De grandes tours et des villes durables
Gratte-ciel (strecosa, Pixabay)
Gratte-ciel (strecosa, Pixabay)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Les élèves concevront et construiront un modèle d’immeuble d’habitation et apprendront comment de tels bâtiments peuvent être une solution à l’étalement urbain.
Survol
| Activités | Durée | Taille des groupes | Description |
|---|---|---|---|
| Activité théorique: Effectuer une recherche et comprendre le problème | 20 minutes | Grand groupe | Les élèves examinent ce que sont les forces internes et externes et découvrent le but et l’utilité des grandes tours dans le monde. |
| Action: Concevoir, construire, tester et partager un prototype | 40 à 50 minutes | Petit groupe | Les élèves conçoivent, construisent et testent une grande tour. |
| Consolidation: De grandes tours et des villes durables | 20 minutes | Petit groupe | Les élèves explorent comment les grandes tours des villes durables peuvent réduire l’étalement urbain. |
Cette leçon peut être réalisée sur plusieurs jours.
Les élèves pourront:
- Découvrir les différents effets des forces internes et externes sur les grandes tours
- Utiliser un processus de conception technique collaboratif et s’appuyer sur les compétences associées pour concevoir et construire une structure en toute sécurité
- Découvrir les impacts de l’étalement urbain et comment la construction d’immeubles d’habitation peut aider à atténuer ce problème
Objectifs d’apprentissage
Les élèves pourront:
- Découvrir les différents effets des forces internes et externes sur les grandes tours
- Utiliser un processus de conception technique collaboratif et s’appuyer sur les compétences associées pour concevoir et construire une structure en toute sécurité
- Découvrir les impacts de l’étalement urbain et comment la construction d’immeubles d’habitation peut aider à atténuer ce problème
Les élèves pourront:
- Identifier les forces internes et externes qui agissent sur les tours qu’ils et elles ont construites grâce à leur dessin étiqueté et au test du prototype
- Créer avec succès une grande tour qui répond aux critères définis
- Identifier les problèmes liés à l’étalement urbain et découvrir pourquoi les immeubles d’habitation peuvent contribuer à le réduire
Critères de réussite
Les élèves pourront:
- Identifier les forces internes et externes qui agissent sur les tours qu’ils et elles ont construites grâce à leur dessin étiqueté et au test du prototype
- Créer avec succès une grande tour qui répond aux critères définis
- Identifier les problèmes liés à l’étalement urbain et découvrir pourquoi les immeubles d’habitation peuvent contribuer à le réduire
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Observations
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à écouter activement et à communiquer leurs idées pendant les discussions en grand groupe (Activité théorique, Consolidation).
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à suivre un processus de conception technique (Action).
- Écoutez et enregistrez les élèves qui échangent leurs idées sur les critères des grandes tours (Action).
- Observez et enregistrez à l’aide d’un enregistrement audio ou vidéo la façon dont les élèves prévoient de construire leurs grandes tours (Action).
- Observez et notez l’utilisation sécuritaire des outils et des matériaux par les élèves (Action).
Conversations
- Discutez avec les élèves de leurs croquis de conception. Encouragez les élèves à décrire leurs croquis avec des mots et à expliquer comment leurs idées répondent aux critères de conception (Action).
- Discutez avec les élèves du processus de construction des grandes tours en abordant notamment les difficultés rencontrées et la façon dont elles ont été surmontées (Consolidation).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs notes et leurs croquis de la fiche reproductible Plan de conception et de construction d’une grande tour (Action).
- Les élèves peuvent soumettre le billet de sortie De grandes tours et des villes durables 3-2-1 (Consolidation).
Preuve de l’apprentissage des élèves
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Observations
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à écouter activement et à communiquer leurs idées pendant les discussions en grand groupe (Activité théorique, Consolidation).
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à suivre un processus de conception technique (Action).
- Écoutez et enregistrez les élèves qui échangent leurs idées sur les critères des grandes tours (Action).
- Observez et enregistrez à l’aide d’un enregistrement audio ou vidéo la façon dont les élèves prévoient de construire leurs grandes tours (Action).
