BricQ Motion Prime

Gymnaste

Qu’y a-t-il de plus chouette qu’une barre fixe de gymnastique ? Une barre fixe sur une voiture ! Fabriquons une voiture propulsée par un gymnaste.

30 à 45 min.
Débutant
11-14 ans (6ème, 5ème, 4ème, 3ème)
Hybrid
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Préparer

  • Passez en revue le matériel en ligne destiné aux élèves. Utilisez un projecteur pour partager ce matériel avec vos élèves pendant la leçon.
  • Si besoin, construisez à l’avance le modèle de gymnaste à utiliser pendant la leçon afin d’aider les élèves qui peineraient lors de la phase de construction.
  • Assurez-vous d’avoir traité les concepts pertinents (c.-à-d., les trois lois du mouvement de Newton) lors d’une leçon antérieure.
  • Tenez compte des capacités et des antécédents de tous vos élèves. Si besoin, différenciez la leçon pour la rendre accessible à tous. Reportez-vous à la section Différenciation ci-dessous pour découvrir des suggestions.

Éveiller

(Classe entière, 5 minutes)

  • Regardez la vidéo (également accessible via le matériel en ligne destiné aux élèves).
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  • Animez une brève discussion sur les forces qui permettent à un gymnaste de se balancer sur une barre fixe.
  • Posez des questions pertinentes, telles que :
    • Quelles forces sont nécessaires pour qu’un gymnaste entre en mouvement ? (Les gymnastes utilisent des forces de poussée et de traction avec leurs muscles pour générer une impulsion vers l’avant afin de surmonter la force de gravité qui les tire vers le bas).
    • Qu’est-ce qui rend le mouvement du gymnaste continu ? (Selon la première loi de Newton, un objet mis en mouvement continue de se déplacer jusqu’à ce qu’il soit arrêté par une force extérieure. Lorsque les muscles du gymnaste cessent de faire pression, la résistance de l’air et le frottement entre ses mains et la barre aboutissent à son arrêt en dessous de celle-ci, du fait de la gravité qui le tire vers le bas).
  • Expliquez à vos élèves qu’ils vont devoir construire une voiture propulsée par un gymnaste.
  • Distribuez un ensemble à chaque groupe.

Explorer

(Petits groupes, 30 minutes)

  • En binômes, demandez à vos élèves de construire le modèle de gymnaste. Dites-leur de se relayer, l’un recherchant les briques tandis que l’autre construit, en échangeant les rôles après chaque étape.
  • La construction de ce modèle prend 15 à 20 minutes environ. Une fois la construction terminée, demandez à vos élèves de trouver un espace ouvert afin d’essayer leur modèle.
  • Reportez-vous à la section Astuces ci-dessous pour découvrir des conseils de construction.
  • Demandez-leur ensuite d’effectuer les trois expériences présentées dans le matériel destiné aux élèves.

Expérience 1 :

  • Demandez à vos élèves d’utiliser un morceau de ruban de masquage pour marquer une ligne, puis de balancer le gymnaste avec les leviers à cliquet repliés et d’observer ce qu’il se passe.

Expérience 2 :

  • Demandez à vos élèves d’essayer de faire avancer la voiture-pendule à l’aide des leviers à cliquet.
  • Demandez-leur d’abaisser le levier à cliquet avant sur leur voiture.
  • Demandez-leur de placer leur modèle sur la ligne de départ, de tirer le pendule à 90° vers l’arrière puis de le lâcher.
  • Dites-leur d’utiliser une brique LEGO® pour marquer la distance parcourue par leur voiture, de la mesurer puis de la noter sur leur fiche de travail (Support pour l’enseignant - Ressources supplémentaires).
  • Demandez-leur ensuite de prévoir quelle distance leur voiture parcourra s’ils tirent le pendule vers l’arrière au maximum (c.-à-d., à environ 160°). Dites-leur de placer une autre brique pour marquer la distance prévue (p).
  • Demandez-leur de faire un essai pour tester leur prévision et de noter la distance effectivement parcourue (a) sur leur fiche de travail (Support pour l’enseignant - Ressources supplémentaires).

Expérience 3 :

  • Demandez à vos élèves de replier les deux leviers à cliquet. Indiquez-leur d’observer ce qu’il se passe quand ils relâchent le gymnaste alors que la voiture est calée contre leur main.

