cycle 2 découverte des objets techniques - électricité...

Fiches pédagogiques Centre Pilote main à la pâte du Lot 2013

Cycle 2 découverte des objets techniques - électricité -

Séquence n°1 Ceci est une proposition d'une première séquence pour le cycle 2 qui permet la découverte des cicuits électrique simples (une ampoule, un générateur, un interrupteur). Elle donne aux élèves les bases de compréhension pour construire des objets électriques simples (jeux ou maquette).

Il appartient à l’équipe pédagogique de chaque école de l’intégrer dans sa programmation, sur une ou plusieurs classes. Dans le cas de classe à cours multiple, un travail différencié pourra être mis en place. Un exemple de programmation qui tient compte des repères de progression parus en janvier 2012, est disponible sur le site sciences du Lot à l'adresse: (http://pedagogie.ac-toulouse.fr/lotec/Sciences/SPIP/spip.php?article215) Extrait du document :

GS CP CE1

Découvrir les objets : des objets électriques

Circuits éléctriques simples R

e

p

è

r

e

s

Les enfants découvrent les objets techniques usuels (lampe de poche, [...] ) et comprennent leur usage et leur fonctionnement : à quoi ils servent et comment on les utilise. Ils prennent conscience des objets dangereux. Ils fabriquent des objets en utilisant des matérieux divers, [...]

- Utiliser quelques objets techniques simples ([…] une lampe de poche) et identifier leur fonction. - Réaliser un circuit électrique permettant d’assurer des fonctions simples ([…] éclairer). Éducation à la sécurité -Être capable d’identifier les risques de l’environnement familier.

- Utiliser quelques objets techniques ([…] jouets électriques […]) et identifier leur fonction. - Savoir qu’il existe de nombreux objets utilisant l’électricité et les classer selon la source d’énergie utilisée. - Réaliser quelques circuits électriques simples utilisant des lampes ou de petits moteurs.

Un prolongement de cette séquence consiste à utiliser un objet polarisé à la place de l’ampoule (moteurs ou « buzzer ») permettant de découvrir à la fois un autre effet de l’électricité la génération de mouvement (ou de sons) mais aussi que le courant électrique a un «sens» . L’étude des circuits en série ou dérivation est à réserver pour les élèves du cycle 3.

La démarche : Cette séquence répond aux principes de la démarche d’investigation et en respecte les 4 étapes principales : (L’usage de pictogrammes peut aider l’élève de se repérer dans sa progression temporelle)

???

On se pose une question, on s'interroge

On émet des suppositions, des hypothèses

On met à l'épreuve : On expérimente, on se documente

On a compris, On a appris


Les représentations initiales des élèves sont des composantes essentielles de l’apprentissage. Le vocabulaire spécifique sera fourni par l’enseignant : il peut être utilisé assez tôt dans la démarche. La phase de structuration doit permettre de répondre à la question initiale. C'est cette phase qui donne des repères stables à l’élève dans un but de mémorisation. Des traces écrites individuelles et collectives sont produites en regard des 4 pictogrammes : dessins légendés, dictée à l’adulte jusqu’en début de CP puis production individuelle simple. La copie de la trace collective (partielle en fin de CP) fait partie de la structuration ; elle inclut le vocabulaire spécifique. (apprentissage orthographique et lexical). L’usage de photographies, très intéressant en GS et CP, permet de garder trace des réalisations. Au niveau des traces écrites, l’usage d’un «cahier d’expérience» ou tout support permettant la présentation et la sauvegarde à la fois des écrits personnels et ceux du groupe est souhaitable.

