Boîte à outils : "Situations-problèmes en Éducation Par la Technologie"

Compétences mobilisées Plus de détails [doc]

• Observer

• Émettre des hypothèses

• Réaliser

• Réguler

• Structurer

Domaine(s) Plus de détails [pdf]

• Technologie des matériaux

• Structures et mécanismes

• Technique de production et de processus

Portes d'entrée Plus de détails [doc]

• Concevoir et réaliser un objet en vue d'une performance déterminée

• Transformer un objet afin qu'il atteigne une performance déterminée

• Agir afin de supprimer le dysfonctionnement d'un système

Coût estimé

• Privilégier la récupération

Matériaux de base

Tout matériel que l'élève estime nécessaire à l'accomplissement de son projet (il doit définir une liste préalable et la soumettre pour acceptation du professeur)

Exemples :

• Vieux moteur de jouets

• Ventilateur de pc + pile 9v,

• Pics à brochettes,

• Élastiques,

• Baudruche,

• Cuillères en plastiques,

• Carton,

• Papier,

• ...

Outillage nécessaire

• L'outillage est fonction des projets. En effet, nous proposons de privilégier l'utilisation de matériaux de récupération afin de conscientiser l'élève au recyclage

Tu as déjà réalisé une embarcation afin que M. et Mme Robinson puissent quitter leur île. Cette fois, c'est toi qui dois prendre les flots et pour ce faire, tu as à ta disposition une embarcation. Cependant, il ne suffit pas de flotter sur l'eau, il faut aussi pouvoir se mouvoir (se déplacer). Voilà pourquoi tu vas devoir imaginer et réaliser un système de propulsion capable de faire avancer l'embarcation sur une distance de 1m. Un bassin est d'ailleurs à ta disposition pour effectuer des tests.

Seras-tu capable de réussir ce défi ?

Attention : tu n'es pas autorisé à pousser ou tirer ton bateau et tu ne peux utiliser que du matériel de récupération. Tu peux bien entendu récupérer de vieux objets, de vieux mécanismes sous condition de les avoir transformés/adaptés, mais, avant de te lancer, tu devras obtenir l'accord de ton professeur en lui soumettant un dossier technique contenant au moins un schéma clair et la liste du matériel que tu envisages d'utiliser. Ne perd pas ton temps car l'île sur laquelle tu te trouves sera engloutie le............... Il faudra donc que tu sois prêt pour prendre les flots. Voilà pourquoi le temps de la réalisation est limité à deux séances de cours.

[doc] Les codes de la colonne de gauche correspondent aux compétences mobilisées à chaque étape

C1.1

C2.5

• Les élèves reçoivent l'annexe 10.01 « fiche d'appropriation », ils lisent individuellement la situation-problème et répondent aux questions

• La correction est faite collégialement

• L'enseignant met à disposition les embarcations à modifier ainsi que le bassin d'essais (voir annexe 10.03)

• L'enseignant anime un brainstorming collégial afin de répertorier les types d'énergies qu'il liste au tableau

• L'enseignant distribue l'annexe 10.02 « premières réflexions », il lit la première question et réalise au tableau un schéma afin de clarifier la définition

• Les élèves répondent individuellement à la question 1 (annexe 10.02)

• L'enseignant dépose sur différentes tables le nom de chaque énergie et invite les élèves à se placer autour de l'énergie qu'ils ont choisi de développer. L'enseignant demande ensuite que chaque groupe...

  • s'accorde sur une définition commune

  • réalise un schéma de présentation

• A tour de rôle, les groupes présentent l'aboutissement de leurs réflexions. L'enseignant rectifie les affirmations et les élèves les notent dans leurs cahiers

• En devoir, les élèves répondent aux questions 2 à 4 de l'annexe 10.02

• Le devoir est corrigé collégialement

• La question 3 du devoir est exploitée collégialement afin de centraliser tous les indicateurs de conformité de chaque propulsion que l'enseignant note au tableau

Annexe 10.01 [doc]

Annexe 10.02 [doc]

Annexe 10.03 [doc]

• Les élèves complètent l'annexe 10.01

• Les élèves répondent à la question 1 de l'annexe 10.02

• Les élèves notent dans leur cahier les définitions et les croquis des différentes énergies qui permettent de faire se déplacer un bateau

• Les élèves finalisent l'annexe 10.02 en devoir

• Les élèves notent tous les indicateurs qui permettront d'analyser toutes les propulsions, une fois celles-ci réalisées

• Voir ressources sur la machine à vapeur sur Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeur

• La question 5 peut être traitée efficacement à l'aide d'un formulaire Google Forms :

  • http://www.google.be/intl/FR/forms/about/

  • https://www.youtube.com/watch?v=nr_g4SDOYO0

C1.2

• L'enseignant projette la vidéo sur le principe de la machine à vapeur : https://www.youtube.com/watch?v=--Fdbg1rlR0 avant de distribuer l'annexe 10.04 que les élèves complètent

• L'enseignant distribue le correctif (annexe 10.05) afin que les élèves corrigent leurs erreurs

Annexe 10.04 [doc]

Annexe 10.05 [doc]

