Les formes solides : Les cylindres

Matériel

• Papier (de différents types, comme du papier pour copies, du papier de bricolage, du papier cartonné, du papier journal, etc.)
• Chronomètres
• Ciseaux
• Rubans adhésifs (ruban-cache, transparent, Washi, etc.) ou autre matériel permettant de fixer
• Loupes
• Objets à utiliser comme poids (p. ex., des livres)
• Règles

Préparation

• Rassemblez une variété de types de papier et de rubans que les élèves peuvent utiliser pour créer des cylindres.
• Créez des postes d’approvisionnement en matériel, organisés selon les types de matériel. Vous pouvez également décider d’attribuer un assortiment du matériel nécessaire à chaque élève ou groupe de travail.
• L’enseignant ou enseignante peut choisir d’utiliser une stratégie de prédiction, comme Prédire-Comparer-Partager ou Guide de prédiction (les deux se trouvent sur le site Web Tomatosphère^MC).

Marche à suivre

Les élèves développent les habiletés « comparer ou différencier », « observer » et « prédire » en étudiant la solidité de cylindres fabriqués avec différents matériaux.

Les élèves :

• utilisent les matériaux fournis pour créer des cylindres en papier en utilisant une seule feuille papier de même taille (p. ex., format lettre) par cylindre.
  • L’enseignant ou enseignante demande aux élèves de créer des cylindres en différents types de papier ainsi que des cylindres de différents diamètres.

• mettent en place un test objectif qui permet de comparer la solidité des cylindres fabriqués en différents types de papier.
  • L’enseignant ou enseignante et les élèves réfléchissent aux façons de rendre le test objectif (s’en tenir à une variable — le type de papier utilisé — et garder tous les autres aspects identiques ou constants : par exemple, les cylindres de papier ont tous le même diamètre et la même longueur, ils sont fabriqués en feuilles de papier de la même taille, le même poids sert à tester tous les cylindres, etc.)
• prédisent quel type de papier sera le plus solide, puis expliquent leur raisonnement et en discutent.
• comparent et différencient la solidité des différents cylindres fabriqués. Pour tester les cylindres, on peut poser des objets lourds, comme des livres, sur la surface plate d’un cylindre à la verticale (voir l’image) jusqu’à ce que la structure cède.
  • L’éducateur pose des questions d’approfondissement pour guider l’exploration des élèves.
• consignent les résultats de leurs tests dans un organisateur de leur choix à l’aide de mots, d’images ou de photographies.
• utilisent leurs observations pour classer le papier en fonction du poids (p. ex., nombre de livres) qu’il a supporté ou du temps durant lequel il a supporté le poids.

Évaluation

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

• Observer – Les élèves observent les caractéristiques du papier à l’œil nu et à l’aide d’une loupe, puis notent les différences d’apparence et de texture des différents types de papier.

• Prédire – Les élèves prédisent la solidité des cylindres de papier en fonction de leurs observations, leurs connaissances et leurs expériences, puis ils consignent leurs prédictions.

• Comparer et différencier – Les élèves trouvent des similarités et des différences dans la capacité des cylindres fabriqués en différents types de papier à supporter la force vers le bas exercée par une masse (un livre).

Co-construction des connaissances

Liens Interdisciplinaires

Littératie

• Démontre une compréhension de l’information et des idées en les racontant (p. ex. ils communiquent des idées sur les cylindres de leur environnement).
• Utiliser des habiletés de traitement de l’information et un vocabulaire approprié pour participer aux discussions et pour parvenir à des conclusions (p. ex. déterminer la forme la plus solide)

Pensée mathématique

• Communiquer – Utiliser le vocabulaire des mesures lorsqu’ils discutent des tailles des cylindres (p. ex., court, long, large, étroit);
• Mesurer - Utiliser des poids standards pour tester les formes et les structures; ils calculent le temps durant lequel le cylindre a supporté le poids

Enrichissement

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

• Encouragez les élèves à refaire l’enquête en utilisant une variable différente (longueur du cylindre, diamètre du cylindre, etc.). Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
  • « Quel effet ce changement de variable a-t-il eu sur la solidité du cylindre? »
  • « Pourquoi est-il important de ne modifier qu’une seule variable à la fois dans une enquête? »
  • « Quelles autres variables pourriez-vous modifier? »

• Mettez les élèves au défi de concevoir des assemblages de plusieurs cylindres (p. ex., trois, quatre ou cinq cylindres) qui pourront supporter le poids du plus grand nombre de livres possible.
  • « Quel assemblage de cylindres a le mieux fonctionné pour supporter les livres? »
  • « Quel assemblage de cylindres a supporté le plus de livres? »
  • « Comment pourriez-vous améliorer l’assemblage afin qu’il supporte encore plus de poids? »
  • « Où avez-vous remarqué plusieurs cylindres utilisés de cette façon pour offrir du support? »

• Montrez à vos élèves des photos de silos sur des fermes. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
  • « Comment se nomme cette structure cylindrique? »
  • « À quoi servent les silos? Comment pouvez-vous le découvrir? »
  • « Selon vous, pourquoi les silos ont-ils une forme cylindrique? »

• Les troncs d’arbres ont souvent une forme cylindrique. Lancez la discussion à l’aide de questions comme:
  • « Selon vous, pourquoi les troncs d’arbres ont-ils souvent une forme cylindrique? »
  • « L’intérieur des troncs d’arbres est-il plein ou vide? » Comment pouvez-vous le découvrir? »
  • « Comment pouvez-vous mesurer le diamètre d’un tronc d’arbre? »
  • « Quelles autres structures sont construites avec des troncs d’arbres? »

• Les élèves peuvent appliquer les connaissances et les habiletés acquises durant cette enquête pour relever le défi Concevoir et construire un château d’eau.

Ressources complémentaires

La Géométrie ou le Monde des Formes 

par Benoît Rittaud

En visite à la fête foraine, Paul, Marine, Antoine et Alexandra s'attardent sur le stand « Le Monde des Formes ». Ils y reçoivent des lunettes - un peu - magiques qui leur permettent de découvrir le fabuleux monde des formes…

ISBN: 9782746504356

Bâtiments: Autour du monde (Images) - 13 images de bâtiments situés dans le monde entier, avec leur localisation (le Taj Mahal à Agra en Inde, etc.).

Pour en savoir plus

Tout est dans la forme (Leçons)

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.

Quelle est la hauteur maximale d’une structure en guimauve pouvant supporter une charge? (Activités pratiques)

Êtes-vous prêt à renoncer à une friandise sucrée pour le bien de la science ? Pouvez-vous concevoir une structure forte et stable à partir de quelque chose de doux et moelleux ?

Structures : Statues et tours (Images)

8 images de statues (Statue de la Liberté ou autres) et de tours du monde entier (Tour Eiffel, Tour CN, Tour de la cloche de Xi’an, etc.).