Canevas de planification 
d’une situation d’apprentissage et d’évaluation

Titre
Bibi la bille

Auteur(s)	
Courriel	
École	

Chantal Brunelle
Isabelle Deshaies
Jean-Philippe Plante	
brunellech@ecole.csriveraine.qc.ca
deshaiesis@csriveraine.qc.ca
planteje@ecole.csriveraine.qc.ca	

SÉ	

Source d’inspiration :
Situation d’apprentissage créée par Julie Demers, Sonia Dionne, Chantal Pépin, Commission scolaire de la Rivière-du-Nord et adaptée par Chantal Brunelle, Jean-Philippe Plante et Isabelle Deshaies, Commission Scolaire de la Riveraine. 

Durée prévue : …

Clientèle : 2e année du 2e cycle (4e année) primaire	
Discipline(s) : Science et technologie
Univers matériel

	

DESCRIPTION DE LA SITUATION D’APPRENTISSAGE

Cette situation vise à faire découvrir aux élèves l’effet de portance des avions.  

Voici la description : 
Bibi la bille vivait en paix sur la montagne avec les membres de sa communauté, les Bisbilles.  Une nuit, un tremblement de terre aussi soudain qu’inattendu creusa une énorme crevasse sur le flanc de la montagne, coupant de la civilisation toutes les billes de la communauté et laissant derrière lui tristesse et désolation.  Une seule issue possible : survoler la crevasse pour aller chercher des secours au village situé en bas de la montagne.  N’écoutant que son courage, Bibi se porta volontaire pour faire le grand saut.  Mais le temps presse et les Bisbilles ne disposent que de peu de matériel pour construire un objet volant…
Le défi :
Le défi consiste à construire un petit planeur capable de voler sur la plus longue distance possible, avec une bille de verre à bord.  Le planeur devra se poser sur une piste d’atterrissage d’une largeur déterminée.

SYNTHÈSE DES APPRENTISSAGES CIBLÉS

Intention pédagogique : 
Faire découvrir aux élèves l’effet de portance.  

Domaine général de formation : 
Environnement et consommation 

Compétence transversale : 

Résoudre des problèmes
Mettre en œuvre sa pensée créatrice

Compétence(s) disciplinaire(s) : 
Au deuxième cycle : 
  Compétence 1 : Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique
  Compétence 2 : Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie
 Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés par la science et la technologie

Univers et savoirs essentiels ciblés

Univers vivant	
Univers matériel	

	
Univers matériel
•	Matière : les propriétés caractéristiques de la matière sous différents états (masse, couleur, texture, forme, masse volumique)
•	Effets de l’attraction gravitationnelle sur un objet
•	Forces et mouvement : effets d’une force sur la direction d’un objet, caractéristiques du mouvement
•	Techniques et instrumentation : fabrication, utilisation d’outils, conception et fabrication de modèles	

Terre et espace	
Univers technologique	

Utilisation d’instruments de mesure simples.	

Repères culturels

Histoire : du ballon dirigeable à l’avion
Personnes : les frères Wright
Impacts : les distances parcourues en peu de temps, le bruit et l’environnement urbain
Limites : accident du Concorde et bien d’autres	

Déroulement global de la situation d’apprentissage et d’évaluation
SELON LES TROIS PHASES DU PROCESSUS D’APPRENTISSAGE

Préparation
Présentation de la situation de départ

L’enseignant propose aux élèves la problématique (comment peut-on créer un avion de papier capable de transporter une bille sur une distance de 3 mètres ?) et leur demande de donner leurs explications oralement d’abord.  L’enseignant peut rédiger quelques explications au tableau afin d’en modéliser une complète. Si les élèves ne sont pas familiers avec la rédaction d’explications provisoires, un enseignement particulier doit leur être donné.
Par la suite, l’enseignant demande aux élèves de rédiger leurs explications provisoires dans leur cahier d’expérience.  Les élèves doivent ensuite réfléchir au matériel nécessaire à la démonstration de leur hypothèse.  Il est préférable que les élèves rédigent leur hypothèse individuellement. Ils peuvent cependant réaliser leurs expérimentations en équipe.

Une fois l’hypothèse écrite, l’enseignant peut entreprendre une carte d’exploration avec les élèves afin de mieux comprendre les différentes caractéristiques des avions, des planeurs et de la force de portance :  
	Pourquoi les avions volent-ils ? 
	Qu’est-ce qui fait voler un avion ?  
	Qu’est-ce qu’un planeur ?  
	Etc.  
Les élèves peuvent compléter cette carte d’exploration dans leur cahier d’expérience et par la suite, à l’aide d’un crayon d’une autre couleur, compléter leur hypothèse et le matériel nécessaire pour cette expérimentation.  

Cette carte d’exploration peut être vécue de façon individuelle ou de façon collective.  L’enseignant peut également inscrire les mots clés sur des étiquettes mots et demander aux élèves de venir les classer dans la carte d’exploration.  Le premier jet pourrait être réalisé en noir et le second, en bleu.  Ainsi, nous pourrions mieux percevoir les apprentissages des élèves.         
Cette partie est très importante avant la conception des avions de papier.  Elle permettra à l’élève de mieux comprendre les caractéristiques des planeurs avant d’en élaborer un.  

Enrichir cette carte d’exploration en présentant aux élèves divers types de savons ou de détersifs (ex. : nettoyant pour plancher, savon à linge, etc.) afin qu’ils découvrent les différentes textures de ces produits.  Par la suite, compléter la carte d’exploration sur les caractéristiques des produits.  
 L’enseignant invite maintenant les élèves à planifier les expérimentations qu’ils souhaitent faire pour démontrer leur explication provisoire.  Ils doivent inscrire ces étapes dans leur cahier d’expérience.   

