Vibration musicale

(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 préparation et la conduite de recherches sur la façon dont les vibrations produisent des sons. La conception et la construction d’un modèle sont une façon amusante et concrète de mener des recherches. Des exemples sont fournis à titre d’inspiration. Les élèves doivent construire leur vision d’un tambour ou d’un autre modèle de test.

• Contexte scientifique - Vibration musicale :
  • Lorsqu’un objet vibre, il crée une onde d’énergie (appelée onde sonore) qui se propage dans l’air. L’onde fait vibrer vos tympans. Ce phénomène est interprété par votre cerveau comme un son.
  • Les instruments de musique peuvent être classés en fonction de la façon dont ils produisent ces ondes sonores. Dans les instruments à percussion (tambour, xylophone), l’ensemble de l’instrument vibre lorsque l’on en joue.
  • Les instruments à cordes (violon, guitare) génèrent des ondes sonores à partir de cordes qui vibrent.
  • Les instruments à vent (trompette, flûte à bec, flûte) produisent un son lorsque l’on fait vibrer la colonne d’air située à l’intérieur de l’instrument.
  • On peut constater que les instruments de musique vibrent par le biais du toucher, parfois de la vue, et grâce aux sons qu’ils émettent.
  • REMARQUE : Si vos élèves ne parviennent pas à sentir ou à voir les vibrations avec la plaque LEGO blanche, suggérez-leur d’utiliser le gobelet en carton grâce auquel il sera plus facile de les observer.
• Acquérir des connaissances préalables - Vibration musicale : À l’aide de votre matériel scientifique de base, partagez des informations, des images et des définitions.
  • Parmi les instruments de musique les plus courants, on trouve les tambours, les triangles, les diapasons, les xylophones, les guitares, les pianos, les flûtes, etc.
  • Lorsqu’un objet vibre, il bouge ou tremble d’avant en arrière.
  • Les matériaux qui vibrent émettent des ondes sonores.
  • Les ondes sonores peuvent faire vibrer les matériaux.
  • Vocabulaire clé : vibrer, vibration, instrument
• 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 :
  • Utiliser les sections Blocs Moteur du menu Aide>Blocs Icône de l’application SPIKE pour apporter une aide supplémentaire à vos élèves.
• Matériel : Rassemblez des instruments de musique pour les présenter et les tester : tambour, triangle, diapason, xylophone, guitare, piano ou flûte. Fournissez à chaque binôme un élastique, un gobelet en carton et un bol peu profond pouvant contenir environ 1,5 cm d’eau. Déterminez si vous allez laisser vos élèves tester les vibrations à l’aide d’un bol d’eau et installez les protections nécessaires. Créez des carnets de bord (un par élève) pour lister les sons si vous effectuez l’activité Extension.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Maria joue du piano. Elle aimerait jouer d’encore plus d’instruments. Pourriez-vous lui construire quelque chose dont elle pourrait jouer ?

• RÉFLÉCHIR—Animez une brève discussion sur le ou les sujets de la leçon, en utilisant l’image de l’histoire si vous le souhaitez et en présentant l’utilisation du diapason ou des instruments de musique rassemblés.

  • Laissez les élèves toucher chaque instrument et ressentir les vibrations lorsque vous en jouez ou qu’ils en jouent. Posez ensuite les questions suivantes : Qu’avez-vous ressenti lorsque vous avez touché l’instrument ? (il vibrait/tremblait/bougeait)
  • Quand a-t-il vibré ? (Lorsque l’enseignant/l’élève joue de l’instrument, ou lorsque le son est émis.)
  • Selon vous, qu’est-ce qui le fait vibrer ? (Demandez à vos élèves d’émettre des hypothèses sur la façon dont chaque instrument produit un son. Consignez leurs idées pour pouvoir vous y référer plus tard.)
  • Comment pouvez-vous fabriquer un instrument qui vibre de cette façon ? Tournez-vous vers votre voisin et partagez vos idées. Puis, effectuez des tests pour le découvrir. (Encouragez-les à proposer des idées de test pour une utilisation partagée.)

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

• Pendant que vos élèves travaillent, vous pouvez partager les exemples ci-dessous pour les aider à construire ou à programmer. Précisez à vos élèves que le modèle de tambour est une idée à tester, mais qu’ils peuvent construire leur propre version d’un tambour ou d’un autre instrument de musique.

• Demandez à vos élèves de travailler en binôme et de :

  • Préparer un moyen de tester leur hypothèse sur la façon dont les instruments produisent des sons (en créant des vibrations), en commençant avec un tambour. (Il peut s’agir de sentir une vibration ou un mouvement de la plaque blanche lorsque le son est émis ou d’observer des ondulations dans une casserole ou un bol d’eau placé sur la surface du tambour. NOTEZ que tous les instruments ne produiront pas de vibrations suffisantes pour qu’elles se ressentent sur la plaque ou créent des ondulations.)
  • Utiliser le modèle de base pour CONSTRUIRE un tambour et aider Maria à jouer d’encore plus d’instruments.
  • PROGRAMMER le modèle de manière à ce que la baguette frappe la plaque blanche de manière répétée.

