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Animation pédagogique
Défi Technologique
2015-2016
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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UN DEFI, POURQUOI?
Surmonter les difficultés que pose une situation problème
Mettre en œuvre une démarche d’investigation axée sur une pédagogie de projet fédérant l'ensemble des écoles primaires du département
Constituer un cahier de sciences par enfant
Sensibiliser au concept de développement durable
Echanger sur des productions par le biais de rencontres, donner à voir en organisant une exposition
Permettre aux équipes pédagogiques de répondre aux attentes du socle commun et des programmes; de décliner les priorités académiques, de faire vivre les axes des projets de circonscription, d’école.
Travailler dans le temps sur la continuité
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Programmes école maternelle B.O. n°2 du 26 mars 2015
Organiser des modalités spécifiques d’apprentissage Apprendre ensemble
L’enseignant donne une place importante à l’observation, il développe la capacité
des élèves à interagir à travers des projets, pour réaliser des productions adaptées à
leurs possibilités. Il est attentif aux cheminements, valorise les essais et suscite les
discussions. Il encourage la prise d’initiative et apprend progressivement à faire des
choix. Il exerce les enfants à l’identification des différentes étapes de son
apprentissage. Il guide la réflexion collective pour que chacun puisse élargir sa
propre manière de voir ou de penser. Il initie à une attitude responsable.
Les élèves font l’inventaires de possibles, sélectionnent, tâtonnent et font des essais
de réponses. Ils produisent eux-mêmes des explications pour d’autres. Ils prennent
conscience des risques liés à l’usage des objets.
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Explorer le monde du vivant, des objets et de la matière
À leur entrée à l’école maternelle, les enfants ont déjà des représentations
qui leur permettent de prendre des repères dans leur vie quotidienne. Pour
les aider à découvrir, organiser et comprendre le monde qui les entoure,
l’enseignant propose des activités qui amènent les enfants à observer,
formuler des interrogations plus rationnelles, construire des relations
entre les phénomènes observés, prévoir des conséquences, identifier des
caractéristiques susceptibles d’être catégorisées.
Les enfants commencent à comprendre ce qui distingue le vivant du non-
vivant ; ils manipulent, fabriquent pour se familiariser avec les objets et la
matière.
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Utiliser, fabriquer, manipuler des objets
L'utilisation d'instruments, d’objets variés, d’outils conduit les enfants à
développer une série d’habiletés, à manipuler et à découvrir leurs usages.
Les enfants apprennent à intégrer progressivement la chronologie des tâches
requises et à ordonner une suite d’actions; en grande section ils sont capables
d’utiliser un mode d’emploi ou une fiche de construction illustrés.
Les montages et démontages dans le cadre des jeux de construction et
de la réalisation de maquettes, la fabrication d'objets contribuent à une
première découverte du monde technique.
Les utilisations multiples d’instruments et d’objets sont l’occasion de constater
des phénomènes physiques, notamment en utilisant des instruments d’optique
simples (les loupes notamment) ou en agissant avec des ressorts, des
aimants, des poulies, des engrenages, des plans inclinés… Les enfants
ont besoin d’agir de nombreuses fois pour constater des régularités qui sont
les manifestations des phénomènes physiques qu’ils étudieront beaucoup plus
tard (la gravité, l’attraction entre deux pôles aimantés, les effets de la lumière,
etc.). K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Programmes cycle 2 B.O. n°3 du 19.06.08
DECOUVRIR LE MONDE DE LA MATIERE ET DES OBJETS
Les élèves acquièrent des repères dans le temps et l’espace, des connaissances
sur le monde et maîtrisent le vocabulaire spécifique correspondant. Ils dépassent
leurs représentations initiales en observant et en manipulant.
Ils utilisent quelques objets techniques simples et identifient leur fonction.
Ils réalisent des maquettes élémentaires utilisant différents dispositifs
(suspension, pivot, poulie, treuil…)
Ils sont capables d’observer et de décrire pour mener des investigations.
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Programmes cycle 3 B.O. n°3 du 19.06.08
SCIENCES EXPÉRIMENTALES ET TECHNOLOGIE
Les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d’une démarche
d’investigation qui développe la curiosité, la créativité, l’esprit critique et l’intérêt pour le
progrès scientifique et technique.
Les travaux des élèves font l’objet d’écrits divers consignés, par exemple, dans un carnet
d’observations ou un cahier d’expériences.
Les objets techniques
- Concevoir et expérimenter un dispositif technique pour soulever ou déplacer un objet
- Analyser et comparer le fonctionnement de différents objets techniques de la vie
quotidienne dans lesquels un mouvement est transmis ou transformé. Identifier ces
transformations et ces transmissions
- Connaître des dispositifs de transmission et de transformations du mouvement
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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L’élève est capable de :
pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter
mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions
exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une recherche en utilisant
un vocabulaire scientifique à l’oral et à l’écrit
maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques
exercer des habiletés manuelles, réaliser certains gestes techniques.
