Prêts ? Sautez !

• Cette leçon explore le concept d’énergie potentielle. L’équation pour l’énergie potentielle est E_p = mgh, où la valeur de « g » est connue et « m » peut être une valeur déterminée ou approchée. Ici, la variable inconnue est la hauteur du saut, que vos élèves devront mesurer. Ils commenceront d’abord par mesurer cette valeur à l’aide du capteur de distance orienté vers le bas (assurez-vous qu’ils se trouvent sur une surface plane). Puis ils exploreront d’autres méthodes en utilisant le capteur d’accélération du Hub.

Lancer une discussion

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

• Qu’est-ce que l’énergie potentielle ?
• Jusqu’à quelle hauteur pouvez-vous sauter ?
• À quelle quantité d’énergie (potentielle) cela correspond-il ?

Demandez à vos élèves de formuler des hypothèses par écrit.

• Demandez à vos élèves de construire une kettlebell capable d’enregistrer les données relatives à un saut. Ils peuvent créer leur propre modèle ou suivre les instructions de montage spécifiques au modèle Kettlebell dans l’application.
• Invitez-les à tester leur modèle en utilisant le programme suggéré.
• Assurez-vous qu’ils sautent correctement, en maintenant la kettlebell pointée en direction du sol (privilégiez les surfaces lisses et évitez les tapis ou la moquette).

• Proposez-leur d’ajuster leur programme afin d’améliorer leurs performances.
• Encouragez-les à enregistrer le plus de données possible lors de leurs expériences.
• 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 :
  • Demandez-leur de sauter avec une masse plus importante (p. ex., avec un sac sur le dos) et de comparer leurs sauts du point de vue de l’énergie potentielle.
• 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 informations. 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 d’énergie potentielle avec ses propres mots, en faisant le lien avec la masse et la hauteur

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 :

• Demandez à vos élèves de recréer l’expérience en utilisant uniquement le Hub (et peut-être le capteur de distance).
• Assurez-vous qu’ils modifient le programme suggéré dans l’application SPIKE de sorte qu’il corresponde à la configuration de leur modèle.
  • Les données d’accélération sont pertinentes tant que le Hub reste perpendiculaire au sol.

Pour aller plus loin :

• Demandez à vos élèves d’identifier d’autres façons de déterminer la hauteur d’un saut :
  • À l’aide du capteur d’accélération du Hub
  • À partir d’un enregistrement vidéo du saut
  • À l’aide du temps uniquement

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

Programme de la solution

Astuces relatives aux données scientifiques
Voici un exemple des données que les élèves peuvent obtenir.

Extension Mathématiques

Pour intégrer des notions de mathématiques :

• Au lieu d’enregistrer la distance entre le dessous de la kettlebell et le sol à l’aide du capteur de distance, demandez à vos élèves d’utiliser les données d’accélération pour déterminer la hauteur du saut.
• Demandez-leur d’utiliser chacune de ces méthodes (en mesurant la distance et en la calculant à partir des données d’accélération) pour déterminer l’énergie potentielle, puis d’indiquer, selon eux, quelle méthode est la plus compliquée ou la plus efficace, et pourquoi.

Remarque : Cela étend la durée de la leçon.

Extension Arts du langage

Pour intégrer des notions d’arts du langage :

• Demandez à vos élèves d’expliquer par écrit ce qu’il se passe lors d’un saut. Invitez-les à faire des recherches sur la force musculaire et sur la biomécanique, puis à comparer les performances de l’Homme en matière de saut à celles de plusieurs animaux.
• Proposez-leur d’étudier un prototype de robot capable de sauter, puis de décrire par écrit comment les ingénieurs ont tenté de reproduire l’impulsion musculaire.

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 :

• Services thérapeutiques
• Ingénierie et technologie