Communiquer grâce à la lumière et au son

(REMARQUE : Cette leçon est composée d’une partie A et d’une partie B. Elles sont toutes deux essentielles pour que les élèves aient accès à l’ensemble des apprentissages du programme. Si le temps vous est compté, passez en revue les deux parties et sélectionnez les éléments répondant aux besoins de vos élèves.)

Dans le cadre de cette leçon, l’apprentissage clé réside dans la conception et la construction d’un dispositif de transmission de messages utilisant la lumière ou le son pour communiquer à distance. Vos élèves concevront leurs propres codes lumineux ou sonores pour communiquer. Ils créeront ensuite un dispositif qui constituera un moyen amusant et concret de tester ces codes. La leçon fournit quelques suggestions de code et d’exemples de construction/programmation à titre d’inspiration. Demandez à vos élèves de concevoir leurs propres codes et dispositifs de transmission de messages.

• Contexte scientifique - Communiquer grâce à la lumière et au son : Les solutions de communication longue distance sont aussi vieilles que l’humanité.
  • Les civilisations antiques se servaient de tambours, de messagers à pied qui transmettaient des messages oraux, de cavaliers qui transportaient des messages inscrits dans l’argile ou sur du papyrus, ainsi que de signaux de fumée.
  • Plus tard, des drapeaux, des miroirs et des sémaphores ont été utilisés pour communiquer à l’aide de codes.
  • Depuis le XIX^e siècle, les appareils électriques (télégraphe, téléphone, radio, satellites et l’internet) ont augmenté les distances d’émission et réception des messages à travers le monde entier et même dans l’espace.
• Acquérir des connaissances préalables - Communiquer grâce à la lumière et au son : À l’aide de votre matériel scientifique et mathématique de base, partagez des informations, des images et des définitions.
  • Les nombres (par exemple de 1 à 20) représentent des quantités pouvant être dénombrées.
  • Les personnes ont quotidiennement recours au son et à la lumière, notamment lorsqu’elles parlent, utilisent des appareils numériques ou des alarmes électroniques, allument et éteignent des lampes, etc.
  • Vocabulaire clé : code, communiquer.
• Expérience en matière de construction et de programmation : Passez en revue les suggestions contenues dans le Plan de cours. Pour cette leçon, vous pouvez également :
  • Vous appuyer sur le didacticiel Le voyant lumineux dans le menu Commencer de l’application SPIKE.
  • Utiliser les sections Blocs Événement, Blocs Son et Blocs Voyant du menu Aide>Blocs Icône de l’application SPIKE pour aider vos élèves à acquérir des connaissances sur les façons de programmer avec du son et de la lumière pour envoyer des messages.
  • Utiliser la leçon « Vibration musicale » pour permettre à vos élèves d’acquérir plus d’expérience dans la conception de dispositifs capables de créer du son.
• Matériel : Trouvez des images de phares et de feux de signalisation, le cas échéant, pour aider vos élèves à se familiariser avec le sujet.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Daniel habite en face de chez Sofie. Que pourrait-il construire pour lui envoyer des messages ?

• RÉFLÉCHIR—Animez une brève discussion sur le ou les sujets de la leçon, en utilisant l’image de l’histoire si vous le souhaitez.

  • Supposons que vous vouliez parler à quelqu’un qui ne se trouve pas à côté de vous. Essayez d’envoyer un message à une personne située de l’autre côté de la pièce. Mais ne parlez pas. (Amenez vos élèves à réfléchir au fait que nous pourrions avoir besoin de communiquer en ayant recours à un effet lumineux ou sonore.)
  • Et si cette personne n’était pas dans la pièce ? Que pourriez-vous faire ? (Téléphone, appel vidéo, courriels)
  • Comment les gens utilisent-ils la lumière pour envoyer des messages ? (Vous pouvez montrer à vos élèves des images pour favoriser l’acquisition de connaissances, notamment de feux de signalisation clignotants qui indiquent aux conducteurs quand s’arrêter et passer, de phares clignotants qui guident les marins loin du danger et de personnes faisant clignoter les phares de leur voiture pour envoyer des signaux).
  • Réfléchissons au problème de Daniel. Quelles questions vous posez-vous ? Comment pouvons-nous l’aider à résoudre son problème ? (Les élèves se demandent peut-être si les fenêtres de Daniel et de Sofie sont ouvertes ou fermées, si la solution devra fonctionner de jour ou de nuit, etc.)

• Distribuez un ensemble LEGO^® Education SPIKE^™ Essentiel et un appareil muni de l’application à chaque binôme.

• Pendant que les élèves travaillent, vous pouvez partager les exemples ci-dessous pour les aider à construire ou à programmer. Précisez qu’il ne s’agit que d’un exemple. Les élèves doivent construire et programmer le dispositif qu’ils ont conçu.

• Demandez à vos élèves d’effectuer les tâches suivantes :

  • Discuter du problème de Daniel et des moyens d’y remédier.
  • Réfléchir aux différentes façons d’utiliser la lumière pour créer des codes afin de transmettre des messages. Les écrire (Aidez vos élèves avec des exemples, tels que clignoter une fois = oui ; deux fois = non ; trois fois = je ne sais pas).
  • Utiliser le modèle de base pour CONCEVOIR et CONSTRUIRE un dispositif qui permet de communiquer à l’aide de lumières clignotantes, en commençant par réaliser des croquis pour approfondir leurs idées.
  • PROGRAMMER le dispositif pour qu’il soit capable d’envoyer des messages en utilisant les codes lumineux qu’ils ont préparés.

