Tout est dans la forme
Un élève construit une structure avec des pâtes et des guimauves (Jason Kasper [CC BY-SA], Wikimedia Commons)
Un élève construit une structure avec des pâtes et des guimauves (Jason Kasper [CC BY-SA], Wikimedia Commons)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Les élèves recherchent les formes dans les structures, puis construisent différentes charpentes pour vérifier leur résistance et leur stabilité.
Survol
| Activités | Durée | Taille des groupes | Description |
|---|---|---|---|
|
Activité théorique: Les formes des structures dans la communauté |
30 à 45 minutes |
Grand groupe |
Les élèves découvrent les formes dans les structures environnantes à l’école, en se promenant dans le voisinage ou en observant des images de structures |
|
Action: Exploration des formes |
40 minutes |
Petit groupe |
Les élèves construisent des structures simples, vérifient leur résistance et leur stabilité et effectuent un test valable pour déterminer laquelle est la plus résistante |
|
Consolidation: Quelle forme est la plus solide? |
10 minutes |
Individuellement |
Les élèves formuleront les constatations qui découlent de leur apprentissage en déterminant quelle forme est la plus solide |
Cette leçon peut être réalisée sur plusieurs jours.
Les élèves pourront:
- Explorer des structures familières
- Utiliser le vocabulaire associé aux structures
- Tester la résistance et la stabilité de charpentes après les avoir construites
- Réaliser un essai contrôlé
Objectifs d’apprentissage
Les élèves pourront:
- Explorer des structures familières
- Utiliser le vocabulaire associé aux structures
- Tester la résistance et la stabilité de charpentes après les avoir construites
- Réaliser un essai contrôlé
Les élèves pourront:
- Discerner les formes présentes dans des structures familières
- Définir et décrire les termes associés aux structures et aux forces structurelles (p. ex., structure, charge, force, compression, traction, résistance, stabilité)
- Décrire l’influence de la forme sur la résistance et la stabilité des structures
- Utiliser un processus d’expérimentation scientifique et les habiletés connexes pour mener une enquête sur la résistance et la stabilité des charpentes
Critères de réussite
Les élèves pourront:
- Discerner les formes présentes dans des structures familières
- Définir et décrire les termes associés aux structures et aux forces structurelles (p. ex., structure, charge, force, compression, traction, résistance, stabilité)
- Décrire l’influence de la forme sur la résistance et la stabilité des structures
- Utiliser un processus d’expérimentation scientifique et les habiletés connexes pour mener une enquête sur la résistance et la stabilité des charpentes
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Observations
- En prenant des notes, observez l’utilisation de la terminologie par les élèves lors des discussions en grand groupe et des mises à l’essai de structures (Activité théorique, Action, Consolidation).
- En prenant des notes, observez les habiletés et processus expérimentaux des élèves lors de la construction et de la mise à l’essai des structures (Action).
- En prenant des notes, observez les réflexions et constatations des élèves à propos de la résistance et de la stabilité de diverses structures (Consolidation).
Conversations
- Écoutez les élèves exprimer leurs observations pendant l’examen des formes structurelles et prenez des notes (Action).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs fiches d’observation des formes dans les structures ainsi que leurs documents Fabriquer des formes et les mettre à l’essai.
Preuve de l’apprentissage des élèves
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Observations
- En prenant des notes, observez l’utilisation de la terminologie par les élèves lors des discussions en grand groupe et des mises à l’essai de structures (Activité théorique, Action, Consolidation).
- En prenant des notes, observez les habiletés et processus expérimentaux des élèves lors de la construction et de la mise à l’essai des structures (Action).
- En prenant des notes, observez les réflexions et constatations des élèves à propos de la résistance et de la stabilité de diverses structures (Consolidation).
Conversations
- Écoutez les élèves exprimer leurs observations pendant l’examen des formes structurelles et prenez des notes (Action).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs fiches d’observation des formes dans les structures ainsi que leurs documents Fabriquer des formes et les mettre à l’essai.