Toutes les séances sont conçues pour durer environ une heure. Le matériel La séquence est adaptée à une partie du matériel que l'on trouve dans les différentes malles « cycle 2 / cycle 3 » proposées par le Centre pilote du Lot. Il est cependant fortement conseillé aux écoles d’acquérir ce matériel de base peu coûteux. Chaque malle contient suffisamment de matériel pour une classe de 26 élèves. Au-delà de cet effectif, le travail suggéré pourra s’effectuer par groupe de 3 élèves à la place des binômes. Les consommables (piles) sont à acquérir par l’école emprunteuse. Des objets de récupération peuvent être utilisés (voir liste dans le tableau ci-dessous). Par sécurité, il est interdit en classe de réaliser des expériences sur le courant 220V du secteur (pour information, un courant au dessus de 50V est létal). L’usage de transformateurs reliés au secteur est également à proscrire, toutes les expériences sont à mener sur pile plate de 4,5v ou piles rondes1,5v (type AA).

Matériel de la malle utilisé Matériel complémentaire à acquérir Réf : Malle circuits électriques simples cycle2/cycle 3 - Centre Pilote du Lot- 2013 - 26 élèves

- 5 lampes de poche plates

- 16 ampoules

- 13 interrupteurs pédagogiques (système visible)

- 13 interrupteurs « bouton » (système caché)

- 13 supports d'ampoule

- 13 fils de liaison pince crocodile vert

- 13 fils de liaison pince crocodile jaune

- 13 fils de liaison pince crocodile noir

- 13 fils de liaison pince crocodile blanc

- un kit fils « conducteurs/isolants »

- un kit « objets en panne » (ampoules « grillées », pile

« à plat », câble de liaison sectionnés)

- une planche avec les modèles de piles et d’ampoules

grand format pour découpage

- 14 demi-bouchons coupés dans le sens de la longueur

- 1 lampe de poche ronde avec ses piles (types AA ou .

- quelques objets techniques - jouets électriques

fonctionnant avec leurs piles-

- 13 piles plates 4,5V

- une boite pour le jeu « de l’objet mystère »

- des objets de récupération

« conducteurs/isolants »(en particulier des fils de toutes

sortes)

- un kit « objets en panne » (ampoules « grillées », pile

« à plat », câbles de liaison sectionnés)

- réaliser des photocopies de la planche avec les

ampoules et les piles


Descriptif de la séquence Domaine : Découvrir le monde au Cycle 2 Découvrir les objets : DES OBJETS ELECTRIQUES Objectifs : - Réaliser quelques circuits électriques simples utilisant des lampes. - Donner aux élèves une première approche des composants des circuits électriques ainsi que le vocabulaire spécifique (la pile, l'ampoule, l'interrupteur, les fils conducteurs). - Donner aux élèves la notion de circuit ouvert / circuit fermé. - Apprendre que des matières sont bonnes conductrices de l’électricité, d’autres mauvaises conductrices.

Plan général

N° séances

Objectif spécifique

1 Découverte d’un objet technique réel la lampe de poche et de ses 2

composants indispensables

1 bis

piles et ampoules,

l’électricité et ses

effets Est-il possible de faire briller une ampoule simplement avec une pile ?

2 Conducteur/non

conducteur

Allumer la pile loin de l’ampoule : « le chemin » du courant électrique.

Première approche des matériaux conducteurs.

3 Circuit ouvert /

circuit fermé

Fonctionnement de l’interrupteur : si la chaîne de conducteurs est

ouverte, l’ampoule ne fonctionne plus

4 Matière

conductrice/

non conductrice

Evaluation des acquis séances 2 et 3

Passage des objets aux matières qui les composent.

5 La sécurité

électrique

Les dangers du courant du secteur. Les dangers de l’eau.

6 , … Construction techno

Evaluation

Testeur de continuité et jeux électriques associés.

Séances n°1 et 1 bis : piles et ampoules, l’électricité et ses effets (2 x 45 min) L’objectif spécifique de cette séance est de présenter les ampoules et les piles (surtout la pile plate, qui n'est plus très utilisée) et de définir leurs fonctions (générateur ou utilisateur de courant électrique). Matériel nécessaire : Chaque groupe aura besoin d'une pile plate et d'une ampoule E10 (petit format) 2-3 piles de différents modèles pour la présentation Au moins une lampe de poche plate pour 4 à 6 élèves. Le choix du modèle se portera vers un objet dont les lames conductrices et le système d’interrupteur sont visibles. Une lampe de poche ronde type « torche » Planche photocopiée avec ampoule et pile grand format (à découper), voir documents annexe.


