Course de caisses à savon

• Passez en revue le matériel en ligne destiné aux élèves. Utilisez un projecteur pour partager ce matériel avec vos élèves pendant la leçon.
• Cette leçon fait appel à des concepts fondamentaux de la physique tels que les forces de poussée et de traction, le frottement et les mesures de distance Expliquez-les aux élèves en termes simples et imagés.
• Aménagez un circuit en dégageant une zone lisse sur une longueur d’un mètre minimum, afin que les élèves puissent tester leurs caisses à savon. Utilisez un morceau de ruban de masquage pour marquer la ligne de départ.
• 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.

• Avant de montrer la vidéo, posez les questions suivantes :
  • Comment peut-on faire avancer une voiture sans utiliser de moteur ?
  • Avez-vous déjà entendu parler des courses de caisses à savon ?
• Regardez la vidéo (également accessible via le matériel en ligne destiné aux élèves).

• Animez une discussion sur les forces à l’œuvre dans le cadre de la course de caisses à savon de la vidéo.
• Si vos élèves ont besoin d’être un peu orientés, aidez-les en leur demandant :
  • Grâce ou à cause de quoi les caisses à savon avancent-elles rapidement
    ou lentement ? La force de poussée, les collines, le frottement.
  • Que se passerait-il si les conducteurs lâchaient leurs caisses à savon?
    Elles continueraient à rouler.
  • Qu’est-ce qui peut ralentir une caisse à savon ? Un frein, un frottement.
• Expliquez à vos élèves qu’ils vont devoir construire une caisse à savon et un lanceur à ressort.
• Distribuez un ensemble à chaque groupe.

• En binômes, demandez à vos élèves de construire le modèle de caisse à savon. Dites-leur de se relayer, l’un recherchant les briques tandis que l’autre construit, en échangeant les rôles après chaque étape.
• Reportez-vous à la section Astuces ci-dessous pour découvrir des conseils de construction.
• Une fois la construction terminée, demandez à chaque binôme de placer son lanceur sur la ligne de départ.
• Dites à vos élèves de mesurer la distance parcourue à chaque fois qu’ils propulsent leur caisse à savon. Ils peuvent utiliser une règle ou des manipulations de mesure.
• Donnez à vos élèves les instructions suivantes pour le défi de test :
  • Poussez ou tirez le ressort vers l’avant et maintenez-le en place. Faites remarquer que cette opération rétracte le ressort et modifie sa forme.
  • Placez la caisse à savon à côté de la figurine.
• Astuce : la caisse à savon parcourra une plus grande distance si vous la faites rouler en arrière afin qu’elle touche la brique jaune de poussée avant de lâcher le ressort. Faites une démonstration.
• Lâchez le ressort et regardez la caisse à savon s’élancer.
• Essayez de pousser avec le frein jaune enclenché, puis retirez-le et observez la distance parcourue par la caisse à savon.
• Effectuez 3 essais avec le frein, et 3 sans le frein. Placez une autre figurine avec un drapeau à damier au point d’arrêt de la caisse à savon après chaque essai. Si la distance précédente est dépassée, déplacez la figurine pour marquer le nouveau point d’arrêt ; sinon, laissez-la où elle est.
• Les élèves peuvent consigner les résultats de leurs essais sur leur fiche de travail (Support pour l’enseignant - Ressources supplémentaires).

• Rassemblez les élèves afin d’échanger sur ce qu’ils ont construit.

• Posez des questions pertinentes, telles que :

  • Que pouvez-vous dire sur la façon dont le frein a affecté la distance parcourue par la caisse à savon ?
    Expliquez que le frein est poussé contre la roue de la voiture et qu’il la ralentit.
    Le sol exerce également une force de poussée sur la roue. Ces forces sont appelées « frottement ».
  • Selon vous, pourquoi la caisse à savon a-t-elle parcouru une plus grande distance lors de certains essais ?
  • Qu’avez-vous remarqué à propos de la force de poussée ?

• Demandez à vos élèves de regarder les flèches sur le lanceur.

