Ressources pédagogiques  Les participants du challenge

Glands dans le creux d’une main

Glands dans le creux d’une main (Valeria Boltneva, Pexels)

Concevoir et construire une banque de semences

Parlons sciences

Résumé

Les élèves travaillent en équipe pour concevoir et construire une structure qui protège une semence des intempéries.

Survol

Les élèves travailleront en équipe pour atteindre un but commun : la création d’un prototype de banque de semences capable de conserver différents formats de graines de façon organisée et sécuritaire durant un montant de temps prédéterminer.

Durée
30-45 minutes

Habiletés et connaissances antérieures

Pour réussir ce Concevoir et construire, les élèves doivent être capables de faire une construction en utilisant des outils coupants et des fixations basiques. Il leur faut aussi une connaissance de base du rôle des différentes parties d’une plante, particulièrement de la graine. Il est fortement recommandé de faire faire l’enquête La dispersion des graines aux élèves avant de réaliser le présent défi « Concevoir et construire ».

Contexte

Retirée sur une île éloignée de l’archipel du Svalbard, la Réserve mondiale de semences du Svalbard a été conçue pour préserver certaines des graines les plus importantes du monde au cas où toutes les cultures de la planète seraient détruites. La Réserve, qui se trouve à mi-chemin entre le continent norvégien et le pôle Nord, se maintient aussi à la température glaciale de -18 °C.

Dans ce défi « Concevoir et construire », les élèves travailleront en équipe pour atteindre un but commun — la création d’un prototype de banque de semences capable de :

  • Conserver différents formats de graines de façon organisée et sécuritaire (au sec, au frais, etc.)
  • Durant un montant de temps prédéterminer (p. ex., en vue de les semer l’année suivante)

Ce défi pourrait partir :

  • Des questions ou des commentaires des élèves à propos des manières de garder différents objets à l’abri. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Que fait-on pour empêcher que la nourriture ne se gâte? »
    • « Où range-t-on l’argent pour être certain de ne pas se le faire voler? »
      • « Qu’est-ce qu’on fait pour garder les photos de famille en bon état? »
      • « Où place-t-on les lunettes pour les protéger quand on ne les porte pas? »
Lunettes et étui à lunettes (Source : Richard Revel, Pexels).
  • De l’observation de photos de graines. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Qu’est-ce qu’une graine ; qu’est-ce qu’une semence? »
    • « Pourquoi les graines sont-elles importantes? »
    • « D’où viennent les graines? »
    • « Où peut-on se procurer des semences? »
Graines de courge (Source : Couleur, Pixabay)
Graines de tournesol (Source : PIX1861, Pixabay).
  • De la lecture d’un livre approprié sur ce thème. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Pourquoi les écureuils cachent-ils des noix? »
    • « Quels autres animaux cachent des graines et des noix en prévision de l’hiver? »
  • D’une collation faite de graines (p. ex., graines de tournesol, de citrouille ou de sésame). Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Quelles sortes de graines les humains consomment-ils? »
    • « Quelle est ta graine préférée? »

Critères de conception

Les élèves de la classe font un remue-méninges pour décider des critères que leur prototype de banque de semences devra respecter. Les éducateurs peuvent décider d’ajouter des critères liés au programme scolaire, comme d’utiliser des systèmes d’assemblage ou de fixation, prendre des mesures, trier et classer, utiliser des matériaux spécifiques, ou autres.

Exemples de critères de conception :

  • Une banque de semences doit être un récipient fermé.
  • La banque doit pouvoir recevoir au moins x différents formats de semences.
  • Les graines conservées dans la banque de semences doivent être triées et rangées séparément (sans risque de mélange).
  • Les semences doivent être à l’abri de l’eau.
  • Les semences doivent être à l’abri des prédateurs.
  • Il faut utiliser x matériaux différents.
  • Il faut utiliser x systèmes d’assemblage ou de fixation différents.

