Défi-sciences:
construire un objet mobile
et imaginer des systèmes qui lui permettent un déplacement
autonome.
Ecole primaire de St
Servais en février-mars 2002
Classe du CP au CM1

Séance 1
Objectifs
- émettre des hypothèses à
la lecture de l’énoncé
-
concevoir un objet mobile
(représentation, explication, matériel)
-
présenter ses recherches,
être attentif aux recherches des autres groupes
Temps
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Déroulement
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Organisation
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Matériel/supports
|
Observations
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10 min
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·
Présentation du défi
·
Lecture et interprétation
de l’énoncé (vocabulaire, sens : objet mobile, déplacement autonome)
·
Axes de recherche
et premières hypothèses (roule, glisse, vole, …)
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Oral collectif
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Tableau
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Propositions inscrites au tableau
Ordre des actions
Premiers éléments du cahier des
charges
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20 min
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·
Représentations /
recherche
Consigne : concevoir un objet mobile facile à construire
qui puisse se déplacer.
Le
travail de recherche doit comporter
-
un dessin
-
un court texte explicatif
-
une liste du matériel
nécessaire
|
Groupes de 2 ou 3
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Carnet d’expérience pour le groupe
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20 min
|
·
analyse des recherches
Le projet est-il réalisable ?
Peut-on interpréter facilement
le dessin ?
L’objet peut-il rouler ?
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Oral collectif
Présentation aux autres groupes
Remarques/questions
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Notes prises par l’enseignant pour
chaque groupe (remarques, commentaires) pour une diffusion ultérieure.
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10 min
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·
perpectives de travail
pour la prochaine séance (apporter une voiture jouet)
·
matériel à prévoir
(ex : bois, vis, … )
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|
Matériel et matériaux à prévoir
par l’enseignant en fonction des projets
|
Présentation et analyse des projets
Chaque groupe présente son projet aux
autres qui peuvent intervenir et questionner.
L’enseignant n’intervient pas ou
très peu. Les échanges se font entre élèves.
Au tableau : 3 questions qui aident
au débat
1-
Peut-on réaliser cet objet (critères de
faisabilité répondant à la consigne d’objet simple)
2-
L’objet peut-il « bouger » ?
(critère de déplacement essentiel par rapport à la problématique de départ)
3-
Est-ce que le dessin explique bien ce
qu’on doit faire ? (en relation avec la consigne de départ qui demandait
un dessin, un texte explicatif et une liste du matériel)
Réponses des groupes d’élèves
Groupes
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Objets
présentés
|
On
peut le construire
|
Il
peut bouger
|
Le
dessin explique bien
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Alexandre, Léa
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Une voiture
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oui
|
Oui
Avec des piles
|
Ça manque d’explications. Le problème
des roues et des piles n’est pas réglé.
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Rémi, Maëlle, Stéphanie
|
Un sous marin
|
oui
|
Oui
Avec une hélice
|
Dessin intéressant : des flèches
et une légende qui explique.
|
Maxime, Steven
|
Un camion de pompiers
|
oui
|
Oui
Avec un ventilateur
|
A améliorer. Le problème de la
propulsion n’est pas très clair.
|
Emilie, Laurence
|
Un bateau à voile
|
oui
|
Oui
Avec le vent
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Non. ……….
|
Julia, Morgane
|
Un car
|
oui
|
Oui
Avec un ventilateur
|
A améliorer. Le problème de la
propulsion n’est pas très clair.
|
Mathieu, Eddy
|
Une voiture de course
|
oui
|
Oui avec un ballon.
Un clou pour frein.
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Il manque un texte. Le dessin est
plat.
|
Analyse des réponses et des projets
-
Les élèves répondent sur
des critères normatifs par rapport aux consignes de départ : « tu
n’as pas écrit de texte explicatif » « il manque quelque chose »
-
Ils évaluent avant tout
la qualité du dessin (qui représente un objet proche de la réalité, qui
a un sens , qui est bien dessiné, qui a des couleurs) et moins son rôle
descriptif et explicatif pour un futur montage. L’analyse est plus artistique
que scientifique.
-
La liste de matériel est imprécise
et mal ciblée. On se situe dans le domaine du travail manuel (apparence
finale et matériaux : colle, carton, crayons feutres, …) mais très
peu dans le fonctionnel.
-
Les systèmes de propulsion
sont encore très flous (mais le travail proposé ne demandait pas une réflexion
approfondie sur le déplacement)
-
Le dessin de Mathieu et
Eddy est mal considéré par l’ensemble des groupes (trop plat, peu représentatif,
mal compris) alors que c’est le seul se rapprochant d’une schématisation
fonctionnelle. L’explication fournie oralement sur le fonctionnement n’est
certes pas très évidente.
