplie de feuille d’arbres
mouillées
Pictogramme : « Observation »
Chaque élève réalise un
schéma de ce qui est observé
et rédige une phrase.
Observation, schématisation et prise de note.
Synthèse
Collectif
Confrontation des observations et rédaction collective d’une réponse à la
question 1 :
Lorsque l’on tourne le panier directement avec la main, le panier ne tourne pas
assez vite pour éjecter l’eau à l’extérieur du panier.
Lorsque l’on tourne avec la manivelle, la vitesse plus importante de rotation de la
cuve permet d’éjecter l’eau vers l’extérieur du panier. Les feuilles sont « collées »
à la paroi du panier.
Apport possible de l’enseignant : « La force qui éjecte l’eau à l’extérieur s’appelle
la force centrifuge ».
Un vidéo projecteur et un
visualiseur peuvent permettre
de confronter quelques prises
de notes réalisées par des
élèves.
Pictogramme : « Conclusion »
Les élèves copient la synthèse
ou l’enseignant la garde pour
la remettre tapée lors de la
séance suivante.
2- Comment le panier tourne-t-il plus vite que la manivelle ?
Recherche
Synthèse
Groupe
Collectif
Manipulation d’un couvercle d’essoreuse.
Consigne :
- Tourner la manivelle et observer ce qui se passe à l’intérieur du couvercle.
Observation et prise de note.
Confrontation des observations et rédaction collective d’une réponse à la
question 2 :
« A l’intérieur du couvercle, une petite roue dentée fixée à la manivelle entraîne
une grande roue dentée qui entraîne le couvercle. La grande roue tourne plus
vite que la petite. »
En complément, les élèves légendent les deux schémas de l’essoreuse et les
collent à la suite de la synthèse écrite.
Un couvercle d’essoreuse par
groupe. (Choisir des
couvercles laissant
apparaître une partie du
mécanisme d’engrenages)
Un vidéo projecteur et un
visualiseur peuvent permettre
de confronter quelques prises
de notes réalisées par des
élèves.
Deux feuilles schémas :
l’essoreuse et le mécanisme
du couvercle.
(annexes 1 et 2)
Chaque élève réalise un
schéma de ce qui est observé
et rédige une phrase.
et colle les documents
légendés.
II- Modéliser le fonctionnement de l’essoreuse à salade.
Phase
Modalité
nécessaires
A l’aide du matériel à leur disposition, les élèves doivent modéliser le
fonctionnement du couvercle de l’essoreuse à salade. La consigne suivante est
donnée :
« Créer un mécanisme capable de reproduire les mouvements de l'essoreuse.»
Recherche
Groupe
Le matériel est disposé sur une table pour tous les groupes.
Chaque groupe dispose d’une feuille « commande de matériel » sur laquelle
figure la liste du matériel disponible.
1- Le groupe conçoit sont projet et complète la fiche « commande ». Chaque
membre fait une représentation du projet sur son cahier.
2- Un ou deux membres du groupe vont chercher le matériel avec la fiche
« commande » et la boîte vide.
3- Les membres du groupe réalisent la modélisation.
Confrontation
Recherche
Collectif
Groupe
Chaque groupe présente sa réalisation.
Une évaluation est faite collectivement : est-ce que la réalisation présentée
modélise le couvercle de l’essoreuse ?
Indicateurs :
- une grande roue entraine une autre plus petite dont le mouvement est accéléré.
- une manivelle permet de tourner la grande roue.
Si besoin, la nécessité d’avoir un support, un châssis pour fixer les roues dentées
est mise en évidence.
On pourra ajouter comme indicateur le fait que le mouvement se transforme en
dessous et non pas sur le même plan (comme dans l’essoreuse).
Suite aux remarques faites lors de la confrontation, les membres de chaque
groupe
- notent ce qu’ils doivent améliorer.
- réalisent un nouveau mécanisme.
- Kit de matériel « Légo » ou
« Celda ».
- Fiche « commande de
matériel par groupe »
(annexe 3)
- Une boîte vide par groupe
Pictogramme : « Modélisation »
Chaque groupe photographie
sa réalisation. La photographie
sera imprimée par l’enseignant
et remise à chaque membre
du groupe lors de la séance
suivante.
suivante.
Confrontation
Une nouvelle évaluation est faite collectivement.
