Conception et construction d’un prototype de distanciation physique portable

Parlons sciences

Les élèves concevront et construiront un prototype portable qui les aidera à respecter la distanciation physique de 2 m recommandée lorsqu’ils sont à l’école.

Survol

Les élèves concevront et construiront un prototype portable qui répond à des critères de conception spécifiques.

Durée

45 à 60 minutes

Mise en contexte

Le maintien d’une distance physique de deux mètres entre les personnes a été recommandé comme moyen de limiter la propagation de la COVID-19, mais il n’est pas facile de savoir si cette distance est toujours respectée pendant une journée passée à l’école. 

Dans le cadre de ce projet de conception et de construction, les élèves développeront leurs compétences en conception et construction en créant un prototype portable qui les aidera à respecter cette recommandation pendant qu’ils sont à l’école. Ce défi permettra aux élèves de mettre en pratique les compétences suivantes : planification de la conception et des processus, recherche d’idées en vue de résoudre des problèmes, prise de décision, raisonnement spatial et techniques de mesure.

Ce projet de conception et construction pourrait commencer de l’une ou l’autre des façons suivantes:

  • À partir de questions ou de commentaires des élèves au sujet de la COVID-19 et de la distanciation physique, par exemple :
    • Pourquoi doit-on se laver les mains aussi souvent?
    • Les enfants peuvent-ils tomber malades eux aussi?
    • Pourquoi devons-nous porter des masques?
    • Si je ne me sens pas malade, pourquoi dois-je me tenir loin de mes amis?
  • En regardant des photos ou des vidéos montrant les moyens utilisés par des personnes pour tenir les autres à distance. 
Dispositif de distanciation physique en carton
Capture d'écran du vidéo Top 10 Funny social distance ideas (2020) de Listed
 Dispositif de distanciation physique au laser
Capture d'écran du vidéo Top 10 Funny social distance ideas (2020) de Listed
Dispositif de distanciation physique fait d'un tube gonflable
Capture d'écran du vidéo Top 10 Funny social distance ideas (2020) deListed
  • À partir de questions de discussion telles que :
    • « Qu’est-ce que les gens utilisent pour fabriquer leurs dispositifs? »
    • « Quelles sont les similitudes et les différences entre ces dispositifs? »
    • « À votre avis, ces dispositifs sont-ils tous aussi pratiques les uns que les autres? »
    • « Quels sont les points faibles et les points forts de chacun d’eux? »

Critères de conception

Concevoir et construire un prototype portable qui aide à maintenir la distance de 2 mètres recommandée à l’école.

Exemples de critères de conception:

Le prototype doit :

  • imposer le maintien d’une distance de 2 mètres (à l’avant, à l’arrière et sur les côtés);
  • être enlevable;
  • être pliable (il doit passer par les portes et permettre de contourner facilement les objets qui se trouvent dans une pièce);
  • permettre d’accéder facilement à tous ses composants afin de les nettoyer et de les désinfecter soigneusement;
  • être assez léger (pas plus de 2 kg) pour être porté confortablement pendant de longues périodes;
  • pouvoir être porté sur le corps ou sur la tête (ou le cou) de façon à garder les mains libres; et
  • Ne pas obstruer le champ de vision.

Détails

Matériel et préparation

  • boîtes de carton
  • Matériel de fixation (attaches, ruban à masquer, ruban adhésif transparent, élastiques, etc.)
  • aimants
  • trombones
  • cure-pipes
  • corde, laine, rubans
  • tubulure de plastique
  • pailles de papier
  • assiettes en papier
  • gobelets en papier
  • mètres à mesurer
  • bâtonnets de bois
  • carton
  • papier d’aluminium
  • autres objets trouvés à l’école ou à la maison

Remarque : Ce ne sont là que des suggestions de matériel. Les enseignantes et enseignants doivent modifier le matériel en fonction des besoins et de l’accessibilité des élèves.

