fiche maitre

· 1 socle rectangulaire (15 cm x 10 cm), épaisseur 5 mm sur lequel est fixé un tasseau (2 cm X 2 cm) de 30 cm de longueur

· des clous , un marteau, deux pitons, de la ficelle, des écrous de 12 pour le contrepoids, une masse de 100 grammes

Compétences générales : participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances scientifiques

Compétences en technologie : utiliser un vocabulaire précis (socle, flèche, bras de levier, contrepoids)

Connaissances : principe du bras de levier et ses applications dans la vie courante

Objectif : faire émerger les représentations des élèves par groupe, les confronter, rechercher des éléments communs pour la construction des grues.

CONSIGNE : vous devez construire une grue haute de 30 cm et capable de soulever un poids de 100 g. Il doit y avoir une longueur de 30 cm entre le pied de la grue et le l'extrémité de la flèche.

Par groupe de 4 vous faites une affiche sur feuille A3 (cliquer pour voir ) et l'un de vous présentera votre projet aux autres groupes.

Vous faites la liste du matériel dont vous aurez besoin en distinguant ce que vous pouvez apporter et ce que le maître doit vous fournir.

Pour aider les groupes, le maître peut demander à un élève de faire un schéma au tableau.

MISE EN COMMUN : sur chacune des affiches, qu'est-ce qui est identique ou différent ?

Le maître aide à la synthèse des productions en entourant les éléments importants, ceux qui posent problème (contrepoids). Il fait la liste du matériel et nomme les différentes parties de la grue.

REMARQUE : les élèves ne donnent pas les dimensions précises du pied et de la flèche. Ils ne donnent que la longueur. Lors d'une séance de maths sur les volumes on pourra préciser ce point.

Chaque groupe procède par tâtonnement à partir des critères retenus lors de la séance n°1.

Les élèves mettent par écrit les problèmes rencontrés. Les problèmes de fixation des éléments sont directement résolus par l'enseignant.

Objectif : faire émerger un questionnement commun sur le rôle du contrepoids.

Chaque élève fait le schéma de la grue (voir schéma) en précisant le nom et les dimensions de chaque partie, en indiquant la distance entre le pied et le contrepoids ainsi que sa masse.

Séance 4 : traces permettant l’acquisition et la structuration des connaissances

1 – Le maître sélectionne des extraits des productions individuelles des élèves (éléments corrects et incorrects). Il propose à chaque élève une photocopie de ces extraits. Après lecture individuelle, un échange collectif et une dictée à l'adulte permettent l'écriture de la trace finale.

2 – Les élèves sont par groupe de 4. Ils échangent leurs écrits individuels de la séance 3. Ils produisent une affiche commune (A3). La mise en commun consiste à lire les affiches de tous les groupes et comme dans la séance 1 repérer les points communs et les différences pour produire un écrit final.

Les phrases sont du type : NOUS REMARQUONS QUE…NOUS AVONS CONSTATE QUE, SI…ALORS…

Nous avons construit une grue capable de soutenir une masse de 100 g. la flèche de la grue mesure 30 cm.

Pour que la grue tienne en équilibre, nous avons placé un contrepoids à une extrémité de la flèche.

	Distance pied / contrepoids	Masse du contrepoids
Groupe 1	10 cm	200
Groupe 2	10 cm	300
Groupe 3	5 cm	500

Pour aborder la notion visée le maître introduit une contrainte supplémentaire :

Les élèves observent que les grues dont la flèche est la plus longue permettent de mettre un contrepoids plus léger.

La masse du contrepoids varie en fonction de la longueur du "bras" de la grue auquel il est fixé. Plus le bras est long, moins le contrepoids est lourd.

Lorsqu'on veut exercer un effort sur un objet (casser une noix avec un casse-noix, décapsuler une bouteille avec un décapsuleur, soulever un meuble avec une barre métallique …) on utilise le principe du bras de levier. Plus le bras de levier est long moins l'effort à fournir est important.

Autre problème soulevé : lorsqu'on décharge la grue elle doit rester en équilibre. Dans ces conditions quel est le poids maximum que peut soulever votre grue. Le maître choisit une grue que les élèves testeront par groupe de trois. Les résultats seront confrontés. On peut imaginer une phase préalable de formulation d'hypothèses et argumentation.

Dans un premier temps les élèves complètent la fiche individuellement. Le maître observe le niveau d'acquisition de chacun à ce stade de la séquence.

Il peut proposer une aide individuelle ou en petit groupe aux élèves qui ne ne maîtrisent pas les notions visées (point d'appui, point d'application de la force, point de résistance, longueur du bras de levier)

Objectif : évaluer le niveau de transfert des connaissances et compétences abordées tout au long du module.

CONSIGNE : "Vous devez faire décoller du sol deux pieds de mon bureau à l'aide d'une barre métallique en ne vous servant que d'une seule main.

Par groupe de quatre vous ferez un schéma qui représente votre solution. Nous afficherons les schémas que l'un de vous viendra présenter à la classe et nous discuterons de l'efficacité de chacune des solutions proposées puis nous essaierons de les réaliser."

Objectif : évaluer le niveau de transfert des connaissances et compétences dans le domaine des mathématiques.

Consignes :"Réaliser tous les équilibres possibles en utilisant 6 plaquettes. Vous présenterez vos résultats sur une affiche."

Les élèves font des dessins ou des phrases. Le maître propose une écriture mathématique représentant les équilibres.