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Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 ENGRENAGES et roues … Les programme

Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 ENGRENAGES et roues … Les programmes et les compétences Les Savoirs La démarche pédagogique Avant et après l’expérimentation Les ateliers Bibliographie Groupe de travail : Didier Gillet (titulaire remplaçant), Mireille Jacquinot(PEMF), Jean-Luc Estublier (Conseiller pédagogique), Thierry Perrier (PE) Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 Programmes et textes officiels Monde construit par l'homme L'élève s'initie, dans le cadre d'une réalisation, à la recherche de solutions techniques, au choix et à l'utilisation raisonnée d'objets et de matériaux : Objets mécaniques ; transmission de mouvements : un processus de réalisation d'objet technique permet à l'élève d'élaborer une démarche d'observation et de recherche. Cette réalisation peut être, pour l'élève, l'occasion de s'approprier quelques notions scientifiques de base. Compétences devant être acquises en fin de cycle Être capable de : - poser des questions précises et cohérentes à propos d'une situation d'observation ou d'expérience, - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l'on se pose, en s'appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma ; - recommencer une expérience en ne modifiant qu'un seul facteur par rapport à l'expérience précédente; -mettre en relation des données, en faire une représentation schématique et l'interpréter, mettre en relation des observations réalisées en classe et des savoirs que l'on trouve dans une documentation ; - participer à la préparation d'une enquête ou d'une visite en élaborant un protocole d'observation ou un questionnaire ; - rédiger un compte rendu intégrant schéma d'expérience ou dessin d'observation, - connaître les principes élémentaires de fonctionnement de circuits électriques simples, de leviers, de balances, de systèmes de transmission du mouvement : quelques utilisations techniques. maîtrise de la langue Parler : Lire : Ecrire : • Utiliser le lexique spécifique des sciences dans les différentes situations didactiques mises en jeu • Formuler des questions pertinentes • Participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances scientifiques en en respectant les contraintes (raisonnement rigoureux, examen critique des faits constatés, précision des formulations, etc.), • Utiliser à bon escient les connecteurs logiques dans le cadre d'un raisonnement rigoureux. • Lire et comprendre un ouvrage documentaire, de niveau adapté, portant sur l'un des thèmes au programme • Trouver sur la toile des informations scientifiques simples, les apprécier de manière critique et les comprendre • Traiter une information complexe comprenant du texte, des images, des schémas, des tableaux, etc.– • Prendre des notes lors d'une observation, d'une expérience, d'une enquête, d'une visite • Rédiger, avec l'aide du maître, un compte rendu d'expérience ou d'observation (texte à statut scientifique) • Rédiger un texte pour communiquer des connaissances (texte à statut documentaire.) Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 Cycle 2 : Les objets et les matériaux Cycle 3 : Monde construit par l’homme La découverte de quelques objets, de leurs usages et de leur maniement ; les règles de sécurité qu’ils impliquent. Objets mécaniques ; transmission de mouvements. Connaissances Mécanisme Fonction Exemples d’utilisation Poulie simple Transmettre un mouvement de translation de manière à modifier la direction de l’effort à exercer sans en modifier l’intensité. En somme, l’utilité d’une poulie réside dans le fait qu’elle permet à l’ouvrier de travailler dans une position plus confortable. Dispositifs de levage, grues. Engrenages (deux roues dentées entraînées l’une par l’autre) ; transmission par chaîne Transmettre et transformer des mouvements de rotation de manière à modifier l’effort à appliquer et la vitesse de rotation (de façon indissociable, voir le paragraphe «Pour en savoir plus»). Perceuse, changement de vitesse (bicyclette), essoreuse à salade, grue… Système bielle- manivelle Transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation alternatif (va-et-vient). Réciproquement, transformer un mouvement de translation alternatif en un mouvement de rotation. Scie sauteuse, machine à coudre... Piston de moteur... Système pignon- crémaillère Transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation. Funiculaire, train à crémaillère ; porte d’écluse ; loupe binoculaire, microscope… Objets mécaniques ; transmission de mouvements Fiche connaissance 24 : «Leviers et balances»; Fiche connaissance 25 : «Transmission de mouvements». Compétences spécifiques Commentaires Etre capable de fabriquer un ou deux objets mettant en œuvre des mécanismes simples. Etre capable de monter ou démonter un objet technique simple. Apprendre à se comporter efficacement devant un problème d’ordre technique L’objectif prioritaire est de développer chez les élèves des attitudes rationnelles devant des problèmes de transmission et de transformation du mouvement. On ne cherche pas à introduire le concept scientifique de force qui est employé ici dans son acception commune (effort). On ne mène pas une étude exhaustive des systèmes de transmission sans l’appui des objets dans lesquels ils sont impliqués (par exemple, c’est d’abord en fabriquant un treuil qu’on s’interroge dans un second temps sur le rôle des engrenages). Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 Les SAVOIRS Transmettre un mouvement ♦ Les roues dentées Un engrenage est un système de plusieurs roues dentées(pignons) en contact. Un engrenage conserve le sens de rotation du premier pignon s’il est composé d’un nombre impair de pignons. 2,4,6,8…pignons : sens inverse du pignon d’entrée 3,5,7,9…pignons : même sens que le pignon d’entrée. Les pignons d’entrée et de sortie ont des vitesses de rotation différentes , s’ils ont des tailles différentes . Démultiplication = diminution de la vitesse Surmultiplication = augmentation de la vitesse. ♦ Les roues avec courroie (ou chaîne) Le sens de rotation change en fonction de la disposition de la courroie. La vitesse de rotation change en fonction de la taille des roues. Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 Démarche pédagogique 1 Faire décrire aux élèves le matériel et envisager son utilisation. 2 Représenter, dessiner le dispositif (sur le cahier d’expériences) 3 Faire les hypothèses oralement (justifier) puis demander aux élèves de les écrire (sur le cahier d’expériences) 4 Réaliser l’expérience, remplir les fiches de résultats 5 Ecrire les effets constatés, le savoir élaboré 6 Travail en classe : mise au propre (pour le cahier de Sciences), travail à partir du compte-rendu scientifique Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 AVANT l’expérimentation… Il est possible de venir dans la salle d’expérimentation, avec les élèves, sans avoir travaillé les notions en jeu… Pour sensibiliser sans expliquer ! Bibliotexte Bordas Cycle 3 p238 (dispo dans la salle) Les textes traitent de l’évolution de la bicyclette Ils permettent de découvrir les différents procédés utilisés : Roue motrice avant (de plus en plus grande pour aller plus vite !) Roue motrice arrière avec transmission du mouvement et utilisation de pignons Et…de commencer à s’interroger, de dessiner (son vélo !). APRES l’expérimentation Après la mise en forme du compte-rendu et des savoirs… 1 Utiliser une notice de fabrication (doc dans la salle) Objectifs : Caractériser un type d’écrits Lire : prélever des informations Réinvestir les savoirs de l’expérimentation : décrire et justifier les effets produits Construire une machine à peindre (Méga expériences NATHAN) Construire un chariot à manège (Méga expériences NATHAN) 2 Classer des objets en fonction de leur système d’engrenages (familles d’engrenages) (doc dans la salle) Objectifs Découvrir les applications des engrenages au quotidien Distinguer les étapes de la transmission du mouvement Distinguer le changement de direction d’un mouvement Changement de direction du mouvement Pas de changement de direction Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 3 Fabriquer un engrenage en carton (doc dans la salle) Objectifs Réinvestir les savoirs de l’expérimentation en fabriquant Utiliser les gabarits pour coller sur support rigide Découpage des pignons Fixation avec attache parisiennes sur carton Plusieurs démarches possibles soit laisser construire librement les élèves, de constater les effets produits et de les justifier. soit donner un cahier des charges au tableau puis confronter les réalisations. soit proposer des défis dans la classe : par 2 concevoir un engrenage pour un autre groupe qui devra faire des hypothèses sur les effets produits…avant de manipuler . 4 Utiliser le matériel LEGODACTA ou CELDA (mallette disponible à l’Inspection) Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 LES ATELIERS : en pratique… Atelier 1 Découverte du matériel Il vaut mieux commencer par le 1, avant 2 et 3 Atelier 2 Atelier 3 Les boites mystérieuses Organiser pour que les élèves ne fassent qu’une des 2 boîtes. Présence de 2 adultes avertis. Atelier 4 Les essoreuses à salade Atelier 5 présence d’un adulte averti Le vélo Atelier 6 et 6bis Organiser pour que les élèves ne fassent qu’un des deux dispositifs. Atelier 7 (autonomie) Atelier d’attente avec les objets du quotidien Ordinateur (autonomie) Atelier d’attente (leCDROM est à l’intérieur) Circonscription Ambérieu en Bugey Mars 2005 ATELIER 1 : Manipulation du matériel Connaissances visées : ♦ Savoir nommer et utiliser le matériel. ♦ Lire une notice de fabrication. Dispositif : • Matériel Celda • Fiches expliquant la technique de fixation des pièces • Tableau de repérage des pièces à compléter Démarche : 1) Repérer les pièces désignées dans le tableau, écrire leur numéro 2) Utiliser le matériel librement pour assembler les pièces 3) Réaliser les montages présentés dans les fiches Lexique : • pignon : roue dentée • axe • connecteur : pièce permettant le raccordement d’autres pièces. Circonscription uploads/Science et Technologie/ engrenages-pdf.pdf