Détails

Matériel
  • Matériel de bricolage neuf ou recyclé : papier de bricolage, mousse à découper, papier de soie, styromousse, papier aluminium, ficelle, laine, tissu, ruban, cure-pipes, bâtonnets en bois, boutons, etc.
  • Contenants neufs ou recyclés : assiettes en papier, assiettes ou bols en styromousse, etc.
  • Petits outils : ciseaux, règles, ruban à mesurer, ruban adhésif, colle, etc.
Matériel
  • Matériel de bricolage neuf ou recyclé : papier de bricolage, mousse à découper, papier de soie, styromousse, papier aluminium, ficelle, laine, tissu, ruban, cure-pipes, bâtonnets en bois, boutons, etc.
  • Contenants neufs ou recyclés : assiettes en papier, assiettes ou bols en styromousse, etc.
  • Petits outils : ciseaux, règles, ruban à mesurer, ruban adhésif, colle, etc.
Préparation
Matériaux suggérés pour les banques de semences
Matériaux suggérés pour les banques de semences (© 2019 Parlons sciences).
  • Rassemblez divers types de matériaux neufs et recyclés dont les élèves pourront se servir pour construire le prototype de banque de semences. Les matériaux proposés dans la liste ci-dessus ne sont que des suggestions.
  • Organisez des stations d’approvisionnement selon le type de matériau. Vous pouvez aussi préparer un assortiment de matériaux à remettre aux élèves.
Préparation
Matériaux suggérés pour les banques de semences
Matériaux suggérés pour les banques de semences (© 2019 Parlons sciences).
  • Rassemblez divers types de matériaux neufs et recyclés dont les élèves pourront se servir pour construire le prototype de banque de semences. Les matériaux proposés dans la liste ci-dessus ne sont que des suggestions.
  • Organisez des stations d’approvisionnement selon le type de matériau. Vous pouvez aussi préparer un assortiment de matériaux à remettre aux élèves.
Quoi faire

Les élèves développent les habiletés « concevoir et construire » en concevant, construisant et testant un prototype de banque de semences apte à conserver divers types de semences de façon organisée et sécuritaire durant x mois (p. ex., en vue de les semer l’année suivante). 

Divers types d’épices déshydratées
Divers types d’épices déshydratées (Source : monicore, Pixabay).

Les élèves suivent les étapes suivantes du processus de conception et de construction :

  • ils identifient le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire ;
  • ils font un remue-méninges sur les critères que le prototype doit respecter ;
  • ils partagent leurs questionnements et idées de solution au problème ou au besoin ;
  • ils discutent des avantages et inconvénients de chaque solution envisagée afin de choisir celle qu’ils testeront ;
  • ils imaginent à quoi la solution pourrait ressembler et produisent un croquis de ce qu’ils visualisent ;
  • ils déterminent les tâches ou étapes nécessaires à l’élaboration de la solution (plan de conception) ;
  • ils décident des outils et matériaux nécessaires ;
  • ils concrétisent et construisent leur idée de prototype à partir de leurs croquis et du plan de conception ;
  • ils vérifient si leurs prototypes répondent aux critères de conception ;
  • au besoin, ils modifient le prototype et vérifient à nouveau s’il répond aux critères ;
  • ils réfléchissent au résultat obtenu et établissent ce qui pourrait être fait pour améliorer leurs prototypes.
Quoi faire

Les élèves développent les habiletés « concevoir et construire » en concevant, construisant et testant un prototype de banque de semences apte à conserver divers types de semences de façon organisée et sécuritaire durant x mois (p. ex., en vue de les semer l’année suivante). 

Divers types d’épices déshydratées
Divers types d’épices déshydratées (Source : monicore, Pixabay).

Les élèves suivent les étapes suivantes du processus de conception et de construction :

  • ils identifient le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire ;
  • ils font un remue-méninges sur les critères que le prototype doit respecter ;
  • ils partagent leurs questionnements et idées de solution au problème ou au besoin ;
  • ils discutent des avantages et inconvénients de chaque solution envisagée afin de choisir celle qu’ils testeront ;
  • ils imaginent à quoi la solution pourrait ressembler et produisent un croquis de ce qu’ils visualisent ;
  • ils déterminent les tâches ou étapes nécessaires à l’élaboration de la solution (plan de conception) ;
  • ils décident des outils et matériaux nécessaires ;
  • ils concrétisent et construisent leur idée de prototype à partir de leurs croquis et du plan de conception ;
  • ils vérifient si leurs prototypes répondent aux critères de conception ;
  • au besoin, ils modifient le prototype et vérifient à nouveau s’il répond aux critères ;
  • ils réfléchissent au résultat obtenu et établissent ce qui pourrait être fait pour améliorer leurs prototypes.
Évaluation

Observez et consignez à l’aide de commentaires annotés, de photos ou de vidéos la capacité des élèves à : 

