Set de base MINDSTORMS EV3

Premier engrenage

Construisez un modèle d’engrenage pour maîtriser les principes fondamentaux des engrenages.

45 à 90 min.
Débutant
Niveaux 6-8
lesson-header-2-2

Plan de cours

1. Préparer

  • Lisez la documentation destinée aux élèves dans l’application Salle de classe EV3.
  • Recueillez des informations sur les engrenages, afin d’aider vos élèves à comprendre des concepts tels que le rapport de transmission, les engrenages menants et menés et les engrenages intermédiaires.

2. Éveiller (5 min)

  • Utilisez les idées évoquées dans la section Lancer une discussion ci-dessous pour engager une discussion en lien avec cette leçon.
  • Répartissez les élèves en binômes.

3. Explorer (20 min)

  • Demandez à chaque binôme de construire le modèle d’engrenage.
  • Demandez-leur ensuite d’effectuer un test afin de vérifier que le modèle a été bien construit et qu’il fonctionne correctement.

4. Expliquer (10 min)

  • Demandez à vos élèves de réaliser l'expérience pour chacune des combinaisons d'engrenage indiquées et de consigner leurs résultats.
  • Assurez-vous qu’ils créent leur propre tableau de test.

5. Enrichir (10 min)

  • Demandez à vos élèves de déterminer de quelle façon les différentes combinaisons d'engrenage sont liées au nombre de rotations et au sens de rotation.
  • Demandez à chaque binôme de synthétiser brièvement les résultats de ses expériences.
  • N'oubliez pas de prévoir un peu de temps pour tout ranger.

6. Évaluer

  • Commentez les performances de chaque élève.
  • N’hésitez pas à utiliser les rubriques d'évaluation fournies.

Lancer une discussion

Les engrenages sont partout ! Pour faire simple, les engrenages sont des roues à dents qui s'engrènent pour transmettre un couple, augmenter ou réduire une vitesse, ou encore changer un sens de rotation.

engage-2-2

Lancez une discussion sur les engrenages. Posez des questions pertinentes, telles que :

  • Qu'est-ce qu'une roue d'engrenage ?
  • Pouvez-vous citer des machines qui utilisent des engrenages ?
  • Qu'advient-il du sens de rotation lorsque deux engrenages s’engrènent ?
  • De quelle manière le rapport de transmission est-il lié au nombre de dents des engrenages ?

Astuces de construction

Instructions de montage

Utilisation du modèle
Placez le modèle sur une surface solide et plane. Assurez-vous que le repère de l’engrenage et le repère du moteur de référence pointent vers le haut. Exécutez le programme et suivez le repère de l'engrenage pour compter le nombre de rotations. Les deux moteurs doivent effectuer exactement une rotation. Les élèves modifieront l'engrenage du moteur droit et utiliseront le moteur gauche comme référence.

Expérimentation
Pendant l’expérience, partagez les astuces suivantes :

  • Consignez le numéro de l'expérience, la mention multiplication ou démultiplication, le rapport de transmission, votre prédiction de ce qui va se passer, le nombre de rotations observé et le sens de rotation dans un tableau de test. Assurez-vous de laisser suffisamment d'espace pour pouvoir consigner d'autres observations.
  • Réalisez l’expérience pour chaque combinaison d’engrenage.

Astuces de codage

Programme

EV3 Classroom-Programs 2-2-program fr-fr

Différenciation

Pour simplifier :

  • Aidez vos élèves à déterminer la façon dont les combinaisons d’engrenage sont liées au nombre de rotations et au sens de rotation du repère de l’engrenage.
  • Réduisez le nombre de combinaisons d’engrenage à tester.

Pour aller plus loin :

  • Encouragez vos élèves à définir une fonction pour prédire le nombre de rotations en fonction du rapport de transmission.
  • Demandez-leur de modifier le programme pour chaque combinaison d'engrenage, de sorte que le repère de l’engrenage effectue exactement une rotation.

Opportunités d’évaluation

Checklist d’observation de l’enseignant
Créez un barème adapté à vos besoins, par exemple :

  1. Objectif partiellement atteint
  2. Objectif atteint
  3. Objectif dépassé

Utilisez les critères suivants pour évaluer la progression de vos élèves :

  • Comprendre comment les engrenages affectent le sens de rotation de la roue entraînée
  • Expliquer de quelle façon le rapport de transmission est lié au nombre de rotations de la roue entraînée
  • Calculer le rapport de transmission en fonction du nombre de dents des roues d’engrenage

Auto-évaluation
Demandez à chaque élève de choisir le niveau qui représente le mieux ses performances.

  • Bronze : J'ai réalisé les expériences, mais je n’ai pas réussi à prédire leur résultat en me basant sur la combinaison d’engrenage utilisée.
  • Argent : Avec un peu d'aide, j'ai prédit le sens de rotation dans les expériences en me basant sur la combinaison d’engrenage utilisée.
  • Or : J'ai utilisé mes connaissances sur les combinaisons d'engrenage pour prédire correctement le sens de rotation et le nombre de rotations dans les expériences.
  • Platine : J'ai utilisé mes connaissances sur les combinaisons d'engrenage pour prédire correctement le sens de rotation et le nombre de rotations dans les expériences. J'ai aussi prédit leur impact sur la vitesse et le couple de la roue entraînée.
assessment-row

Extension Arts du langage

Pour intégrer des notions d’arts du langage :

  • Demandez à vos élèves de rédiger un bref rapport présentant les résultats de leurs expériences ainsi que des exemples concrets de machines utilisant des engrenages.
  • Demandez-leur de créer une présentation expliquant les résultats de leurs expériences et ce qu'ils ont appris.

Remarque : cela étend la durée du cours.

Monde professionnel

Les élèves qui ont apprécié ce cours pourraient être intéressés par les secteurs professionnels suivants :

  • Fabrication et ingénierie (pré-ingénierie)
  • Sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (sciences et mathématiques)

Support pour l’enseignant

Les élèves vont :

  • Apprendre à calculer les rapports de transmission
  • Maîtriser l'utilisation de configurations d'engrenage simples

Technologie en 4ème

  • Matière, mouvement, énergie, information
  • Matériaux et objets techniques
  • Dimensions développées:*
  • dimension d'ingénierie - design : comprendre, imaginer et réaliser de façon collaborative des objets.
  • dimension socio-culturelle : discuter les besoins, les conditions et les implications de la transformation du milieu par les objets et systèmes techniques.
  • dimension scientifique pour résoudre des problèmes techniques, analyser et investiguer des solutions techniques, modéliser et simuler le fonctionnement et le comportement des objets et systèmes techniques

Mathématiques en 4ème

  • Grandeurs et mesures
  • Espace et géométrie
  • Organisation et gestion de données, fonctions

Physique-chimie en 4ème

  • Mouvements et interactions
  • L'énergie et ses conversions
  • Des signaux pour observer et communiquer

Informatique en 4ème

  • Acquérir des méthodes qui construisent la pensée algorithmique et développent des compétences dans la représentation de l’information et de son traitement, la résolution de problèmes, le contrôle des résultats.

Matériel pour les élèves

Téléchargez, consultez ou partagez la fiche de travail de l’élève sous la forme d’une page HTML ou d’un fichier PDF à imprimer.

LEGO, the LEGO logo, the Minifigure, DUPLO, the SPIKE logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks and/or copyrights of the LEGO Group. ©2020 The LEGO Group. All rights reserved. Use of this site signifies your agreement to the terms of use.