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Sciences & Technologie CRPE - Didactique

Les objets techniques – Apports didactiques et pédagogiques 1 / 7 Sup de Cours - Etablissement d'enseignement privé RNE 0333 119 L - 73, rue de Marseille - 33000 Bordeaux

LES OBJETS TECHNIQUES – APPORTS DIDACTIQUES ET PEDAGOGIQUES

I. Les programmes

1. Cycle des apprentissages fondamentaux (« Les objets et les matériaux »)

L'élève est conduit à une première réflexion Sur les objets et les matériaux au travers d'activités permettant leur observation, leur utilisation et mettant en jeu des constructions guidées par le maître. Quelques réalisations techniques élémentaires permettent d'acquérir des compétences spécifiques et des connaissances dans des domaines variés laissés au choix des enseignants.

La découverte de quelques objets et de leurs usages peut être reliée à la réalisation de maquettes et de constructions : c'est l'occasion d'une meilleure distinction entre les sources d'énergie et entre les fonctions d'un appareil, d'approcher les caractéristiques et les usages d'un axe, d'une manivelle... C'est également l'occasion d'effectuer des mesures de longueur, de masses, de contenance et de durée, en relation avec les objectifs du programme de mathématiques. Les élèves doivent à la fois savoir utiliser l'instrument adéquat (règle, double décimètre, balance, verre gradué, minuteur...) mais également exprimer le résultat de leur mesure dans l'unité appropriée.

• Découverte des objets, de leur usage et de leur maniement, règles de sécurité

Compétences spécifiques Commentaires

Etre capable de choisir un outil ou un objet pour un usage recherché (visser, pincer, couper du tissu, du carton, transvaser). Etre capable de repérer une même solution technique assurant des fonctions différentes (par exemple, vis-écrou). Etre capable de repérer une même fonction assurée par différentes solutions techniques (par exemple, différentes sortes de pinces à linge ou de casse-noix). Savoir utiliser un objet en assurant la sécurité (aiguille, couteau...). Savoir lire les indications et les icônes (sécurité, limites d'usage).

La démarche doit inclure la résolution d'un problème ou la réponse à un petit défi, par exemple en montrant l'objet fini sans en révéler le mécanisme. Il est possible de rassembler des objets de même fonction et d'aspects différents (point de vue esthétique). Au-delà de la logique de l'utilisateur, il s'agit d'une première approche de la notion de fonction technique sur la base d'un ensemble d'objets simples.



• Propriétés de quelques matériaux usuels, intérêt pour un usage donné

Compétences spécifiques Commentaires

Savoir repérer les différents matériaux et indiquer les raisons de leur choix (propriétés et coût).

L'objectif n'est pas d'étudier des propriétés pour elles-mêmes mais de tester différents matériaux et de comparer leurs performances pour un usage donné. Par exemple : imperméabilité à l'eau ou à l'air, résistance au pliage ou à la déformation, comportement élastique ou plastique.

2. Cycle des approfondissements (« Le monde construit par l’homme »)

Dans la poursuite des activités abordées au cycle 2, l'élève s'initie, dans le cadre d'une réalisation, à la recherche de solutions techniques, au choix et à l'utilisation raisonnés d'objets et de matériaux. Il appréhende un environnement dans lequel les objets techniques sont omniprésents. Les objets techniques conçus et réalisés par les hommes constituent autant de réponses aux différentes « situations problème » rencontrées pour satisfaire les besoins de la société. Le questionnement par lequel ils sont abordés et l'investigation à laquelle il conduit peuvent être relatifs :

• aux principes sur lesquels se fondent les solutions techniques mises en œuvre pour répondre à un besoin ;

• aux méthodes de conception et de réalisation ;

• à la mise en perspective historique de l'évolution des sciences et des techniques.

Les thèmes choisis ont été retenus en fonction de plusieurs critères :

• importance dans l'environnement quotidien, de façon à susciter un réinvestissement dans la vie courante des connaissances acquises à l'école ;

• simplicité et caractère facilement analysable des dispositifs étudiés ;

• coût modéré des dispositifs ;

• sécurité des manipulations.

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.

Les éléments du programme concernent les montages électriques et les principes de sécurité électrique ; les leviers, balances et équilibres et les objets mécaniques et transmission de mouvements.



II. Les démarches utilisées à l’école

1. La démarche analytique

L’objet existe. Les élèves ne le fabriquent pas. L’approche « analytique » consiste à découvrir des objets (démonter, remonter), à comprendre leur fonctionnement et à apprendre à représenter ce que l'on découvre de l'objet :

• Observation de l’objet

Forme, masse, mouvement d’entrée, mouvement de sortie, liaisons, état des surfaces, esthétique, couleur, ...

• Découverte, analyse des fonctions

Comment se nomme l’objet ? Pourquoi ?

Quelle est sa fonction globale ?

Quelles sont ses autres fonctions ?

• Démontage, remontage

- Découvrir sa structure interne (nombre de pièces, agencement, liaisons, dimensions, procédés de fabrication, opérations, ...)

- Découvrir les phénomènes physiques utilisés.

- Représenter l’organisation interne de l’objet ou l’algorithme de fonctionnement.

- Textes, dessins, croquis, schémas sur le cahier d’expériences.

2. La démarche technologique

• Mise en projet : présentation de l'objet (photo, prototype du maître, ...) pour sensibiliser, motiver, soulever des interrogations, définir sa fonction.

