SPT 6 : Le réservoir sacré

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Compétences mobiliséesPlus de détails [doc]

  • Observer

  • Émettre des hypothèses

  • Réaliser

  • Réguler

  • Structurer

Domaine(s) Plus de détails [pdf]

  • Technologie des matériaux

  • Structures et mécanismes

Portes d'entrée Plus de détails [doc]

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

  • Agir afin de supprimer le dysfonctionnement d'un système

Coût estimé

  • Privilégier la récupération

Matériaux de base

  • 1 canette pleine

  • une chaise ou un tabouret à fond plat

  • du matériel de récupération (léger)

Outillage nécessaire

  • Une balance ménagère

  • Un pèse personne

  • Un double-mètre

  • L'outillage est fonction des projets. Privilégier l'utilisation de matériaux de récupération

Mise en situation

Voir courrier des Playmobils (annexe 6.01 [doc]).

Consignes et contraintes :

  • déterminer la date butoir du projet.

  • imaginer quelques mécanismes capables de soulever des charges avec le moins d'effort possible.

  • tester et classer les mécanismes (efficacité, fiabilité, sécurité...).

  • réaliser un schéma du mécanisme.

  • Utiliser uniquement du matériel de récupération léger.

Étape 1 : Appropriation

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

C1.1

C1.3

  • Les élèves lisent individuellement le courrier (annexe 6.01) et complètent la fiche d'appropriation (annexe 6.02) jusqu'au point “consignes”.

  • L'enseignant demande aux élèves de se promener dans la classe et de s'arrêter au “STOP”. Dès que l'enseignant dit “STOP”, les élèves forment un binôme avec un camarade proche. Chaque élève demande à l'autre la définition d'un mot inconnu qu'il a répertorié :

    • Si une définition émerge, le questionneur l'écrit au brouillon, sinon, le questionné ajoute le mot à sa liste

    • Le professeur relance la promenade selon ses souhaits

      PS : Les élèves peuvent soumettre plusieurs fois le même mot, lorsque la définition ne leur satisfait pas

  • Collégialement, l'enseignant demande de citer quelques mots qui, en début d'exercice, posaient problème. Il demande ensuite de donner une définition qui semble correspondre. L'enseignant corrige les représentations erronées en utilisant un dictionnaire et une fois validée, chaque définition est dictée et copiée par tous.

  • L'enseignant interroge la classe et liste au tableau les mots pour lesquels il n'y a pas de définition claire. Les mots suivants sont ajoutés : machine ; système ; appareil ; mécanisme.

  • Les élèves se mettent en groupes et recherchent les définitions des mots listés au tableau (sur par exemple : tablettes, smartphones, dictionnaires papier, ordinateurs).

  • Collégialement, les différentes définitions sont comparées.

Annexe 6.02 [doc]

Alternative

  • La recherche de vocabulaire peut être effectuée en guise de devoir ou de prépartion.

Formalisation des élèves

  • Les élèves partagent leurs définitions des mots méconnus.

  • Les élèves inscrivent le vocabulaire et sa définition.

Étape 2 : Repérage temporel, spatial et synthèse

C2.1

C2.5

  • Le professeur interroge la classe sur les points 2 et 3 de l'annexe 6.02. Si la date butoir de la mission n'est pas trouvée, il oriente les recherches (agendas, calendrier du journal de classe, internet).

  • Le professeur interroge la classe afin de définir quels objets pourront servir aux expériences.

  • L'enseignant met l'ensemble de la classe en réflexion afin de déterminer quels objets conviendraient pour le défi :

    • Réflexion sur la taille : L'enseignant met à disposition un double-mètre et des playmobils...

      • Les élèves prennent les mesures nécessaires

      • Les élèves calculent la proportionnalité. Résultat : environ 1/25e

      • Si un humain de bonne constitution peut soulever 100 kg, quel poids pourrait soulever un playmobil ? Environ 4 Kg

      • L'enseignant invite un élève volontaire à soulever 4 Kg avec une corde au bout de son petit doigt (bras tendu)

      • Réflexion collective : Notre échelle de taille est-elle cohérente ?

    • Réflexion sur la masse : L'enseignant met à disposition les playmobils, un pèse personne et une balance ménagère...

      • Les élèves prennent les mesures nécessaires

      • Les élèves calculent la proportionnalité. Résultat : environ 1/4000e

      • Si un humain de bonne constitution peut soulever environ 100 kg, quel poids pourrait soulever un playmobil ? Environ 25 grammes

  • Le professeur précise que l'objectif est de concevoir et réaliser un système permettant de soulever, avec un minimum d'effort, une canette pleine à 45 cm en hauteur avec une nouvelle contrainte : "chaque objet utilisé ne dépassera pas 25 grammes".

