Cette activité est destinée à des élèves de 6e année du primaire. Elle est adaptée pour une classe d'élèves ayant un trouble développemental du langage. Lors de cette activité, les élèves deviennent des ingénieurs thermiques. Ils doivent concevoir une boîte isolante pour empêcher un Mr. Freeze de fondre au soleil.
Le problème: Les Mr. Freeze de l'enseignante ont ___fondus_____ parce qu'ils ont eu trop____chaud____.
Ma mission: Je dois construire une ___boîte____ isolante pour protéger mon Mr. Freeze du _____soleil______ pendant 10 minutes.
Reformulation du problème
Idées initiales et hypothèses
Selon toi, quel matériel ou quels matériaux il faut utiliser? Explique ta réponse.
initimage('bl1NRT2');
Pour bloquer la chaleur , je pense qu'il faut utiliser un ou des matériaux (épais ou minces) ___épais____.
Je pense que le ou les meilleurs matériaux seront la laine/ paille/ styromousse/ papier bulles/ plumes (surligne ton ou tes choix) , parce que ___elle est épaisse et elle contient beaucoup d'air pour bloquer la chaleur________________________________.
Cr1 Description adéquate du problème. Une hypothèse doit inclure une justification
Formulation d'une explication ou d'une solution provisoire
Planification
Avant de commencer la fabrication de ta boîte isolante tu dois faire un dessin de ton prototype.
Sur ton dessin, identifie le nom du ou des matériaux que tu prévois utiliser.
initimage('bl1NRT3');
?
Cr2.1 Mise en oeuvre d'une démarche appropriée
Planification du travail
Réalisation
C'est maintenant le moment de construire ta boîte isolante. Si tu penses à des ajustements en cours de construction écrit-les ici. initimage('bl1NRT4');
J'ai ajouté plus de laine dans les coins de ma boîte pour boucher les petits trous.
Cr2.2 Mise en oeuvre d'une démarche appropriée
Réalisation de la démarche, au besoin
Cr3.1 Utilisation appropriée d'instruments, d'outils ou de techniques
Manipulation d'objets, d'outils ou d'instruments
Cr3.2 Mise en oeuvre d'une démarche appropriée
Respect de la sécurité
Cr4 Utilisation appropriée des connaissances scientifiques et technologies
Utilisation de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie.
Expérimentation et hypothèse
C'est le moment de tester ta boîte!
À remplir pendant que tu attends que le minuteur sonne.
Je crois qu'il y aura ______5 ml_______ de jus de Mr. Freeze dans mon cylindre gradué.
Pour savoir si elle fonctionne bien, tu vas mesurer le liquide avec ton cylindre gradué après que le minuteur ait sonné.
Mon résultat:J'ai récolté ______8 ml______ de jus de Mr. Freeze dans mon cylindre gradué.
Cr1 Description adéquate du problème. Une hypothèse doit inclure une justification
Formulation d'une explication ou d'une solution provisoire
Cr2.2 Mise en oeuvre d'une démarche appropriée
Réalisation de la démarche, au besoin
Cr3.1 Utilisation appropriée d'instruments, d'outils ou de techniques
Manipulation d'objets, d'outils ou d'instruments
Bilan
Est-ce que ta boîte a bien isolé le Mr.Freeze? Explique ta réponse. Oui, parce que la laine a bloqué la chaleur du soleil et l'a empêchée d'entrer dans la boîte. Elle a agit comme bouclier.
Nomme un imprévu ou une difficulté que tu as eu à surmonter: J'ai eu de la difficulté à tracer et mesurer la laine.
Explique ce que tu as fait pour surmonter ce problème: J'ai posé la laine sur mon carton déjà couper pour avoir la même grandeur.
Cr4 Utilisation appropriée des connaissances scientifiques et technologies
Production d'explications ou de solutions
Cr4 Utilisation appropriée des connaissances scientifiques et technologies
Utilisation de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie.
Autoévaluation
AFFIRMATIONS
J'ai bien compris ma mission. Je me suis interrogé, j'ai fait des hypothèses.
J'ai bien planifié mon prototype (dessin) et j'ai suivi mon plan. Je me suis ajusté au besoin.
J'ai utilisé le matériel de façon adéquate et sécuritaire.
J'ai bien planifié ma démarche et j'ai pu suivre les étapes lors de l'expérimentation. Je me suis ajusté au besoin.
J'ai écouté les idées de mon partenaire pour construire la boîte.
J'ai bien communiqué mes résultats.
J'ai bien utilisé le vocabulaire scientifique.
Je suis fier de ma boîte isolante.