• Demandez aux membres de chaque binôme de tester à tour de rôle leurs hypothèses à l’aide du plan qu’ils ont établi, notamment :

  • Frapper la plaque blanche avec la baguette.
  • Observer (voir, entendre, sentir) si la plaque blanche vibre ou bouge.
  • Identifier le moment où le tambour émet un son.
  • Trouver différents sons que le tambour peut produire lorsque l’on en joue de plusieurs façons pour créer différentes vibrations (par exemple, en utilisant différentes « baguettes », comme l’une ou l’autre extrémité d’un crayon, en faisant glisser une baguette le long de la surface de la plaque au lieu de la frapper, etc.).
  • Décrire ce qu’ils ont vu, entendu et ressenti.

• Animez une séance de réflexion sur les façons d’utiliser des éléments LEGO^® ou d’autres matériaux, comme un gobelet en carton, pour modifier la surface du tambour afin d’obtenir des sons différents.

• 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 pour démontrer et expliquer :

  • Quelle idée (hypothèse) ils ont testée et comment. (Que pensaient-ils qu’il se passerait ?)
  • Comment leur tambour produit-il du son ?
  • Qu’ont-ils fait pour produire des sons différents avec leur tambour ?
  • Que se passe-t-il au niveau de la plaque blanche chaque fois qu’elle émet un son ? Comment le savent-ils ? Ce phénomène est-il toujours identique ?
  • Partager ce qu’ils ont appris et donner des exemples.
  • Si le plan de test a fonctionné ou s’ils ont dû le modifier.

• Aidez vos élèves à utiliser les résultats de leurs recherches pour étayer l’idée selon laquelle les matériaux qui vibrent peuvent produire des sons. (Les élèves doivent remarquer que le fait de taper sur la plaque blanche crée des vibrations ou des mouvements et que la quantité de vibrations change en fonction de l’action de la baguette. Ils doivent fournir des preuves de ce qu’ils ont vu, ressenti et entendu. Il se peut qu’ils ne ressentent aucune vibration.)

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) Évoquez les démonstrations de la section Éveiller et donnez un peu de contexte pour aider vos élèves à enrichir leur modèle :

  • Outre les tambours, il existe de nombreux autres types d’instruments de musique, notamment ceux à cordes. Sur ces derniers, un musicien utilise un archet ou un médiator ou bien pince les cordes avec ses doigts pour produire des sons.

• (5 min) Demandez à vos élèves de relever le défi suivant dans l’application :

  • Déterminer et tester la façon dont les instruments à cordes produisent du son. (Ils peuvent utiliser ou adapter leur plan de test élaboré lors de l’activité Explorer pour déterminer si et comment un élastique peut produire un son.)

• (15 min)

  • Répartissez les élastiques.
  • Demandez à vos élèves d’étirer et de pincer la bande élastique. Qu’entendez-vous ? Que voyez-vous ? Que sentez-vous ? (Ils doivent voir l’élastique bouger d’avant en arrière, le sentir vibrer et entendre un son.)

• (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 et des tests.

• 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 principaux objectifs (Encadré Support pour l’enseignant).

• Utilisez la checklist pour évaluer les progrès des élèves :

  • Leur tambour comprend une partie qui vibre.
  • Leur démarche de recherche comprend un moyen de tester la façon dont les instruments (et d’autres matériaux) produisent des sons, y compris la façon dont certaines actions permettent de faire vibrer des matériaux.
  • Ils utilisent des données provenant de leur modèle pour expliquer que les matériaux qui vibrent émettent du son.

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 :

• Encadrez la phase de préparation de manière à mettre en lien les différentes étapes et les hypothèses des élèves concernant le bruit et les vibrations. Pour chaque étape de prévision, de test et d’observation, induisez et posez des questions telles que : Que pourrait-il se passer si vous frappiez la plaque avec la baguette ? Essayez. Sentez-vous la plaque bouger ?
  Pour aller plus loin :
• Mettez vos élèves au défi de construire un instrument à cordes (apparenté à une guitare, un violon, un violoncelle, etc.) à l’aide de leur ensemble SPIKE Essentiel. Demandez-leur d’utiliser ou d’adapter leur démarche de recherche pour étudier la façon dont l’instrument produit du son. Vous pouvez également leur demander de déterminer si le son est susceptible de faire vibrer des matériaux. Ils peuvent préparer un test avec une feuille de papier et un haut-parleur.

• Fournissez à chaque élève une feuille de carnet de bord vierge avec des repères pour les heures et les demi-heures. Demandez-leur de l’utiliser pour tenir un journal écrit, visuel ou audio des sons qu’ils observent à différents moments de la journée (bourdonnement d’un réfrigérateur, d’une télévision, chant ou battement d’ailes d’un oiseau, grincement d’une balançoire du terrain de jeu, bruit sourd d’une balle rebondissante). Demandez-leur d’écrire, de dessiner (p. ex., encercler ou utiliser des flèches sur une image) ou de préciser l’heure à laquelle ils ont observé le son et d’indiquer quel type d’objet ou de matériau, selon eux, vibre pour produire chaque son.

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