Séance n°1 Trace écrite : dessins de l’objet technique et courte phrase expliquant son fonctionnement Evaluation : langage oral (utilisation de connecteurs logiques « parce que », « pour faire ceci ou cela », « à cause de » etc.…), savoir recopier (écriture)

Déroulement : Avec les élèves de cycle 2, toujours partir d’un objet réel, pas forcément très bien connu, ici la lampe de poche plate. (Réf programme maternelle : Les enfants découvrent les objets techniques usuels (lampe de poche, […]) et

comprennent leur usage et leur fonctionnement : à quoi ils servent, comment on les utilise.

1. Présentation : jeu de la boite mystère On place une lampe de poche plate dans une boite. Un groupe d'élève devra faire deviner le contenu de la boite au reste de la classe avec un langage limité car dans la boite se trouve aussi une liste de quelques mots interdit: lampe, éclairer) ceci afin d'encrourager une description détaillée et la découverte de la fonction de l'objet. Ces élèves peuvent aussi communiquer sur l'intérieur de la lampe. Cela l’avantage de découvrir la pile plate, souvent mal connue, dans son usage mais aussi l’ampoule « qui brille ». La référence à cet objet pourra servir plus tard lors de la modélisation de l’interrupteur (séance n°3). 2. Distribuer une lampe de poche plate par groupe, leur permettre de le manipuler à tour de rôle mais sans l’ouvrir. Dessiner l’objet vu de l’extérieur en nommant les parties visibles. La mise en commun sera l’occasion de préciser le vocabulaire (ampoule à la place de lampe qui est le nom de l’objet en entier, boitier (à la place de boite en fer ou en plastique). Par contre se contenter pour l’instant du mot « bouton » ou « bouton poussoir » ou « bouton où on appuie ». Au niveau des verbes, accepter « fonctionne ou éclaire » mais pas « marche ». 3. Demander ensuite ce qui se trouve à l’intérieur pour que cet objet fonctionne (phase orale, recueil des réponses au tableau par l’enseignant). Ouvrir l’objet, sortir « la pile ». Remarque: certains élèves risque de ne pas connaitre ce type de pile (une pile ,c'est « rond », type baton) L’enseignant pourra etablir le lien avec un deuxième type de lampe de poche (type torche) utilisant ces piles. il pourra la faire fonctionner (c’est le même effet) puis la dévisser et extraire les piles « rondes » pour établir l’équivalence entre les deux objets. Dessiner l’objet ouvert en nommant certaines parties visibles (la pile, « le bouton » et l’ampoule vue du coté du culot).

Question : si j’enlève la pile (ou les piles) des deux lampes de poche que va-t-il se passer ? (prédiction) et pourquoi ? (justifications) à noter au tableau. Manipulation et constat. Arriver au mot électricité et au fait que la pile est indispensable en temps que générateur de courant électrique (ou périphrase équivalente, en évitant toutefois l'expression "la pile fabrique de l'électricité" ce qui est scientifiquement inexact )

Faire formuler une phrase résumée et l’écrire au tableau pour copie individuelle (fin CP/CE1) ou photocopie à coller sous les dessins. Elle peut être sommaire au partielle mais doit contenir les mots de vocabulaire spécifique. Exemple de trace écrite (CP) ;

L’ampoule de lampe de poche brille quand on appuie sur le bouton. C’est la pile qui fournit de

l’électricité.


