Illumine la tour génoise!

Montrer aux élèves la tour génoise que nous allons réaliser et qui s'illumine (photographie et vidéo). 

Dire aux élèves que nous allons réaliser cet objet. 

Leur dire que j'ai utilisé le même système qu'une lampe de poche pour éclairer la tour génoise. 

Leur montrer à ce moment-là une lampe de poche (traditionnelle) et leur demander : "comment fonctionne-t-elle?"

Les élèves répondent qu'il faut "appuyer sur le bouton pour allumer la lampe de poche". 

(Si possible, durant la récréation pour laisser le temps au PE de trier les RI des élèves)

Afficher les représentations des élèves en les classant en fonction du raisonnement des élèves. 

- représentations pratiques : rôle du bouton --> allume la lampe 

- représentations mécaniques: avec des engrenages ou manivelles

- avec notions d'électricité :

           * mode unifilaire (un fil apporte le courant à l'ampoule)

           * conception de l'usure du courant : piles non reliées ou batterie (qui recharge l'ampoule)

- représentations magiques : pas de lien entre l'ampoule et les piles 

- représentations animistes : croyance en une force vitale animant les objets

- substantielle : l'électricité est perçue comme l'eau, comme une substance (circule dans des "tuyaux")

- analogie : se sert d'autres phénomènes pour expliquer 

Initier un conflit socio-cognitif entre les élèves. 

Demander aux élèves de se mettre d'accord entre-eux sur les éléments nécessaires au fonctionnement de la lampe de poche: "si l'on doit construire une lampe de poche, de quels éléments/objets avons-nous besoin?"

Réponse attendue : ampoule, pile.
(d'autres réponses peuvent être données: dans ce cas-là, présenter ces objets aux élèves)

Demander aux groupes de montrer leur montage à la classe. 

Deux montages sont possibles : avec la pile 6LR61 et avec la pile 3LR12. 

Dans tous les cas, il faut que le plot de l'ampoule soit en contact avec une borne de la pile et que le culot de l'ampoule soit en contact avec l'autre borne de la pile. 

Introduire donc le vocabulaire de la pile et de l'ampoule : plot, culot, filament, bornes + et - 

Si les élèves se demandent si l'ampoule fonctionne dans les deux sens, tester ces hypothèses. Puis leur montrer l'ampoule led qui ne fonctionne que dans un sens. 

Conclure: "Pour faire briller une ampoule, il faut mettre en contact son plot avec une borne de la pile et son culot avec l'autre borne de la même pile".

Faire rappeler aux élèves comment fonctionne une lampe de poche. 

Exposer un problème aux enfants: "Dans notre tour génoise, l'ampoule ne pourra pas être collée à la pile. Elle sera espacée de quelques centimètres de celle-ci. Comment pouvons-nous faire pour faire briller l'ampoule à distance de la pile ? "

Les différents groupes exposent leur(s) montage(s) et ce qu'ils ont découverts. 

L'enseignant classe leurs réponses en faisant un tableau à 2 colonnes (avec pour titre: l'ampoule brille, l'ampoule ne brille pas):

- d'un côté les matériaux conducteurs

- de l'autre côté les matériaux isolants

Pour la classe qui teste avec la variable TICE: 

Mettre en place le logiciel circuit-construction-kit-ac et fixer les connaissances. 

"Dans notre tour génoise, je suis pas sûre qu'une seule ampoule suffise pour qu'elle soit bien éclairée. Comment pourrions-nous faire pour éclairer encore plus notre tour?"

Réponse attendue: rajouter une ampoule. 

" Nous allons donc peut-être avoir besoin de 2 ampoules. Pour éviter d'utiliser trop de matériel, j'aimerais par contre que l'on n'utilise qu'une pile. Alors, j'aimerais qu'on essaie d'allumer deux ampoules avec une seule pile." 

"Vous allez vous mettre en groupe pour essayer de trouver toutes les solutions possibles pour allumer 2 ampoules avec une seule pile"

Les élèves viennent présenter leur montage au tableau. Les montages sont schématisés avec les normes, et notés dans le cahier de sciences --> introduction du montage en série et en dérivation. 

Les élèves se rendent compte que les ampoules ne brillent pas de la même façon dans les deux circuits. 

Les élèves élaborent une trace écrite: 

"Nous avons réalisé deux types de circuits avec deux ampoules et une pile: en série et en dérivation. Le montage en dérivation est plus intéressant pour notre tour génoise car les ampoules brillent plus fort. De plus, si une ampoule cesse de fonctionner, l'autre continuera de briller". 

La classe qui utilise les TICE : 

Logiciel "construction kit " : par binôme, les élèves doivent construire un circuit avec deux ampoules, qui fonctionne. 

Faire rappeler ce que l'on a découvert la dernière fois. 

Exposer le problème:

"Dans notre tour génoise, la pile et l'ampoule ne vont pas bouger. Mais, nous ne voulons pas que notre tour reste allumée tout le temps. Il faut donc que l'on trouve un moyen pour allumer et éteindre l'ampoule facilement: sans bouger les éléments qui constituent notre circuit. "

Les élèves donnent rapidement la réponse du "bouton" : on cherchera alors à savoir comment fonctionne le "bouton" de la lampe de poche. 

Demander aux élèves de donner leurs propositions concernant notre problématique. Ils montrent leurs circuits à la classe entière. 

L'enseignant met ensuite en place un circuit avec un interrupteur. Le terme "interrupteur" est alors introduit et explicité. 

Pour notre tour génoise, nous utiliserons des attaches parisiennes. Présenter cette possibilité aux élèves, parler du matériau (laiton) qui est conducteur. Introduire la notion de circuit ouvert (ampoule éteinte) ou fermé (ampoule allumée). 

Puis, quelques représentations initiales "pratiques" des élèves qui ne mettaient pas en jeu les piles sont projetées sur le TBI. On demande alors aux élèves de dire "ce qui ne va pas" dans ce dessin. 

Réaliser un schéma conventionnel d'un circuit en série avec interrupteur. 

Pour la classe qui teste la modalité TICE: logiciel AC/circuit permet de comprendre le rôle de l'interrupteur 

Pour les élèves qui pensent que le courant part des deux bornes de la pile pour arriver à l'ampoule et que c'est quand ces 2 "courants" se rejoignent que l'ampoule brille : 

- circuit avec 2 piles et une ampoule 

- chaque pile est reliée à l'ampoule par l'une de ses bornes 

==> l'ampoule ne s'allume pas 

"Aujourd"hui, nous allons prévoir tout ce qu'il nous faut pour réaliser nos tours génoises."

D'abord, nous allons étudier rapidement les tours génoises et leur histoire (exposé des élèves ou rapide présentation via diaporama). 

Recueillir les schémas fait par les différents groupes. 

Distribuer la fiche de cahier des charges et leur demander de reporter le schéma sur cette fiche. 

Recueil des idées des différents groupes 

Prise de décision sur les matériaux 

Demander aux élèves de reporter sur la fiche de cahier des charges: le dessin et la liste des matériaux (présents sur le tableau)

Les élèves ont rapporté les matériaux nécessaires à la réalisation de leurs tours génoises. 

Reprendre les différentes étapes de fabrication avec les élèves

Vidéo de démarrage du kit pédagogique EDF-branche toi 

Discussion autour des risques de l'électricité: ce que pensent les élèves

Jeu: "risqué ou pas risqué" du kit EDF-branche toi