Expliquer

(Classe entière, 5 minutes)

  • Rassemblez la classe pour que les élèves partagent ce qu’ils ont observé en petits groupes.  
  • Posez des questions pertinentes, telles que :
    • Pourquoi la voiture fait-elle des allers-retours alors que les deux leviers à cliquet sont repliés ? (Elle oscille vers l’arrière et vers l’avant parce que la force nette est nulle.)
    • Quelles sont les forces à l’œuvre ? (La force de gravité tire le gymnaste vers le bas. Le pendule est fermement fixé au pivot en haut, et il y a peu de frottement au niveau des roues/essieux, la voiture se déplace donc légèrement en avant et en arrière lorsque le gymnaste se balance. Cependant, le mouvement vers l’avant est plus ou moins égal au mouvement vers l’arrière, la voiture ne change donc pas vraiment d’emplacement.)
    • Quel modèle récurrent avez-vous pu observer dans le mouvement de la voiture ? (La voiture ralentit entre chaque balancement du gymnaste.)
    • Pourquoi la distance parcourue par la voiture diminue-t-elle peu à peu ? (Le pendule perd peu à peu de l’amplitude en raison du frottement au niveau des roues et des essieux, ainsi qu’en raison de la résistance de l’air, jusqu’à finalement s’arrêter à son point le plus bas).
    • Quel effet un élan plus important du pendule a-t-il sur la distance parcourue ? (Un élan plus important génère une plus grande impulsion, menant la voiture plus loin.)
    • Qu’avez-vous observé lorsque vous avez relâché le gymnaste alors que la voiture touchait votre main, sans que les leviers à cliquet ne soient enclenchés ? (Une force égale et opposée s’exerce, que vous pouvez sentir contre votre main lorsque vous faites pression.)
    • Si vos élèves ont des difficultés à répondre, posez-leur ces questions :
      • Avez-vous poussé la voiture ?
      • Pourquoi s’est-elle déplacée ?

Enrichir

(Classe entière, 5 minutes)

  • Si vous avez le temps, invitez vos élèves à trouver un moyen de faire reculer leur voiture.
  • Prévoyez suffisamment de temps pour que les élèves démontent leurs modèles, trient les briques dans les plateaux et rangent leurs postes de travail.

Évaluer

(En continu tout au long de la leçon)

  • Commentez les performances de chaque élève.
  • Mettez en place une auto-évaluation.
  • N’hésitez pas à utiliser les rubriques d’évaluation fournies.

Checklist d’observation

  • Évaluez la capacité de vos élèves à décrire comment la masse d’un objet et les forces qui agissent dessus peuvent modifier son mouvement.
  • Créez un barème adapté à vos besoins, par exemple : 
    1. Soutien supplémentaire nécessaire
    2. Capacité à travailler en autonomie
    3. Capacité à apprendre aux autres

Auto-évaluation

  • Demandez à chaque élève de choisir la brique qui représente le mieux ses performances. 
    • Vert : Avec un peu d’aide, je peux décrire comment la force et la masse peuvent modifier le mouvement d’un objet. 
    • Bleu : Je peux décrire comment la force et la masse peuvent modifier le mouvement d’un objet.
    • Violet : Je peux décrire et expliquer comment la force et la masse peuvent modifier le mouvement d’un objet.

Évaluation croisée

  • Encouragez vos élèves à s’évaluer entre eux :
    • En utilisant le barème de briques ci-dessus pour évaluer mutuellement leurs performances
    • En présentant leurs idées et en formulant des commentaires constructifs
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Astuces

Astuces De Construction

  • Il est courant que les élèves se trompent en construisant les bras du gymnaste (ils les construisent vers l’arrière). Dans ce cas, montrez-leur un modèle terminé et soulignez les différences de construction.
  • Rappelez à vos élèves qu’ils peuvent compter les trous des barres et des plaques pour s’assurer de placer les briques correctement.

Différenciation

Pour simplifier :

  • Demandez à vos élèves de réaliser uniquement les expériences 1 et 3, en ignorant les cliquets.