Séance 1 Bis Trace écrite : dessin simplifié et légendé du montage Evaluation : démarche

Avant de donner le matériel, mise en place la démarche d’investigation à partir de la question posée par l’enseignant : Nous avons vu que la pile était indispensable pour que l’ampoule fonctionne. Mais le boitier avec « le bouton » sont-ils indispensables eux aussi? SELON VOUS, est-il possible de se passer du boitier et de faire briller la petite ampoule juste avec une pile plate ? Recueil des réponses (tableau OUI c’est possible /NON ce n’est pas possible avec les prénoms des enfants. Demandez à ceux qui ont répondu par la négative de se justifier (l’enseignant les note au tableau) ;

- le rôle actif du « bouton » va sans doute ressortir : il est important de faire exprimer cette conception erronée

- d’autres élèves peuvent penser au coté pratique (l’ampoule et la pile sont bien tenues dans le boitier) - d’autres enfin peuvent penser que les petites languettes de métal que l’on voit dans le boitier jouent

un rôle (cette remarque sera utilement reprise en séance n°2) Former les groupes (si possible les mêmes groupes tout au long de la séquence) avec au moins un élève qui a répondu OUI à la question précédente. On se pose la question "Est-il possible de faire briller une ampoule avec une pile". IMPORTANT ! L’écrire au tableau.

Utiliser des images de piles et d'ampoules à découper ( voir en annexe) . Demander à chaque groupe (ou du moins à l’élève qui a répondu OUI dans chaque groupe) de réaliser un collage qui indique comment il pense devoir positionner l'ampoule. Si les élèves ne sont pas familiers avec cette démarche et hésitent à produire un collage, insister sur le fait que ce collage est destiné à être vérifié (reprise possible, si leur collage ne donne pas une bonne solution, ils pourront refaire un dessin.) Ensuite on passe à la pratique. Distribuer à chaque groupe une ampoule ; la faire décrire sommairement afin que les élèves puissent repérer les différentes parties. Introduire le vocabulaire spécifique à l'ampoule (ampoule en verre, culot, plot). Puis distribuer une pile. Introduire un vocabulaire spécifique à la pile (les 2 « bornes ») Demander de placer pile et ampoule « comme sur le collage ». Laisser les élèves manipuler un petit temps, puis rassembler les résultats : Y a-t-il des groupes qui ont allumé l’ampoule ? Quelle est la réponse à notre question ? >>> OUI (l’entourer au tableau) Avez-vous suivi votre collage ? Ou l’avez-vous modifié ? Si oui comment ? Ces groupes expliquent le montage. L’enseignant fera utilement remarquer qu’il y a « deux solutions » (le plot touche la petite lame et le culot la grande, ou l’inverse). Rassembler deux collages valides au tableau Demander aux groupes n’ayant pas réussi à allumer l’ampoule de suivre un de ces modèles. Tous les élèves doivent alors dessiner la situation individuellement


Séance n°2 : Allumer la pile loin de l’ampoule : « le chemin » du courant électrique Cette fois-ci, on rajoute une contrainte et une question : Comment « conduire » le courant électrique ?

Matériel nécessaire : Pile et ampoule grand format sur carton pour affichage. Une fiche d’évaluation rapide. Kit fils « conducteurs/isolants » : fils métalliques (cuivre, fer, étain), ficelle, laine, fils de nylon, gaines de fils électriques évidées. Par groupe : une pile, une ampoule, puis 2 fils pinces "crocodile" et un support d’ampoule.

Déroulement : 1. Evaluation des acquis, rappel : pour chaque dessin, indique si l’ampoule va s’allumer ou non.