Matériel et préparation

  • boîtes de carton
  • Matériel de fixation (attaches, ruban à masquer, ruban adhésif transparent, élastiques, etc.)
  • aimants
  • trombones
  • cure-pipes
  • corde, laine, rubans
  • tubulure de plastique
  • pailles de papier
  • assiettes en papier
  • gobelets en papier
  • mètres à mesurer
  • bâtonnets de bois
  • carton
  • papier d’aluminium
  • autres objets trouvés à l’école ou à la maison

Remarque : Ce ne sont là que des suggestions de matériel. Les enseignantes et enseignants doivent modifier le matériel en fonction des besoins et de l’accessibilité des élèves.

Marche à suivre

Les élèves développeront et appliqueront leurs compétences en matière de conception et de construction en concevant, construisant et en mettant à l’essai un dispositif de distanciation physique portable .

Les élèves suivront les étapes du processus Concevoir et construire de Parlons sciences :

  • définir le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire;
  • tenir une séance de remue-méninges pour trouver les critères que devra respecter le prototype;
  • faire part de leurs questions et de leurs idées afin de trouver une solution au problème ou de combler un besoin;
  • discuter des avantages et désavantages de chaque idée afin de retenir une solution potentielle à mettre à l’essai;
  • visualiser à quoi pourrait ressembler la solution et faire des croquis inspirés de leurs visualisations;
  • élaborer un plan de conception (p. ex. déterminer les tâches ou les étapes clés nécessaires pour arriver à la solution, prendre des décisions à propos des outils et des matériaux dont ils auront besoin, inclure les croquis annotés);
  • développer l’idée de conception en se fondant sur le plan de conception;
  • mettre à l’essai leur prototype en fonction des critères de conception;
  • modifier au besoin le prototype et le tester de nouveau en fonction des critères de conception;
  • réfléchir aux résultats obtenus et déterminer ce qui pourrait être fait pour améliorer leur prototype.

Marche à suivre

Les élèves développeront et appliqueront leurs compétences en matière de conception et de construction en concevant, construisant et en mettant à l’essai un dispositif de distanciation physique portable .

Les élèves suivront les étapes du processus Concevoir et construire de Parlons sciences :

  • définir le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire;
  • tenir une séance de remue-méninges pour trouver les critères que devra respecter le prototype;
  • faire part de leurs questions et de leurs idées afin de trouver une solution au problème ou de combler un besoin;
  • discuter des avantages et désavantages de chaque idée afin de retenir une solution potentielle à mettre à l’essai;
  • visualiser à quoi pourrait ressembler la solution et faire des croquis inspirés de leurs visualisations;
  • élaborer un plan de conception (p. ex. déterminer les tâches ou les étapes clés nécessaires pour arriver à la solution, prendre des décisions à propos des outils et des matériaux dont ils auront besoin, inclure les croquis annotés);
  • développer l’idée de conception en se fondant sur le plan de conception;
  • mettre à l’essai leur prototype en fonction des critères de conception;
  • modifier au besoin le prototype et le tester de nouveau en fonction des critères de conception;
  • réfléchir aux résultats obtenus et déterminer ce qui pourrait être fait pour améliorer leur prototype.

Évaluation

Observez et consignez, à l’aide de commentaires annotés, de photos ou d’enregistrements vidéo, la capacité de chaque élève à :

  • Travailler en équipe – Les élèves travaillent en collaboration pour mener à bien une tâche et évaluer leurs processus de groupe tout au long du processus Concevoir et construire;
  • Générer des idées – Les élèves se servent de stratégies, comme des séances de remue-méninges, pour générer des idées dans le but de trouver des solutions possibles et de prendre des décisions concernant les points positifs et négatifs de chaque solution; 
  • Communiquer – Les élèves communiquent leurs réflexions et les connaissances acquises au moyen de mots, de croquis, de photos, de vidéos, etc., à mesure qu’ils identifient des problèmes, effectuent des recherches, planifient leur conception, et partagent leurs solutions de conception.
  • Travailler en toute sécurité – Les élèves appliquent des pratiques sécuritaires lorsqu’ils utilisent divers outils et matériaux en construisant leur prototype.
  • Réfléchir – Les élèves réfléchissent aux résultats des essais de leur prototype, et suggèrent des changements qu’ils pourraient apporter pour l’améliorer.