Programmes cycle 3 B.O. n°3 du 19.06.08
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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La démarche technologique à l’école
Apprendre à résoudre des problèmes techniques en
fabriquant des objets
Etudier des objets existants dans leurs dimensions
techniques et culturelles
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Plusieurs démarches …
Elaborer un projet de fabrication et le réaliser
Démonter, remonter, analyser les différents éléments d’un
objet technique simple et caractériser leurs fonctions
Construire un objet en suivant une fiche de fabrication
Analyser le fonctionnement d’un objet
Mener des investigations sur la nature des matériaux
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Construire un objet
Concevoir l’objet, le réaliser et établir une fiche de
fabrication
Fabriquer l’objet à partir d’un modèle
Fabriquer l’objet à partir de fiches de fabrication
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Le monde des objets
L’objet technique ?
On peut le définir par opposition à l’objet naturel sur lequel l’homme n’est pas intervenu. Il est fabriqué, utilisé jusqu’à ce qu’il devienne objet inutilisé, alors rejeté comme déchet (recyclé, conservé comme témoin d’une époque…).
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Le monde des objets
L’OBJET
Un ou des matériaux Des fonctions
d’usage techniques
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Besoin (analyse du besoin à satisfaire)
Cahier des charges (fonction de service, fonctions contraintes)
Conception (transformer mon besoin en solutions techniques)
Production
Commercialisation
Utilisation
Recyclage
Démarche technologique = démarche de projet
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Les sciences: chercher une unité dans la complexité
Mettre en œuvre une démarche pour vérifier une hypothèse
La technologie: arriver à gérer la complexité
Trouver des solutions techniques pour répondre à un besoin
L’objet technique est une transformation du réel par l’homme; les physiciens se servent de l’objet pour illustrer
un principe
Démarche scientifique / démarche technologique
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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UNE DEMARCHE SCIENTIFIQUE
Confrontation des conceptions premières et sélection d ’une situation problème se prêtant à une démarche
d’investigation et débouchant sur la construction de savoir-faire, de connaissances et de repères culturels prévus par les
programmes
Questions des élèves et expression des conceptions premières
DÉMARCHE D’INVESTIGATION
Situation de départ qui focalise la curiosité des élèves
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Démarche d’investigation
Expérimentation
directe conçue et
réalisée par les
élèves
Réalisation
matérielle
(recherche d’une
solution technique)
Observation directe
ou assistée par un
instrument avec ou
sans mesure
Recherche sur
documents
Enquêtes et
visites
Synthèse : confrontation des résultats, formulation d’une connaissance provisoire propre à la classe
Confrontation au savoir établi dans la perspective de la
généralisation d’une connaissance
Evaluation (connaissance et démarche) K. Mérigeau Défi Tech 2015
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K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Le monde des objets
VERS LA REALISATION TECHNOLOGIQUE
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CAHIER DES CHARGES : document par lequel le
demandeur exprime son besoin en termes de fonctions
Maternelle – Construire une tour transportable d’une hauteur comprise entre 1m et 1m50 avec un minimum de quarante éléments (matériel recyclé). Cycle 2 – Concevoir et réaliser un dispositif capable de soulever et maintenir en suspension une masse de 300g pendant au moins 10 secondes. Cycle 3 - Concevoir et réaliser un dispositif capable de soulever une masse de 300g minimum puis de se déplacer sur une distance de 2m.
Démarche technologique … …appliquée au défi-techno
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Élaborer un projet …
Analyse du besoin à satisfaire
Elaboration du cahier des charges
Conception d’un avant-projet
Analyse de la fabrication
Fabrication
Evaluation
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Démarche technologique …
… appliquée au défi-techno
Besoin - situation déclenchante
Nécessité ou désir éprouvé par un utilisateur
Création d’un objet
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Une tour ?
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Notions et savoirs abordés …
… lors du défi-techno
Les questions que l’on peut se poser
• Tous les objets peuvent-ils former une tour ? • La forme d’un objet a-t-elle une influence sur son équilibre? • L’objet doit-il être soulever de façon autonome ? • L’objet peut-il être soulever couché? Assis? Suspendu? • L’objet se déplace-t-il dans sa verticalité? Dans son
horizontalité? Sur un plan incliné?
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Notions et savoirs abordés …
… lors du défi-techno
• La matière, la forme, la masse et le volume ont-ils une incidence sur l’équilibre de la tour?
• Equilibre, point de force, levier, axe de rotation: quelle incidence sur la charge à soulever?
• Quels mécanismes (poulie, engrenages, système bielle-manivelle) pour quelle transmission de mouvement?
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Comment soulever et déplacer un objet ?