Séance 2
Objectifs
- analyser les productions pour déterminer les éléments intéressants
et manquants
- élaborer une trame de fiche de fabrication après observation de documents
- utiliser cette trame pour la description du projet retenu
Temps
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Déroulement
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Organisation
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Matériel/support
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Observations
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5 min
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Rappel du travail effectué et des
objectifs
|
Oral collectif
|
Dessins au tableau
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10 min
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Analyse des réponses des élèves
sur les dessins des projets
Peut-on interpréter facilement
le dessin ?
Possède t-on les éléments
qui vont permettre de le fabriquer ? Pourquoi ?
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Oral collectif
|
Fiche de réponse des élèves (notes
prises par l’enseignante)
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Eléments de réponse notés au tableau
(points intéressants et manques éventuels)
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15 min
|
Observation et analyse de fiches
de fabrication
|
Groupes
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Fiches de fabrication en couleur
Questionnaire de lecture du document
|
Aide des enseignants dans les différents
groupes
|
20 min
|
Elaboration d’une trame commune
de fiche de fabrication (éléments essentiels) et application pour
le projet retenu.
|
Oral collectif
Groupes
|
Tableau
Fiche de travail (trames vierges)
|
Aide des enseignants dans les différents
groupes
|
5 min
|
Synthèse de l’avancement des projets
|
Oral
|
|
|
Analyse
de la séance 2 Interprétation
des dessins
Les élèves admettent qu’il est très difficile d’interpréter les
dessins mais perçoivent difficilement les causes de cette difficulté.
Les raisons invoquées sont plutôt d’ordre de manque de compétences graphiques
(c’est dur à dessiner, on n’arrive pas toujours à faire)
Les points intéressants sont notés au tableau
- présence d’un titre
- dessin général représentant l’objet mais pas toujours représentatif
- flèches et légendes explicatives
- liste du matériel mais incomplète ou mal définie
Quelques points manquants sont relevés
- les explications ne sont pas claires ni sur la construction ni sur le
fonctionnement
- on ne sait pas comment construire l’objet
Analyse
de fiches de fabrication (questionnaire
individuel + analyse collective)
Intérêt de ces fiches :
- elles sont claires et faciles à comprendre
- les dessins sont représentatifs de l’objet une fois construit
- on explique bien comment construire l’objet (phases de fabrication)
- la liste du matériel est précise
Remarque : les réponses individuelles et le débat prouvent que la
différence entre le dessin imaginatif et le dessin schématisé avec les
matériaux de construction n’est pas encore bien perçue, surtout chez les
plus jeunes. Cet aspect sera repris lors de la 3ème séance.
Idées à conserver notées au tableau:
trame de fiche de fabrication
Elaboration
en groupes de la fiche de fabrication (qui n’est plus un simple dessin)
Cette partie créatrice aurait été plus productive si les élèves
avaient pu manipuler ou simplement se rendre compte du matériel disponible
mis à disposition (prévu pour la prochaine séance). Il est en effet difficile
de prévoir la construction d’un objet sans connaître exactement les composantes
de cet objet, or la phase de recherche nécessite cette connaissance à
ce stade.
Les
élèves dressent la liste du matériel nécessaire ou manquant pour leur
projet, ainsi que ce qu’il pourront eux-mêmes rapporter à l’école.
Séance 3
Objectifs
- faire l'inventaire du matériel et choisir les matériaux
de construction de son projet
- commencer la construction en notant les étapes de fabrication
- présenter son projet aux autres
Temps
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Déroulement
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Organisation
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Matériel/support
|
Observations
|
5 min
|
Rappel du travail effectué et des
objectifs
Présentation des objectifs de la séance
|
Oral collectif
|
|
|
10 min
|
Inventaire du matériel disponible
et description
|
Collectif
|
|
Eléments de réponse notés au tableau
|
15 min
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Construction de l'objet et liste
du matériel
Consignes:
- aucune fixation définitive
- plusieurs essais possibles
- manques et besoins éventuels
- matériel utilisé noté sur la fiche de fabrication
au fur et à mesure
|
Groupes
|
Matériel de construction
Outils
Fiches de fabrication
|
Aide des enseignants dans les différents
groupes
Photos et courts extraits vidéos
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20 min
|
Présentation aux autres
Remarques
Améliorations éventuelles
L'objet répond t-il à la problématique de départ
?
|
Oral collectif
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Tableau
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Prise de notes
|
5 min
|
Perspectives pour la prochaine
séance
- matériel manquant
- système de propulsion
|
Oral
|
|
|
Analyse de la séance 3
Construction de l’objet
-
en
fonction de leur projet (fiche de fabrication) et du matériel existant,
les groupes se munissent du matériel disponible et commencent la fabrication
de manière un peu désordonnée.