  • Travailler en équipe – Les élèves travaillent en équipe en vue d’effectuer une tâche et ils évaluent leur travail de groupe tout au long du processus de conception et de construction.
  • Générer des idées – Les élèves ont recours à des stratégies de création d’idées comme le remue-méninges pour trouver des pistes des solutions et peser les avantages et inconvénients de chacune.
  • Communiquer – Les élèves communiquent ce qu’ils ont pensé et appris en mots ou dessins, photos, vidéos ou autres (p. ex., plans conceptuels intégrant des croquis en deux dimensions, résumé des grandes étapes/tâches de conception, listes de matériaux, outils ou équipement nécessaires).
  • Travailler en toute sécurité – Les élèves démontrent qu’ils savent travailler de façon sécuritaire en utilisant les divers outils et matériaux nécessaires à la construction/création de leurs prototypes.
  • Tester – Les élèves utilisent leurs compétences d’observation et consignation de données lorsqu’ils testent leurs prototypes.
  • Réfléchir – Les élèves réfléchissent au résultat obtenu par leur prototype et suggèrent d’autres manières de procéder afin de l’améliorer.
Évaluation

Observez et consignez à l’aide de commentaires annotés, de photos ou de vidéos la capacité des élèves à : 

  • Travailler en équipe – Les élèves travaillent en équipe en vue d’effectuer une tâche et ils évaluent leur travail de groupe tout au long du processus de conception et de construction.
  • Générer des idées – Les élèves ont recours à des stratégies de création d’idées comme le remue-méninges pour trouver des pistes des solutions et peser les avantages et inconvénients de chacune.
  • Communiquer – Les élèves communiquent ce qu’ils ont pensé et appris en mots ou dessins, photos, vidéos ou autres (p. ex., plans conceptuels intégrant des croquis en deux dimensions, résumé des grandes étapes/tâches de conception, listes de matériaux, outils ou équipement nécessaires).
  • Travailler en toute sécurité – Les élèves démontrent qu’ils savent travailler de façon sécuritaire en utilisant les divers outils et matériaux nécessaires à la construction/création de leurs prototypes.
  • Tester – Les élèves utilisent leurs compétences d’observation et consignation de données lorsqu’ils testent leurs prototypes.
  • Réfléchir – Les élèves réfléchissent au résultat obtenu par leur prototype et suggèrent d’autres manières de procéder afin de l’améliorer.
Co-construction des connaissances
Les élèves :
parler, faire et représenter
Les éducateurs :
interagir en répondant et en questionnant
Les élèves identifient et précisent le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire.
  • « De quelles autres informations avez-vous besoin pour pouvoir résoudre le problème (p. ex., au sujet des semences, des matériaux, des fixations)? »
  • « Que savez-vous sur les semences? »
  • « Quelles autres questions sur les graines devez-vous poser avant de commencer à chercher une solution? »
Les élèves font un remue-méninge pour décider des critères applicables à une banque de semences et ils les notent.
  • « Quels mots peut-on utiliser pour décrire les caractéristiques d’une banque de semences qui fonctionne bien? »
  • « Qu’est-ce qui pourrait constituer une menace à la conservation des semences? »
Les élèves imaginent la solution envisagée et ils font des croquis de ce qu’ils ont en tête.
  • « Pourquoi les ingénieurs identifient-ils chaque partie de leurs croquis? »
  • « Comment allez-vous représenter chacune des parties de la banque de semences dans votre croquis? »
Les élèves font des observations et prennent des décisions quant aux matériaux et outils disponibles.
  • « Selon vous, quels matériaux est-il préférable d’utiliser pour construire la structure? Pourquoi? »
  • « Y a-t-il des matériaux qu’il vaut mieux ne pas utiliser? Pourquoi? »
  • « Quels systèmes d’assemblage ou de fixation conviennent le mieux? »
  • « Quels outils choisirez-vous pour vous aider à construire la structure? Pourquoi? »
À partir de leurs croquis et du plan conceptuel, les élèves construisent/élaborent ce qu’ils ont imaginé et le testent (créent le « prototype »).
  • « Â quels critères de conception votre prototype répond-il? À quels critères ne répond-il pas encore? À votre avis, pourquoi? »
  • « Dans quelle mesure votre équipe a-t-elle respecté le plan que vous aviez fait pour construire votre concept? »
  • « Qu’avez-vous dû changer dans votre plan initial? Pourquoi? »
  • « Quelles difficultés votre équipe a-t-elle rencontrées en travaillant ensemble à la construction de la structure? Comment les avez-vous surmontées? »
  • « Comment avez-vous testé votre structure? »
  • « Votre prototype répond-il aux critères de conception que vous aviez établis? » 
Les élèves modifient le prototype et, au besoin, le testent à nouveau en tenant compte des critères de conception.
  • « Quels problèmes avez-vous rencontrés lors du nouveau test de votre banque de semences? »
  • « Comment pourriez-vous changer votre modèle pour améliorer vos résultats? »
  • « Quels changements apporteriez-vous à votre idée de prototype pour qu’il respecte davantage les critères? »
Les élèves réfléchissent aux résultats de leur test et identifient ce qui pourrait être fait autrement une prochaine fois.
  • « Quels matériaux ont donné les meilleurs résultats? Lesquels n’ont pas aussi bien marché? »
  • « Quelles difficultés les membres de votre équipe ont-ils rencontrées en faisant ce défi tous ensemble? »
  • « Dans quelle mesure votre prototype respecte-t-il les critères de conception? »
  • « Dans quelle mesure votre prototype ressemble-t-il à celui de vos camarades? Comment en diffère-t-il? »
  • « Quelles suggestions formuleriez-vous si vous deviez refaire ou modifier votre prototype ou ceux des autres élèves en vue de les améliorer? »