- Observez et notez l’utilisation sécuritaire des outils et des matériaux par les élèves (Action).
Conversations
- Discutez avec les élèves de leurs croquis de conception. Encouragez les élèves à décrire leurs croquis avec des mots et à expliquer comment leurs idées répondent aux critères de conception (Action).
- Discutez avec les élèves du processus de construction des grandes tours en abordant notamment les difficultés rencontrées et la façon dont elles ont été surmontées (Consolidation).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs notes et leurs croquis de la fiche reproductible Plan de conception et de construction d’une grande tour (Action).
- Les élèves peuvent soumettre le billet de sortie De grandes tours et des villes durables 3-2-1 (Consolidation).
Les élèves pourront:
- Découvrir les différents effets des forces internes et externes sur les grandes tours
- Utiliser un processus de conception technique collaboratif et s’appuyer sur les compétences associées pour concevoir et construire une structure en toute sécurité
- Découvrir les impacts de l’étalement urbain et comment la construction d’immeubles d’habitation peut aider à atténuer ce problème
Objectifs d’apprentissage
Les élèves pourront:
- Découvrir les différents effets des forces internes et externes sur les grandes tours
- Utiliser un processus de conception technique collaboratif et s’appuyer sur les compétences associées pour concevoir et construire une structure en toute sécurité
- Découvrir les impacts de l’étalement urbain et comment la construction d’immeubles d’habitation peut aider à atténuer ce problème
Les élèves pourront:
- Identifier les forces internes et externes qui agissent sur les tours qu’ils et elles ont construites grâce à leur dessin étiqueté et au test du prototype
- Créer avec succès une grande tour qui répond aux critères définis
- Identifier les problèmes liés à l’étalement urbain et découvrir pourquoi les immeubles d’habitation peuvent contribuer à le réduire
Critères de réussite
Les élèves pourront:
- Identifier les forces internes et externes qui agissent sur les tours qu’ils et elles ont construites grâce à leur dessin étiqueté et au test du prototype
- Créer avec succès une grande tour qui répond aux critères définis
- Identifier les problèmes liés à l’étalement urbain et découvrir pourquoi les immeubles d’habitation peuvent contribuer à le réduire
Cette icône indique des possibilités d’évaluation.
Observations
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à écouter activement et à communiquer leurs idées pendant les discussions en grand groupe (Activité théorique, Consolidation).
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à suivre un processus de conception technique (Action).
- Écoutez et enregistrez les élèves qui échangent leurs idées sur les critères des grandes tours (Action).
- Observez et enregistrez à l’aide d’un enregistrement audio ou vidéo la façon dont les élèves prévoient de construire leurs grandes tours (Action).
- Observez et notez l’utilisation sécuritaire des outils et des matériaux par les élèves (Action).
Conversations
- Discutez avec les élèves de leurs croquis de conception. Encouragez les élèves à décrire leurs croquis avec des mots et à expliquer comment leurs idées répondent aux critères de conception (Action).
- Discutez avec les élèves du processus de construction des grandes tours en abordant notamment les difficultés rencontrées et la façon dont elles ont été surmontées (Consolidation).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs notes et leurs croquis de la fiche reproductible Plan de conception et de construction d’une grande tour (Action).
- Les élèves peuvent soumettre le billet de sortie De grandes tours et des villes durables 3-2-1 (Consolidation).
Preuve de l’apprentissage des élèves
Cette icône indique des possibilités d’évaluation.
Observations
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à écouter activement et à communiquer leurs idées pendant les discussions en grand groupe (Activité théorique, Consolidation).
- Observez et notez empiriquement la capacité des élèves à suivre un processus de conception technique (Action).
- Écoutez et enregistrez les élèves qui échangent leurs idées sur les critères des grandes tours (Action).
- Observez et enregistrez à l’aide d’un enregistrement audio ou vidéo la façon dont les élèves prévoient de construire leurs grandes tours (Action).
- Observez et notez l’utilisation sécuritaire des outils et des matériaux par les élèves (Action).
