Un élève construit une structure avec des pâtes et des guimauves

Un élève construit une structure avec des pâtes et des guimauves (Jason Kasper [CC BY-SA], Wikimedia Commons)

Tout est dans la forme

Résumé

Les élèves développent et mettent en pratique les habiletés « observer », « comparer ou différencier » et « tirer des conclusions » en étudiant la solidité de différentes formes utilisées dans des structures.

Survol

Les élèves observent et comparent ou différencient diverses structures afin de déterminer quelles structures sont les plus courantes. Ensuite, ils construisent des structures de différentes formes et testent leur solidité.

Durée

60 - 90 minutes

Mise en contexte

Les enfants sont naturellement curieux et explorent leur environnement dès leur plus jeune âge. Il n’est pas rare que de fausses idées naissent de ces explorations. Dans le cadre de cette enquête, les enseignants et enseignantes fournissent aux élèves l’occasion de repenser l’idée erronée qu’une structure est toujours un immeuble. En comparant ou différenciant toute une variété de structures (p. ex. parapluies, casques de bicyclette, chaussures) naturelles et créées par l’homme, les élèves observeront que certaines formes se retrouvent plus souvent que d’autres dans des structures, et comprendront pourquoi.
Cette enquête pourrait débuter avec ::

  • des questions ou commentaires soulevés par les élèves sur les formes qu’ils remarquent dans leur environnement lors d’une promenade dans leur quartier ou en ville. Lancez la discussion à l'aide de questions comme :
    • « Vous avez inclus une bicyclette dans vos images. Pourquoi pensez-vous qu’une bicyclette est une structure? Quand vous regardez une bicyclette, quelles formes voyez-vous? »
    • « Toutes les structures ont-elles la même fonction? Dites-moi pourquoi vous pensez ça? »
    • « Les humains sont-ils les seuls à construire des structures? Les humains conçoivent-ils et construisent-ils des structures de la même manière que le font les animaux? Qu’est-ce qui vous fait penser ça? »
Bicyclette sur un sentier forestier
Bicyclette sur un sentier forestier (Source : Phillip M via Pexels).
Nid d'oiseau suspendu
Nid d'oiseau suspendu (Source : Hilde Swets via Pixabay).
Yourte
Yourte (Source : LoggaWiggler via Pixabay).
  • de la lecture d’un livre sur les formes. Lancez la discussion à l'aide de questions comme :
    • « Quels matériaux sont utilisés dans les structures réalisées par l’homme » (p. ex. pour construire une maison, pour fabriquer une bicyclette, pour fabriquer une chaussure)?
    • « En quoi les structures réalisées par l’homme sont-elles semblables ou différentes de celles réalisées par les animaux? » (P. ex. matériaux, fonction)
    • « Les structures réalisées par l’homme et par les animaux restent-elles toujours assemblées ou debout? Selon vous, pourquoi certaines structures tombent-elles en morceaux ou s’effondrent-elles? »

Détails

Matériel
  • Bâtonnets à cocktail, cure-dents ou spaghetti non cuits**
  • Assiette en carton pour y déposer les poids
  • Pâte à modeler ou guimauves**
  • Poids pour les tests (écrous/rondelles en métal ou d’autres petits articles qui serviront de poids)

** Certains conseils / commissions scolaires ne permettent pas d’utiliser d’aliments en classe. Les enseignants et enseignantes devraient suivre les réglementations lorsqu’ils ou elles choisissent le matériel pour cette enquête.

Matériel
  • Bâtonnets à cocktail, cure-dents ou spaghetti non cuits**
  • Assiette en carton pour y déposer les poids
  • Pâte à modeler ou guimauves**
  • Poids pour les tests (écrous/rondelles en métal ou d’autres petits articles qui serviront de poids)

** Certains conseils / commissions scolaires ne permettent pas d’utiliser d’aliments en classe. Les enseignants et enseignantes devraient suivre les réglementations lorsqu’ils ou elles choisissent le matériel pour cette enquête.

Marche à suivre

Les élèves développent les habiletés « observer », « comparer ou différencier » et « tirer des conclusions » en étudiant la solidité de différentes formes utilisées dans des structures.
Les élèves :

  • observent, font des croquis et/ou prennent des photos de structures en se promenant dans les environs de l’école.
  • utilisent des marqueurs pour tracer le contour des formes qu’ils voient dans les croquis et les photos.
    • L’enseignant ou enseignante observe et consigne les questions et les raisonnements des élèves afin de les utiliser pour approfondir leur apprentissage dans le cadre de l’enquête.
  • utilisent les matériaux fournis pour faire des formes et des structures de base (carré, triangle, cube, pyramide, etc.).
    • L’enseignant ou enseignante pose des questions d’orientation et d'approfondissement pendant que les élèves explorent de manière autonome.
  • explorent la solidité des diagonales/triangles dans les structures.
    • L’enseignant ou enseignante pourrait animer cette partie de l’exploration en posant des questions d’orientation, puis laisser les élèves explorer de manière autonome.
  • utilisent des poids pour comparer ou différencier la solidité des diverses formes et structures qu’ils ont créées.
  • tirent des conclusions sur la(les) forme(s) est la plus solide(s) selon l’information collectée.
Équipements de terrain de jeu
Équipements de terrain de jeu (Source : subsonip [CC BY 3.0] via Wikimedia Commons).