Évaluation

Observez et consignez, à l’aide de commentaires annotés, de photos ou d’enregistrements vidéo, la capacité de chaque élève à :

  • Travailler en équipe – Les élèves travaillent en collaboration pour mener à bien une tâche et évaluer leurs processus de groupe tout au long du processus Concevoir et construire;
  • Générer des idées – Les élèves se servent de stratégies, comme des séances de remue-méninges, pour générer des idées dans le but de trouver des solutions possibles et de prendre des décisions concernant les points positifs et négatifs de chaque solution; 
  • Communiquer – Les élèves communiquent leurs réflexions et les connaissances acquises au moyen de mots, de croquis, de photos, de vidéos, etc., à mesure qu’ils identifient des problèmes, effectuent des recherches, planifient leur conception, et partagent leurs solutions de conception.
  • Travailler en toute sécurité – Les élèves appliquent des pratiques sécuritaires lorsqu’ils utilisent divers outils et matériaux en construisant leur prototype.
  • Réfléchir – Les élèves réfléchissent aux résultats des essais de leur prototype, et suggèrent des changements qu’ils pourraient apporter pour l’améliorer.

Co-construction des connaissances

Les élèves disent, font et représentent

Les enseignants et enseignantes interagissent en répondant et questionnant

Les élèves définissent et affinent le problème à résoudre ou le besoin à combler;

  • « Quel problème devez-vous résoudre pour concevoir et construire votre prototype? »
  • « Avez-vous pensé à ce que vous devrez faire pour être certains qu’il sera confortable quand vous le porterez? »
  • « Avez-vous pensé à ce que vous devrez faire pour être certains de pouvoir nettoyer toutes ses parties? »

Les élèves lancent des idées en vrac pour trouver des critères qui guideront la conception d’un prototype portable dont la fonction sera de les aider à respecter la distanciation physique.

  • « Quels mots pourraient décrire certaines caractéristiques que votre dispositif doit avoir pour être efficace? »
  • « Comment ferez-vous pour vous assurer que tous les critères choisis sont respectés dans votre conception finale? »

Les élèves visualisent à quoi la solution pourrait ressembler et font des croquis inspirés de leurs visualisations.

  • « Pourquoi est-il important de mettre des légendes sur toutes les parties de vos croquis? »
  • Gravit Designer (nécessite la création d’un compte gratuit et on doit changer la langue, mais disponible en français) est un outil de dessin en ligne qui offre aux élèves la possibilité de tracer leurs croquis si les enseignantes et enseignants animent cette activité de conception et construction dans un environnement virtuel. 

Les élèves élaborent un plan de conception (p. ex. étapes de la création d’un prototype, décisions concernant les outils et les matériaux).

  • « De quels outils aurez-vous besoin pour construire votre dispositif? »
  • « Quels sont les matériaux les plus faciles à désinfecter? »
  • « De quelles dimensions et mesures devrez-vous tenir compte dans votre conception? »
  • « Quels matériaux pourraient rendre le dispositif plus confortable à porter? »

Les élèves construisent, développent et mettent à l’essai leur idée de conception en se fondant sur leurs croquis et leur plan de conception (créer le prototype).

  • « Quels sont les critères de conception respectés par votre prototype? Lesquels ne sont pas encore respectés? Pourquoi croyez-vous être arrivés à ce résultat? »
  • « Comment pourriez-vous tester vos idées à mesure que vous construisez votre prototype? »

Les élèves modifient au besoin leur prototype en fonction des critères de conception, et le testent à nouveau.

  • « Quels problèmes avez-vous rencontrés quand vous avez testé votre prototype? »
  • « Quels changements pourriez-vous apporter à votre prototype pour améliorer vos résultats? »

Les élèves réfléchissent aux résultats des tests et déterminent ce qu’ils pourraient faire différemment une prochaine fois.

