Les pontsSAÉ de 3e cycle

Science et technologie

Conception

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Table des matières

Introduction…………………………………………………………………………………..3

Présentation générale de la séquence………………..………………………………………3

Compétences en sciences et technologies……………………………………………...…….4

Activité #1……………………..…………………………………………………………..…..5

Activité #2……………………………………………………………………….………….....6

Activité #3………………………………….……………………………………………..…...7

SAÉ…….…….……………………………………………………………………….....……..8

Livres, vidéo et sites Internet…………………………………………………………...…....9

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PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE

Titre : Comment construire un pont en bâtons de Popsicle?

Thème : Conception technologie

Cycle visé : 3e cycle

Durée : Environ 6 heures.

Résumé de la problématique: Cette problématique permet aux élèves de découvrir des concepts scientifiques et technologiques à l’intérieur d’un projet signifiant et amusant. Ils vont travailler en équipe de trois et construire le meilleur pont selon les critères préétablis avant la compétition.

MATÉRIAUX POUR L’ENSEMBLE DE LA PROBLÉMATIQUE

Déclencheur : Vidéo du pont Tacoma narrow bridge; Vidéo du pont de Québec; et Dossier de l’ingénieur.

Activités fonctionnelles :Activité no.1 : Visionnement des vidéos et répondre aux questions dans le « Dossier de

l’ingénieur. »

Activité no.2 : Activités de manipulations proposées dans le dossier de l’ingénieur.

Activité no.3 : Gratuiciel Bridge-Builder à l’adresse suivante http://www.bridgebuilder-

game.com/ ou disponible sur le portail.

Activité no.4 : SAÉ

Matériel requis:- Bâtons Pop Sicle - La trousse « Pont » de la CS (fusils à colle chaude, éponges, petites autos, rallonges)- Soie dentaire ou autre fil semblable (au besoin, à la demande des élèves)- Des dictionnaires de même taille pour essayer les ponts.

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COMPÉTENCES EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE

Compétence

Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique.

Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie.

REPÈRES CULTURELS :- Les ponts célèbres (voir les signets Internet dans la bibliographie) ; - Visite d’un ingénieur ou / et d’un architecte - Etc.

SAVOIRS ESSENTIELS :

Univers matériel

Matière : • Décrire diverses autres propriétés physiques d’un objet, d’une substance ou d’un matériau • Reconnaitre des matériaux qui composent un objet

Forces et mouvements : • Prévoir l’effet combiné de plusieurs forces sur un objet au repos ou en déplacement rectiligne

(ex. : renforcement, opposition)

Techniques et instrumentation: • Utiliser adéquatement et de façon sécuritaire des outils• Utiliser les modes d’assemblage appropriés

Langage approprié :• Utiliser adéquatement la terminologie associée à l’univers matériel • Distinguer le sens d’un terme utilisé dans un contexte scientifique ou technologique du sens

qui lui est attribué dans le langage courant

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ACTIVITÉ #1 (DÉCLENCHEUR)

VIDÉO DU PONT TACOMA ET DU PONT DE QUÉBEC

DURÉE : environ 60 minutes

MATÉRIELVidéos et dossier de l’ingénieur

Conception fréquente à l’époque et chez certains élèves : Ce qui est important, c’est l’épaisseur du tablier et les matériaux utilisés (béton, acier, etc.)

BUT :Entrée en la matière avec deux vidéos sur la fragilité d’un pont malgré ses matériaux « solides ». Il est important, par cette activité, de faire réaliser aux élèves que la conception est primordiale dans une construction. Il est donc possible de construire un pont en bâton de popsicle plus solide qu’un pont en béton.

MATÉRIEL Vidéos et dossier de l’ingénieur-

DESCRIPTION DES ACTIVITÉS :

1. Discussion animée par l’enseignant qui sert de guide ou d’animateur. Les élèves dirigent la discussion en partageant leurs connaissances antérieures sur les ponts.

2. Visionnement de deux vidéos : le premier présentant la fragilité du pont Tacoma. On y observe un pont construit en 1940 aux États-Unis. Les causes de l’effondrement sont reliées au phénomène de l’instabilité aéroélastique. Le deuxième explique les difficultés rencontrées lors de la construction du pont de Québec. Les élèves complètent en même temps la page 1 du Dossier de l’ingénieur.