Les élèves pourront:
- Explorer des structures familières
- Utiliser le vocabulaire associé aux structures
- Tester la résistance et la stabilité de charpentes après les avoir construites
- Réaliser un essai contrôlé
Objectifs d’apprentissage
Les élèves pourront:
- Explorer des structures familières
- Utiliser le vocabulaire associé aux structures
- Tester la résistance et la stabilité de charpentes après les avoir construites
- Réaliser un essai contrôlé
Les élèves pourront:
- Discerner les formes présentes dans des structures familières
- Définir et décrire les termes associés aux structures et aux forces structurelles (p. ex., structure, charge, force, compression, traction, résistance, stabilité)
- Décrire l’influence de la forme sur la résistance et la stabilité des structures
- Utiliser un processus d’expérimentation scientifique et les habiletés connexes pour mener une enquête sur la résistance et la stabilité des charpentes
Critères de réussite
Les élèves pourront:
- Discerner les formes présentes dans des structures familières
- Définir et décrire les termes associés aux structures et aux forces structurelles (p. ex., structure, charge, force, compression, traction, résistance, stabilité)
- Décrire l’influence de la forme sur la résistance et la stabilité des structures
- Utiliser un processus d’expérimentation scientifique et les habiletés connexes pour mener une enquête sur la résistance et la stabilité des charpentes
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Observations
- En prenant des notes, observez l’utilisation de la terminologie par les élèves lors des discussions en grand groupe et des mises à l’essai de structures (Activité théorique, Action, Consolidation).
- En prenant des notes, observez les habiletés et processus expérimentaux des élèves lors de la construction et de la mise à l’essai des structures (Action).
- En prenant des notes, observez les réflexions et constatations des élèves à propos de la résistance et de la stabilité de diverses structures (Consolidation).
Conversations
- Écoutez les élèves exprimer leurs observations pendant l’examen des formes structurelles et prenez des notes (Action).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs fiches d’observation des formes dans les structures ainsi que leurs documents Fabriquer des formes et les mettre à l’essai.
Preuve de l’apprentissage des élèves
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Observations
- En prenant des notes, observez l’utilisation de la terminologie par les élèves lors des discussions en grand groupe et des mises à l’essai de structures (Activité théorique, Action, Consolidation).
- En prenant des notes, observez les habiletés et processus expérimentaux des élèves lors de la construction et de la mise à l’essai des structures (Action).
- En prenant des notes, observez les réflexions et constatations des élèves à propos de la résistance et de la stabilité de diverses structures (Consolidation).
Conversations
- Écoutez les élèves exprimer leurs observations pendant l’examen des formes structurelles et prenez des notes (Action).
Produits
- Les élèves peuvent remettre leurs fiches d’observation des formes dans les structures ainsi que leurs documents Fabriquer des formes et les mettre à l’essai.
Matériel et préparation
Activités d’enseignement et d’apprentissage
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Activité théorique: Formes des structures (30 à 45 minutes)
| Instructions | Conseils pour l’enseignement |
|---|---|
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Avant de commencer l’activité, expliquez aux élèves que vous observerez ensemble une grande variété de structures naturelles et artificielles (parapluies, casques de vélo, chaussures, arbres, fleurs, nids).