Vérification commune

2. Proposer un défi : Comme la dernière fois, il faut allumer une ampoule, mais cette fois « loin de la pile », c’est à dire que la pile et l’ampoule ne doivent plus se toucher. Les élèves doivent réfléchir individuellement et répondre d’abord à la question « Est-ce possible ? » (procédure identique séance 1 bis) Former des groupes avec au moins un élève ayant répondu par l’affirmative. L’enseignant indique alors que c’est en effet possible et demande au groupe quel matériel ils envisagent en plus de l’ampoule et de la pile. La réponse sera souvent « des fils électriques ». Présenter alors le kit de fils (conducteurs ou non conducteurs) dans lequel il y aura quelques fils électriques pince crocodile mais en nombre insuffisant (par ex un seul de ces câbles par groupe). Par contre, il faudra dans ce kit prévoir exactement 2 fils conducteurs pour chaque groupe (compléter le nombre de fils crocodile avec des fils de fer, des bandes d’aluminium, des câbles de cuivre ou des fils d’étain), le reste étant constitués de fils non conducteurs (laine, rubans, ficelle, gaines plastique vides, câbles nylon) Consigne : chaque groupe doit venir à son tour choisir un fil ; puis, s’il estime qu’il a besoin d’autre matériel, il passe en prendre un second. A chaque étape, la manipulation pour allumer l’ampoule peut s’effectuer. Attention pour éviter ou limiter les courts-circuits, il est préférable ne pas donner plus de deux fils à chaque groupe. Mais cela implique une autre intervention de l’enseignant donnant l’indication « 2 fils suffisent » : les élèves se focaliseront alors sur le choix du matériau où la façon de relier à l’ampoule. Pour limiter les courts circuits, l’enseignant devra donner la consigne suivante : dans votre montage, vous devez vous servir de l’ampoule. Regardez bien (tableau, feuille d’évaluation) les endroits de l’ampoule où il faut faire contact. Cela limitera la tentation (ça fascine les élèves car en court-circuitant une pile on peut voir une légère étincelle parfois et "ça chauffe"). Si besoin est, vous devrez dans ce cas expliquer que c'est dangereux. Vous pouvez introduire ici la séance sur les dangers de l'électricité, qui suivra.


3. Mise en commun : les groupes ayant « réussi » expliquent leur montage. Ceci permet de dresser une liste de « fils » qui permettent à l’électricité de passer. Le vocabulaire « conducteur » est alors donné. Le tableau donnera aussi l’occasion de préciser les noms des différents métaux (ce n’est pas que « du fer »). La présence dans le kit de câbles électriques aux extrémités non dénudées permettra une discussion et un repérage de la partie « conductrice » du câble crocodile.

Fils conducteurs Fils non conducteurs fil « électrique » pince crocodile Fil de cuivre Fil de fer Fil d’étain Bande d’aluminium Bande de zinc Fil électrique dénudé

Laine Ficelle Ruban Fil en plastique coloré (bleu, rouge, jaune.) Fil de nylon (taille herbe) Fil électrique non dénudé

Pour terminer la séance et faire un dessin, l’enseignant présente le porte ampoule avec ses vis qui permet de pouvoir tenir "sans les mains" (et résister un peu si on le secoue). En cycle 2 cet élément doit être proposé par l’enseignant. On pourra établir un parallèle avec le « porte ampoule » qui maintient celle-ci dans le boitier de la lampe de poche.

Une fois ce stade atteint, demandez leur encore une fois de produire un dessin simple légendé ou d’en compléter un (pile et ampoule dans le socle déjà présent et les fils restent à dessiner).

Séance n°3 : Interrupteur Attention cette séance est un peu plus longue que les précédentes. - Apprendre que si la chaîne de conducteurs est ouverte, l’ampoule ne fonctionne plus. Matériel nécessaire : Chaque groupe aura une pile, une ampoule, un porte ampoule, un interrupteur « normal », un interrupteur pédagogique et 3 fils à pinces crocodile. Déroulement :

1. Rappel sur ce qui a été fait la dernière séance. Comment allumer l’ampoule loin de la pile ? Demander de refaire le circuit, en utilisant cette fois uniquement 2 fils « électriques » à pince crocodile ainsi que le porte ampoule.

