(Francais) Dash & Dot: Exercice d'équilibre (3e à 6e année)

Description

Nous exerçons une force sur un objet chaque fois qu'on le touche, qu'on le ramasse ou qu'on s'assoit dessus. Parfois, cet objet bouge, parfois il ne bouge pas. Dans cette leçon, les élèves se familiariseront avec la notion de force et de ses effets sur les objets, puis concevront et mèneront une expérience avec Dash en jouant sur l'équilibre et le déséquilibre des forces.

Objectifs

• Définir la force et comprendre comment les forces affectent les objets
• Évaluer l'équilibre et le déséquilibre des forces et leurs effets sur les objets
• Concevoir et mener des expériences afin de vérifier des hypothèses et tirer les conclusions qui s'imposent

Robotique et accessoires

Other Supplies

• 2 Tablettes - (voir la liste des appareils compatibles)
• Un objet comportant 2 faces planes opposées, comme une boîte, pour chaque groupe. Ces boîtes ne doivent pas être vides, mais ne pas être trop lourdes de façon qu'on puisse les déplacer facilement sur le sol.
• Une balance ou une poutre d'équilibre
• Une feuille Méthode scientifique par élève
• Une feuille Résultats d'expérience par élève

La méthode scientifique

Revoir avec les élèves les étapes de la méthode scientifique:

Remettre aux élèves la feuille Méthode scientifique que les élèves rempliront au fil de la discussion.

Objectif

La première étape de la méthode scientifique consiste à établir l'objet de la recherche ou de l'expérience.

Aujourd'hui, l'objet de la recherche est de voir :

• Comment bouge un objet soumis aux forces d'équilibre et de déséquilibre

Recherche

Mener une recherche sur ce que l'on connaît de l'objet de la recherche.

• Parler d'équilibre et de balance. Montrer aux élèves une balance ou, à défaut, construire une poutre d'équilibre en déposant une barre ou une règle en équilibre sur un prisme ou une pyramide. Demander aux élèves de donner des exemples d'équilibre.
  • Équilibre : position par laquelle différents éléments sont égaux ou proportionnels.
• Définir ce qu'est la force et demander aux élèves de réfléchir aux forces qu'ils exercent et aux forces que les choses exercent sur eux. Voir à ce que la discussion touche les forces humaine, naturelle et mécanique.
  • Force : toute interaction qui modifie le comportement d'un objet.
    • Exemples de force humaine : être poussé par une autre personne, lever un objet
    • Exemples de force naturelle : la gravité, le vent
    • Exemples de force mécanique : un ascenseur, un compresseur à autos

Utiliser Dash pour démontrer la force en lui faisant pousser une boîte ou s'appuyer sur la main d'un élève.

Hypothèses

Maintenant que les sections Observations et Recherche ont été remplies sur la feuille, demander aux élèves de remplir la section Hypothèse. Demander aux élèves de compléter les phrases suivantes :

• « Lorsqu'on exerce sur un objet une force équilibrée, cet objet... »
• « Lorsqu'on exerce sur un objet une force déséquilibrée, cet objet... »

Ne pas pénaliser les élèves qui n'ont pas la bonne réponse. Cela dit, les bonnes réponses sont :

• « Lorsqu'on exerce sur un objet une force équilibrée, cet objet ne bougera pas. »
• « Lorsqu'on exerce sur un objet une force déséquilibrée, cet objet bougera. »

Concevoir une expérience

Former des groupes de 4 élèves. Demander à chaque groupe de concevoir une expérience dans laquelle Dash exercera une force équilibrée, puis une force déséquilibrée sur un objet. Demander aux élèves de discuter de leur expérience, puis de consigner leur expérience sur la feuille Méthode scientifique.

Exemples d'expériences :

• Programmer deux robots Dash afin qu'ils poussent sur les faces opposées d'une boîte. Pendant cette expérience, la vitesse de Dash 1 sera constante et toujours identique à chaque essai, alors que la vitesse de Dash 2 variera à chaque essai.
• En utilisant des boîtes de poids différents, programmer les deux robots afin qu'ils poussent les côtés opposés à vitesse normale.
• Programmer les deux robots Dash afin qu'ils poussent sur des côtés adjacents d'une boîte. Pendant cette expérience, la vitesse de Dash 1 sera constante et toujours identique à chaque essai, alors que la vitesse de Dash 2 variera à chaque essai.
• En utilisant des boîtes de poids différents, programmer les deux robots afin qu'ils poussent sur des côtés adjacents de chaque boîte à vitesse normale.

Aide pour les élèves qui éprouvent des difficultés :

• Plus la vitesse de Dash est élevée, plus grande sera la force qu'il exerce sur un objet. Démontrer ce principe en programmant Dash pour qu'il pousse sur la main d'un élève en variant la vitesse et que les élèves constatent que la force exercée par Dash est plus grande lorsque la vitesse est plus élevée.
• Demander aux élèves de concevoir une expérience avec 2 robots qui pousseront sur les deux faces opposées d'un objet. Les élèves décideront eux-mêmes des différentes vitesses des robots et de leurs positions. Ils pourraient par exemple décider de commencer avec un seul robot pour établir le point de référence.

Expérimentation et analyse

Les élèves doivent maintenant concevoir une expérience et tester leurs hypothèses en utilisant Blockly pour programmer Dash. Cela pourrait être par exemple de programmer le robot pour qu'il se déplace à différentes vitesses lorsqu'on produit un son ou que l'on appuie sur un bouton (p. ex. : lorsqu'on appuie sur le bouton de gauche, Dash avance très lentement; lorsqu'on appuie sur le bouton de droite, il avance à vitesse normale, etc.).

Au fil de chacun des essais de leur expérience, les élèves rempliront la feuille Résultats d'expérience.

Demander aux élèves de discuter du comportement de l'objet à mesure que les forces exercées sur l'objet par les robots deviennent plus équilibrées (l'objet bouge à peine ou pas du tout).

Demander aux élèves de discuter du comportement de l'objet à mesure que les forces exercées sur l'objet par les robots deviennent plus déséquilibrées (l'objet bouge plus rapidement lorsque le robot exerce une plus grande force).

Durant l'expérience, les élèves peuvent décider de faire un plus grand nombre d'essais que ce qui était prévu. On devrait même les encourager à le faire, surtout si les élèves estiment que ces essais supplémentaires leur permettront de découvrir certaines choses.

Feuille Résultats d'expérience

Forces et présentation des résultats

Les élèves utiliseront la feuille Méthode scientifique pour rendre compte des résultats de leur expérience (selon leur niveau) avec la méthode scientifique, y compris :

• L'objet de la recherche et la recherche préliminaire
• Leurs idées initiales et leurs hypothèses
• Leur méthode d'expérimentation
• Leurs résultats
• Leurs conclusions

Chaque groupe pourrait présenter ses conclusions à l'ensemble de la classe ou à un autre groupe, ou encore remettre son rapport pour une présentation subséquente.

Évaluation

Utiliser cette feuille pour évaluer les élèves.