-
Les enseignants (maîtresse
+ CPC) sont appelés à l’aide pour percer, scier, aider à fixer, réparer.
-
Pas d’intervention ou très
peu dans l’élaboration des objets roulants: les élèves construisent
à leur rythme selon leurs idées, ce qui donne un résultat plus ou moins
fonctionnel
Problèmes rencontrés
-
Le perçage des roues (bouchons
plastique difficiles à trouer et trou difficile à centrer)
-
La hauteur des roues par
rapport au châssis (frottements)
-
La fixation des roues sur
les axes (pics à brochettes cassants sur bouchons en liège résistants,
diamètre du trou par rapport aux axes)
-
Le maintien en place des
roues et la stabilité (roues de travers ou trop serrées, roues qui partent
toutes seules)
-
Fixations provisoires de
certains éléments à l’aide d’élastiques difficiles à installer
-
Voile trop petite par rapport
au bateau (manque de tissu approprié)
-
Les systèmes de propulsion
ne sont toujours pas imaginés à part deux groupes de CM (vent pour les
voiles et ballon gonflé pour une voiture). Les autres groupes imaginent
un système de propulsion à l’aide d’un ventilateur ? Le groupe qui
construit le sous marin imagine une hélice mais sans idée de fonctionnement.
Présentation et analyse des projets
-
chaque groupe expose son
« prototype » et explique sa façon d’avancer.
-
Les problèmes rencontrés
sont évoqués
-
Problèmes de construction
ou de matériaux
-
Problèmes de fonctionnement
(on remarque les frottements, les roues désaxées, la voile petite, etc)
-
Cette première analyse
rapide sera reprise la prochaine fois après essais (fiche d’auto analyse)
Séance 4
Objectifs
- analyser les productions pour améliorer le déplacement
- essayer les prototypes (bac à eau, roulement, air pulsé)
- noter les dysfonctionnements et proposer des améliorations
Temps
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Déroulement
|
Organisation
|
Matériel/support
|
Observations
|
5 min
|
Objectifs et modalités de travail
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Oral collectif
|
|
|
15 min
|
Essais de déplacements (roulement,
flottaison)
|
collectif
|
Objets, bac à eau, plan incliné,
sèche-cheveux
Film sur les essais
|
Aide à l’observation des enseignants
mais sans apporter de réponses précises
|
20 min
|
Observation, manipulation et analyse
des dysfonctionnements éventuels (frottements, axes, …)
Propositions d’améliorations notées
sur la fiche d’analyse
|
Un groupe analyse l’objet d’un
autre groupe
|
Objets mobiles
Grille d’observation
|
Aide des enseignants de groupe
en groupe
|
15 min
|
Synthèse globale des remarques
et améliorations à apporter
Propositions de l’enseignant si
besoin (ex : notion d’axe)
|
collectif
|
Objets mobiles
Grille d’observation
|
Notes au tableau pour chaque objet
Feuille de synthèse à préparer
|
Séance 5
Objectifs
- faire la synthèse des améliorations à apporter
pour le déplacement des objets
- comprendre certains apports techniques pour
améliorer ce déplacement
-
analyser des systèmes de
propulsion
-
reprendre la construction
des objets mobiles en intégrant ces nouveaux facteurs
Temps
|
Déroulement
|
Organisation
|
Matériel/support
|
10 ‘
|
Rappel des propositions d’amélioration
des objets
|
|
Feuille
de synthèse présentant les résultats des recherches et propositions
|
15’
|
Apport technique (axe, symétrie
+ voile et direction du vent + air et flottabilité)
|
Individuel
|
Schéma à étudier et compléter
|
15 ‘
|
Apport du maître pour prévoir un
système de propulsion (aimants, élastique, moteur)
|
Collectif
Echange oral
|
Objets propulsés par ces différents
éléments
Fiche explicative à compléter
|
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Reprise de la construction des
objets en tenant compte des améliorations à apporter sur le déplacement
et la propulsion.
|
groupes
|
Prototypes
Matériel de construction
|
Perspectives (non détaillées)
Finir la construction des objets
Tester les déplacements
Elaborer de manière définitive la fiche de fabrication
|