La transparence

(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 différents matériaux affectent un faisceau lumineux. Vos élèves construiront une source lumineuse, ce qui constitue une façon amusante et concrète de tester des matériaux et de faire des observations. Des exemples sont fournis à titre d’inspiration. Encouragez vos élèves à construire leur propre version d’une source lumineuse.

• Contexte scientifique - La lumière :
  • La lumière se déplace en ligne droite en formant ce qu’on appelle des faisceaux lumineux.
  • Les matériaux qui laissent passer la majeure partie de la lumière d’un faisceau lumineux (comme le plastique ou le verre non coloré) sont qualifiés de transparents.
  • Les matériaux qui laissent passer une partie de la lumière (comme le papier de soie) sont qualifiés de translucides.
  • Les matériaux qui ne laissent passer aucune lumière (comme un bloc de bois) sont qualifiés d’opaques.
  • Si vous le souhaitez, faites une démonstration lors de l’activité Éveiller avec plusieurs objets de la classe.
• Acquérir des connaissances préalables - La lumière : À l’aide de votre matériel scientifique de base, partagez des informations, des images et des définitions.
  • Les humains ont besoin de la lumière pour voir.
  • Certains objets (le Soleil, la foudre, les ampoules) produisent leur propre lumière, contrairement à d’autres (les chaises, les arbres, les tables en bois).
  • Les objets sont composés de différents types de matériaux. Chaque matériau affecte un faisceau lumineux différemment.
  • Vocabulaire clé : source lumineuse, faisceau lumineux, matériau
• 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 Événement et Blocs Voyant du menu Aide>Blocs Icône de l’application SPIKE pour apporter un soutien supplémentaire à vos élèves.
• Matériel :
  • Identifiez les objets de la classe pouvant être triés et fabriqués à partir de matériaux dont la capacité à laisser passer la lumière varie, comme le métal, le bois, le plastique, le verre, le coton ou tout autre tissu translucide.
  • Rassemblez plusieurs matériaux pouvant être triés et dotés de diverses propriétés, notamment des matériaux transparents (film plastique, cellophane), translucides (papier ciré, papier sulfurisé, papier de soie) et opaques (carton, papier d’aluminium), et déterminez la manière dont les élèves les étudieront (dans une boîte, à leur bureau, sur une table d’observation, etc.)
  • Vous pouvez écrire ou utiliser des images d’ampoules électriques pour pré-étiqueter des boîtes, des panneaux muraux ou d’autres outils pour aider les jeunes élèves à trier. Vous pouvez également étiqueter les coins de la salle et demander à vos élèves de trier les matériaux en les empilant dans les coins correspondants.
  • Prévoyez un moyen d’assombrir la pièce afin qu’il soit plus facile de distinguer et de bloquer la source lumineuse.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Par une belle journée ensoleillée, Léo souhaite créer de l’ombre. Quels matériaux devrait-il utiliser ? Aidez-le à le découvrir.

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

  • Pointez du doigt plusieurs objets présents dans la classe et demandez : De quels matériaux sont-ils constitués ? (plastique, verre, coton, métal, bois)
  • Qu’arrive-t-il à un faisceau lumineux lorsqu’il atteint ces différents matériaux ? Les traverse-t-il ? (Dans certains cas, le faisceau traverse l’objet, comme pour le plastique ou le verre, et éclaire ce qui se trouve au-delà de l’objet. Parfois, seule une partie de la lumière parvient à passer au travers, comme avec le tissu ou le papier de soie, de sorte que vous ne pouvez pas voir clairement au-delà de l’objet. D’autres fois, la lumière ne passe pas du tout, comme avec le métal ou le bois, et crée plutôt une ombre de l’autre côté de l’objet.)
  • Comment pouvez-vous aider Léo à trouver un matériau qui sera efficace pour produire de l’ombre ? Comment pouvez-vous tester les matériaux ? Tournez-vous vers votre voisin et partagez vos idées. (Nous pouvons diriger un faisceau lumineux vers différents matériaux et voir lequel fournit la quantité d’ombre recherchée. Suscitez des idées de test, qui doivent notamment inclure l’examen des objets de la classe, une prévision du niveau de transparence/d’opacité et l’utilisation d’une source lumineuse pour tester leurs hypothèses.)
  • Faites référence aux objets que vous avez rassemblés et dites : Choisissez des objets composés de différents matériaux. Selon vous, quels seront leurs effets sur la lumière ? Utilisons les étiquettes « toute la lumière », « une partie de la lumière » ou « aucune lumière ». (Passez en revue les endroits où se trouvent les objets et comment les élèves pourront y accéder.)