Pour aller plus loin :

  • Laissez vos élèves comprendre par eux-mêmes comment faire reculer la voiture, puis réitérez l’expérience 2 (ils devront replier le levier à cliquet avant et abaisser le levier à cliquet arrière sur l’engrenage).
  • Mettez-les au défi de repenser le modèle pour qu’il aille plus loin, toujours avec un poids de briques égal à la masse du pendule.

Extensions

(Remarque : cela étend la durée du cours.)
Pour intégrer des notions de mathématiques, demandez à vos élèves de positionner le gymnaste à cinq angles différents avec l’un des leviers à cliquet enclenché. Demandez-leur de consigner la distance parcourue pour chaque angle. Pour un défi supplémentaire, demandez-leur de réaliser un graphique en indiquant la hauteur de départ du pendule en abscisses et la distance parcourue par la voiture en ordonnées. Demandez-leur ensuite de décrire et d’expliquer le résultat obtenu.

Cycle 4 – Approfondissements – 5e, 4e, 3e Mathématiques - Chercher, Représenter, Raisonner, Calculer
Croisements entre enseignements: « Sciences, technologie et société »

Apprentissage hybride 1:1

Vous pouvez télécharger le plan de cours du kit d’apprentissage personnel à partir des ressources d’apprentissage hybride.

Support pour l’enseignant

Les élèves vont :

  • Explorer le mouvement d’un « gymnaste » (c.-à-d. un pendule) sur roues et expliquer comment il illustre les trois lois du mouvement de Newton
  • Prévoir comment les forces agissant sur un objet peuvent en modifier le mouvement
  • Ensemble LEGO® Education BricQ Motion Prime (un par binôme)
  • Ruban de masquage
  • Mètre (un par groupe)

Français
Comprendre et s’exprimer à l’oral

  • Participer de façon constructive à des échanges oraux.

Physique
Pratiquer des démarches scientifiques

  • Identifier des questions de nature scientifique.
  • Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question scientifique.
  • Concevoir une expérience pour la ou les tester.
  • Mesurer des grandeurs physiques de manière directe ou indirecte.
  • Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant.
  • Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observations et mettre en œuvre des démarches propres aux sciences.

Concevoir, créer, réaliser

  • Concevoir et réaliser un dispositif de mesure ou d’observation.

S’approprier des outils et des méthodes

  • Planifier une tâche expérimentale, organiser son espace de travail, garder des traces des étapes suivies et des résultats obtenus.

Pratiquer des langages

  • S’exprimer à l’oral lors d’un débat scientifique.

Technologie
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques

  • Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure, un protocole.
  • Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte.
  • Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant.
  • Participer à l’organisation et au déroulement de projets.

Concevoir, créer, réaliser

  • Associer des solutions techniques à des fonctions.
  • Imaginer des solutions en réponse au besoin.
  • Réaliser, de manière collaborative, le prototype de tout ou partie d’un objet pour valider une solution.

Pratiquer des langages

  • Décrire, en utilisant les outils et langages de description adaptés, la structure et le comportement des objets.

Mathématiques
Chercher

  • S’engager dans une démarche scientifique, observer, questionner, manipuler, expérimenter (sur une feuille de papier, avec des objets, à l’aide de logiciels), émettre des hypothèses, chercher des exemples ou des contre-exemples, simplifier ou particulariser une situation, émettre une conjecture.
  • Tester, essayer plusieurs pistes de résolution.
  • Décomposer un problème en sous-problèmes.

Représenter

  • Utiliser, produire et mettre en relation des représentations de solides (par exemple, perspective ou vue de dessus/de dessous) et de situations spatiales.

Raisonner

  • Résoudre des problèmes impliquant des grandeurs variées (géométriques, physiques, économiques) : mobiliser les connaissances nécessaires, analyser et exploiter ses erreurs, mettre à l’essai plusieurs solutions.
  • Mener collectivement une investigation en sachant prendre en compte le point de vue d’autrui.

Calculer

  • Calculer avec des nombres rationnels, de manière exacte ou approchée, en combinant de façon appropriée le calcul mental, le calcul posé et le calcul instrumenté (calculatrice ou logiciel).

Matériel destiné aux élèves

Fiche de travail de l’élève

Vous pouvez télécharger, consulter ou partager cette ressource sous la forme d’une page HTML en ligne ou d’un PDF à imprimer.

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