Conversations
- Discutez avec les élèves de leurs croquis de conception. Encouragez les élèves à décrire leurs croquis avec des mots et à expliquer comment leurs idées répondent aux critères de conception (Action).
- Discutez avec les élèves du processus de construction des grandes tours en abordant notamment les difficultés rencontrées et la façon dont elles ont été surmontées (Consolidation).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs notes et leurs croquis de la fiche reproductible Plan de conception et de construction d’une grande tour (Action).
- Les élèves peuvent soumettre le billet de sortie De grandes tours et des villes durables 3-2-1 (Consolidation).
Matériel et préparation
Activités d’enseignement et d’apprentissage
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Activité théorique: Effectuer une recherche et comprendre le problème (10 minutes)
| Instructions | Conseils pour l’enseignement |
|---|---|
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Activez les connaissances préalables en demandant aux élèves de décrire ce qu’est une tour et de citer des exemples de grandes tours qu’ils et elles connaissent. Pendant la discussion, utilisez un moteur de recherche pour rechercher certaines des tours nommées par les élèves. |
Liens communautairesEncouragez les élèves à partager des exemples de pays ou de lieux qui ont une signification particulière à leurs yeux, ainsi que ceux qu’ils et elles ont vus en voyageant. |
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Passez en revue les concepts de forces internes et externes. Pour ce faire, vous pouvez montrer aux élèves cette vidéo qui explique les forces agissant sur les structures. Il serait également utile de revoir les types de formes géométriques que l’on trouve dans les structures. |
IdéeVous pouvez montrer comment les forces externes peuvent agir en pliant ou en tordant une règle en plastique, en étirant un jouet à ressort ou en pressant une éponge. 
DiscussionsLes questions de discussion peuvent inclure:
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Action: Concevoir, construire et tester un prototype (40 à 50 minutes)
| Instructions | Conseils pour l’enseignement |
|---|---|
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Présentez le diaporama De grandes tours et des villes durables [diapositives Google] [pptx] [PDF] aux élèves. Utilisez le titre de chaque diapositive pour guider la discussion en classe.  Première diapositive du diaporama De grandes tours et des villes durables (©2022 Parlons sciences). Mettez le diaporama sur pause à la diapositive 6 pour que les élèves commencent l’activité Conception et construction. Les dernières diapositives seront utilisées pendant l’activité de consolidation. |
Images et vidéosPour les élèves ayant une déficience visuelle, servez-vous des descriptions fournies dans le texte optionnel pour décrire les images. Vous pouvez également aider ces élèves en utilisant des objets à manipuler. |
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En classe, demandez aux élèves de coconstruire les critères de conception auxquels leur prototype de grande tour doit répondre. Note: Certains critères ont été suggérés pour rendre le processus et le résultat plus réussis:
Les élèves peuvent se servir de la liste de vérification de la grande tour [document Google] [document Word] [PDF] pour s’assurer que leur prototype répond aux critères de réussite.  Liste de vérification de la grande tour (©2022 Parlons sciences). |
DiscussionsPendant le remue-méninge, posez aux élèves des questions sur la façon dont ils et elles peuvent réussir à atteindre ce résultat. Voici quelques exemples de questions directrices:
IdéeIl est possible de modifier la liste de vérification pour répondre aux critères choisis.
IdéeLes ingénieurs et ingénieures, électriciens et électriciennes, plombiers et plombières, charpentiers et charpentières, entre autres, qui construisent des bâtiments dans le monde réel, doivent respecter des spécifications pour assurer la sécurité des personnes qui vivent ou qui travaillent dans le bâtiment ainsi que les caractéristiques que la personne qui paie le bâtiment veut inclure. Les listes de vérification, comme celle-ci, sont souvent utilisées pour s’assurer que rien n’est oublié dans une vraie construction Demandez aux élèves de s’exercer à élaborer des listes de vérification et faites un remue-méninge sur ce que les ingénieurs et ingénieures devraient inclure. |
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Demandez aux élèves de remplir la Fiche reproductible Plan de conception et de construction d’une grande tour [Document Google] [Document Word] [PDF].  Première page de la fiche reproductible Plan de conception et de construction d’une grande tour (© Parlons sciences 2022). |
IdéeAu tableau, montrez aux élèves comment étiqueter les différentes parties d’un croquis de conception. Montrez aux élèves comment étiqueter les matériaux qu’ils et elles utiliseront et les différentes parties du croquis. Assurez-vous que les élèves comprennent comment inclure les mesures sur leur plan de conception.
