Circuit électrique alimenté par des piles : fabrication d'un ascenseur

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CE2, CM1, CM2.
Auteurs
M. DELBART, S. LOZANO, G. AGUILERA, E. SOLANE, E. SOLANE et C. ARTIGUES
Objectif
l'objectif de la séquence est d'amener les élèves à mettre en oeuvre des protocoles expérimentaux afin d'identifier et de concevoir un circuit électrique permettant de faire fonctionner l'ascenseur.
Relation avec les programmes

Ancien Socle commun (2007)

  • Etre persévérant dans toutes les activités
  • S’impliquer dans un projet individuel ou collectif
  • Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
  • Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions
  • Les objets techniques
Dates
Créée le 13 décembre 2013
Modifiée le 13 décembre 2013
Statistiques
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Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

A partir de l'observation d'un ascenseur réalisé par l'enseignant (montage d'un circuit électrique avec moteur et lampe), les élèves tentent de reproduire cette situation complexe.

Déroulement des séances

1

Séance 4: Retour sur la situation initiale

Dernière mise à jour le 13 décembre 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Concevoir et modifier si besoin, un circuit électrique.
Tester des hypothèses préalablement émises (en séance 1) : Modéliser le circuit.
Durée
60 minutes (4 phases)
Matériel
- générateurs (pile)
- fils
- lampes
- moteur
- trombone
- attaches parisiennes
- papier aluminium
- ficelle
- bouchon en liège
- boîte à chaussures
- petit matériel (scotch, ciseaux, ....)
Informations théoriques
Pré requis :
Connaître le vocabulaire spécifique lié à l'électricité (circuit ouvert, circuit fermé, lampe, interrupteur, conducteur, isolant, pile, borne, polarité, dipôle)

1. Rappel des séances précédentes (séance initiale et situations de référence)

collectif | 5 min. | réinvestissement

Rappel à l'oral de la problématique de la situation initiale.

Reprise de la maquette de l'ascenseur, et mise en avant des situations de référence intermédiaires.

2. Modification du schéma de départ

groupes de 3 | 5 min. | recherche

Les élèves reprennent leurs schémas électriques réalisés lors de la première séance, et le modifient en fonction des notions construites lors des situations de références.

3. Manipulation et modélisation

groupes de 3 | 40 min. | recherche

Chaque groupe réalise son circuit électrique et l'intègre dans une maquette d'ascenseur.

4. Mise en commun / Validation

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Chaque groupe présente son hypothèse de départ, son schéma et sa maquette, la fait fonctionner, les autres valident.

Prise de photos par le maître pour la trace écrite.

2

Séance 5 : Situations complexes d'évaluation décontextualisées

Dernière mise à jour le 13 décembre 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Réinvestir les compétences (connaissances, capacités, attitudes) travaillées lors de la séquence
Durée
90 minutes (6 phases)
Matériel
Matériel d'électricité de base (fils, ampoules, piles, moteur.....)
Remarques
Plusieurs situations complexes sont proposées.

Ne pas tenir compte des indications de temps : une heure semble nécessaire pour la réalisation d'une situation.

1. Situation complexe n°1 : le clown magicien

groupes de 3 | 15 min. | évaluation

Consigne : fabrique un clown dont les yeux s'allument. Il est muni d'un chapeau avec une hélice. Cette hélice doit tourner dans un sens avec le bouton droit et dans l'autre sens avec le bouton gauche.

2. Situation complexe n°2 : la barre du capitaine

groupes de 3 | 15 min. | évaluation

Consigne : Fais tourner la barre du capitaine dans les 2 sens. Son nez s'allume quand la barre tourne.

3. Situation complexe n°3 : la bateau d'Yvon

groupes de 3 | 15 min. | évaluation

Consigne : Fabrique un bateau doté d'un moteur qui lui permette d'avancer ou de reculer.

Une lampe doit s'allumer lorsqu'il recule.

