Marche à pied

• Cette leçon s’intéresse à l’énergie cinétique d’une personne marchant à une vitesse constante. Vos élèves commenceront par comptabiliser le nombre de pas qu’ils ont effectués. Ils utiliseront ensuite cette valeur pour calculer la distance parcourue, la vitesse de marche moyenne et l’énergie cinétique moyenne de ce mouvement. Le Hub est doté d’un accéléromètre intégré, capable de détecter des mouvements sur les 3 axes (c.-à-d. haut/bas, gauche/droite, avant/arrière). Lorsque le Hub est porté au niveau des hanches, il bouge au rythme des pas et enregistre les données d’accélération. Le graphique qui en résulte présente les valeurs minimales et maximales pour ces données. La précision de ces seuils dépend du maintien du Hub en position verticale tout au long de l’enregistrement. La précision du nombre de pas comptabilisés dépend quant à elle de la qualité des seuils minimum et maximum, ainsi que des valeurs d’étalonnage définies dans le programme.

• Utilisez divers supports pour initier vos élèves au concept d’énergie cinétique.

Lancer une discussion

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

• Comment mesurer la vitesse à laquelle vous marchez ?
• Comment mesurer ou calculer l’énergie d’un objet en mouvement ?
• De quel type d’énergie s’agit-il ?

Demandez à vos élèves de formuler des hypothèses par écrit.

• Demandez à vos élèves de construire un podomètre capable de comptabiliser le nombre de pas effectués. Ils peuvent créer leur propre modèle ou suivre les instructions de montage spécifiques au modèle Podomètre dans l’application.
• Invitez-les à tester leur modèle en utilisant le programme suggéré.
• Demandez-leur d’examiner le graphique de l’accélération au fil du temps et d’expliquer à quoi correspond un pas.

• 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 représenter l’énergie cinétique qu’ils produisent lorsqu’ils marchent à l’aide de leur programme. Ils peuvent programmer la station d’accueil pour accomplir cette tâche.
• 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 la relation entre l’énergie cinétique et la vitesse

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. Indiquez-leur toutefois que, pour que les données soient pertinentes, il est essentiel que le Hub reste perpendiculaire au sol.

Pour aller plus loin :

• Demandez à vos élèves de construire leur propre podomètre.
• Proposez-leur de répéter l’expérience en utilisant un smartphone ou une tablette comme podomètre, puis de comparer les résultats des deux expériences.
• Cela nécessite une application capable d’afficher les données du capteur de l’appareil.

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 :

• Demandez à vos élèves d’identifier les éléments de leurs expériences qui ont nécessité une approximation. Dites-leur de garder à l’esprit que la longueur des pas n’est pas toujours constante et que les podomètres offrent un niveau de précision limité (c.-à-d. qu’ils incluent une marge d’erreur).
• Demandez-leur de développer une version théorique de leurs expériences en décrivant la courbe idéale pour un pas.

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’effectuer des recherches sur la façon dont les montres intelligentes ou les smartphones comptabilisent le nombre de pas. Invitez-les à décrire brièvement par écrit comment fonctionne cette technologie, en précisant notamment le pourcentage d’erreur.
• Proposez-leur d’étudier comment la reconnaissance de modèles, du point de vue de l’IA, permet à ces appareils intelligents de détecter les pas.

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