IdéeLes élèves peuvent utiliser un programme numérique comme Google Draw ou Jamboard pour concevoir leurs prototypes.
DiscussionsVous pouvez encourager les élèves et les guider dans le processus de conception technique en leur posant les questions suivantes:
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Demandez aux élèves de construire leur tour en se basant sur leur plan de conception. Pendant que les élèves construisent la tour, demandez-leur de revenir à leur Plan de conception et de construction pour tester la solidité de la tour tout au long de la construction, et encouragez-les à documenter ce processus et à le réviser si nécessaire. À la dernière page du plan, demandez aux élèves de dessiner une image, ou d’ajouter une photo, de leur tour finale. Les élèves étiquetteront le dessin en indiquant l’emplacement des forces internes et externes. 
Image - Version texteLa photo en couleur montre une tour faite de papier, de pailles et de ruban adhésif, posée sur le sol.
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IdéePendant que les élèves construisent leur tour, demandez-leur de tester la capacité de chaque étage à supporter un poids en utilisant des personnages LEGO® ou des blocs LEGO®.
IdéeLes élèves pourraient décrire les forces exercées sur leurs tours sous la forme d’une vidéo, notamment flipgrid (en anglais). |
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Après avoir confirmé que les tours répondent aux exigences énumérées, utilisez une règle métrique ou un ruban à mesurer et notez la hauteur de chacune des tours. Félicitez l’équipe gagnante. |
IdéePendant la construction de grands bâtiments complexes, une grande partie du travail de planification, de conception et de vérification que le travail est effectué conformément aux spécifications et aux exigences. Ce sont des ingénieures et des ingénieurs qui réalisent ce travail. Ce sont des personnes qui utilisent leurs connaissances scientifiques des forces et des propriétés des matériaux pour résoudre des problèmes du monde réel, comme construire une tour qui ne s’écroulera pas. Les ingénieurs et les ingénieures utilisent les connaissances produites par les scientifiques pour construire des technologies permettant de résoudre des problèmes du monde réel. Dans le cadre d’un remue-méninge avec toute la classe, demandez aux élèves d’énumérer le plus grand nombre possible de carrières différentes impliquées dans la construction d’un vrai gratte-ciel. La liste pourrait inclure les architectes, les charpentiers et charpentières, les électriciens et électriciennes, les plombiers et plombières, les ingénieurs et ingénieures, des personnes qui coulent du béton, les soudeurs et les soudeuses, les personnes qui s’occupent des budgets, les personnes qui s’assurent que tout le monde est payé, etc. |
Consolidation: De grandes tours et des villes durables (20 minutes)
| Instructions | Conseils pour l’enseignement |
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Ouvrez le diaporama De grandes tours et des villes durables [diapositives Google] [pptx] [PDF] et affichez la diapositive 7. Utilisez le titre de chaque diapositive pour guider la discussion en classe.  Diapositive 7 du diaporama De grandes tours et des villes durables (©2022 Parlons sciences). |
IdéeLes élèves peuvent partager leurs réponses oralement, à l’aide de dessins ou à l’écrit. |
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Les élèves peuvent remplir le Billet de sortie: De grandes tours et des villes durables 3-2-1 [document Google] [document Word] [PDF].  Billet de sortie 3-2-1 (©2022 Parlons sciences). |
Information supplémentaire pour l’enseignement
Grandes tours
Image – Version texte
La photo couleur montre deux grands bâtiments qui comportent de nombreuses fenêtres et plusieurs balcons.
La photo est prise à partir de l’autre côté d’une rue et montre deux larges bâtiments rectangulaires de 15 à 20 étages chacun. Ils sont beiges avec de larges fenêtres qui reflètent les rayons du soleil. Les étages inférieurs sont cachés par des arbres, des lampadaires et lignes électriques.