4. Situation complexe n°4 : l'hydroglisseur

groupes de 3 | 15 min. | évaluation

Consigne : Fabrique un hydroglisseur qui avance et recule et qui peut repérer les requins grâce à ses 2 phares.

5. Situation complexe n°5 : Le pont-levis

groupes de 3 | 15 min. | évaluation

Consigne : Fabrique un pont-levis qui monte et qui descend. Une lampe doit s'allumer dans les 2 cas.

6. SItuation complexe n°6 : la grue

groupes de 3 | 15 min. | évaluation

Consigne : Imagine et conçois le circuit électrique d'un grue. Une lampe doit s'allumer uniquement lorsque la charge descend.

3

Séance 3 : Le ventilateur aspirateur Taï-zone 8282K

Dernière mise à jour le 13 décembre 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comment réaliser le circuit électrique qui permette à l'appareil d'aspirer et souffler ?
Durée
50 minutes (4 phases)
Matériel
- Des fils électriques
- Des piles
- Des moteurs
- Des trombones
- Des attaches parisiennes.

1. Présentation du défi - Emission d'hypothèses

individuel | 10 min. | recherche

Les élèves sont invités à emettre des hypothèses pour la construction du circuit.

Ils peuvent répondre par un schéma ou des phrases.

2. Confrontation des hypothèses

groupes de 4 | 15 min. | recherche

Les élèves doivent mettre leurs recherches en commun et trouver un consensus.

3. Mise en commun

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Un rapporteur présente le projet du groupe.

Discussion et validation du maître.

4. Trace écrite

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Un moteur a deux pôles (dipôle). Il fonctionne comme une lampe mais il est polarisé. En inversant le sens de branchement, on change son sens de rotation. (+ schéma en pièce jointe)

4

Séance 1: Situation de départ

Dernière mise à jour le 13 décembre 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Faire entrer l'élève dans le projet : développer sa curiosité.
- Susciter des questionnements
- Montrer la nécessité d'un langage commun (représentation schématique et vocabulaire)
Durée
48 minutes (5 phases)
Matériel
la production finie "l'ascenseur"

affiches

feutres de couleurs
Remarques
Pré-requis : maîtrise de la notion de circuit, pile, lampe, borne, dipôle.

1. Présentation de l'objet

collectif | 10 min. | découverte

Le maître présente l'objet : que se passe-t-il ?

Les élèves observent et verbalisent ce qu'ils voient l'ascenseur monte et descend et la lampe s'allume quand il est en mouvement.

Le maître énonce la consigne :

"Quel(s) circuit(s) électrique(s) permet(tent) à l'ascenseur de monter et de descendre et d'allumer une ampoule lorsqu'il fonctionne ? Imagine-le(s)".

2. Emission d'hypothèses et schématisation

individuel | 8 min. | recherche

Emission d'hypothèses à l'écrit sur le cahier d'expériences.

3. Emission d'hypothèses et schématisation

groupes de 4 | 10 min. | recherche

Emission d'hypothèses à l'écrit : confrontation des productions individuelles et rédaction d'une proposition commune.

4. Mise en commun

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Confrontation des diverses productions de groupe, émergence des points communs et des différences (exemples : 1 pile ou 2 piles, montage en série ou en dérivation...)

Dans cette phase, le maître rappelle le vocabulaire : il amène les élèves à pointer la nécessité d'adopter un vocabulaire commun et d'utiliser un codage commun pour la schématisation.

Emergence de questions induites par l'analyse des schémas :

- Comment faire pour allumer et éteindre la lampe ?

- Comment faire tourner le moteur dans un sens ou dans l'autre ?

- Comment faire pour brancher la lampe dans le circuit ?

5. Lien avec la prochaine séance

collectif | 5 min. | découverte

Anticipation de la séance suivante qui aura pour objectif de répondre à la première question et présentation de l'objet du nouveau défi "la serrure".