  • Pourquoi y a-t-il deux flèches ?
  • Qu’indiquent-elles (c.-à-d., pousser/tirer) ?

• Pour expliquer le frottement plus en détail, demandez à vos élèves de brandir leurs mains en l’air. Expliquez que c’est facile parce qu’il y a peu de frottement. Demandez-leur ensuite de faire glisser leurs mains sur leur bureau. Expliquez que plus ils poussent vers le bas, plus il est difficile de bouger leurs mains. C’est parce qu’il y a un effet de frottement important. Le frein de la caisse à savon fonctionne de la même façon.

• Demandez à vos élèves d’aligner tous leurs lanceurs afin de réaliser une course de caisses à savon. Quel engin va le plus loin ? Pourquoi ?
• Prévoyez suffisamment de temps pour que les élèves démontent leurs modèles, trient les briques dans les plateaux et rangent leurs postes de travail.

• Posez des questions d'orientation pour encourager vos élèves à « réfléchir à voix haute » et à expliquer leur raisonnement en ce qui concerne les décisions qu’ils ont prises pour résoudre les problèmes rencontrés lors de la construction.

Checklist d’observation

• Évaluez la capacité de vos élèves à décrire comment différentes forces influent sur la façon dont une poussée ou une traction plus importante permet d’accélérer ou de ralentir.
• 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 : Je pense pouvoir décrire ce que signifient « pousser » et « tirer ».
  • Bleu : Je peux décrire ce que signifient « pousser » et « tirer ».
  • Violet : Je peux décrire ce que signifient « pousser » et « tirer », et je peux aider un camarade à comprendre.

Évaluation croisée

• Demandez à vos élèves de discuter de leur expérience de travail en groupe.
• Encouragez-les à utiliser les tournures suivantes :
  • J’ai aimé quand tu...
  • J’aimerais en savoir plus sur le moment où tu...

Astuces de construction

• C’est un modèle difficile. Si vous remarquez des erreurs, signalez-les afin que le problème ne s’aggrave pas au fur et à mesure. Au bout de 20 minutes, la plupart des élèves doivent avoir au moins construit le lanceur. Notez qu’il est recommandé d’interrompre la construction à l’issue de ce délai, afin de laisser suffisamment de temps pour l’expérimentation. S’ils n’ont pas terminé de construire la caisse à savon, demandez-leur de pousser un repère ou une boule de papier.
• Veillez à construire ce modèle vous-même avant la leçon. Gardez-le comme exemple pour montrer comment il est censé fonctionner.
• Lors de chaque lancement :
  • L’un des élèves doit tirer vers l’avant sur la flèche jaune et maintenir le lanceur en place.
  • L’autre doit quant à lui placer la caisse à savon à côté de la figurine. Pour optimiser le transfert d’énergie, assurez-vous que la caisse à savon touche la brique de poussée.
  • Lâchez le ressort pour propulser la caisse à savon.

Pour simplifier :

• Demandez à vos élèves de pousser uniquement la base de la caisse à savon, sans la boîte jaune.

Pour aller plus loin :

• Mettez au défi vos élèves de reconstruire le lanceur en changeant l’emplacement du ressort pour voir si cela améliore les performances (c.-à-d., le ressort est-il absolument nécessaire ?).
• Mettez au défi vos élèves de concevoir de nouveaux engins capables de rouler encore plus loin.

(Remarque : cela étend la durée du cours.)
Pour intégrer des notions de mathématiques, demandez à vos élèves d’utiliser différentes unités de mesure pour déterminer la distance parcourue par leurs caisses à savon, puis de les comparer. Ils peuvent, par exemple, mesurer la distance parcourue en briques LEGO^®, en tenons LEGO, en chaussures ou à l’aide de n’importe quelle autre unité de mesure créative.

Cycle 2 - Apprentissages fondamentaux – CP, CE1, CE2 - Mathématiques - Chercher, Modéliser, Raisonner
Croisements entre enseignements : Questionner le monde