Se préparer aux risques naturels

(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 réside dans la comparaison de plusieurs façons de limiter les effets des tremblements de terre sur les bâtiments et les personnes qui s’y trouvent. La classe doit donc construire plusieurs solutions pour permettre la comparaison. Le modèle/programme présenté en exemple met en scène plusieurs conceptions de bâtiments possibles, ainsi qu’une machine de test. Guidez vos élèves pour qu’ils s’inspirent de ces exemples, puis conçoivent et construisent leur propre vision d’une construction parasismique.

• Notez que chaque binôme doit concevoir un modèle de bâtiment. Ils compareront ensuite leurs créations et leurs résultats. Aidez vos élèves à déterminer des critères de comparaison.

• Contexte scientifique - Tremblements de terre : Les processus naturels de la Terre, tels qu’une fissure soudaine de la croûte terrestre ou une activité volcanique, peuvent provoquer des tremblements de terre.

• Acquérir des connaissances préalables - Se préparer aux tremblements de terre : À l’aide de votre matériel scientifique de base (et de vos vidéos le cas échéant - reportez-vous à la section Matériel), partagez des informations, des images et des définitions.

  • Les tremblements de terre sont un phénomène naturel dangereux, conséquence d’un processus naturel de la Terre (comme les inondations, les tsunamis et les éruptions volcaniques). Un tremblement de terre provoque le tremblement violent du sol, susceptible d’endommager ou de détruire les bâtiments et de menacer la sécurité des personnes.
  • Les gens peuvent limiter les impacts (effets) des tremblements de terre de plusieurs façons, par exemple en concevant des bâtiments parasismiques. La conception de ces bâtiments s’appuie à la fois sur des formes et des matériaux spécifiques afin de réduire le danger. Ils possèdent également des éléments destinés à être endommagés, ce qui évite que l’ensemble du bâtiment ne s’effondre, de la même manière que les pare-chocs d’une voiture peuvent se déformer pour protéger les passagers en absorbant l’énergie dégagée lors d’un accident.
  • Une bonne préparation, comme des systèmes d’alarme d’urgence, permet également aux personnes de se mettre rapidement à l’abri.
  • Vocabulaire clé : processus terrestres, risque naturel, tremblement de terre

• 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 moteur dans le menu Commencer de l’application SPIKE.
  • Utiliser les sections Blocs Événement et Blocs Moteur du menu Aide>Blocs Texte de l’application SPIKE pour apporter un soutien supplémentaire à vos élèves.

• Matériel : Trouvez des vidéos présentant des tests de résistance aux secousses sismiques (recherche à effectuer : constructions parasismiques). Si vous le souhaitez, partagez-les lors de la construction de l’arrière-plan.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Léo sait que certaines régions sont sujettes aux tremblements de terre. Pour garantir la sécurité des personnes, aidez-le à concevoir des bâtiments capables de résister aux tremblements de terre.

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

  • Quelles formes de bâtiments sont les moins susceptibles d’être endommagées lors d’un tremblement de terre ? Pourquoi ? (Les formes triangulaires et pyramidales sont stables et vacillent moins.)
  • Quels matériaux de construction résistent le mieux à la puissance des secousses d’un tremblement de terre ? Pourquoi ? (L’acier est résistant et aura tendance à se plier plutôt qu’à se briser.)
  • Comment peut-on concevoir des bâtiments capables de limiter les effets des tremblements de terre ? (Utiliser des matériaux/formes appropriés, comme l’acier + une forme triangulaire ; tester et améliorer les conceptions pour trouver la meilleure solution.)

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

• Pendant que vos élèves travaillent, vous pouvez partager les exemples ci-dessous pour les aider à construire ou à programmer. Précisez qu’il s’agit de suggestions de constructions parasismiques. Les groupes d’élèves doivent concevoir et construire leur propre vision d’une telle construction.

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

  • Utiliser le modèle de base pour CONSTRUIRE un bâtiment et un dispositif capable de simuler les secousses d’un tremblement de terre. Utiliser le dispositif pour tester la conception de leurs bâtiments afin de voir s’ils pourraient résister à un tremblement de terre.
  • PROGRAMMER leur modèle pour qu’il secoue le bâtiment en utilisant les différentes vitesses du moteur. Ils devront tester et noter combien de temps il parvient à rester debout à différentes vitesses (intensité des secousses). Rappelez-leur de commencer le test à faible vitesse, puis de l’augmenter progressivement (25 %, 50 %, 75 % et 100 %). Ils identifieront les conceptions de bâtiments qui s’écroulent immédiatement. Pourquoi ?

• Animez une séance de réflexion sur les façons d’utiliser les éléments LEGO^® pour créer des modèles qui se comporteront différemment lors des tests (p. ex., en raison de leurs tailles ou formes différentes : hauts et étroits ou partie supérieure lourde et large base, ou dotés de pièces flexibles qui plient mais ne se cassent pas). Explorez les façons d’utiliser les différentes vitesses du moteur pour représenter l’augmentation de la force exercée sur le bâtiment.

• 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 croquis pour démontrer et expliquer :

  • La conception de leur bâtiment. (Demandez-leur de décrire la taille, la forme de la base, la structure ou la flexibilité des matériaux.)
  • Les résultats de leurs tests.
  • Pourquoi leur solution a-t-elle fonctionné ou échoué ?

• Demandez à vos élèves d’utiliser individuellement les explications et les résultats des tests présentés pour décider quelle solution limitera au mieux les effets des tremblements de terre sur les personnes. Ils doivent comparer au moins deux modèles pour expliquer leur choix.

• 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 : Dans certaines régions des États-Unis, le système ShakeAlert^® (un système d’alerte précoce aux tremblements de terre) fait retentir une sirène pour indiquer aux gens qu’un tremblement de terre a commencé et que des secousses vont bientôt se faire ressentir.

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

  • Améliorer et programmer leur bâtiment de manière à ce qu’une alarme avertisse les gens qu’un tremblement de terre va se produire.

• (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 et leur programme comportent un bâtiment et un simulateur de tremblement de terre qui fonctionnent ensemble pour tester la résistance du bâtiment aux secousses.
  • Ils utilisent des critères permettant d’évaluer l’efficacité de leur solution pour réduire les impacts d’un tremblement de terre sur les êtres humains.
  • Leur explication compare au moins deux modèles de bâtiments afin de décider lequel fonctionne le mieux.

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 aux élèves de tester leur bâtiment avec une seule intensité de secousse. Prévoyez une limite de temps pour déterminer si le bâtiment s’effondre « immédiatement », par exemple au bout de 5 ou 10 secondes.

Pour aller plus loin :

• Approfondissement du défi Enrichir : Demandez à vos élèves de modifier leurs modèles élaborés pendant l’activité Enrichir pour montrer d’autres moyens d’alerter les gens sur les risques d’une catastrophe naturelle.

• Fournissez des supports d’apprentissage portant sur les matériaux utilisés par les constructeurs japonais, chinois ou romains antiques pour résister aux dommages causés par les tremblements de terre. (Recherchez d’anciens bâtiments antisismiques chinois/japonais/romains) Demandez à vos élèves d’examiner un exemple et de partager les concepts clés et les détails de leur apprentissage.

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