Animation pédagogique Défi Technologiquecache.media.education.gouv.fr/file/archives/02/2/defi_techno_2015... · - Concevoir et expérimenter un dispositif technique pour soulever

Animation pédagogique

Défi Technologique

2015-2016

K. Mérigeau Défi Tech 2015

UN DEFI, POURQUOI?

Surmonter les difficultés que pose une situation problème

Mettre en œuvre une démarche d’investigation axée sur une pédagogie de projet fédérant l'ensemble des écoles primaires du département

Constituer un cahier de sciences par enfant

Sensibiliser au concept de développement durable

Echanger sur des productions par le biais de rencontres, donner à voir en organisant une exposition

Permettre aux équipes pédagogiques de répondre aux attentes du socle commun et des programmes; de décliner les priorités académiques, de faire vivre les axes des projets de circonscription, d’école.

Travailler dans le temps sur la continuité


Programmes école maternelle B.O. n°2 du 26 mars 2015

Organiser des modalités spécifiques d’apprentissage Apprendre ensemble

L’enseignant donne une place importante à l’observation, il développe la capacité

des élèves à interagir à travers des projets, pour réaliser des productions adaptées à

leurs possibilités. Il est attentif aux cheminements, valorise les essais et suscite les

discussions. Il encourage la prise d’initiative et apprend progressivement à faire des

choix. Il exerce les enfants à l’identification des différentes étapes de son

apprentissage. Il guide la réflexion collective pour que chacun puisse élargir sa

propre manière de voir ou de penser. Il initie à une attitude responsable.

Les élèves font l’inventaires de possibles, sélectionnent, tâtonnent et font des essais

de réponses. Ils produisent eux-mêmes des explications pour d’autres. Ils prennent

conscience des risques liés à l’usage des objets.


Explorer le monde du vivant, des objets et de la matière

À leur entrée à l’école maternelle, les enfants ont déjà des représentations

qui leur permettent de prendre des repères dans leur vie quotidienne. Pour

les aider à découvrir, organiser et comprendre le monde qui les entoure,

l’enseignant propose des activités qui amènent les enfants à observer,

formuler des interrogations plus rationnelles, construire des relations

entre les phénomènes observés, prévoir des conséquences, identifier des

caractéristiques susceptibles d’être catégorisées.

Les enfants commencent à comprendre ce qui distingue le vivant du non-

vivant ; ils manipulent, fabriquent pour se familiariser avec les objets et la

matière.


Utiliser, fabriquer, manipuler des objets

L'utilisation d'instruments, d’objets variés, d’outils conduit les enfants à

développer une série d’habiletés, à manipuler et à découvrir leurs usages.

Les enfants apprennent à intégrer progressivement la chronologie des tâches

requises et à ordonner une suite d’actions; en grande section ils sont capables

d’utiliser un mode d’emploi ou une fiche de construction illustrés.

Les montages et démontages dans le cadre des jeux de construction et

de la réalisation de maquettes, la fabrication d'objets contribuent à une

première découverte du monde technique.

Les utilisations multiples d’instruments et d’objets sont l’occasion de constater

des phénomènes physiques, notamment en utilisant des instruments d’optique

simples (les loupes notamment) ou en agissant avec des ressorts, des

aimants, des poulies, des engrenages, des plans inclinés… Les enfants

ont besoin d’agir de nombreuses fois pour constater des régularités qui sont

les manifestations des phénomènes physiques qu’ils étudieront beaucoup plus

tard (la gravité, l’attraction entre deux pôles aimantés, les effets de la lumière,

etc.). K. Mérigeau Défi Tech 2015

Programmes cycle 2 B.O. n°3 du 19.06.08

DECOUVRIR LE MONDE DE LA MATIERE ET DES OBJETS

Les élèves acquièrent des repères dans le temps et l’espace, des connaissances

sur le monde et maîtrisent le vocabulaire spécifique correspondant. Ils dépassent

leurs représentations initiales en observant et en manipulant.

Ils utilisent quelques objets techniques simples et identifient leur fonction.

Ils réalisent des maquettes élémentaires utilisant différents dispositifs

(suspension, pivot, poulie, treuil…)

Ils sont capables d’observer et de décrire pour mener des investigations.



SCIENCES EXPÉRIMENTALES ET TECHNOLOGIE

Les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d’une démarche

d’investigation qui développe la curiosité, la créativité, l’esprit critique et l’intérêt pour le

progrès scientifique et technique.

Les travaux des élèves font l’objet d’écrits divers consignés, par exemple, dans un carnet

d’observations ou un cahier d’expériences.