• Distribuez un ensemble 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 que les images sont données à titre d’exemple et que les élèves doivent construire leur propre vision d’une source lumineuse.

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

  • Utiliser le modèle de base pour CONSTRUIRE une source lumineuse afin d’aider Léo à tester des objets fabriqués à partir de différents matériaux.
  • PROGRAMMER le modèle de façon à ce qu’il s’allume.
  • Prévoir un moyen de tester la quantité de lumière qui traverse leurs différents objets.
  • Animez une séance de réflexion sur les façons d’utiliser la matrice lumineuse. Les couleurs jaune ou blanche permettront à vos élèves d’effectuer un test efficace. Accompagnez leurs démarches de recherche en leur proposant des options pour étudier et trier les matériaux (voir la section Préparer).

• Assombrissez la pièce pour que le faisceau lumineux émis par la matrice lumineuse soit plus facilement visible. Demandez à vos élèves de travailler individuellement pour tester les objets qu’ils ont choisis à l’aide du programme qu’ils ont établi, notamment en :

  • Examinant les objets sélectionnés.
  • Vérifiant leur prévision (émise lors de l’activité Éveiller) de ce qui, selon eux, se passera lorsqu’un faisceau lumineux frappera chaque objet.
  • Plaçant chaque objet sur la trajectoire du faisceau lumineux.
  • Décrivant la quantité de lumière qui traverse chaque objet, en utilisant les termes « toute la lumière », « une partie de la lumière » ou « aucune lumière ».

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

Exemples

• Rassemblez vos élèves pour une session de partage.

• Demandez à chaque binôme d’utiliser son modèle de lampe et son plan de test pour démontrer et expliquer :

  • Quels objets a-t-il testés et de quels matériaux étaient-ils constitués ?
  • Quels matériaux laissent passer toute la lumière, une partie de la lumière ou aucune lumière ?
  • Quels matériaux fonctionneraient le mieux pour créer de l’ombre par une belle journée ensoleillée ? (Les matériaux qui laissent passer une partie de la lumière ou aucune lumière permettraient de fabriquer les meilleurs parasols. Les élèves peuvent néanmoins faire valoir qu’il ferait beaucoup trop sombre sous un parasol qui ne laisserait passer aucune lumière).
  • Si le plan de test a fonctionné ou s’ils ont dû le modifier.

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 : Comment pourriez-vous déterminer s’il est préférable qu’un matériau destiné à faire de l’ombre ne laisse passer aucune ou un peu de lumière ? Discutez de la façon dont l’utilisation d’un modèle pourrait se révéler utile.

• (20 min) Demandez à vos élèves de construire un bac à sable avec un cadre capable de maintenir un morceau de matériau au-dessus du bac. Demandez-leur de tester des groupes de matériaux à la lumière du soleil (à l’extérieur ou sur un rebord de fenêtre) et de déterminer si les matériaux transparents (toute la lumière), translucides (une partie de la lumière) ou opaques (aucune lumière) fonctionneraient le mieux.

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

• Utilisez la checklist pour évaluer les progrès des élèves :

  • Ils construisent une lampe afin de tester la capacité d’un faisceau lumineux à traverser différents matériaux.
  • Leur démarche de recherche comporte un moyen d’examiner, de tester et de catégoriser les matériaux.
  • Leur description fait référence aux résultats des tests permettant de classer avec précision les matériaux en fonction de la façon dont ils affectent les faisceaux lumineux.
  • Ils utilisent les données issues de leurs recherches pour répondre à une question concernant la création d’ombre lors d’une journée ensoleillée.

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 :

• Réduisez le nombre de matériaux à tester et définissez les méthodes utilisées par les élèves pour le tri, le cas échéant.

Pour aller plus loin :

• Demandez à vos élèves d’ajouter le Hub et les capteurs ou les moteurs à leurs modèles élaborés pendant l’activité Enrichir pour montrer puis tester la fonctionnalité de leurs modèles dans différentes conditions d’éclairage (par exemple, par temps nuageux ou pluvieux).

• Demandez à vos élèves de créer une page pour un livre illustré sur la façon dont eux-mêmes et leur famille utilisent des objets transparents ou translucides. Rassemblez les pages dans un livret de classe et demandez à vos élèves de collaborer pour compter et numéroter les pages. Les élèves peuvent
  inclure les minifigurines LEGO^® s’ils le souhaitent.

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