Cahier de l'enseignant
La maison du Mr.Freeze
L'univers matériel
1er
2e
3e
4e
5e
6e
1er
2e
3e
4e
5e
6e
1er
2e
3e
4e
5e
6e
1er
2e
3e
4e
5e
6e
Le niveau scolaire visé:
3e cycle (6e année)
Type de groupe d'adaptation:
Classe TDL (trouble développemental du langage)
Compétences visées:
Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d'ordre scientifique ou technologique
Communiquer à l'aide des langages utilisés en science et en technologie
Critères d'évaluation visés:
C1a- Reformulation du problème
C1b- Formulation d'une explication ou d'une solution provisoire
C2a - Planification du travail
C2b - Réalisation de la démarche
C4a - Production d'explications ou de solutions
Stratégies enseignées :
Schématiser ou illustrer le problème.
Recourir au design technique pour illustrer une solution (ex. : schéma, croquis, dessin technique).
Organiser les données en vue de les présenter (ex. : tableau, diagramme, graphique).
Court résumé de la SAÉ:
Les élèves deviennent des ingénieurs thermiques. Ils doivent concevoir une boîte isolante pour empêcher une Mr. Freeze de fondre au soleil.
L'activité se déroule sur 5 périodes de 50 minutes.
Période 1: Lors de cette période, l'enseignante va présenter le problème (Mr. Freeze). Elle va montrer les différents matériaux utilisés au fil du temps pour isoler. Puis, l'enseignante met une vidéo sur les isolants thermiques.
Période 2: Durant cette période, les élèves se placent en équipe. Ils manipulent les différents matériaux disponibles pour voir leur texture et leur épaisseur. Ils vont aussi faire le dessin de leur prototype dans le cahier de l'élève. L'enseignante valide les prototypes.
Période 3: Pendant cette période, les élèves commencent à construire leur boîte isolante. Les élèves utilisent un outil de mesure (règle) pour tracer leurs pièces sur les matériaux isolants. Ils utilisent des outils d'assemblage (colle, colle chaude, ruban adhésif, ciseaux) pour monter leur boîte.
Période 4: Lors de cette période, les élèves finissent de construire leur boîte isolante. Ils vont aussi mettre à l'épreuve leur boîte isolante à l'extérieur au soleil. Chaque équipe place un Mr. Freeze à l'intérieur de sa boîte pour une durée déterminée (10 minutes). Ils utilisent un chronomètre pour suivre le temps. Pendant l'attente, les élèves notent leurs prédictions dans le cahier de l'élève. Une fois le chronomètre écoulé, les élèves récupèrent le liquide fondu de leur Mr. Freeze et le mesurent à l'aide d'un cylindre gradué.
Période 5: Durant cette période, les équipes comparent leurs résultats. Il y a aussi un retour réflexif sur les meilleurs isolants. L'enseignante conclut sur l'importance de l'isolation dans la vie courante (maison, thermos, vêtements d'hiver) pour consolider les apprentissages. La période se termine par une auto-évaluation.
L'enseignante peut demander aux élèves s'ils connaissent des matériaux isolants. Par la suite, elle montre aux élèves les différents matériaux utilisés au fil des époques.?
Pour préparer les élèves à l'activité, il serait pertinent de visionner une vidéo sur les isolants thermiques. La vidéo permet aux élèves de comprendre pourquoi ils doivent choisir un matériel qui emprisonne l'air et qui empêche la chaleur de passer. Voici le lien YouTube de la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=DuVZnp3DJlQ
La phase de pérparation dure une période de 50 minutes.
Amorce (mise en situation et présentation du problème (10 minutes): L'enseignante arrive en classe avec des Mr. Freeze tous fondus. Elle dit aux élèves qu'elle voulait leur apporter une surprise glacée, mais qu'elle a laissé le sac de Mr. Freeze dans l'auto au soleil, alors ils ont tous fondu. Ensuite, l'enseignante présente le défi aux élèves. Elle leur explique qu'ils vont devenir des ingénieurs thermiques et que leur mission est de construire une boîte isolante capable de protéger un Mr. Freeze du soleil pendant 10 minutes.
Repères culturels (15 minutes): L'enseignante demande aux élèves s'ils connaissent des matériaux qui ont pour fonction d'isoler. Elle peut noter les réponses des élèves au TNI. Par la suite, l'enseignante présente le tableau des matériaux utilisés au fil des époques pour isoler. Elle peut montrer des images ou des échantillons réels de matériaux. Pour les matériaux que l'enseignante a apportés en classe, elle peut les faire circuler pour que les élèves puissent toucher la texture des différents matériaux.