 

Co-construction des connaissances
Les élèves :
parler, faire et représenter
Les éducateurs :
interagir en répondant et en questionnant
Les élèves identifient et précisent le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire.
  • « De quelles autres informations avez-vous besoin pour pouvoir résoudre le problème (p. ex., au sujet des semences, des matériaux, des fixations)? »
  • « Que savez-vous sur les semences? »
  • « Quelles autres questions sur les graines devez-vous poser avant de commencer à chercher une solution? »
Les élèves font un remue-méninge pour décider des critères applicables à une banque de semences et ils les notent.
  • « Quels mots peut-on utiliser pour décrire les caractéristiques d’une banque de semences qui fonctionne bien? »
  • « Qu’est-ce qui pourrait constituer une menace à la conservation des semences? »
Les élèves imaginent la solution envisagée et ils font des croquis de ce qu’ils ont en tête.
  • « Pourquoi les ingénieurs identifient-ils chaque partie de leurs croquis? »
  • « Comment allez-vous représenter chacune des parties de la banque de semences dans votre croquis? »
Les élèves font des observations et prennent des décisions quant aux matériaux et outils disponibles.
  • « Selon vous, quels matériaux est-il préférable d’utiliser pour construire la structure? Pourquoi? »
  • « Y a-t-il des matériaux qu’il vaut mieux ne pas utiliser? Pourquoi? »
  • « Quels systèmes d’assemblage ou de fixation conviennent le mieux? »
  • « Quels outils choisirez-vous pour vous aider à construire la structure? Pourquoi? »
À partir de leurs croquis et du plan conceptuel, les élèves construisent/élaborent ce qu’ils ont imaginé et le testent (créent le « prototype »).
  • « Â quels critères de conception votre prototype répond-il? À quels critères ne répond-il pas encore? À votre avis, pourquoi? »
  • « Dans quelle mesure votre équipe a-t-elle respecté le plan que vous aviez fait pour construire votre concept? »
  • « Qu’avez-vous dû changer dans votre plan initial? Pourquoi? »
  • « Quelles difficultés votre équipe a-t-elle rencontrées en travaillant ensemble à la construction de la structure? Comment les avez-vous surmontées? »
  • « Comment avez-vous testé votre structure? »
  • « Votre prototype répond-il aux critères de conception que vous aviez établis? » 
Les élèves modifient le prototype et, au besoin, le testent à nouveau en tenant compte des critères de conception.
  • « Quels problèmes avez-vous rencontrés lors du nouveau test de votre banque de semences? »
  • « Comment pourriez-vous changer votre modèle pour améliorer vos résultats? »
  • « Quels changements apporteriez-vous à votre idée de prototype pour qu’il respecte davantage les critères? »
Les élèves réfléchissent aux résultats de leur test et identifient ce qui pourrait être fait autrement une prochaine fois.
  • « Quels matériaux ont donné les meilleurs résultats? Lesquels n’ont pas aussi bien marché? »
  • « Quelles difficultés les membres de votre équipe ont-ils rencontrées en faisant ce défi tous ensemble? »
  • « Dans quelle mesure votre prototype respecte-t-il les critères de conception? »
  • « Dans quelle mesure votre prototype ressemble-t-il à celui de vos camarades? Comment en diffère-t-il? »
  • « Quelles suggestions formuleriez-vous si vous deviez refaire ou modifier votre prototype ou ceux des autres élèves en vue de les améliorer? »