 

Marche à suivre

Les élèves développent les habiletés « observer », « comparer ou différencier » et « tirer des conclusions » en étudiant la solidité de différentes formes utilisées dans des structures.
Les élèves :

  • observent, font des croquis et/ou prennent des photos de structures en se promenant dans les environs de l’école.
  • utilisent des marqueurs pour tracer le contour des formes qu’ils voient dans les croquis et les photos.
    • L’enseignant ou enseignante observe et consigne les questions et les raisonnements des élèves afin de les utiliser pour approfondir leur apprentissage dans le cadre de l’enquête.
  • utilisent les matériaux fournis pour faire des formes et des structures de base (carré, triangle, cube, pyramide, etc.).
    • L’enseignant ou enseignante pose des questions d’orientation et d'approfondissement pendant que les élèves explorent de manière autonome.
  • explorent la solidité des diagonales/triangles dans les structures.
    • L’enseignant ou enseignante pourrait animer cette partie de l’exploration en posant des questions d’orientation, puis laisser les élèves explorer de manière autonome.
  • utilisent des poids pour comparer ou différencier la solidité des diverses formes et structures qu’ils ont créées.
  • tirent des conclusions sur la(les) forme(s) est la plus solide(s) selon l’information collectée.
Équipements de terrain de jeu
Équipements de terrain de jeu (Source : subsonip [CC BY 3.0] via Wikimedia Commons).

 

Évaluation

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

  • Observer et consigner – Les élèves déterminent une méthode appropriée (p. ex. croquis, photographies) pour consigner leurs observations sur les formes trouvées dans diverses structures naturelles et réalisées par l’homme.
  • Comparer ou différencier – Les élèves recensent les similarités et les différences dans la solidité des différentes formes en se basant sur l’information collectée lors de leur enquête.
  • Analyser et interpreter – Les élèves tirent des conclusions logiques qui déterminent quelle forme est la plus solide selon l’information recueillie.
Évaluation