Les objets techniques

- Concevoir et expérimenter un dispositif technique pour soulever ou déplacer un objet

- Analyser et comparer le fonctionnement de différents objets techniques de la vie

quotidienne dans lesquels un mouvement est transmis ou transformé. Identifier ces

transformations et ces transmissions

- Connaître des dispositifs de transmission et de transformations du mouvement


L’élève est capable de :

pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner

manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter

mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions

exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une recherche en utilisant

un vocabulaire scientifique à l’oral et à l’écrit

maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques

exercer des habiletés manuelles, réaliser certains gestes techniques.



La démarche technologique à l’école

Apprendre à résoudre des problèmes techniques en

fabriquant des objets

Etudier des objets existants dans leurs dimensions

techniques et culturelles


Plusieurs démarches …

Elaborer un projet de fabrication et le réaliser

Démonter, remonter, analyser les différents éléments d’un

objet technique simple et caractériser leurs fonctions

Construire un objet en suivant une fiche de fabrication

Analyser le fonctionnement d’un objet

Mener des investigations sur la nature des matériaux


Construire un objet

Concevoir l’objet, le réaliser et établir une fiche de

fabrication

Fabriquer l’objet à partir d’un modèle

Fabriquer l’objet à partir de fiches de fabrication


Le monde des objets

L’objet technique ?

On peut le définir par opposition à l’objet naturel sur lequel l’homme n’est pas intervenu. Il est fabriqué, utilisé jusqu’à ce qu’il devienne objet inutilisé, alors rejeté comme déchet (recyclé, conservé comme témoin d’une époque…).


Le monde des objets

L’OBJET

Un ou des matériaux Des fonctions

d’usage techniques


Besoin (analyse du besoin à satisfaire)

Cahier des charges (fonction de service, fonctions contraintes)

Conception (transformer mon besoin en solutions techniques)

Production

Commercialisation

Utilisation

Recyclage

Démarche technologique = démarche de projet


Les sciences: chercher une unité dans la complexité

Mettre en œuvre une démarche pour vérifier une hypothèse

La technologie: arriver à gérer la complexité

Trouver des solutions techniques pour répondre à un besoin

L’objet technique est une transformation du réel par l’homme; les physiciens se servent de l’objet pour illustrer

un principe

Démarche scientifique / démarche technologique


UNE DEMARCHE SCIENTIFIQUE

Confrontation des conceptions premières et sélection d ’une situation problème se prêtant à une démarche

d’investigation et débouchant sur la construction de savoir-faire, de connaissances et de repères culturels prévus par les

programmes

Questions des élèves et expression des conceptions premières

DÉMARCHE D’INVESTIGATION

Situation de départ qui focalise la curiosité des élèves


Démarche d’investigation

Expérimentation

directe conçue et

réalisée par les

élèves

Réalisation

matérielle

(recherche d’une

solution technique)

Observation directe

ou assistée par un

instrument avec ou

sans mesure

Recherche sur

documents

Enquêtes et

visites

Synthèse : confrontation des résultats, formulation d’une connaissance provisoire propre à la classe

Confrontation au savoir établi dans la perspective de la

généralisation d’une connaissance

Evaluation (connaissance et démarche) K. Mérigeau Défi Tech 2015


Le monde des objets

VERS LA REALISATION TECHNOLOGIQUE


CAHIER DES CHARGES : document par lequel le

demandeur exprime son besoin en termes de fonctions

Maternelle – Construire une tour transportable d’une hauteur comprise entre 1m et 1m50 avec un minimum de quarante éléments (matériel recyclé). Cycle 2 – Concevoir et réaliser un dispositif capable de soulever et maintenir en suspension une masse de 300g pendant au moins 10 secondes. Cycle 3 - Concevoir et réaliser un dispositif capable de soulever une masse de 300g minimum puis de se déplacer sur une distance de 2m.

Démarche technologique … …appliquée au défi-techno


Élaborer un projet …

Analyse du besoin à satisfaire

Elaboration du cahier des charges

Conception d’un avant-projet

Analyse de la fabrication

Fabrication

Evaluation


Démarche technologique …

… appliquée au défi-techno

Besoin - situation déclenchante

Nécessité ou désir éprouvé par un utilisateur

Création d’un objet


Une tour ?


Notions et savoirs abordés …

… lors du défi-techno

Les questions que l’on peut se poser

• Tous les objets peuvent-ils former une tour ? • La forme d’un objet a-t-elle une influence sur son équilibre? • L’objet doit-il être soulever de façon autonome ? • L’objet peut-il être soulever couché? Assis? Suspendu? • L’objet se déplace-t-il dans sa verticalité? Dans son

horizontalité? Sur un plan incliné?


Notions et savoirs abordés …

… lors du défi-techno

• La matière, la forme, la masse et le volume ont-ils une incidence sur l’équilibre de la tour?

• Equilibre, point de force, levier, axe de rotation: quelle incidence sur la charge à soulever?

• Quels mécanismes (poulie, engrenages, système bielle-manivelle) pour quelle transmission de mouvement?


