Prototypes électriques

Sujet : l’électricité et les dispositifs électriques.

Intention pédagogique : dans cette activité, les élèves doivent concevoir et construire un dispositif qui transforme l’énergie électrique en une autre forme d’énergie dans le but d’accomplir une tâche (p. ex., un dispositif qui produit un son, qui s’illumine, qui se déplace) (voir curriculum MEO, p. 111-112, http://www.edu.gov.on.ca/fre/curriculum/elementary/scientec18currbf.pdf).

Démarches : observation/exploration; résolution de problèmes technologiques; modélisation.

Nombre de périodes : projet sur environ 4 périodes de 40 minutes.

Matériel : fils électriques et/ou pinces crocodile, petits moteurs, interrupteurs, ampoules, sonnettes, piles, plaques solaires, éoliennes; ruban électrique; matériaux recyclés pour les prototypes, colle, ciseaux, etc.; fiche-élève des consignes et grille d’évaluation (voir Fiches de travail et Évaluation).

Modalités de travail : travail individuel (voir fiche-élève dans Fiches de travail).

Apprentissages visés : courant continu; types de circuits électriques (p. ex. circuit en série et circuit en parallèle); interrupteur; moteur; lumière; DEL; transformations énergie électrique; processus de résolution de problèmes technologiques.

Par : Christine Lafleur, Conseil des écoles catholiques du Centre-Est (CECCE).

Situation de départ ou élément déclencheur 

Les élèves explorent les 2 types de circuits (circuit en série et circuit en parallèle) :

• d’abord sans modèle, avec une variété de matériaux, demander aux élèves de faire allumer une ampoule;
• expliquer ensuite les 2 types de circuits et laisser les élèves explorer.
  

DÉROULEMENT 

Les élèves sont invités à effectuer les étapes suivantes de conception, planification, fabrication et mise en commun :

Étape 1 : conception et planification (1 période)

L’élève reçoit la fiche-élève qui précise les consignes du projet de construction (voir Fiches de travail). Il doit trouver la solution au problème posé, soit produire un prototype électrique qui transformera l’énergie électrique en une autre forme d’énergie (p. ex. lumineuse, sonore, motrice). Dans sa démarche d’investigation, il produit un croquis détaillé de son prototype, dessine un plan de montage des circuits électriques en utilisant les symboles, et établit une liste de matériaux et d’outils en choisissant des matériaux recyclés.

Étape 2 : fabrication (2 périodes)

L’élève rassemble son matériel issu du recyclage et son matériel de bricolage. Tout au long de la fabrication de son prototype, l’élève prend note des modifications apportées à son croquis et plan.

Étape 3 : mise en commun (1 période)

L’élève fait la démonstration de son prototype au reste de la classe en expliquant son processus et ce qui a motivé ses choix. L’enseignant anime la discussion au sujet des différents circuits utilisés et des modes de transformations illustrés dans les prototypes électriques.

Étape 4 : intégration des apprentissages

Pour prolonger l’activité, au vu des performances des différents prototypes, l’élève pourrait suggérer des modifications à apporter dans une prochaine version améliorée. Chaque élève pourrait ensuite se placer en équipe et tenter d’améliorer un prototype sélectionné, en tenant compte des suggestions, puis faire part des résultats au reste du groupe. Cette activité pourrait aussi se faire en petites équipes de 2 ou 3 élèves. La mise en situation pourrait aussi faire intervenir une recherche de solution en éducation environnementale, où les élèves pourraient tenter d’imaginer à quel usage leur prototype pourrait servir positivement dans le monde qui les entoure.

évaluation DES APPRENTISSAGES 

L’évaluation suit les critères énumérés dans la fiche-élève (p. ex. consignes de sécurité, attitudes, respect des règles de construction, utilisation du vocabulaire spécialisé, etc.) et dans la grille d’évaluation adaptée du ministère de l’Éducation de l’Ontario. L’enseignant observe l’élève durant toute la durée de l’activité, et évalue la présentation orale du prototype électrique en fin de projet (voir Fiches de travail et Évaluation).