Des machines qui soulèvent
Engins à leviers du quotidien (décapsuleur, tire bouchon, pied de biche…)
Des machines qui soulèvent et déplacent
Notion de déplacement: comment se transmet le mouvement? Avec une structure fixe verticale (ascenseur, monte charge, puit,
treuil…)
Avec une structure fixe horizontale ou inclinée (tapis roulant, funiculaire , grue…)
Avec une structure roulante horizontale (camion, palan…) K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Soulever, lever; engins de levage:
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Soulever et déplacer
Grue, tire palette: déplacement horizontal Funiculaire, téléphérique: déplacement sur plan incliné
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Le puit, le treuil : déplacement vertical
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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La brouette !
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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K. Mérigeau Défi Tech 2015
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K. Mérigeau Défi Tech 2015
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K. Mérigeau Défi Tech 2015
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CONCEPTION DE L’AVANT-PROJET
Inventaire des solutions possibles,
réinvestissement des connaissances, recherches, essais,
tâtonnements, production d’une maquette
Choix des matériaux les plus adaptés,
choix des outils,
expérimentation des différentes maquettes
Démarche technologique … … appliquée au défi-techno
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Les choix de matériaux
Ils doivent répondre à certains critères à définir avec le groupe:
légèreté, résistance, surface de frottements,
équilibre, propulsion…
On peut tester alors divers matériaux : carton, carton plume, balsa, barquette alimentaires, Dépron, bouteille plastique, liège, toile, plastique, papier, etc.
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K. Mérigeau Défi Tech 2015
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ANALYSE DE FABRICATION
Organisation des étapes de la fabrication
dans le temps et dans l’espace
Répartition des tâches
Organisation des étapes de fabrication
(avec quoi, où, comment ?)
Réalisation de la fiche de fabrication
Démarche technologique … … appliquée au défi-techno
K. Mérigeau Défi Tech 2015
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Quel assemblage ?
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3 mécanismes: Poulie, Levier, Engrenage
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Transmission et transformation du mouvement
Transmission de mouvement rectiligne: poulie
Transmission de mouvement rotatif: engrenage
Transformation de mouvement: système bielle-manivelle / système arbre-came / système crémaillère-pignon
http://educ47.ac-bordeaux.fr/sciences/ch-ot-om.htm
http://www.lafonderie.be/images/stories/musee/dossier_peda_transmission.pdf
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FABRICATION
Réalisation du produit, maîtrise du bon geste
Suivre l’ordre des opérations.
Mettre en œuvre des savoir-faire techniques.
Faire preuve de rigueur, de précision
Démarche technologique … … appliquée au défi-techno
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Premiers assemblages, essais
Ces activités de tâtonnement conduiront à trouver des solutions aux problèmes rencontrés comme ceux de :
des frottements,
de l’équilibre,
de la propulsion…
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Exemples de cahier d’élèves
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2002 « Les élèves tiennent un cahier d’expériences et d’observations. L’élaboration d’écrits permet de soutenir la réflexion et d’introduire rigueur et précision. »…. «…le carnet d’expérience appartient à l’élève …»
2012 « En menant les différentes investigations, l’élève pourra mobiliser et s’approprier le vocabulaire nécessaire qui sera systématiquement repris dans le cahier de sciences, particulièrement dans le résumé des connaissance acquises. »
Le cahier dans les programmes
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ÉVALUATION
Fonctionnement du projet
et conformité au cahier des charges
Essais de l’objet,
validation par rapport au cahier des charges,
réajustement de la fiche de fabrication,
échange de fiches de fabrication
Démarche technologique … … appliquée au défi-techno
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Sur la base de Critères nécessitants explicitation
Compétences, connaissances, attitudes ?
A quel moment, pour quel usage?
+auto….l’objet ne répond pas au cahier des charges
L’évaluation
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Art et Engrenages
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LA FICHE DE FABRICATION
Indiquer le titre
Préciser l’objectif du montage
Présenter le matériel nécessaire et les outils à utiliser
Numéroter et indiquer clairement chaque étape du
montage en l’illustrant de schémas clairs si nécessaire.
Conclure en analysant les performances du montage,
répond-il aux attentes que l’on avait ?
Démarche technologique … … appliquée au défi-techno
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LA FICHE DE FABRICATION (suite)
Numéroter et indiquer clairement chaque étape du
montage en l’illustrant de schémas clairs si nécessaire.
Conclure en analysant les performances du montage,
répond-il aux attentes que l’on avait ?
Démarche technologique … … appliquée au défi-techno
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Pour éviter quelques confusions …
LA FICHE DE FABRICATION décrit les différentes étapes de la fabrication d’un objet LA FICHE TECHNIQUE donne des indications techniques (tension, puissance, caractéristiques nécessaires pour un dépannage…) LA FICHE DE MONTAGE indique comment réaliser un modèle donné avec du matériel modulaire (kit) LE MODE D’EMPLOI indique comment utiliser un objet
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Vers le concept de …
… développement durable
Quelques éléments pouvant permettre d’intégrer
le concept de développement durable
Origine des matériaux, recyclage des déchets,
énergies utilisées, énergies renouvelables…
Connaître
Comprendre
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FIN
Merci pour votre attention.
Echanges et questions diverses …
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