Vidéo et concepts clés (15 minutes): L'enseignante montre aux élèves la vidéo sur les isolants thermiques (https://www.youtube.com/watch?v=DuVZnp3DJlQ). Durant la vidéo, elle fait des pauses pour introduire des concepts importants ou des mots plus difficiles pour les élèves. Lorsque les concepts « isolant » et « conducteur » sont nommés dans la vidéo, l'enseignante écrit au tableau une définition simple de ces mots. Par exemple, un isolant est une sorte de bouclier qui bloque la chaleur. Un conducteur est comme une autoroute qui laisse passer la chaleur. Dans la vidéo, on compare le métal et le bois. Alors, pour que les élèves puissent comprendre la différence entre le métal et le bois, l'enseignante peut faire circuler dans la classe une cuillère en métal et une cuillère en bois.
Conclusion (10 minutes): Pour terminer, l'enseignante s'assure que les élèves comprennent les concepts de solide (glace) et liquide (jus fondu du Mr. Freeze). Elle leur explique qu'à la prochaine période, ils devront se placer en équipes de deux. Ils devront aussi choisir leurs matériaux pour construire leur boîte.
La phase de réalisation dure trois périodes de 50 minutes.
Pour la prmière période:
Choix du matériel (20 minutes): L'enseignante demande aux élèves de se placer en équipe de deux. Elle distribue ensuite le cahier de l'élève à chaque élève et non un par équipe. Elle lit avec eux les différentes sections de leur cahier. L'enseignante sort les différents matériaux isolants disponibles (laine, paille, styromousse, papier bulles et plumes). L'enseignante laisse du temps aux élèves pour qu'ils puissent les manipuler et comparer leur texture et leur épaisseur. Ensuite, chaque équipe doit choisir le matériel ou les matériaux isolants qu'elle souhaite utiliser.
Prototype (25 minutes): Une fois les matériaux isolants choisis, les élèves doivent faire le dessin de leur prototype dans le cahier de l'élève. L'enseignante doit dire aux élèves que les contours de la boîte sont en carton et qu'ils doivent coller les matériaux isolants directement sur le carton. Elle doit aussi leur expliquer que sur le dessin, ils doivent tracer les contours de leur boîte et indiquer, à l'aide de flèches, quels matériaux seront utilisés pour chaque murs, fond et dessus. Pour que ce soit clair pour les élèves, l'enseignante doit faire un exemple au tableau interactif.
Approbation (5 minutes): L'enseignante circule dans la classe pour approuver les prototypes de chaque équipe. Elle s'assure que les choix des élèves sont réalistes et que leur dessin est clair.
Pour la deuxième période:
Mesurer et tracer (20 minutes): Les élèves commencent à construire leur boîte. Ils doivent utiliser un outil de mesure (la règle) pour tracer leurs côtés, le fond et le dessus sur le carton et ensuite sur les matériaux isolants choisis.
Assembler (30 minutes): Les élèves vont utiliser divers outils pour assembler leur boîte. Ils peuvent utiliser des ciseaux, de la colle en bâton, de la colle chaude et du ruban adhésif.
Pour la troisième période:
Finir l'assemblage (15 minutes): Au début de cette période, les élèves ont quelques minutes pour finir d'assembler leur boîte.
Expérimentation (20 minutes): L'enseignante sort dehors, au soleil, avec les élèves pour mettre leur boîte à l'épreuve. Les élèves mettent leur Mr. Freeze dans leur boîte et l'enseignante démarre le minuteur de 10 minutes. Pendant ce temps, les élèves notent dans le cahier de l'élève leur hypothèse. Ils doivent estimer la quantité de liquide qui aura fondu.
Résultats (15 minutes): Une fois le temps écoulé, les élèves reprennent leur Mr. Freeze. Ils ouvrent l'emballage et versent tout le contenu liquide dans le cylindre gradué. Ils doivent noter la mesure en millilitres dans le cahier de l'élève.
La phase d'intégration dure une période de 50 minutes
Mise en commun des résultats (15 minutes): Pour commencer la période, l'enseignante crée un tableau au TNI, afin de compiler les résultats de toutes les équipes. Ensemble, les élèves comparent les données pour identifier la boîte la plus performante (celle où le liquide a le moins fondu) et la moins performante (celle où le liquide a le plus fondu).
Discussion dirigée et retour réflexif (10 minutes): Ensuite, l'enseignante dirige une discussion sur les causes de la fonte du Mr. Freeze : pourquoi a-t-il plus ou moins fondu selon les équipes ? Elle aide les élèves à faire le lien entre les propriétés physiques des matériaux, notamment leur épaisseur et leur capacité à emprisonner l'air, et l'efficacité de l'isolation.