En classe, présentez ou révisez la définition de « structure ». Par exemple:
Remarque: se référer à la fiche reproductible Glossaire illustré sur les structures [document Google] [document Word] [PDF] pour d’autres définitions illustrées. |
LangueCréez un mur de mots à partir de la terminologie utilisée dans cette leçon, comme « structure », « compression », « traction », « forme », « figure », « résistance », « stabilité », « diagonale », « pyramide », « cylindre », etc. Pour étayer cette activité, fournissez des définitions visuelles aux élèves, comme ce glossaire illustré sur les structures. Vous pouvez imprimer les mots pour les utiliser dans un tableau à pochettes ou les afficher au mur. Vous pouvez également imprimer plusieurs exemplaires du glossaire et les distribuer aux petits groupes. |
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Avec les élèves, passez en revue le diaporama Tout est dans la forme [diapositives Google] [pptx] [PDF]. Animez une discussion de groupe. Avant de donner les réponses et de révéler les formes superposées, demandez aux élèves d’identifier la ou les formes. Invitez les élèves à réfléchir à la manière dont les formes contribuent à l’intégrité d’une structure.  Première diapositive de la présentation « Tout est dans la forme » (©2023 Parlons sciences). |
IdéePour rendre l’expérience interactive, visionnez le diaporama après avoir intégré le module Pear Deck (en anglais). Cette application vous permet de poser des questions aux élèves. Pour se familiariser avec toutes les fonctionnalités de Pear Deck, consultez la page de soutien (en anglais). Remarque: L’application Pear Deck est gratuite, moyennant la création d’un compte en ligne. |
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Répartissez les élèves en petits groupes. Fournissez à chaque groupe une planchette à pince, un crayon et la fiche d’observation des formes dans les structures [document Google] [document Word] [PDF].  Fiche reproductible d’observation des formes dans les structures (©2023 Parlons sciences). Expliquez aux élèves que vous ferez une sortie pour observer des structures et repérer les formes qu’elles contiennent. L’on peut rester à l’intérieur de l’école, dans la cour de l’école ou se promener dans le quartier. Remarque: Vous pourriez aussi prendre des photos de structures dans les environs et les montrer aux élèves en les projetant à l’écran. |
SécuritéVérifiez les directives de votre école quant aux activités extérieures. 
TechnologieSi votre classe a accès à des iPad ou à des tablettes, vous pouvez utiliser Goosechase (en anglais) pour organiser une activité de recherche amusante. Par exemple, vous pourriez demander aux élèves de soumettre une photo d’une structure contenant une ou plusieurs formes particulières dans le cadre d’une chasse au trésor. Si vous ne connaissez pas bien Goosechase, consultez la foire aux questions (en anglais) pour mieux réaliser cette activité. 
DiscussionsLes questions de discussion peuvent inclure:
IdéeLes élèves ayant une déficience visuelle peuvent palper des structures de façon sécuritaire et décrire les formes touchées. Si le temps manque, les élèves peuvent faire cette activité individuellement à la maison. |
Action: Exploration des formes (40 minutes)
| Instructions | Conseils pour l’enseignement |
|---|---|
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Répartissez les élèves en petits groupes et donnez à chacun les matériaux de construction, les éléments de fixation et les livres à utiliser comme poids. Remettez à chaque groupe une fiche intitulée Fabriquer des formes et les mettre à l’essai [document Google] [document Word] [PDF].  Fiche Fabriquer des formes et les mettre à l’essai (©2023 Parlons sciences). Expliquez aux élèves qu’il faut suivre les instructions figurant sur les quatre fiches de travail et utiliser le matériel fourni pour fabriquer des formes et des structures de base (cube, cylindre, cône, pyramide triangulaire). Il est important de rappeler aux élèves de mesurer les bâtonnets et de s’assurer qu’ils sont de la même longueur, sinon, les formes auront des tailles différentes et il sera difficile de faire tenir les livres en équilibre. De plus, leurs tests ne seront plus valablement basés sur la forme. Voyez comment construire les formes dans cette vidéo sur la construction de formes de MS LFLP ou cette vidéo pour construire des figures géométriques. Les élèves éprouveront ensuite la résistance et la stabilité des formes au moyen de livres, qui serviront de poids. Un espace est prévu sur les fiches pour permettre aux élèves d’y inscrire leurs observations. Vous pouvez demander aux élèves d’encercler la partie de la forme qui s’est brisée en premier lors du test.
