La matière

*(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, les élèves vont construire un ventilateur en s’inspirant du ou des exemples. Demandez-leur de concevoir et de construire leur propre version d’un ventilateur.

• Contexte scientifique - La matière:
  • La matière fait référence aux substances à partir desquelles les objets sont créés.
  • La matière a une masse et occupe de l’espace, que ce soit sous forme solide, liquide ou gazeuse.
• Développer les connaissances préalables des élèves - La matière: À l’aide de votre matériel scientifique de base, partagez des informations, des images et des définitions.
  • Le vent est de l’air en mouvement. L’air, comme toute matière, est constitué de particules physiques trop petites pour être vues à l’œil nu. (Notez que les élèves n’ont pas besoin de connaître les molécules ou les types de gaz qui composent l’air.)
  • Vocabulaire clé : matière, air, particule
• 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 Capteur du menu Aide>Blocs Texte de l’application SPIKE pour apporter un soutien supplémentaire à vos élèves.
• Matériel : Fabriquez des tours en papier en suivant ces étapes : 1) Coupez chaque feuille de papier A4 en trois dans le sens de la longueur. 2) Sur chaque tiers de feuille, pliez les deux côtés longs pour lui donner une forme de crochet. 3) Vérifiez que le papier tient debout lorsque rien ne vient le perturber et qu’il tombe sous l’effet d’une légère brise (référez-vous au modèle). Si vous le souhaitez, demandez aux élèves de créer leurs propres tours en papier pendant la leçon.

PARTIE A (45 minutes)

• Présentez à vos élèves les principaux personnages de l’histoire ainsi que le premier défi : Maria remarque que lorsqu’elle ouvre la fenêtre, ses feuilles de papier s’envolent dans la pièce. Comment expliquer ce phénomène ?

• RÉFLÉCHIR—Animez une brève discussion sur le ou les sujets de la leçon.

  • Qu’est-ce que l’air ? Est-ce simplement du vide ? (Non, l’air est composé de particules trop petites pour être vues à l’œil nu.)
  • Quelles preuves issues de la vie quotidienne avez-vous que l’air n’est pas simplement du vide ? (Les exemples peuvent varier. Les élèves peuvent mentionner le gonflage des ballons ou des pneus, la respiration, la sensation du souffle du vent, etc.)

• 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 et à programmer. Précisez que les images sont données à titre d’exemple et que les élèves doivent concevoir et construire leur propre version d’un ventilateur.

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

  • Utiliser le modèle de base pour CONSTRUIRE un ventilateur capable de générer un courant d’air suffisant pour renverser une tour en papier.
  • PROGRAMMER leur modèle pour que les pales du ventilateur tournent, en commençant avec une vitesse réglée sur 100 %. Ils peuvent tester et observer l’effet de l’action du ventilateur en positionnant la tour en papier 1) devant, 2) sur un côté ou 3) à différentes distances du ventilateur.
  • Tester si leur modèle est capable de renverser la tour en papier.
  • Modifier leur modèle et le tester à nouveau si nécessaire.

• Animez une séance de réflexion portant sur les façons d’utiliser des éléments LEGO pour créer des pales de ventilateur efficaces capables de souffler la tour en papier.

• 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 groupe d’utiliser son modèle pour démontrer et expliquer comment son ventilateur :

  • Est capable de déplacer des particules d’air.
  • Peut renverser une tour en papier sans la toucher.

• Demandez à vos élèves de partager la manière dont ils ont modifié leur modèle pour en améliorer les performances.

• Si vous souhaitez passer à la partie B – Expliquer, demandez aux 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 : Le carton ainsi que d’autres matériaux permettent de réaliser des pales de ventilateur plus efficaces que les pièces LEGO, car ils peuvent déplacer plus d’air.

• (20 min) Demandez ensuite à vos élèves de tester leurs modèles et de les améliorer afin de relever le défi suivant dans l’application : Utilisez du carton ou d’autres matériaux pour concevoir une pale de ventilateur plus efficace. Testez à nouveau votre ventilateur. Que se passe-t-il ?

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

  • Qui les ont aidés à relever le défi ou qu’ils ont apprises 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 ventilateur peut souffler une tour en papier placée à une courte distance.
  • Leur explication permet de démontrer que les particules d’air soufflées par le ventilateur ont poussé le papier, même si ces particules sont trop petites pour être vues à l’œil nu.

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 :

• Arrêtez-vous après le premier défi : Construisez un ventilateur qui montre que les particules d’air sont capables de renverser une tour en papier. Posez des questions fermées à vos élèves pour susciter leur explication.
  Pour aller plus loin :
• Demandez à vos élèves de tester et de comparer les effets des différentes vitesses du moteur, par exemple, la valeur par défaut de 75 % par rapport à la vitesse maximale de 100 %. Demandez-leur de dessiner et de légender un diagramme pour expliquer comment l’air et les autres particules de matière sont affectés.

• Fournissez des supports d’apprentissage concernant l’échelle de Beaufort, qui est utilisée pour mesurer la force du vent. Demandez aux élèves de rédiger un article ou une publicité pour l’échelle de Beaufort expliquant pourquoi il est utile de disposer d’une échelle pour mesurer la vitesse du vent plutôt que de simplement se fier aux impressions subjectives des gens.

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