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ACTIVITÉ NO.2 : PRÉSENTATION DES CONCEPTS SCIENTIFIQUES ETTECHNOLOGIQUES

DURÉE : environ 45 minutes

MATÉRIELDossier de l’ingénieur, bâtons de colle chaude, éponges et élastique

But :Présenter aux élèves les concepts scientifiques et technologiques reliés à la construction d’un pont. Suite à cette activité fonctionnelle, les élèves devraient maitriser les concepts scientifiques et technologiques vus en classe.

DESCRIPTION DE L’ACTIVITÉ :

Principes physiquesConception fréquente à l’époque et chez certains élèves : Ce qui est important, c’est l’épaisseur du tablier.Conception scientifique: La position des armatures éloignées du centre est importante. Le matériau du milieu n’est pas important, il peut même être vide !

Force, tension et compression « Est-ce que le milieu est important dans la structure du pont ? Pourquoi ? »

- Avec un élastique, l’élève découvre le concept de tension et de cassure. - À l’aide d’une éponge, l’élève découvre le concept de compression et de déformation

élastique. - À l’aide des lignes tracées sur l’éponge, l’élève découvre que lorsqu’on appuie sur des

matériaux les surfaces ne subissent pas les mêmes forces. - L’élève note ses observations dans le Dossier de l’ingénieur p. 3 à 5.

Les formes géométriques « Certaines formes géométriques sont-elles plus solides que d’autres? »

- Construction d’un triangle, d’un carré et d’un pentagone. - Évaluation de la résistance : en posant sa main sur le dessus de chacune des figures, on

remarque que le carré et le pentagone s’écrasent rapidement. - L’élève note ses observations dans le Dossier de l’ingénieur.

- Principes physiques -- Conception fréquente à l’époque et chez certains élèves : Le carré est la forme géométrique

de base la plus rigide.-- Conception scientifique :Le triangle, contrairement au carré, au pentagone ou à l’hexagone,

ne se déforme pas facilement, car toute modification de ses angles impliquerait une modification de la longueur de ses côtés – une cassure. Quand le carré est utilisé comme unité de base, il est souvent traversé par des diagonales qui le divisent en triangles.

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ACTIVITÉ NO.3 : GRATUICIEL BRIDGE-BUILDERhttp://www.bridgebuilder-game.com/

DURÉE : environ 60 minutes

MATÉRIELLaboratoire informatique, imprimante et le dossier de l’ingénieur

But :Initier les élèves au gratuiciel Bridge-Builder qui leur permettra de construire un pont avec des armatures, des nœuds et un tablier tout en évaluant la résistance de leur construction.

Description du gratuiciel (122KB)Avec Bridge-Builder, votre mission est de construire un pont que devra traverser un train.

Pour cela vous disposez d'un budget avec lequel vous payez les poutrelles métalliques nécessaires à la construction et qu'il ne faudra pas dépasser. L'étape suivante est la phase de test : envoyez le train... Si le pont ne s'est pas effondré, vous pouvez passer au niveau suivant. D'autres niveaux sont disponibles sur le site ainsi que 2 démos d'autres versions plus élaborées: Pontifex et Pontifex II. N'oubliez pas de jeter un coup d'œil sur les pages d'indices (Tips).

DESCRIPTION DE L’ACTIVITÉ

1. À l’ordinateur et en équipe de deux ou individuel, exploration du logiciel

2. Les élèves tentent des concepts de construction pour le « meilleur » pont.

3. À l’aide d’un projecteur, l’enseignant peut présenter les meilleures constructions aux élèves de la classe.

4. Les élèves complètent la page 5 du dossier de l’ingénieur

5. Encore une fois, on fait un retour en plénière dans l’objectif de partager ses points forts et ses difficultés. Les élèves discutent de solutions possibles pour limiter les difficultés. L’enseignant n’impose pas de façon de faire, les élèves sont les maitres de cette plénière.

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SAÉ

DURÉE : environ 120 minutes

MATÉRIELTrousse « pont », bâtons de popsicle, bâtons de colle chaude et journal de bord

Question :Comment construire un pont avec des bâtons de Pop Sicle?

Conceptions fréquentes chez les élèves :Un pont suspendu ou non, doit être construit avec des matériaux solides comme du béton, de l’acier, etc. Plus le tablier est épais, plus il est solide.