Discutez avec les élèves des formes, des structures et des forces qui agissent sur elles. Les élèves peuvent vouloir se référer aux observations notées sur leur fiche reproductible. |
DiscussionsLes questions de discussion peuvent inclure :
TechnologieUne personne de chaque groupe pourrait filmer les tests. Les élèves peuvent ensuite regarder les vidéos au ralenti pour voir le moment où les structures s’effondrent. Les élèves pourraient enregistrer et partager leur vidéo sur un site web ou une application d'enregistrement vidéo à titre d’évaluation. Nature de la scienceRévisez le concept de mise en place d’un test valable avec les élèves. Demandez aux élèves de décrire en quoi leur expérience est un exemple de test valable. Les élèves peuvent déterminer dans chaque cas ce qui change (la forme) et ce qui reste identique (matériaux, poids). |
Consolidation: résistance et stabilité des formes (10 à 15 minutes)
| Instructions | Conseils pour l’enseignement |
|---|---|
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Dans le cadre d’une discussion de groupe, sondez les élèves pour savoir quelle forme était, à leur avis, la plus résistante lors de leur exploration. Vous pouvez les faire voter à main levée ou en utilisant un programme numérique (p. ex., Poll Everywhere [en anglais], Plickers [en anglais], etc.). À la fin, relevez l’observation la plus fréquente et demandez à la classe si elle est d’accord. Demandez aux élèves d’expliquer leur raisonnement. Remarque: Selon la façon dont les élèves ont construit leurs formes et appliqué les forces, différentes formes peuvent avoir été les plus résistantes. Consultez la section Information générale pour les enseignants et enseignantes (ci-dessous) pour en savoir plus à ce sujet. En général, le cône et la pyramide triangulaire devraient être plus résistants que le cône et le cylindre, car ils distribuent la force d’un seul point à une base plus large. Cela réduit la pression sur les matériaux latéraux. Passez de nouveau au vote pour déterminer la forme que les élèves ont trouvée la plus stable. |
IdéeOption sans technologie: écrivez le nom des formes au tableau ou sur un tableau à feuilles volantes, puis demandez aux élèves de voter en laissant une note autocollante ou une marque à la craie ou au marqueur sous la forme de leur choix.
DiscussionsLes questions de discussion peuvent inclure:
Nature de la scienceCet échange de résultats et de conclusions ressemble à ce que font les scientifiques, en petits groupes ou lors de conférences, par exemple. La rétroaction peut les pousser à reprendre leur étude pour la pousser plus loin ou pour clarifier leurs idées. L’étape finale consiste généralement à publier les résultats dans une revue pour que d’autres scientifiques apprennent de leur travail. |
Information supplémentaire pour l’enseignement
Compression et traction sur les formes
Compression et traction sur un triangle (© Parlons sciences, 2022).
Image - Version texte
Shown is a colour diagram of a load on a triangle.
The black outline of an equilateral triangle takes up most of the image. Its base sits on two green squares.
A black arrow points down at the top point of the triangle. This is labelled "Load."
Each side of the triangle is labelled with two red arrows that run parallel to the edges. These point from the points of the triangle to the centre of each side. These arrows are labelled "Compression."
The base of the triangle is labelled with two blue arrows that run parallel to the edge. They point from the centre, out to the lower points. These arrows are labelled "Tension."
Compression et traction sur un cube (©2023 Parlons sciences).
Image - Version texte
L’illustration montre un diagramme en couleur d’une force appliquée sur un cube.
Un carré au contour orange se trouve à gauche de l’illustration. Chaque coin du carré est marqué d’un cercle bleu pâle.
En haut du carré, au centre, une grande flèche noire pointe vers le bas. Elle porte la mention « force ».
Des flèches bleues longent deux côtés du carré, en haut et en bas. Du centre, elles pointent vers les coins. Ces flèches portent la mention « traction sur les parties horizontales ».
Des flèches rouges longent les côtés droit et gauche du carré. Elles vont du centre vers les coins du carré. Ces flèches portent la mention « compression sur les parties verticales ».