• Animez une séance de réflexion sur les façons d’utiliser l’ensemble SPIKE^™ Essentiel pour concrétiser leurs idées. Vous pouvez notamment leur demander :

  • De choisir les éléments de l’ensemble qui sont essentiels pour communiquer par le biais de la lumière (la matrice lumineuse et les capteurs).
  • Comment programmer la lumière pour qu’elle change de couleur et produise ainsi des codes plus intéressants (par exemple, clignoter une fois en rouge = heureux ; clignoter une fois en bleu = triste).

• Encouragez vos élèves à modifier leur modèle jusqu’à ce qu’il fonctionne comme prévu.

• À la moitié du temps de travail, demandez à vos élèves d’échanger leurs idées en suivant la routine habituelle de la classe, puis de modifier leur modèle en s’inspirant des informations partagées.

Exemples

• Rassemblez vos élèves pour une session de partage.

• Demandez à chaque binôme d’utiliser son modèle et ses projets de conception pour démontrer et expliquer :

  • Leur idée de conception et la raison pour laquelle ils l’ont retenue.
  • Comment leur dispositif permet de communiquer à distance.
  • La partie la plus difficile de la résolution du problème.
  • Si leur solution fonctionne ou s’ils doivent la modifier.
  • Le code qu’ils ont créé.

Si vous souhaitez passer à la partie B – Expliquer, demandez à vos élèves de conserver leurs modèles intacts ou prévoyez du temps pour la reconstruction.

PARTIE B (45 minutes)

• Répétez les étapes de la partie A – Expliquer pour que d’autres groupes puissent présenter et expliquer ce qu’ils ont appris.

• (5 min) Donnez un peu de contexte pour aider vos élèves à enrichir leur modèle :

  • Outre la lumière, les gens utilisent également le son pour envoyer des signaux au quotidien.
  • Avez-vous des exemples ? Quels messages envoient-ils ? (les alarmes incendie, les sirènes des voitures de police ou des ambulances, les sonneries des téléphones et des sonnettes ; ces sons servent principalement à indiquer aux gens de faire attention et parfois à les alerter d’une situation dangereuse.)
  • Encouragez vos élèves à citer d’autres signaux sonores de la vie quotidienne. Ensuite, animez une brève séance de réflexion sur les façons d’utiliser les trois blocs Son dans l’application SPIKE.
  • Demandez-leur : Quels sons pouvez-vous utiliser ? (Rendez-vous dans l’application SPIKE >Aide>Blocs Icône pour obtenir des réponses.)

• (15 min) Demandez ensuite à vos élèves de tester et d’améliorer leurs modèles afin de relever le défi suivant dans l’application :

  • Prévoyez différentes façons d’utiliser le son pour créer des codes afin de transmettre des messages. Écrivez-les. (Aidez les élèves avec des exemples, comme le son des applaudissements = heureux ; les aboiements de chien = envie de jouer).
  • Concevez et construisez un appareil qui émet des sons. Programmez-le de sorte qu’il utilise ces sons pour envoyer des messages codés. (Reportez-vous à la section Préparer pour vous référer à la leçon Vibration musicale susceptible d’aider vos élèves.)

• (5 min) Demandez à vos élèves de partager les connaissances, les idées ou les compétences :

  • Qui les ont aidés à relever le défi.
  • Qu’ils ont acquises lors de la construction.

• Demandez à vos élèves de ranger les ensembles et les espaces de travail.

• Posez des questions d’orientation pour encourager les élèves à réfléchir et à prendre des décisions dans le cadre des phases de réflexion, de construction et de programmation.

Checklist d’observation

• Passez en revue les objectifs d’apprentissage (Encadré Support pour l’enseignant).

• Utilisez la checklist pour évaluer les progrès des élèves :

  • Ils peuvent élaborer leurs propres codes en utilisant du son et de la lumière.
  • Ils peuvent concevoir, construire et décrire les caractéristiques d’appareils utilisant la lumière et le son (codes) pour remédier au problème de la communication à distance.
  • Ils peuvent modifier leurs dispositifs jusqu’à ce qu’ils fonctionnent comme prévu.

Auto-évaluation

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

• Brique bleue : Je pense être capable de suivre des instructions pour créer un programme.
• Brique jaune : Je suis capable de suivre des instructions pour créer un programme.
• Brique verte : Je suis capable de suivre des instructions pour créer un programme et je peux aider un camarade.

Évaluation croisée

En binômes, demandez à vos élèves de discuter de leur expérience collaborative.
Encouragez-les à utiliser les tournures suivantes :

• J’ai aimé quand tu…
• J’aimerais en savoir plus sur la façon dont tu…

Pour simplifier :

• Suggérez un code simple (p. ex., clignoter une fois = oui ; deux fois = non ; trois fois = je ne sais pas ; A = 1, B = 2 ; le son des applaudissements = heureux ; les aboiements de chien = envie de jouer) pour aider vos élèves à passer rapidement à la conception de leur dispositif. Si les élèves sont bloqués, utilisez les exemples fournis sous la rubrique Explorer pour les inviter à réfléchir.

Pour aller plus loin :

• Faites des groupes de quatre et mettez-les au défi de concevoir des dispositifs qui combinent la lumière et le son pour communiquer à distance.

• Demandez à vos élèves d’écrire et de dessiner les codes qu’ils ont créés dans le cadre des activités Explorer et Enrichir sur des fiches. Demandez-leur d’utiliser des couleurs, des chiffres, des images et des mots faisant référence à des sons (p. ex., « aboiement ») pour créer les fiches. Encouragez-les à partager leurs fiches avec leurs amis et leur famille pour leur expliquer comment utiliser leurs codes pour communiquer.

Notez que cela étendra la durée de la leçon au-delà de 45 minutes.