En montée

• Cette leçon s’intéresse au phénomène de transfert d’énergie. Vos élèves apprendront que pour qu’un cycliste maintienne une vitesse constante (c.-à-d. une énergie cinétique constante) en montée (c.-à-d. pour gagner de l’énergie potentielle), il doit fournir une certaine énergie. Cette leçon utilise un modèle de vélo électrique. Son énergie provient de l’augmentation de la consommation d’énergie du moteur. En situation réelle, avec un vélo classique, cette énergie viendrait de l’effort supplémentaire produit par le cycliste.
• Utilisez divers supports pour initier vos élèves au concept de transfert d’énergie.

Lancer une discussion

Lancez une discussion en posant des questions pertinentes, telles que :

• Que se passe-t-il du point de vue de la vitesse lorsque l’on monte une colline ?
• Quel type d’énergie gagne-t-on lorsque l’on monte une colline ?
• Que faut-il faire pour maintenir un niveau d’énergie constant à vélo (votre système) ?
• Pourquoi ?

Demandez à vos élèves de formuler des hypothèses par écrit.

• Demandez à vos élèves de construire un vélo intelligent capable d’enregistrer la consommation d’énergie de son moteur ainsi que l’angle d’une pente. Ils peuvent créer leur propre modèle ou suivre les instructions de montage spécifiques au modèle Vélo intelligent dans l’application.
• Demandez-leur de tester leur modèle sur une surface plane en utilisant le programme suggéré dans l’application SPIKE.
• Invitez-les ensuite à examiner le graphique et à documenter leurs observations :
  • Pourquoi les deux tracés ont-ils cette forme ?

• Demandez à vos élèves de répéter l’expérience en créant une pente à l’aide de la boîte de l’ensemble SPIKE Principal et d’une planche.
• Proposez-leur d’expliquer comment le moteur du vélo intelligent génère de l’énergie pour maintenir une vitesse constante.
• Invitez-les ensuite à expliquer la relation entre la consommation d’énergie du moteur et l’angle de la pente.
• Demandez-leur d’exporter leurs données au format CSV afin qu’ils puissent les manipuler dans d’autres logiciels s’ils le souhaitent.

• Si vos élèves ont encore accès aux ensembles SPIKE Principal, demandez-leur d’accomplir les tâches proposées dans l’application SPIKE afin d’enrichir leur expérience avec un apprentissage pratique, par exemple :
  • Mettez vos élèves au défi de créer leur propre parcours, avec une surface plane et des pentes ascendantes et descendantes.
  • Demandez-leur d’imaginer à quoi ressemblerait le graphique de la consommation d’énergie du moteur, puis d’effectuer ce parcours avec le vélo afin de voir s’ils avaient vu juste.
• S’ils n’y ont plus accès, demandez-leur de compléter leur carnet d’inventeur ou de réaliser l’une des activités d’extension suggérées ci-dessous. Notez que la plupart de ces activités peuvent être effectuées à l’aide des données recueillies au cours de la séance pratique.
• Organisez une session de partage afin que vos élèves puissent échanger leurs conclusions et les résultats de leurs expériences. Vous pouvez choisir la méthode et/ou l’outil les plus efficaces selon vous (c.-à-d. en personne ou en ligne).

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

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

• Objectif partiellement atteint
• Objectif atteint
• Objectif dépassé

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

• Savoir programmer un appareil pour enregistrer des données sous forme de graphique linéaire
• Savoir interpréter le graphique linéaire obtenu
• Être capable d’expliquer le concept de transfert d’énergie avec des termes appropriés

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

• Bleu : Je sais représenter des données sous forme de graphique à l’aide du programme fourni dans l’application.
• Jaune : Je sais créer mon propre graphique linéaire et en expliquer les résultats.
• Violet : J’ai créé de nouvelles expériences par moi-même.

Évaluation croisée

Encouragez vos élèves à partager leur opinion en :

• Leur demandant d’évaluer mutuellement leurs performances à l’aide de l’échelle de briques colorées ci-dessus.
• Leur demandant de formuler des commentaires constructifs sur le travail des autres afin d’aider leurs camarades à améliorer leurs performances lors de la séance suivante. Il s’agit d’une excellente occasion d’utiliser des outils de vidéoconférence ou de publication sur un blog dans le cadre d’un scénario d’apprentissage mixte.

Pour simplifier :

• Présentez à vos élèves le concept de proportion directe.
• Demandez-leur de trouver des exemples de proportion directe dans leur vie quotidienne.

Pour aller plus loin :

• Demandez à vos élèves de construire leur propre vélo intelligent.
• Mettez-les au défi d’établir leurs propres protocoles scientifiques et de déterminer quelle(s) valeur(s) suivre et comment.

Astuces de construction

Astuces de codage

Cette leçon est conçue pour être lue lorsque le Hub est connecté via USB ou Bluetooth. Lorsque vous êtes connecté, les données collectées par le Hub sont directement transférées à votre appareil et tracées en temps réel sur le graphique linéaire.

Programme principal

Astuces relatives aux données scientifiques

Voici un exemple des données que les élèves peuvent obtenir.

Extension Mathématiques

Pour intégrer des notions de mathématiques :

• Assurez-vous que vos élèves réalisent que les deux valeurs représentées sur le graphique (c.-à-d. l’angle et la consommation d’énergie du moteur) sont enregistrées au fil du temps.
• Demandez-leur d’effectuer des manipulations de données afin de représenter sous forme de graphique la consommation d’énergie du moteur en fonction de l’angle de la pente, à la fois manuellement et à l’aide d’outils en ligne.

Remarque : Cela étend la durée de la leçon.

Extension Arts du langage

Pour intégrer des notions d’arts du langage :

• Demandez à vos élèves de tenir un journal de recherche, en documentant leurs hypothèses et leurs conclusions comme le ferait un scientifique.
• Proposez-leur de rédiger un article de journal faisant état d’une découverte scientifique majeure, en précisant les protocoles scientifiques utilisés comme le ferait un journaliste.
• Présentez-leur plusieurs articles scientifiques et journaux de recherche, puis demandez-leur de les comparer et de documenter leurs observations.

Remarque : Cela étend la durée de la leçon.

Monde professionnel

Les élèves qui ont apprécié cette leçon pourraient être intéressés par les secteurs professionnels suivants :

• Sciences de la santé
• Éducation et formation
• Sciences, technologie, ingénierie et mathématiques
• Transport, distribution et logistique