  • « Quels matériaux ont donné les meilleurs résultats? Quels sont ceux qui ont fonctionné moins bien? »
  • « Quelles difficultés votre équipe a-t-elle rencontrées en travaillant en collaboration pour relever ce défi? »

Co-construction des connaissances

Les élèves disent, font et représentent

Les enseignants et enseignantes interagissent en répondant et questionnant

Les élèves définissent et affinent le problème à résoudre ou le besoin à combler;

  • « Quel problème devez-vous résoudre pour concevoir et construire votre prototype? »
  • « Avez-vous pensé à ce que vous devrez faire pour être certains qu’il sera confortable quand vous le porterez? »
  • « Avez-vous pensé à ce que vous devrez faire pour être certains de pouvoir nettoyer toutes ses parties? »

Les élèves lancent des idées en vrac pour trouver des critères qui guideront la conception d’un prototype portable dont la fonction sera de les aider à respecter la distanciation physique.

  • « Quels mots pourraient décrire certaines caractéristiques que votre dispositif doit avoir pour être efficace? »
  • « Comment ferez-vous pour vous assurer que tous les critères choisis sont respectés dans votre conception finale? »

Les élèves visualisent à quoi la solution pourrait ressembler et font des croquis inspirés de leurs visualisations.

  • « Pourquoi est-il important de mettre des légendes sur toutes les parties de vos croquis? »
  • Gravit Designer (nécessite la création d’un compte gratuit et on doit changer la langue, mais disponible en français) est un outil de dessin en ligne qui offre aux élèves la possibilité de tracer leurs croquis si les enseignantes et enseignants animent cette activité de conception et construction dans un environnement virtuel. 

Les élèves élaborent un plan de conception (p. ex. étapes de la création d’un prototype, décisions concernant les outils et les matériaux).

  • « De quels outils aurez-vous besoin pour construire votre dispositif? »
  • « Quels sont les matériaux les plus faciles à désinfecter? »
  • « De quelles dimensions et mesures devrez-vous tenir compte dans votre conception? »
  • « Quels matériaux pourraient rendre le dispositif plus confortable à porter? »

Les élèves construisent, développent et mettent à l’essai leur idée de conception en se fondant sur leurs croquis et leur plan de conception (créer le prototype).

  • « Quels sont les critères de conception respectés par votre prototype? Lesquels ne sont pas encore respectés? Pourquoi croyez-vous être arrivés à ce résultat? »
  • « Comment pourriez-vous tester vos idées à mesure que vous construisez votre prototype? »

Les élèves modifient au besoin leur prototype en fonction des critères de conception, et le testent à nouveau.

  • « Quels problèmes avez-vous rencontrés quand vous avez testé votre prototype? »
  • « Quels changements pourriez-vous apporter à votre prototype pour améliorer vos résultats? »

Les élèves réfléchissent aux résultats des tests et déterminent ce qu’ils pourraient faire différemment une prochaine fois.

  • « Quels matériaux ont donné les meilleurs résultats? Quels sont ceux qui ont fonctionné moins bien? »
  • « Quelles difficultés votre équipe a-t-elle rencontrées en travaillant en collaboration pour relever ce défi? »

Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Poser des questions (p. ex. : « Pouvez-vous vous déplacer facilement lorsque vous portez votre dispositif? », « Pourquoi est-il important de garder une distance d’au moins 2 mètres entre nous et les autres? », « Les gens ont-ils d’autres moyens de maintenir une distance entre eux, par exemple, lorsqu’ils sont dans les magasins? »).
  • Communiquer ses réflexions, ses sentiments et ses idées (p. ex. pendant la recherche de critères pour le jeu, à propos des plans de conception assortis de croquis en 2 dimensions, en définissant les principales étapes/tâches de conception et en dressant la liste des matériaux, de l’équipement et des outils nécessaires).
  • Travailler en collaboration pour trouver des solutions (p. ex. : comment assembler les différentes parties, qui procédera à l’essai du prototype).