Alternative

  • L'activité réflexive pourrait s'envisager avec le professeur de sciences et l'utilisation d'un dynamomètre.

Formalisation des élèves

  • Les élèves indiquent la date dans leur journal de classe.

Trucs et astuces

  • Le courrier de Playmobiland peut être adapté afin que la phase lunaire choisie soit adaptée à la date souhaitée.

  • L'assise d'une chaise est généralement de 45 cm → privilégier un fond plat.

Étape 3 : Premières hypothèses (préhension et levage)

C2.2

C2.3

C5.1

C5.3

  • Individuellement, les élèves imaginent un moyen pour lever la canette avec un effort minimum.

  • Par groupe de 3, les élèves comparent leurs solutions :

    • Ils choisissent celle qui paraît la plus plausible et justifient leur choix

    • Les élèves définissent ensemble le matériel à apporter pour la semaine suivante en fonction de l'hypothèse choisie

Formalisation des élèves

  • Les élèves réalisent un croquis de leurs premières idées et rédigent un texte court qui explique les fonctionnements (“pour saisir je...” et “pour lever je...”).

Trucs et astuces

  • Le logiciel de simulation « Algodoo » http://www.algodoo.com/ utilisable sous Windows, Mac ou tablette permet aux élèves de faire des simulations de leurs hypothèses. Le logiciel peut être paramétré dans différentes langues, dont le français. Sont intégrés des tutoriels et un mode didactique qui permet aux élèves d'apprendre en autonomie.

Étape 4 : Les machines simples

C5.1

C1.1

C1.2

C1.3

C2.1

C2.4

C2.5

  • Les élèves reçoivent l'annexe 6.03 et tentent de déterminer le point commun entre les différentes images.

  • L'enseignant projette la vidéo sur les machines simples : http://www.cite-sciences.fr/ressources-en-ligne/juniors/machines-simples/experiences-ludiques/film-animation/index.html.

  • L'enseignant distribue l'annexe 6.04 que les élèves complètent.

  • Les groupes de 3 sont recomposés afin de...

    • définir quelles machines simples apparaissent dans leurs hypothèses

    • imaginer des améliorations possibles aux différentes hypothèses (machine complexe)

  • Devoir : les élèves recherchent des images en lien avec les machines simples (annexe 6.05).

Annexe 6.03 [doc]

Annexe 6.04 [doc]

Annexe 6.05 [doc]

Annexe 6.06 [doc]

Alternative

  • Le devoir peut être remplacé par l'exercice “tableau des familles” (annexe 6.06).

Formalisation des élèves

  • Les élèves complètent l'annexe 6.03.

  • Les élèves complètent l'annexe 6.04.

  • Les élèves indiquent, sur leurs croquis, les différentes machines simples qui transparaissent.

  • Les élèves réalisent le devoir sur les machines simples (annexe 6.05).

Étape 5 : Seconde hypothèse

C3.1

C3.2

C2.3

C2.5

  • Les groupes de 3 sont recomposés afin de...

Annexe 6.07 [doc]

Annexe 6.08 [doc]

Formalisation des élèves

  • Les élèves complètent l'annexe 6.07.

  • Les élèves complètent l'annexe 6.08.

Trucs et astuces

Étape 6 : Réalisation et régulation

C3.1

C3.2

C3.3

C3.4

C4.1

C4.2

C2.4

  • Les groupes réalisent leur machine et la modifient en tenant compte du temps imposé par l'enseignant.

  • Lorsque le temps imparti est atteint, les groupes réalisent le schéma final à envoyer à Monsieur Acacer à l'aide d'une seconde copie du document (annexe 6.07).

  • Sur base des critères “efficacité”, “fiabilité” et “sécurité”, chaque groupe doit imaginer des éléments à observer (indicateurs) durant les tests des différentes machines afin de classer ces dernières. Pour chaque indicateur, les groupes complètent un formulaire “Google Form”.

  • Collégialement, les indicateurs sont présentés et un tableau final est rédigé (annexe 6.09).

Annexe 6.07 [doc]

Annexe 6.09 [doc]

Formalisation des élèves

  • Les élèves écrivent les indicateurs sur l'annexe 6.09.

Trucs et astuces

Étape 7 : Analyse des productions et classement

C1.3

C5.2

C5.4

  • Chaque équipe reçoit la grille d'analyse finalisée.

  • Les différentes machines sont mises en action par leurs créateurs afin que les observateurs attribuent une cote.

  • Les cotes sont centralisées et les machines sont classées en fonction de chaque critère.

Formalisation des élèves

  • Les équipes complètent la grille d'analyse (annexe 6.09).

Trucs et astuces

  • Une collaboration avec le professeur de Français permettrait de faire rédiger un courrier de réponse à Monsieur Acacer.