IMPORTANT : L’expérimentation que l’élève propose doit avoir un lien avec son hypothèse de départ afin de pouvoir la confirmer ou l’infirmer.

Matériel utilisé : 
Feuille de papier, ruban à mesurer, ruban adhésif, colle en bâton, ciseau, règle, matériel de récupération (papier, bois, carton, etc.), gommette bleue et billes (différentes grosseurs et pesanteurs).
Pour la création de la piste d’atterrissage, ruban à mesurer, ruban adhésif.  

	
Réalisation
	
Description des tâches
Dans un premier temps, les élèves devront concevoir le plan de coupe de leur avion.  Ils devront faire un dessin de la vue du dessus et un dessin de la vue de côté.  

La réalisation du planeur peut se faire de différentes façons.  Les élèves peuvent le construire tous en même temps sur une période donnée ou à des temps différents.  Par contre, les élèves doivent bâtir eux-mêmes leur modèle de planeur.   

Les élèves doivent planifier les matériaux avec lesquels ils fabriqueront leur planeur, l’enseignant peut également en fournir.

Pendant la réalisation, l’enseignant accompagne les élèves en les questionnant, les soutenant, les encourageant, etc.

Il est important de laisser du temps aux élèves pour des ajustements pendant et après les essais.  Le questionnement de l’enseignant est essentiel pour permettre à l’élève d’aller au bout de ses capacités.  

Déroulement du défi :
•	Les équipes sont appelées à la ligne de tir par le nom de leur planeur.
•	Les juges vérifient les points mentionnés ci haut.
•	L’équipe installe une bille remise par le juge dans leur planeur.  Celle-ci doit demeurer en place jusqu’à la fin du vol plané.
•	Un membre de l’équipe lance le planeur en respectant la ligne de tir.  Seule la propulsion manuelle est autorisée (aucun élastique, ressort, levier,…).
•	Une fois immobilisé, le planeur doit être entièrement* à l’intérieur de la piste d’atterrissage.
*Tout dépassement entraîne la disqualification du planeur pour cet essai.
•	Aucune intervention n’est permise pendant la descente du planeur.
•	Chaque équipe a droit à 3 essais.  Le meilleur résultat est retenu.
•	La distance parcourue est calculée à partir de la ligne de tir jusqu’au point du planeur qui en est le plus éloigné à l’intérieur du corridor.
Le planeur ayant atteint la plus grande distance est déclaré gagnant.

Avant de faire chacun des essais, inviter les élèves à situer leur degré de certitude quant au succès de leur très grosse bulle. (environ 30 minutes). 
Suite à ces 3 expérimentations, demander aux élèves de confirmer ou infirmer la réussite de leur hypothèse dans leur cahier d’expérience.  Il est important de prendre un temps afin d’inscrire les résultats des essais dans le cahier de l’élève.     	Pistes de différenciation
Fournir un avion en papier à l’élève.  Ainsi, il pourra manipuler et cela sera plus facile pour lui de comprendre ce qu’est un plan de coupe.  

Possibilité d’offrir un modèle simple de base pour outiller les élèves qui en ont le besoin lors de la conception (voir modèle en annexe).    

Toutefois, il est préférable de restreindre les élèves dans le temps et de leur permettre un temps de 20-25 minutes pour réaliser le premier prototype d’avion.  Ce temps peut être allongé selon le type d’élèves.  

Suite à cet essai, laisser un temps d’arrêt aux élèves, afin qu’ils puissent réfléchir sur leur problème.  Nous pouvons même arrêter la démarche scientifique et revenir sur le problème le lendemain.   

À cette étape, il y a possibilité d’augmenter l’espace de crevasse à 6 mètres et de réduire la largeur de la piste d’atterrissage à 2 mètres au lieu de 2,5 mètres.   

Intégration/Réinvestissement
Faire un retour sur la situation de départ et les nouveaux apprentissages.
Vérifier l’atteinte de l’intention éducative poursuivie dans le domaine général de formation ciblé au départ.	

Faire un retour avec les élèves sur la carte d’exploration et la bonifier avec un nouveau code de couleur afin de mettre en évidence les concepts clés appris lors de la situation d’apprentissage.
Suite aux essais, les élèves devront compléter, dans leur cahier de l’élève, la feuille intitulée : «  Je fais le bilan de mes essais! » 
Faire un retour sur les apprentissages réalisés lors de cette situation et revenir sur les caractéristiques d’un planeur.  
Faire prendre conscience aux élèves du concept de portance dans le vol d’un avion.      

Concepts scientifiques	

C’est grâce à la forme de ses ailes qu’un avion peut s’envoler.  Le bord avant de l’aile (le bord d’attaque) est renflé alors que le bord arrière (le bord de fuite) est beaucoup plus mince.  Le dessus de l’aile (l’extrados) est bombé alors que le dessous (l’intrados) est presque plat.  Cette forme oblige l’air à circuler plus rapidement au-dessus de l’aile qu’en dessous.  Lorsque l’air circule plus vite, sa pression est moins forte.  C’est cette différence de pression entre le dessus et le dessous de l’aile qui «aspire» l’avion et lui permet de prendre son envol.

Dans le cas d’un planeur, de grandes ailes augmenteront sa portance à l’air et diminueront sa vitesse de chute vers  le sol.  De plus, un centre de gravité près du centre du planeur, lui permettra de garder une position horizontale, et ainsi planer sur une plus longue distance.