2. Puis on pose là encore un petit défi/question : comment faire pour qu'on puisse éteindre facilement l'ampoule, sans toucher ni l’ampoule, ni la pile, ni les câbles ? A priori, la question semble incongrue. L’enseignant peut alors rappeler le rôle du « bouton » sur la lampe de poche qui permet de commander l’éclairage sans toucher ni la pile qui est à l’intérieur du boitier, ni l’ampoule solidement vissée sur son support. Ce moment sera favorable à l’introduction du vocabulaire « interrupteur », utilement repris pour désigner aussi les interrupteurs commandant l’éclairage de la salle de classe par exemple. Chaque groupe va donc vouloir un « interrupteur » que l’enseignant distribue. (Si le nombre de groupes vous le permet, donner uniquement des interrupteurs "normaux", le principe relève de la boite noire, mais il leur sera expliqué après) Les élèves vont vite s’apercevoir que cela ne suffit pas… attendre les demandes. Fournir le fil électrique supplémentaire. Laisser réaliser le circuit. Attention il y a ici un danger maximum de court circuit ! En effet en branchant le 3e câble directement entre les deux bornes de la pile, l’ampoule s’éteint ! Donc bien


préciser à nouveau qu’il ne faut manœuvrer que l’interrupteur sans toucher aux câbles.

Lors de la mise en commun, relever que la place dans le circuit de l'interrupteur n'influe pas sur son effet

3. Reste à comprendre comment fonctionne l’interrupteur Cette question peut donner lieu à recueil de représentations (au tableau) où des élèves explicitent à la classe ce qu’ils ont compris. Cependant, au cycle 2, il est plus simple de donner directement à observer un interrupteur pédagogique dont le mécanisme est visible. L’enseignant propose donc d’échanger l’interrupteur dont le mécanisme est caché par un dont le mécanisme est apparent. Echanger les interrupteurs sur le circuit. Faire manipuler pour que les élèves puissent se familiariser avec et mieux comprendre le principe. Demander ensuite un recueil d’observation : comment fonctionne cet interrupteur ? (recueil des réponses autour des lames de métal « qui se touchent » ou qui sont séparées.) 4.Structuration : rédaction d’une petite trace écrite collective à recopier (dessin légendé, phrase d’explication) _______________________________________________________________________________________ Séance 4 : matières conductrices /non conductrices Cette séance sert d’évaluation formative concernant les notion de conducteur/non conducteur ( vue en séance 2) et d’interrupteur ( vue en séance 3) où les élèves seront amenés à identifier l’air comme matière non conductrice. Elle sera plus rapide si le montage est déjà fourni. Matériel : L’enseignant fournit à chaque groupe un circuit complet avec pile et ampoule déjà câblé mais sans l’interrupteur : à sa place, les deux pinces aboutissent à deux clous ou punaises plantés à 2 ou 3 cm l’un de l’autre dans un petit support (un bouchon coupé en deux fera l’affaire) ; Pour chaque groupe, une collection identiques de 10 petits objets pouvant se placer entre les 2 clous pour fermer le circuit (trombones métallique ou plastique, morceau de carton, fil de cuivre, lame d’étain ou de zinc, ficelle, ruban, bandes de papier aluminium, morceau de bois, règles métallique ou plastique, fil de laine…) Un tableau à double entrée photocopié avec le nom des objets et deux colonnes (ce que je pense, ce que je constate Scénariser la situation: Mon interrupteur est perdu et j’essaie d’en construire un autre. Je dois utiliser un objet pour fermer le circuit et faire briller l’ampoule. Dans le tableau trace une croix si tu penses que la mise en place de l’objet fera briller l’ampoule. Attendre que tous les élèves aient complété la colonne du tableau « ce que je pense ». Faire manipuler et noter les résultats dans la colonne « ce que nous voyons » Synthèse au tableau. Se détacher de l’objet pour s’intéresser à la matière: c’est pour cela qu’il est important qu’il y ait deux objets portant le même nom mais dans des matières différentes (trombones par exemple) Trace écrite Reprendre un tableau avec les matières uniquement