Transfert des connaissances (15 minutes): Puis, l'enseignante présente des images d'objets de la vie courante, tels qu'un thermos, une glacière, une maison ou des vêtements d'hiver. Elle explique aux élèves que le principe utilisé pour leur boîte à Mr. Freeze est exactement le même que celui utilisé pour isoler nos habitations ou conserver nos aliments au frais.
Auto-évaluation (10 minutes): Pour conclure, les élèves remplissent seul une fiche d'auto-évaluation située dans leur cahier de l'élève. Ce moment leur permet de réfléchir à leurs apprentissages, à leur démarche scientifique et à leur contribution au travail d'équipe.
Mr freeze glacées
Minuteur
Cylindres gradués
Règles
Crayons à la mine
Crayons de couleur
Ciseaux
Carton assez rigide
Ruban adhésif
Colle en bâton
Colle chaude
Cuillère en métal
Cuillère en bois
Matériaux isolants: laine, paille, styromousse, papier bulles et plumes
Isolant: Qui ne laisse pas passer la chaleur
Conducteur: Qui transmet la chaleur
Chaleur: Température dispensée par le soleil, répandue dans l'atmosphère, plus ou moins forte suivant le moment et le lieu
Solide: C'est le Mr. Freeze quand il sort du congélateur. Il est dur comme de la glace.
Liquide: C'est quand le Mr. Freeze a fondu. Il est devenu du jus.
Prototype: C'est le premier modèle.
Hypothèse: C'est une supposition. C'est ce que je pense qu'il va arriver.
Mililitre (ml): Une petite unité de mesure pour les liquides.
*À noter que les définitions sont adaptées du dictionnaire Usito.
Plusieurs mesures de différenciation ont été mises en place afin de répondre aux besoins des élèves ayant un trouble développemental du langage.
Lors du cours sur les repères culturels, je crois qu'il serait bénéfique de montrer des images des matériaux au lieu de seulement les nommer. Cela permet aux élèves ayant un TDL d'associer le mot à son image. J'ai décidé de mettre des phrases à trous pour aider les élèves à émettre leur hypothèse, parce que les élèves ayant un TDL dépensent beaucoup d'énergie pour construire une phrase. En leur fournissant la structure de la phrase, les élèves peuvent se concentrer sur le concept scientifique. J'ai aussi décidé de demander aux élèves de dessiner leur prototype au lieu de leur demander de me le décrire sous forme de texte.
Lors de la construction, j'ai décidé d'utiliser un bac pour chaque matériel isolant et d'y mettre une étiquette autocollante avec l'image et le nom du matériel. Cela aide les élèves à faire le lien entre le mot écrit et le matériel réel lors de la construction de la boîte. Pour les mots de vocabulaire importants, il serait pertinent de faire des pictogrammes.
Cahier de l'élève
Observation durant la construction
Une grille d'évaluation descriptive est proposée (en lien avec les critères, cotes attribuées et descripteurs).
Lors du premier cours, les élèves visionnent une vidéo sur les isolants thermiques. L'intention du visionnage de la vidéo est de soutenir la compréhension des concepts (isolant et conducteur) qui peuvent sembler abstraits pour les élèves par des exemples visuels et concrets avant de passer à l'expérimentation. Cette ressource est une plus-value, puisque pour les élèves ayant un TDL, le support visuel animé est un levier d'apprentissage essentiel. La vidéo permet de « voir » la chaleur, un phénomène impossible à observer à l'oeil nu. Aussi, la vidéo permet aux élèves d'avoir un référent commun, ce qui facilite l'enseignement du vocabulaire (isolant/conducteur) en associant le mot entendu à une action vue.
Tout au long des séances, l'enseignante utilise le TNI pour projeter des images de matériaux, réaliser un exemple de prototype et compiler les résultats des équipes dans un tableau. L'intention pédagogique est de modéliser les étapes du prototype et d'organiser les données recueillies pour favoriser l'analyse. Le tableau numérique interactif a aussi comme intention pédagogique d'associer les noms des matériaux avec leur image. Le TNI est une plus-value, parce qu'il permet aux élèves de voir concrètement ce qu'ils ont à faire comme prototype dans leur cahier. Le tableau des résultats est un outil de comparaison visuel, ce qui aide les élèves ayant un trouble langagier à traiter l'information de manière globale.
De Sherbrooke, U. (s. d.). Dictionnaire Usito. Dictionnaire Usito. https://usito.usherbrooke.ca/
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