 

Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Poser des questions (p. ex., « Comment pourrait-on classer les semences? Quels matériaux permettent de garder des semences au sec? »)
  • Communiquer des pensées, sentiments et idées (p. ex., critères issus du remue-méninges sur la banque de semences)

Pensée mathématique

  • Trier les semences de différentes façons
  • Comparer et différencier divers types de semences
  • Trier les semences en ordre de grandeur croissant (nombres ordinaux)

Arts visuels

  • Dessiner et représenter une banque de semences ou en faire une maquette
Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Poser des questions (p. ex., « Comment pourrait-on classer les semences? Quels matériaux permettent de garder des semences au sec? »)
  • Communiquer des pensées, sentiments et idées (p. ex., critères issus du remue-méninges sur la banque de semences)

Pensée mathématique

  • Trier les semences de différentes façons
  • Comparer et différencier divers types de semences
  • Trier les semences en ordre de grandeur croissant (nombres ordinaux)

Arts visuels

  • Dessiner et représenter une banque de semences ou en faire une maquette
Enrichissement

Si vos élèves souhaitent en apprendre plus, voici quelques pistes pour stimuler leur curiosité :

  • Invitez les élèves à ramasser des graines dans les environs. Quelles graines trouve-t-on? Quels types de graines trouve-t-on le plus ou le moins souvent? Quel est le meilleur endroit pour trouver des graines? Pourquoi?
  • Demandez aux élèves de trouver les graines des fruits qu’ils apportent à l’école (pommes, oranges, bananes, kiwis, etc.) et de les collecter. Sont-elles faciles ou difficiles à trouver?
Samares d’érable (Source : Roger Culos, Wikimédia Commons)
Morceaux de fruits coupés (Source : Public Domain Pictures via Pexels).
Enrichissement

Si vos élèves souhaitent en apprendre plus, voici quelques pistes pour stimuler leur curiosité :

  • Invitez les élèves à ramasser des graines dans les environs. Quelles graines trouve-t-on? Quels types de graines trouve-t-on le plus ou le moins souvent? Quel est le meilleur endroit pour trouver des graines? Pourquoi?
  • Demandez aux élèves de trouver les graines des fruits qu’ils apportent à l’école (pommes, oranges, bananes, kiwis, etc.) et de les collecter. Sont-elles faciles ou difficiles à trouver?
Samares d’érable (Source : Roger Culos, Wikimédia Commons)
Morceaux de fruits coupés (Source : Public Domain Pictures via Pexels).
Ressources complémentaires

La dispersion des graines (Leçon)
Les élèves développent et mettent en pratique les habiletés comparer ou différencier, observer, et trier et classer afin de mener une enquête sur la façon dont les graines se dispersent.

Ressources complémentaires

La dispersion des graines (Leçon)
Les élèves développent et mettent en pratique les habiletés comparer ou différencier, observer, et trier et classer afin de mener une enquête sur la façon dont les graines se dispersent.

En savoir plus

Concevoir et construire un trieur de graines (Leçon)
Les élèves travaillent en équipe pour concevoir et construire un dispositif permettant de trier des graines par taille.

TomatosphèreMC (Projet)
TomatosphèreMC est un programme primé qui a bénéficié de la participation de plus de trois millions d’élèves depuis sa création en 2001. Chaque année, plus de 15 000 classes de la maternelle à la 12e année partout au Canada utilisent TomatosphèreMC pour étudier les effets de l’espace sur la nourriture afin de contribuer au voyage des humains dans l’espace. Les résultats de TomatosphèreMC aident les scientifiques canadiens à comprendre certains enjeux liés à l’exploration spatiale à long terme.

En savoir plus

Concevoir et construire un trieur de graines (Leçon)
Les élèves travaillent en équipe pour concevoir et construire un dispositif permettant de trier des graines par taille.

TomatosphèreMC (Projet)
TomatosphèreMC est un programme primé qui a bénéficié de la participation de plus de trois millions d’élèves depuis sa création en 2001. Chaque année, plus de 15 000 classes de la maternelle à la 12e année partout au Canada utilisent TomatosphèreMC pour étudier les effets de l’espace sur la nourriture afin de contribuer au voyage des humains dans l’espace. Les résultats de TomatosphèreMC aident les scientifiques canadiens à comprendre certains enjeux liés à l’exploration spatiale à long terme.