Conducteur Non conducteur

laine

plastique

cuivre

fer


aluminium

bois

Papier

carton

_______________________________________________________________________________________ Séance 5 : les dangers de l’électricité Ici une recherche documentaire est pratique, ou alors partir l'expérience de la paille de fer qui brûle ( peut se placer en séance 2) . Prenez un petit peu de paille de fer, branchez le directement entre les deux bornes d’une pile plate 4,5V. Si le filament est assez fin, il brûlera. Cette expérience parle beaucoup aux élèves en les impressionnant. ATTENTION: Elle doit être réalisée par l'enseignant par sécurité. Conducteur/isolant : Pourquoi le câble électrique est il entouré d’une gaine en plastique ? Introduction du vocabulaire « isolant » A quoi servent les isolants? Pourquoi ne faut-il jamais faire d’expérience avec le courant de la prise ? L'eau est-elle conductrice? En cycle 2, la démonstration n’est pas demandée car elle peut être contre productive: la faible conductivité de l’eau pouvant laisser penser qu’elle n’est pas dangereuse. On partira donc de l'affirmation que l'eau est un élément dangereux car conducteur de l'électricité, surtout celle "très puissante" délivrée par le courant du secteur. PROLONGEMENTS / EVALUATION : Nous proposons de mettre en pratique les connaissances des élèves qui réaliseront divers objets « électriques », ayant tous pour base un circuit ouvert équipé d’une ampoule et appelé « testeur de continuité ». Ces activités technologiques serviront à évaluer dans divers contextes différents de celui de l’apprentissage, les connaissances acquises. Ce testeur sert à matérialiser le passage du courant électrique pour divers « jeux » qui prendront la place de l’interrupteur et ferment le circuit. Cet objet pourra rester dans la classe, à disposition des élèves (coin jeu ou bibliothèque) Il peut prendre des apparences multiples, au gré de l’imagination des élèves. Nous vous en proposons un, réalisé en grande partie à partir d’objets de récupération (voir fiche de construction jointe)


ANNEXE 1. Matériel à découper


ANNEXE 2 : Utilisations d’un circuit électrique simple pour animer divers objets techniques 1. Fabrication d’un testeur Nous vous proposons de faire réaliser un « testeur de continuité » assez robuste pour rester ensuite dans la classe. La construction de cet objet est à la portée des élèves. Comme elle reprend le circuit simple de la lampe de poche, cet exercice permettra d’évaluer l’acquisition des connaissances des élèves. On pourra donner diverses fonctions à cet objet, à commencer par sa fonction première :

- tester la conductivité de divers matériaux (« conducteur » / « non conducteurs »)

- détecter une panne liée à une mauvaise liaison sur un circuit électrique (lampe grillée, câble

rompu,…)

Mais il pourra aussi être utilisé avec divers jeux comme : - des fiches câblées « question(s)/réponses » (voir construction ci après)

- des jeux d’adresse (type « nervosimètre » ou « Docteur maboul »© HASBRO )

Matériel :

A. Boitier VHS vide (récupération) ou boite en carton de dimensions similaires

B. Pile plate

C. Petite ampoule 3,5V

D. Douille à ailettes (support pour l’ampoule)

E. 3 câbles électriques avec pince crocodile ou système équivalent (pour éviter les soudures)

F. feuilles blanches A4

G. Ruban adhésif fort

H. Ciseaux et si possible emporte pièce

A B C D E G


Étape de la construction Image Matériel 1. Découper à la dimension du boiter VHS la feuille de papier. La décorer en prévoyant l’emplacement de l’ampoule puis la positionner à l’intérieur de la pochette plastique qui recouvre le boitier VHS (ou la coller sur la boite en carton).

Feuille A4, boitier

2. Percer deux petits trous sur le bord du boitier (assez grands pour laisser passer les câbles) et un plus large sur la face avant à la place de l’ampoule, en traversant les trois épaisseurs (plus facile avec un emporte pièce).