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

  • Observer et consigner – Les élèves déterminent une méthode appropriée (p. ex. croquis, photographies) pour consigner leurs observations sur les formes trouvées dans diverses structures naturelles et réalisées par l’homme.
  • Comparer ou différencier – Les élèves recensent les similarités et les différences dans la solidité des différentes formes en se basant sur l’information collectée lors de leur enquête.
  • Analyser et interpreter – Les élèves tirent des conclusions logiques qui déterminent quelle forme est la plus solide selon l’information recueillie.
Co-construction des Connaissances
Les élèves -
disent, font et représentent
Les enseignants et enseignantes -
interagissent en répondant et questionnant
Les élèves font une promenade dans le voisinage pour explorer les structures naturelles et réalisées par l’homme dans l’environnement.
  • « Quels différents types de structures avez-vous observées pendant notre promenade? Lesquelles ont été réalisées par l’homme? Lesquelles ont été réalisées par des animaux? »
Les élèves identifient les formes utilisées dans les structures réalisées par des animaux et par l’homme dans l’environnement.
Les élèves identifient des régularités dans les formes retrouvées dans différentes structures.
  • « Quelles formes différentes avez-vous observées dans les structures? Avez-vous remarqué si une forme était plus présente que d’autres? Était-ce le cas, tant pour les structures réalisées par des animaux que par l’homme? Pourquoi croyez-vous que cette forme se retrouve si souvent dans les structures? »
Les élèves utilisent les matériaux fournis pour créer différentes structures en 2D et en 3D (p. ex. triangles, carrés, rectangles, cubes, pyramides, prismes rectangulaires).
  • « Que pouvez-vous me dire des structures que vous avez créées? »
  • « Que se passe-t-il lorsqu’on pousse et tire sur les angles opposés de votre structure? 
Les élèves testent la solidité et la stabilité des structures créées en écartant les angles opposés, puis en les poussant l’un vers l’autre.
  • « Que pouvons-nous faire pour rendre ces structures plus solides? »
Les élèves étudient comment l’ajout de diagonales (c.-à-d., triangles) influencera la solidité et la stabilité des structures.
  • « Où remarquez-vous des diagonales dans les structures que nous avons vues lors de notre promenade? », « Où remarquez-vous des diagonales dans les structures que vous avez construites? »
Les élèves explorent la solidité des diagonales/triangles dans les structures en étudiant comment les triangles exercent une influence sur leur propre stabilité.
  • « Lorsque vous vous teniez debout, les pieds joints, qu’avez-vous senti lorsque votre partenaire vous a poussé légèrement? »
  • « Lorsque vous vous teniez debout, les pieds écartés, qu’avez-vous senti lorsque votre partenaire vous a poussé légèrement? » (Les élèves devraient remarquer que leur corps est beaucoup plus stable.)
  • « Quelle forme formaient vos jambes avec le plancher? » (Un triangle)
  • Les éducateurs échangent avec les élèves des dictons qui les aideront à se souvenir de la stabilité : « Plus large est la base, plus grande sera la stabilité »; « Je suis stable comme une table », etc
Les élèves utilisent les matériaux fournis pour évaluer la solidité des formes structurelles qu’ils ont construites.
  • « Selon vos prédictions, quelle forme sera la plus solide? Qu’est-ce qui vous fait penser ça? »
  • « Comment allez-vous tester vos formes pour déterminer laquelle est la plus solide? »
  • « Comment allez-vous consigner cette information? »
  • « Comment allez-vous vous assurer que votre test est objectif? 
En utilisant l'information collectée, les élèves déduisent quelle forme est la plus solide et tirent des conclusions logiques.
  • « Quelle conclusion pouvez-vous tirer de vos tests? »
  • « Quelles sont les preuves qui justifient votre conclusion? »
Co-construction des Connaissances
Les élèves -
disent, font et représentent
Les enseignants et enseignantes -
interagissent en répondant et questionnant
Les élèves font une promenade dans le voisinage pour explorer les structures naturelles et réalisées par l’homme dans l’environnement.
  • « Quels différents types de structures avez-vous observées pendant notre promenade? Lesquelles ont été réalisées par l’homme? Lesquelles ont été réalisées par des animaux? »
Les élèves identifient les formes utilisées dans les structures réalisées par des animaux et par l’homme dans l’environnement.
Les élèves identifient des régularités dans les formes retrouvées dans différentes structures.
  • « Quelles formes différentes avez-vous observées dans les structures? Avez-vous remarqué si une forme était plus présente que d’autres? Était-ce le cas, tant pour les structures réalisées par des animaux que par l’homme? Pourquoi croyez-vous que cette forme se retrouve si souvent dans les structures? »
Les élèves utilisent les matériaux fournis pour créer différentes structures en 2D et en 3D (p. ex. triangles, carrés, rectangles, cubes, pyramides, prismes rectangulaires).
  • « Que pouvez-vous me dire des structures que vous avez créées? »
  • « Que se passe-t-il lorsqu’on pousse et tire sur les angles opposés de votre structure? 
Les élèves testent la solidité et la stabilité des structures créées en écartant les angles opposés, puis en les poussant l’un vers l’autre.
  • « Que pouvons-nous faire pour rendre ces structures plus solides? »
Les élèves étudient comment l’ajout de diagonales (c.-à-d., triangles) influencera la solidité et la stabilité des structures.
  • « Où remarquez-vous des diagonales dans les structures que nous avons vues lors de notre promenade? », « Où remarquez-vous des diagonales dans les structures que vous avez construites? »
Les élèves explorent la solidité des diagonales/triangles dans les structures en étudiant comment les triangles exercent une influence sur leur propre stabilité.
  • « Lorsque vous vous teniez debout, les pieds joints, qu’avez-vous senti lorsque votre partenaire vous a poussé légèrement? »
  • « Lorsque vous vous teniez debout, les pieds écartés, qu’avez-vous senti lorsque votre partenaire vous a poussé légèrement? » (Les élèves devraient remarquer que leur corps est beaucoup plus stable.)
  • « Quelle forme formaient vos jambes avec le plancher? » (Un triangle)
  • Les éducateurs échangent avec les élèves des dictons qui les aideront à se souvenir de la stabilité : « Plus large est la base, plus grande sera la stabilité »; « Je suis stable comme une table », etc
Les élèves utilisent les matériaux fournis pour évaluer la solidité des formes structurelles qu’ils ont construites.
  • « Selon vos prédictions, quelle forme sera la plus solide? Qu’est-ce qui vous fait penser ça? »
  • « Comment allez-vous tester vos formes pour déterminer laquelle est la plus solide? »
  • « Comment allez-vous consigner cette information? »
  • « Comment allez-vous vous assurer que votre test est objectif? 
En utilisant l'information collectée, les élèves déduisent quelle forme est la plus solide et tirent des conclusions logiques.
  • « Quelle conclusion pouvez-vous tirer de vos tests? »
  • « Quelles sont les preuves qui justifient votre conclusion? »
Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Démontre une compréhension de l'information et des idées en les reformulant (p. ex. communiquer des idées sur les formes et les structures de leur environnement)
  • Utiliser un vocabulaire approprié lorsqu’ils discutent de formes et de structures (p. ex., structure, cylindrique, naturel, réalisé par l’homme)
  • Utiliser des habiletés de traitement de l’information pour parvenir à des conclusions (p. ex. quelle forme est la plus solide)