Comment soulever et déplacer un objet ?

Des machines qui soulèvent

Engins à leviers du quotidien (décapsuleur, tire bouchon, pied de biche…)

Des machines qui soulèvent et déplacent

Notion de déplacement: comment se transmet le mouvement? Avec une structure fixe verticale (ascenseur, monte charge, puit,

treuil…)

Avec une structure fixe horizontale ou inclinée (tapis roulant, funiculaire , grue…)

Avec une structure roulante horizontale (camion, palan…) K. Mérigeau Défi Tech 2015

Soulever, lever; engins de levage:


Soulever et déplacer

Grue, tire palette: déplacement horizontal Funiculaire, téléphérique: déplacement sur plan incliné


Le puit, le treuil : déplacement vertical


La brouette !





CONCEPTION DE L’AVANT-PROJET

Inventaire des solutions possibles,

réinvestissement des connaissances, recherches, essais,

tâtonnements, production d’une maquette

Choix des matériaux les plus adaptés,

choix des outils,

expérimentation des différentes maquettes

Démarche technologique … … appliquée au défi-techno


Les choix de matériaux

Ils doivent répondre à certains critères à définir avec le groupe:

légèreté, résistance, surface de frottements,

équilibre, propulsion…

On peut tester alors divers matériaux : carton, carton plume, balsa, barquette alimentaires, Dépron, bouteille plastique, liège, toile, plastique, papier, etc.



ANALYSE DE FABRICATION

Organisation des étapes de la fabrication

dans le temps et dans l’espace

Répartition des tâches

Organisation des étapes de fabrication

(avec quoi, où, comment ?)

Réalisation de la fiche de fabrication



Quel assemblage ?


3 mécanismes: Poulie, Levier, Engrenage


Transmission et transformation du mouvement

Transmission de mouvement rectiligne: poulie

Transmission de mouvement rotatif: engrenage

Transformation de mouvement: système bielle-manivelle / système arbre-came / système crémaillère-pignon

http://educ47.ac-bordeaux.fr/sciences/ch-ot-om.htm

http://www.lafonderie.be/images/stories/musee/dossier_peda_transmission.pdf











FABRICATION

Réalisation du produit, maîtrise du bon geste

Suivre l’ordre des opérations.

Mettre en œuvre des savoir-faire techniques.

Faire preuve de rigueur, de précision





Premiers assemblages, essais

Ces activités de tâtonnement conduiront à trouver des solutions aux problèmes rencontrés comme ceux de :

des frottements,

de l’équilibre,

de la propulsion…


Exemples de cahier d’élèves


2002 « Les élèves tiennent un cahier d’expériences et d’observations. L’élaboration d’écrits permet de soutenir la réflexion et d’introduire rigueur et précision. »…. «…le carnet d’expérience appartient à l’élève …»

2012 « En menant les différentes investigations, l’élève pourra mobiliser et s’approprier le vocabulaire nécessaire qui sera systématiquement repris dans le cahier de sciences, particulièrement dans le résumé des connaissance acquises. »

Le cahier dans les programmes


ÉVALUATION

Fonctionnement du projet

et conformité au cahier des charges

Essais de l’objet,

validation par rapport au cahier des charges,

réajustement de la fiche de fabrication,

échange de fiches de fabrication



Sur la base de Critères nécessitants explicitation

Compétences, connaissances, attitudes ?

A quel moment, pour quel usage?

+auto….l’objet ne répond pas au cahier des charges

L’évaluation

Art et Engrenages


LA FICHE DE FABRICATION

Indiquer le titre

Préciser l’objectif du montage

Présenter le matériel nécessaire et les outils à utiliser

Numéroter et indiquer clairement chaque étape du

montage en l’illustrant de schémas clairs si nécessaire.

Conclure en analysant les performances du montage,

répond-il aux attentes que l’on avait ?



LA FICHE DE FABRICATION (suite)

Numéroter et indiquer clairement chaque étape du

montage en l’illustrant de schémas clairs si nécessaire.

Conclure en analysant les performances du montage,

répond-il aux attentes que l’on avait ?



Pour éviter quelques confusions …

LA FICHE DE FABRICATION décrit les différentes étapes de la fabrication d’un objet LA FICHE TECHNIQUE donne des indications techniques (tension, puissance, caractéristiques nécessaires pour un dépannage…) LA FICHE DE MONTAGE indique comment réaliser un modèle donné avec du matériel modulaire (kit) LE MODE D’EMPLOI indique comment utiliser un objet


Vers le concept de …

… développement durable

Quelques éléments pouvant permettre d’intégrer

le concept de développement durable

Origine des matériaux, recyclage des déchets,

énergies utilisées, énergies renouvelables…

Connaître

Comprendre

Agir K. Mérigeau Défi Tech 2015

FIN

Merci pour votre attention.

Echanges et questions diverses …


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