• Observation pour analyser, décomposer l’objet.

• Recherche de quelques solutions techniques simples.

• Recherche des matériaux, anticipation sur les actions à mener.

• Lecture des fiches pour faire correspondre les parties de l'objet et leur représentation.

• Réalisation de la notice de fabrication.

• Fabrication et contrôle (savoir-faire, savoir-être).

• Essais pour valider, régler, ajuster.

• Analyse des dysfonctionnements, modifier, corriger.

• Utiliser.



3. Compétences par cycle

Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3

Démontrer un objectif technique, le remonter x x

Analyser les différents éléments, analyser les fonctions x x x

Identifier les besoins pour un projet de fabrication x x x

Identifier les contraintes humaines, techniques, matérielles, financières

x

Rechercher des solutions x x x

Identifier les étapes de fabrication x

Lire et utiliser une fiche technique de fabrication x

Organiser les étapes de fabrication x x x

Fabriquer et contrôler x x x

Utiliser l’objet et valider x x x

III. Exemples d’activités

1. Découverte des différents matériaux au CP

Thèmes abordés : les matériaux, les objets techniques1.

Résumé : Verre, plastique, bois, métal... les élèves s'interrogent et découvrent quelques propriétés de ces matériaux présents dans leur environnement.

• 1ère étape

A partir de toutes sortes d'emballages :

- Essayer de les classer par famille (travail de groupe, classement libre).

- Collectif : se mettre d'accord pour former les mêmes familles.

- 1er élément proposé : le plastique.

1 Cette activité est issue du site internet « La main à la pâte ».



• 2ème étape

- Réalisation technologique : découvrir, observer les transformations subies par les matériaux choisis.

- Recherche des différents matériaux dans la vie de tous les jours.

- Définition de la matière.

• 3ème étape

Comparaison de matériaux qui se ressemblent :

- le papier, le carton et le plastique,

- le verre et la porcelaine,

- l'argile et la pâte à modeler (qui ne durcit pas à l'air). (fabrication d'objets).

Origine, transformation, utilisation.

• 4ème étape (+ films)

- Du silex au robot.

- Du pétrole au plastique.

- La fabrication du verre.

- La fabrication du fromage.

• 5ème étape

Travail autour des propriétés des matériaux. Expériences sur :

- sur les aimants,

- faire du « plastique » laiteux,

- la dureté,

- la cire.

• 6ème étape

Approfondissements :

- Films : La découverte des métaux, Les poubelles (le recyclage des emballages), Les aimants.

- Faire des affiches et lire des documents sur les différentes matières qui nous entourent.



2. Réalisation d'une maquette de moteur au cycle 3

Présentation

Cette séquence doit avoir lieu, pour être pleinement efficace quand les élèves connaissent les usages possibles des moteurs et leur fonctionnement. D'autre part, il est préférable qu'ils aient déjà manipulé des outils et des matériaux.

Tâche proposée par le maître : « Fabriquer des maquettes de moteur électrique capables de faire tourner une hélice, un disque, ..., pour les présenter dans une exposition à destination d'autres classes ».

Compétences visées

- Langue : savoir utiliser un vocabulaire adapté à bon escient, savoir décrire un objet, une tâche, savoir écrire un compte rendu clair et précis.

- Transversales : savoir argumenter un choix et mener une réalisation à son terme.

- Technologiques : être capable d'analyser un objet technique, d'isoler une variable et de mettre en œuvre un protocole de vérification, présenter des résultats et les interpréter, choisir les solutions techniques les mieux adaptées au cahier des charges.

• Préparation de la séquence

La mise en œuvre de cette séquence nécessite une préparation assez importante :

- fabriquer au préalable au moins trois maquettes de moteurs différents ;

- préparer un ou plusieurs bancs d'essai ;

- réunir les « invariants » : bobinage axe (1), paliers (2), assise (1), porte aimants (2), fil électrique, balais (2), collecteur à deux bornes ;

- préparer la salle : espace, matériel adapté ;

- définir les critères de validité de l'objet : mouvement régulier, de manière équilibrée, sans vibration ;

- structure : solidité, transportabilité, caractère fonctionnel.

• Le travail des élèves

- Observer les maquettes.

- Rappeler ce qui caractérise un moteur (réinvestissement des connaissances pour vérification).

- Relever les points communs des trois moteurs (maquettes).



- Définir les choix de solutions et le choix de matériaux en fonction du cahier des charges.

- Etablir la liste du matériel nécessaire.

- Fabriquer.

- Evaluer la fabrication : ça tourne ? Est-ce utilisable conformément au cahier des charges ?

• Proposition d'organisation pédagogique

- Travail en alternance : présentation, analyse et synthèse en grand groupe.

- Travail de définition, de construction, de vérification en individuel ou petit groupe (par 2).

- Durée du projet : 3 mois ou moins selon le degré de maîtrise des élèves, notamment pour les moments de construction technologique des différents éléments.

- Ordre des opérations : un ordre peut être préconisé, mais il et intéressant de laisser des « désordres » partiels être initiés, sans le contrôle vigilant du maître.

- Aides proposées : la mise à disposition d'un banc d'essai permettra, par exemple, de tester la rotation de la bobine.

- Précautions : le vocabulaire employé devra être précis et non équivoque, servant de liaison avec le domaine courant (exemple : balais, commutateurs).

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