Pensée mathématique

  • Reconnaître, explorer, décrire et comparer des formes et structures géométriques (p. ex. 2D et 3D - triangles, carrés, rectangles, cubes, pyramides)
  • Effectuer des mesures et utiliser un poids standard pour tester les formes et structures
Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Démontre une compréhension de l'information et des idées en les reformulant (p. ex. communiquer des idées sur les formes et les structures de leur environnement)
  • Utiliser un vocabulaire approprié lorsqu’ils discutent de formes et de structures (p. ex., structure, cylindrique, naturel, réalisé par l’homme)
  • Utiliser des habiletés de traitement de l’information pour parvenir à des conclusions (p. ex. quelle forme est la plus solide)

Pensée mathématique

  • Reconnaître, explorer, décrire et comparer des formes et structures géométriques (p. ex. 2D et 3D - triangles, carrés, rectangles, cubes, pyramides)
  • Effectuer des mesures et utiliser un poids standard pour tester les formes et structures
Enrichissement

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

  • Donnez à vos élèves des images de structures reconnues réalisées par l’homme au Canada et dans le monde (p. ex. la Tour CN, la tour Eiffel, la tour de Pise, le pont du Golden Gate). Les élèves comparent ou différencient les structures (p. ex. Quelles formes voient-ils? Que remarquent-ils à propos de la fondation ou de la base de chacune?) Les élèves intéressés pourraient vouloir en apprendre davantage sur les structures et sur certains des défis d’ingénierie associés à leur conception et à leur construction.
  • Les élèves pourraient préférer explorer des structures construites par des animaux (p. ex. nids d’oiseau, barrages de castor, ruches, fourmilières). Les élèves peuvent comparer ou différencier les formes, les matériaux et la fonction des structures réalisées par des animaux et des structures réalisées par l’homme.
Photo de la Tour CN, à Toronto (Canada)
Photo de la Tour CN, à Toronto (Canada) (Source : Wladyslaw [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).
Nid de guêpe
Nid de guêpe (Source : Bramfab [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).
Cygne assis dans son nid
Cygne assis dans son nid (Source : Michael Gaida via Pixabay).

 

Enrichissement

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

  • Donnez à vos élèves des images de structures reconnues réalisées par l’homme au Canada et dans le monde (p. ex. la Tour CN, la tour Eiffel, la tour de Pise, le pont du Golden Gate). Les élèves comparent ou différencient les structures (p. ex. Quelles formes voient-ils? Que remarquent-ils à propos de la fondation ou de la base de chacune?) Les élèves intéressés pourraient vouloir en apprendre davantage sur les structures et sur certains des défis d’ingénierie associés à leur conception et à leur construction.
  • Les élèves pourraient préférer explorer des structures construites par des animaux (p. ex. nids d’oiseau, barrages de castor, ruches, fourmilières). Les élèves peuvent comparer ou différencier les formes, les matériaux et la fonction des structures réalisées par des animaux et des structures réalisées par l’homme.
Photo de la Tour CN, à Toronto (Canada)
Photo de la Tour CN, à Toronto (Canada) (Source : Wladyslaw [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).
Nid de guêpe
Nid de guêpe (Source : Bramfab [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).
Cygne assis dans son nid
Cygne assis dans son nid (Source : Michael Gaida via Pixabay).

 

Ressources complémentaires

Structures : Historiques

11 images de structures à valeur historique issues de diverses civilisations (pyramide, statues de l’île de Pâques, Stonehenge, etc.)

Oiseaux : Nids 

10 images de nids d’oiseaux montrant divers types, structures et matériaux utilisés pour les construire.

 

Ressources complémentaires

Structures : Historiques

11 images de structures à valeur historique issues de diverses civilisations (pyramide, statues de l’île de Pâques, Stonehenge, etc.)

Oiseaux : Nids 

10 images de nids d’oiseaux montrant divers types, structures et matériaux utilisés pour les construire.

 

Pour en savoir plus

 

C’est wow! 
Série d’émissions éducatives de TFO sur les solides géométriques.

Ingénierie structurelle 
Page Wikipédia sur les différents types d’ingénierie structurelle.

Pour en savoir plus

 

C’est wow! 
Série d’émissions éducatives de TFO sur les solides géométriques.

Ingénierie structurelle 
Page Wikipédia sur les différents types d’ingénierie structurelle.