Des observations sont faites et rédigées sous forme de synthèse :
- On constate que les deux roues ne tournent pas dans le même sens.
- Pour accélérer le mouvement, il faut que la grande roue transmette le
mouvement à la petite roue.
- Si c’est la petite roue qui transmet le mouvement à la grande roue, le
mouvement ralentit.
Synthèse
En prolongement, l’enseignant peut proposer pour chaque réalisation :
- de compter le nombre de dents de chaque roue.
- de compter le nombre de tour fait par chaque roue.
et ainsi de mettre en évidence la situation de proportionnalité.
On peut ainsi rajouter un élément à la synthèse :
séance suivante.
- Le nombre de tours de chaque roue dépend de leur nombre de dents :
Par exemple, si la petite roue a 13 dents et la grande 52 dents, quand on fait un
tour avec la grande roue, la petite en fait 4 car 52 = 4 x 13.
III- Identifier le système de transmission de mouvement dans la bicyclette
Phase
Situation de
départ
Confrontation
et recherche
d’hypothèses
Recherche par
observation
Synthèse
Modalité
Individuel
Après un rappel du dispositif permettant de transmettre le mouvement dans
l’essoreuse à salade, chaque élève doit compléter un dessin tronqué de
bicyclette en y ajoutant le mécanisme qui permet de transmettre le mouvement.
Collectif
L’enseignant sélectionne des dessins représentatifs des différentes propositions et
les présentent à la classe. Une comparaison est effectuée et un échange permet
de valider ou non les propositions selon qu’elles permettent ou pas de transmettre
le mouvement. Celles qui semblent le permettre sont gardées comme hypothèse
et comme trace collective.
Groupe
Collectif
Chaque groupe doit observer le système de transmission de mouvement (pédalier
+ chaîne + pignons) et le confronter avec les différentes propositions dessinées. Il
doit valider ou non les différentes propositions.
Un dessin tronqué est projeté et complété par des élèves, corrigé par l’enseignant
si nécessaire. Une légende pour préciser le vocabulaire est ajoutée : plateau
pédale, pédalier, chaîne, pignon.
Une nouvelle question est posée collectivement aux élèves : Pourquoi la roue
dentée fixée sur la roue arrière est-elle plus petite que celle fixée sur les pédales ?
Il s’agit de vérifier que les élèves sont capables de faire le lien avec le mécanisme
de l’essoreuse à salade.
Après confrontation des réponses et validation par l’enseignant, un texte synthèse
est rédigé :
Les muscles de nos jambes transmettent un mouvement au pédalier, constitué des
pédales et d’une grande roue dentée (plateau).
La rotation du plateau entraîne la chaîne qui a son tour entraîne la petite roue
dentée (pignon).
Comme le pignon est fixé à la roue arrière, c’est lui qui l’a fait tourner.
Comme le pignon est plus petit que le plateau, il tourne plus vite. La roue arrière
fait donc plus de tour que les pédales : le mouvement est accéléré.
nécessaires
Fiche « dessin tronqué de la
bicyclette »
(annexe 4)
Chaque élève garde sa fiche
dans son classeur ou son
cahier.
Pictogramme : « Hypothèses »
Si possible, visualiseur et
vidéo projecteur
Un vélo par groupe
Fiche « dessin tronqué de la
bicyclette » projetée.
(annexe 4)
Si VPI, le paperboard
« Bicyclette tronquée » pour
Open sankoré.
(annexe 5)
Un document avec les dessins
validés par la classe comme
permettant de transmettre le
mouvement est remis à
chaque élève.
Le document avec les dessins
proposés dans la phase
précédente avec la mention
« valide » sur le ou les dessins
correspondants s’il y en a.
séance suivante.
IV- Modéliser le système de transmission de mouvement de la bicyclette :
Phase
Modalité
nécessaires
A l’aide du matériel à leur disposition, les élèves doivent modéliser le
fonctionnement du système de transmission de mouvement de la bicyclette. La
consigne suivante est donnée :
« Inventer un mécanisme permettant de reproduire le système de transmission de
mouvement de la bicyclette.»
Recherche
Groupe
Le matériel est disposé sur une table pour tous les groupes.
Chaque groupe dispose d’une feuille « commande de matériel » sur laquelle
figure la liste du matériel disponible.
- Kit de matériel « Légo » ou
« Celda ».