Raisonnement mathématique

  • Reconnaître et utiliser des formes et des dessins en 2D et en 3D (p. ex. pour fabriquer des dispositifs circulaires, comme celui en carton porté par l’homme sur la photo).
  • Faire des représentations à l’aide d’images, de diagrammes, de graphiques, de tableaux, de chiffres, de mots ou de symboles (p. ex. faire des croquis inspirés de leur visualisation afin de montrer comment leur dispositif pourrait remplir les critères établis).
  • Mesurer et consigner le diamètre (p. ex. la distance de 2 mètres recommandée entre les personnes) et la circonférence (si le dispositif créé est circulaire).

Arts visuels

  • Discuter des moyens à prendre pour que les dispositifs soient esthétiquement agréables.

Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Poser des questions (p. ex. : « Pouvez-vous vous déplacer facilement lorsque vous portez votre dispositif? », « Pourquoi est-il important de garder une distance d’au moins 2 mètres entre nous et les autres? », « Les gens ont-ils d’autres moyens de maintenir une distance entre eux, par exemple, lorsqu’ils sont dans les magasins? »).
  • Communiquer ses réflexions, ses sentiments et ses idées (p. ex. pendant la recherche de critères pour le jeu, à propos des plans de conception assortis de croquis en 2 dimensions, en définissant les principales étapes/tâches de conception et en dressant la liste des matériaux, de l’équipement et des outils nécessaires).
  • Travailler en collaboration pour trouver des solutions (p. ex. : comment assembler les différentes parties, qui procédera à l’essai du prototype).

Raisonnement mathématique

  • Reconnaître et utiliser des formes et des dessins en 2D et en 3D (p. ex. pour fabriquer des dispositifs circulaires, comme celui en carton porté par l’homme sur la photo).
  • Faire des représentations à l’aide d’images, de diagrammes, de graphiques, de tableaux, de chiffres, de mots ou de symboles (p. ex. faire des croquis inspirés de leur visualisation afin de montrer comment leur dispositif pourrait remplir les critères établis).
  • Mesurer et consigner le diamètre (p. ex. la distance de 2 mètres recommandée entre les personnes) et la circonférence (si le dispositif créé est circulaire).

Arts visuels

  • Discuter des moyens à prendre pour que les dispositifs soient esthétiquement agréables.

Enrichissement

Si vos élèves souhaitent en apprendre davantage, les points suivants pourraient éveiller leur curiosité :

  • Trouver des moyens de créer des dispositifs de distanciation physique pour les personnes qui ont un handicap physique.
    • « Comment feriez-vous pour fabriquer un dispositif de distanciation physique pour une personne qui utilise un fauteuil roulant ou qui marche avec une marchette ou des béquilles? »
    • « Comment feriez-vous pour fabriquer un dispositif de distanciation physique pour une personne aveugle ou qui a une déficience visuelle? »
  • Trouver des moyens d’utiliser la technologie pour créer des dispositifs, comme celles qui ont été utilisées dans les projets suivants :
    • Un appareil Arduino que vous pouvez fabriquer à la maison (vidéo en anglais);
    • Utilisez deux micro:bit pour vous aider à garder la bonne distance entre vous et les autres (vidéo en anglais).

Enrichissement

Si vos élèves souhaitent en apprendre davantage, les points suivants pourraient éveiller leur curiosité :

  • Trouver des moyens de créer des dispositifs de distanciation physique pour les personnes qui ont un handicap physique.
    • « Comment feriez-vous pour fabriquer un dispositif de distanciation physique pour une personne qui utilise un fauteuil roulant ou qui marche avec une marchette ou des béquilles? »
    • « Comment feriez-vous pour fabriquer un dispositif de distanciation physique pour une personne aveugle ou qui a une déficience visuelle? »
  • Trouver des moyens d’utiliser la technologie pour créer des dispositifs, comme celles qui ont été utilisées dans les projets suivants :
    • Un appareil Arduino que vous pouvez fabriquer à la maison (vidéo en anglais);
    • Utilisez deux micro:bit pour vous aider à garder la bonne distance entre vous et les autres (vidéo en anglais).