Concepts scientifiques à l’intention des enseignants:La problématique permet d’observer que le matériel importe peu quand les armatures sont bien positionnées. L’épaisseur n’a pas de lien direct avec la solidité du pont, tout dépend des formes utilisées pour maintenir et construire le tablier. Les armatures positionnées le plus loin possible du point milieu favorisent une meilleure solidité.

DESCRIPTION DES ACTIVITÉS

1. Présentation de la SAÉ et de la mise en situation

2. Dessin du schéma suite à un essai avec le gratuiciel Bridge Builder dans le Dossier de l’ingénieur.

3. À l’aide du schéma, les élèves s’entendent sur un budget économique pour l’achat des matériaux du pont.

4. Achat des matériaux.

5. Construction du pont avec des bâtons de pop sicle, de la colle chaude et de la soie dentaire au besoin. Les élèves peuvent se référer en tout temps aux diverses notions scientifiques et technologiques vues et inscrites dans le Dossier de l’ingénieur. Le respect des consignes est important.

6. Une fois le pont terminé, les élèves pourraient présenter les caractéristiques de leur pont lors d’une présentation orale. Ils devront partager leurs difficultés et les solutions apportées pour l’amélioration du résultat.

7. Prise de photo de chaque pont.

8. Compétition amicale des différents ponts. Déposer les dictionnaires sur le dessus du pont. Découverte d’une équipe gagnante.

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9. En plénière, il y a partage des connaissances acquises lors du projet.

10. Les élèves complètent la SAÉ.

11. Remise du Dossier de l’ingénieur et de la SAÉ à l’enseignant aux fins de l’évaluation.

SÉCURITÉVoici les consignes qui devront être données aux élèves :

Fusil à colle chaude : Ne pas toucher l’extrémité du fusil (l’endroit où la colle sort) Ne pas toucher à la colle chaude avant qu’elle n’ait refroidi

Pince coupante : Toujours couper en plaçant la partie qui n’est par tenu par vos doigts vers le bas.

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LIVRES, VIDÉOS, SITES INTERNET

Livres :

ARCILA TORRES, Martha. Bridges, Ponts, Brücken, Éditions Atrium International de Mexico, Espagne, 2002, 575 pages.

BROWN, J.D. Comment furent construits les pyramides, les châteaux forts, les ponts, les tours, les tunnels, …, Éditions Larousse, Paris, 1992, 139 pages.

DUPRÉ, Judith. Les ponts : une histoire des plus grands et des plus célèbres ponts du monde, Éditions Könemann Verlagsgellschaft, Hong Kong, 1997, 128 pages.

KANNER, Etha. Les ponts, Éditions Héritage, Saint-Lambert, 1996, 48 pages.

KENT, Peter. Comment ont été construits les plus beaux monuments : pyramides, cathédrales, ponts, gratte-ciel, …, Éditions Gallimard Jeunesse, Paris, 2002, 45 pages.

L’HÉBREUX, Michel. Ce sera le plus grand pont du monde !: la construction du pont de Québec, 1900-1917, collection Mémoire d’images, Éditions Les 400 coups, Montréal, 2005, 30 pages.

Vidéo :

Sur le portail

Gratuitiel Bridge Builderhttp://www.bridgebuilder-game.com/downloads/bb/bbdemo.ex e ou sur le portail

Sites Internet portant sur des concours de pont :http://pontpop.etsmtl.ca/http://pages.usherbrooke.ca/concours.gci/

Signets Internet : Ces signets facilitent la découverte des repères culturels…

Pont de Tacoma : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pont_de_Tacoma

Pont de Québec :http://www.pontdequebec.com/page1pont.htm l http://rtsq.grics.qc.ca/multip/projets/sch3/pont.ht m http://netrover.com/~capaigle/Ponts/pont.ht m http://www.legrenierdebibiane.com/trouvailles/legendes/pont/page_titre.ht m http://fr.wikipedia.org/wiki/Pont_de_Qu%C3%A9bec

Pont du Gard :http://whc.unesco.org/pg.cfm?cid=31&id_site=34 4 http://www.gard-provencal.com/sites/pontgard.ht m

Quelques ponts célèbres (fiches descriptives) :http://austin228.free.fr/4.htm l

Les ponts en général :http://fr.wikipedia.org/wiki/Pon t

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