Comment les yeux voient

(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 l’exploration du rôle joué par la lumière dans notre capacité à voir. Vos élèves construiront une lampe mobile en s’inspirant des exemples, des instructions de montage et des idées de programmation. Encouragez-leur à concevoir et à construire leur propre vision d’une lampe mobile s’ils le souhaitent.

• Acquérir des connaissances préalables - Comment les yeux voient : À l’aide de votre matériel scientifique de base, partagez des informations, des images et des définitions.
  • Lorsque la lumière se réfléchit (rebondit) sur des objets, elle pénètre ensuite dans l’œil.
  • La rétine est la partie de l’œil qui détecte la lumière et la couleur.
  • L’œil envoie des signaux relatifs à cette lumière et à cette couleur au cerveau, qui utilise ensuite ces informations pour nous permettre de voir les objets.
  • Vocabulaire clé : lumière réfléchie, œil, rétine
• 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 les didacticiels Le moteur et Le voyant lumineux dans le menu Commencer de l’application SPIKE.
  • Utiliser les sections Blocs Événement et Blocs Lumières du menu Aide>Blocs Texte de l’application SPIKE pour apporter un soutien supplémentaire à vos élèves.
  • Intégrer le moteur à votre modèle pour que la voiture puisse se déplacer vers un nouvel emplacement et le PROGRAMMER (Astuce : vous pouvez vous inspirer de la leçon Un tour en bus pour proposer des exemples et une aide à la construction dans le cadre de l’activité Enrichir).
• Matériel : Vos élèves auront besoin d’un espace relativement sombre pour pouvoir distinguer la matrice lumineuse. Vous pouvez fermer les rideaux, tamiser les plafonniers ou prévoir de grandes boîtes en carton avec un trou à travers lequel ils pourront observer les tests effectués avec leurs modèles.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Daniel a trouvé quelque chose alors qu’il explorait une grotte sombre. Pouvez-vous l’aider à mieux voir sa découverte ?

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

  • Comment peut-on voir des objets dans un environnement sombre ? (Utilisez une lampe de poche ou une autre source lumineuse pour illuminer l’objet.)
  • Si le faisceau lumineux dirigé sur un objet est bloqué, comment cela affecte-t-il notre capacité à voir ce dernier ? (La lumière ne pouvant pas atteindre l’objet, il ne peut pas la réfléchir. Sans lumière, nos yeux ne peuvent envoyer de signaux relatifs à cet objet au cerveau et nous ne pouvons donc pas le voir clairement.)
  • Que pouvons-nous faire pour voir un objet si la lumière est bloquée ? (Déplacer la lumière, ce qui bloque la lumière ou l’objet lui-même.)

• Distribuez à chaque binôme un ensemble SPIKE Essentiel et un appareil muni de l’application.

• Pendant que les élèves travaillent, insistez sur le fait que les images et instructions de montage présentant une voiture et un type de lampe sont données à titre d’exemple. Vos élèves peuvent concevoir et construire leur propre vision d’une lampe mobile.

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

  • Utiliser le modèle de base pour CONSTRUIRE un modèle réduit de voiture et d’y ajouter une lumière à l’avant afin d’aider Daniel à voir les objets présents dans la grotte.
  • PROGRAMMER leur modèle pour montrer comment un faisceau lumineux permet de voir un objet.
  • Tester le modèle (dans l’espace sombre que vous mettez à disposition - reportez-vous à la section Préparer).

• Animez une séance de réflexion sur les façons d’utiliser les éléments LEGO^® pour modéliser le rôle joué par la lumière dans la vision. Par exemple, les élèves peuvent se servir de la matrice lumineuse comme d’une lampe de poche et utiliser une plaque LEGO pour qu’elle fasse office de « mur » afin de bloquer la lumière dirigée vers un objet. En déplaçant ces éléments (la lumière et le mur), vos élèves exploreront la façon dont les modifications de la trajectoire de la lumière affectent notre capacité à voir l’objet.

• 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 :

  • Comment la lumière réfléchie par un objet pénètre dans l’œil afin que nous puissions le voir.
  • Pourquoi nous ne pouvons pas voir un objet lorsque le faisceau lumineux dirigé sur cet objet est bloqué.

• Demandez à vos élèves d’expliquer comment ils ont modifié leur modèle pour en améliorer les performances.

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 : Évoquez la raison pour laquelle le fait de déplacer la voiture modifiera la trajectoire de la lumière alors que le mur est toujours là. (Le faisceau lumineux était bloqué par la plaque LEGO qui fait office de « mur ». Le fait de déplacer la voiture vers la gauche ou la droite permet à la lumière d’éviter le mur.)

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

  • PROGRAMMER le moteur de votre modèle afin que la voiture puisse se déplacer vers un nouvel emplacement. (Astuce : vous pouvez vous inspirer de la leçon Un tour en bus.)
  • Montrer comment la position de la voiture modifie la trajectoire de la lumière et affecte la capacité de Daniel à voir l’objet. Expliquer si le déplacement de la voiture pourrait aider Daniel à mieux voir l’objet, et si oui, comment.

• (10 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 :

  • Leur modèle contient une source lumineuse qui peut être déplacée.
  • Ils utilisent leur modèle pour expliquer que nos yeux ont besoin que la lumière soit réfléchie par un objet pour pouvoir le voir.
  • Ils utilisent leur modèle pour démontrer que si l’on bloque le faisceau lumineux dirigé sur un objet, il nous est impossible de voir ce dernier.

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 :

• Ajustez le premier défi : Demandez à vos élèves de construire et de programmer une lampe (à l’aide de la matrice lumineuse), sans la voiture. Demandez-leur de tester leur lampe sur des objets avec et sans le mur en guise d’obstacle.

Pour aller plus loin :

• Approfondissement du défi Enrichir : Demandez à vos élèves de modifier leurs modèles élaborés pendant l’activité Enrichir en programmant la luminosité des pixels de la matrice lumineuse de 0 %, 25 %, 50 %, 75 % jusqu’à 100 %. Demandez-leur d’observer la manière dont leur capacité à voir un objet change en fonction des différents niveaux de luminosité.

• Fournissez des supports d’apprentissage sur des animaux qui (contrairement aux humains) ont une très bonne vision dans l’obscurité. Demandez à vos élèves de sélectionner l’un de ces animaux et d’écrire un bref article décrivant la façon et la distance à laquelle il est capable de voir dans le noir.

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