Ciseaux ou emporte pièce, boitier VHS

3. Placer l’ampoule dans son trou, de manière à ce que seul le bulbe soit visible de l’extérieur. Astuce : si nécessaire, on peut au préalable colorer l’ampoule avec du vernis à ongles

A C

Ampoule, boitier VHS

4. Fixer l’ampoule à l’intérieur du boitier avec un morceau de ruban adhésif troué. Attention : pour ne pas compromettre les contacts, ne pas recouvrir le plot et laisser libre la majorité du culot

Ruban adhésif fort, ciseaux

4. Visser le culot qui dépasse à l’intérieur du boitier dans la douille à ailettes. Astuce : on peut vérifier les contacts en utilisant la pile (chacune des 2 bornes sur une ailette du support)

Douille à ailettes

5. Fixer la pile au fond du boitier avec l’adhésif.

Pile, ruban adhésif


Et voilà ! Ce testeur est finalement un circuit ouvert comprenant une pile et une ampoule.

Il s’utilise selon le schéma suivant (non conventionnel) :

Pile

Place de

l’objet à

tester

6. Relier à l’aide d’un câble électrique un pôle de la pile et une ailette de la douille.

1 câble électrique

7. Connecter un autre câble à l’autre pôle de la pile, et le faire passer à travers un des deux trous sur le côté du boitier.


8. Connecter le dernier câble à l’autre ailette de la douille et le faire passer à travers le trou restant sur le côté.



Utilisation du testeur pour animer des jeux 1. Les jeux d’adresse 1.1 le « nervosimètre » : Relier une des bornes du testeur à un anneau métallique, l’autre borne à un câble métallique dénudé formant un circuit plus ou moins compliqué. Le but du jeu est de faire parcourir à l’anneau

le circuit sans allumer l’ampoule. Si vous ne craigniez pas le bruit, une variante sera de remplacer l’ampoule

par un « buzzer ». Attention cependant au sens de branchement de cet élément : le buzzer piézoélectrique,

contrairement à l’ampoule, est polarisé c'est-à-dire qu’il ne fonctionne que dans un seul sens (faire un test

préalable)

Ampoule ou

buzzer

Pile

parcours

Un exemple de réalisation d’élève Le circuit d’Agathe CE2 Ecole MLF Total de Puerto la Cruz http://www.ecoletotalplc.org/nervosimetre.htm

1.2 Sur le même principe, on peut brancher le testeur sur un « jeu d’opérations » (type Docteur Maboul©

HASBRO)

Un exemple de réalisation d’élève : le dessin percé en certains endroits, est collé sur une feuille d’aluminium (on peut aussi utiliser un plat jetable en aluminium). Des pièces en plastiques y sont déposées, le but du jeu étant de les retirer sans allumer l’ampoule. Une borne est reliée à cette plaque, l’autre à une pince à épiler métallique qui sert aux « opérations ».


Utilisation du testeur pour animer des jeux

2. Les jeux « question/réponse(s) » : le but du jeu est de relier correctement une question à sa réponse sur une fiche préalablement « câblée » de façon invisible. On se sert directement des deux câbles du testeur. Les fiches terminées peuvent être échangées entre élèves et servir ensuite dans la classe en jeu collectif. En fonction de l’âge, on peut réaliser des fiches de deux types :

2.1 NIVEAU 1 (GS/CP/CE1/CE2): La fiche comporte une question et plusieurs réponses (4 au minimum)

Modèle Centre pilote du Lot (disponible au format .doc en téléchargement)

Pour éviter les problèmes liés au retournement sur l’envers, mieux vaut réaliser le câblage sur l’endroit d’une première fiche : l’élève y rédige ses textes (qui peuvent être corrigés par l’enseignant) et y colle « le chemin de l’électricité » (ruban de papier alu). Les plots des réponses fausses sont recouverts d’une simple pastille d’aluminium. L’enfant peut ensuite recopier au propre sur une autre fiche, percée celle-ci, qui recouvrira la première. Cette seconde fiche peut aussi être écrite avec un logiciel de PAO. Astuce: perforations en périphérie de la carte (permettent l’utilisation d’une perforatrice)

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