• Source intéressante sur le moteur à vapeur : http://www.histoire-pour-tous.fr/inventions/308-invention-machine-a-vapeur.html (de son invention à ses premières utilisations au début de la révolution industrielle)

C2.3

C2.4

C2.5

C5.1

C5.2

C3.1

C3.2

• Individuellement, les élèves imaginent des types de propulsion qu'ils pourraient réaliser et imaginent un nom pour chacune d'elle. Ils complètent un post-it par idée en y indiquant le nom et une explication (texte, dessin)

• L'enseignant organise un brainstorming silencieux afin de faire prendre connaissance de toutes les idées. Les élèves ne peuvent pas parler, mais juste tendre leurs post-its à l'enseignant qui les récoltes aléatoirement. L'enseignant en fait lecture, tente d'expliquer ce qu'il comprend du post-it et colle ce dernier au tableau

• Des groupes de 2 à 3 élèves sont créés, chacun d'eux devra réaliser sa propulsion

• L'enseignant demande d'imaginer une méthode pour classifier les idées. Des colonnes sont constituées au tableau et les élèves y collent les post-its y afférents

• L'enseignant rappelle les critères de départ et invite les équipes à imaginer leur propre moyen de propulsion qu'ils doivent soumettre à l'enseignant pour approbation

• Chaque élève, dans son équipe, réalise le schéma du projet

• Les élèves comparent leurs schémas et sélectionnent celui qui est le plus clair avant de compléter l'annexe 10.06 « Organisation »

Annexe 10.06 [doc]

• Les élèves réalisent un post-it par idée de propulsion

• Les élèves classent les post-its en vis-à-vis de critères qu'ils imaginent

• Les élèves réalisent individuellement un croquis

• Les élèves complètent l'annexe 10.06

Les vieux jouets et vieux PC peuvent fournir gratuitement des ventilateurs et petits moteurs qui fonctionnent avec des piles.

C3.1

C3.2

C3.3

C3.4

C4.1

C4.2

• Le bassin pour les tests est rempli d'eau

• Les équipes réalisent leur propulsion qu'ils testent et adaptent (en boucle) jusqu'à ce qu'elle réponde aux contraintes de départ

• Une fois toutes les réalisations terminées, les élèves, à l'aide de la liste des indicateurs qui ont émergé à l'étape 1, testent les différentes réalisations.

• Les élèves tentent de classer les réalisations en imaginant des critères (exemples : rapidité, solidité, esthétique, originalité, coût...)

• Les élèves utilisent les indicateurs qu'ils ont imaginés pour tester

• Les élèves imaginent des critères et classent les réalisations

• Lors de la première activité avec un outillage inconnu, il est important de rassembler la classe afin d'évaluer les dangers, de visualiser l'utilisation correcte du matériel ainsi que l'organisation de l'atelier ou de la classe

• Afin d'accélérer les temps des éventuels collages d'éléments, des pistolets à colle chaude peuvent être mis à disposition

• Il est intéressant de récupérer le matériel abandonné par les élèves pour les projets futurs

C4.1

C4.2

• Les équipes réalisent, sur un logiciel de mind mapping, le mode opératoire de leur travail

  (depuis la lecture du défi jusqu'à la fin du projet)

• Collégialement, l'ensemble des équipes s'expriment et l'enseignant réalise un mind map de synthèse (il sera distribué ultérieurement).

• L'enseignant met la classe en réflexion sur la procédure qui les a conduits à réussir la mission.

  • Y avait-il différentes approches dans les équipes ?

  • Le mode opératoire de synthèse est-il transférable dans toutes situation ? Pourquoi ? Comment l'adapter ?...

• Le mind mapping peut être réalisé sur une simple feuille de papier, mais dans ce cas, le document risque d'être plus brouillon (annexe 10.07)

Annexe 10.07 [doc]

● Le logiciel X Mind est gratuit et très intuitif. Il permet de structurer très facilement un mode opératoire : http://www.xmind.net/download/win/

C5.3

• L'enseignant projette des extraits de « c'est pas sorcier : A FOND DE TRAIN » https://www.youtube.com/watch?v=eP3P9FjuOUM et engage des échanges verbaux entre chaque projection. Les apports des élèves sont notés au tableau. Propositions :

  • De 1' 40'' à 3' 30'' --> Dans quels autres mécanismes trouve-t-on des pistons ? Sont-ils toujours alimentés par de la vapeur ?

  • De 5' 10'' à 7' 50'' --> Comment calculer la distance parcourue par une roue ? Mettre à disposition des disques de différents diamètres.

• Les élèves mesurent, calculent le périmètre et vérifient en utilisant la méthode de Jamy

  • De 11' 20'' à 12' 25'' --> Réexpliquez les grandes avancées technologiques qui ont permis aux locomotives de gagner en vitesse

  • De 22' 55'' à 24' 50'' --> Quelles sont les inventions (supports vidéos et autres) qui permettent de limiter le frottement des mécanismes ?

• L'enseignant invite les élèves retranscrire dans leur cahier les éléments du tableau

• Les élèves répondent verbalement aux questions de l'enseignant

• Les élèves réalisent des calculs de périmètres de cercles et vérifient les résultats

• Les élèves prennent note des éléments du tableau