- Fiche « commande de
matériel par groupe »
(annexe 3)
- Une boîte vide par groupe
pictogramme « modélisation»
1- Le groupe conçoit sont projet et complète la fiche « commande ». Chaque
membre fait une représentation du projet sur son cahier.
2- Un ou deux membres du groupe vont chercher le matériel avec la fiche
« commande » et la boîte vide.
3- Les membres du groupe réalisent la modélisation.
Confrontation
Recherche
Collectif
Groupe
Chaque groupe présente sa réalisation.
Une évaluation est faite collectivement : est-ce que la réalisation présentée
modélise le système de transmission de mouvement de la bicyclette ?
Indicateurs :
- des pédales sont fixées sur une grande roue
- une chaîne relie la grande roue à une plus petite.
- la rotation des pédales permet de faire tourner la petite roue.
Si besoin, la nécessité d’avoir un support, un châssis pour fixer les roues dentées
est mise en évidence (rappel de la modélisation de l’essoreuse.
Suite aux remarques faites lors de la confrontation, les membres de chaque
groupe
- notent ce qu’ils doivent améliorer.
- réalisent un nouveau mécanisme.
suivante.
suivante.
Confrontation
Prolongement
Une nouvelle évaluation est faite collectivement.
En prolongement, l’enseignant peut proposer pour chaque réalisation :
- de compter le nombre de dents de chaque roue.
- de compter le nombre de tour fait par chaque roue.
et ainsi de mettre en évidence la situation de proportionnalité (comme lors de la
modélisation de l’essoreuse).
V- Identifier les évolutions du vélo depuis son invention
Phase
Situation de
départ
Modalité
Collectif
- Question : Comment la bicyclette a évolué depuis son invention ?
- Regarder la vidéo « Evolution of the bicycle ».
Chaque groupe dispose
- de quatre images correspondant à une étape de l’évolution de la bicyclette :
la draisienne, le vélocipède à pédale (ou Michauline), le grand Bi, la bicyclette
avec transmission par chaîne.
- d’un tableau en format A3.
Recherche
Confrontation
et synthèse
Prolongement
possibles
Groupe
Collectif
Collectif
nécessaires
Vidéoprojecteur
Vidéo :
https://vimeo.com/735
81450
Les élèves notent la question.
- 4 images par groupe
- Un tableau vierge en format
A3 par groupe
(annexes 6 et 7)
1- Mettre dans l’ordre les images (première colonne).
2- Identifier le besoin qui a conduit à une évolution (deuxième colonne).
3- Identifier la solution technique qui permet de répondre au besoin (troisième
colonne).
Il conviendra au préalable d’expliciter les termes « besoins » et « solution
technique ».
- Un tableau vierge projeté
- Chaque groupe présente son rangement chronologique en justifiant ses choix.
La vidéo est visionnée une seconde fois pour valider (ou non) les réponses
proposées. Le tableau avec les photos dans l’ordre est alors projeté.
- Chaque groupe présente sa réponse au besoin et à la solution technique
correspondante ayant conduit à chaque évolution.
Un échange permet de valider une réponse collective qui est notée dans un
tableau projeté.
Un tableau à compléter
avec les photos dans l’ordre.
(annexe 9)
Pour illustrer le lien entre l’évolution des besoins de vitesse et les solutions
techniques, on peut utiliser l’animation « Histoire du vélo ».
L’enseignant peut mettre en place une activité de comparaison de la distance
parcourue par plusieurs bicyclettes sur la cour pour un tour de pédale.
Les élèves seront alors amenés à identifier ce qui explique cette différence :
- taille des roues de la bicyclette ?
- taille des roues dentées (plateau et pignon ?)
Pictogramme : « Recherche »
Si VPI, le paperboard
« Evolution de la bicyclette »
pour Open sankoré.
(annexe 8)
Animation « Histoire du vélo »
à projeter :
https://www.edumediasciences.com/fr/media/341lhistoire-du-velo
(Attention, sans
abonnement, le visionnage
est à durée limitée)
Le tableau complété
collectivement est imprimé et
remis à chaque élève.
(annexe 10)
Photos mettant en évidence
les différences de distances
parcourues.
Texte rédigé collectivement
expliquant cette différence.
VI – Evaluation : (voir annexe 11)

Séquence objets techniques – Essoreuse et Bicyclette

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