Fais-moi vibrer!
Science et technologie

Fais-moi vibrer!

Auteur(s)	
Courriel	
École	

Vicky Richard
Lyne Brochu	
vrichard@csbf.qc.ca
lbrochu@edu.csbf.qc.ca	
Services éducatifs
NDA 019	

Source d’inspiration : 
« Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire », Marcel Thouin, Éditions du Monde, 2006.

Durée prévue : 2 à 3 heures

Clientèle : 
1re année du 3e cycle	
Discipline(s) : 
Science et technologie
Univers matériel

	

DESCRIPTION DE LA SITUATION D’APPRENTISSAGE

Cette problématique permet aux élèves de découvrir que le son forme dans l'air des ondes semblables aux vagues à la surface de l'eau, qu'il est possible d'en produire de très aigus et de prendre conscience de l'importance des sons pour véhiculer différents messages.	

SYNTHÈSE DES APPRENTISSAGES CIBLÉS
Intention pédagogique : 
Faire prendre conscience aux élèves que les sons que nous entendons ont une influence dans notre vie quotidienne.  Établir un lien entre la production de sons et les cordes vocales.

Domaine général de formation : 
Médias

Compétence transversale : 
Mettre en œuvre sa pensée créatrice
Structurer son identité

Compétence(s) disciplinaire(s) : 

Compétence 1
	Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique.
Composantes de la compétence :
•	Identifier le problème ou cerner une problématique
•	Recourir à des stratégies d'exploration variées
•	Évaluer sa démarche

Compétence 2
	Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie.
Composantes de la compétence :
•	S'approprier les rôles et fonctions des outils, techniques et procédés de la science et de la technologie.
•	Relier divers outils, objets et procédés technologiques à leur contexte et à leurs usages.
•	Évaluer l'impact de divers outils, instruments et procédés.

Compétence 3
	Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie.
Composantes de la compétence :
•	S'approprier des éléments du langage courant liés à la science et la technologie.
•	Utiliser les éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie.
•	Exploiter les langages courant et symbolique pour formuler une question, expliquer un point de vue ou donner une explication.  

Univers et savoirs essentiels ciblés

Univers vivant	
Univers matériel	

Concept unificateur : Énergie
La transmission de l'énergie : ondes sonores (ex. : volume, timbre, écho)	

Terre et espace	
Univers technologique	

	
Utilisation d'outils 
Conception et fabrication d'instruments

Stratégies utilisées

D'exploration	
D'instrumentation	
De communication	

Émettre des hypothèses
Explorer diverses avenues de solution
Faire appel à divers modes de représentation
Recourir à des démarches empiriques	
Recourir à différentes sources d'information	
Échanger des informations 
Confronter différentes explications possibles à un problème pour en évaluer la pertinence (ex. : plénière)	

Repères culturels

Vers 550 av. J.-C. : Le mathématicien et philosophe grec Pythagore constate qu'il existe un rapport mathématique entre les notes d'une gamme musicale et la longueur d'une corde ou d'une flûte d'air en vibration.  Il proposa une cosmologie basée sur l'idée de nombres, selon laquelle l'univers était constitué de sphères, disposées selon une échelle numérique, qui produisait des sons harmonieux mais inaudibles aux êtres humains.
Vers 1590 : Le physicien et astronome italien Galilée établit des rapports mathématiques entre la longueur, la masse et la fréquence des cordes vibrantes.
1667 : Robert Hooke, astronome et mathématicien anglais (1635-1703), réalise un téléphone à ficelle.
1842 : Le physicien autrichien Christian Doppler décrit l'effet Doppler, qui jouera plus tard un rôle important dans la détermination des vitesses des objets célestes.
1854 : Charles Bourseul écrit un article dans l'Illustration pour faire connaître ses idées sur le problème de la captation de la voix.
1861 : Le professeur allemand Philip Reis réalise le premier appareil que l'on peut appeler microphone (en réalité, il transmettait plutôt des sons discontinus…)
1876 : Après les travaux de Hermann von Helmholtz, on capte vraiment la voix que l'on transmet électriquement grâce à la modulation.  La même année, Graham Bell dépose un brevet presque en même temps que l'américaine Élisa Gray dont le brevet est annulé.  Le téléphone peut voir le jour.
1936 : Le premier appareil d'enregistrement sonore portant le nom Magnetophon est présenté par la firme allemande AEG/Telefunken (l'organisme philharmonique de Londres, sous la direction de Sir Thomas Beecham, enregistre à Ludwingshafen la symphonie no. 39 de Mozart).
1979 : Les firmes Philips, Sony et Hitachi présentent le Compact Disc (CD), marque déposée, qui remplacera petit à petit le disque microsillon.

	
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

Avant de présenter la problématique aux élèves, les inviter à écouter un extrait vidéo de la prestation de The Voca People (Voir en annexe).  Ensuite, leur demander d'identifier ce qu'ils ont observé comme bruits (par exemple : instruments de musique, bruits d'animaux, voix aigue ou grave, bruits de la vie courante…  Il serait intéressant de les questionner :

 Est-ce possible de reproduire les bruits et les sons que font les autres personnes?
 Y a-t-il des conditions particulières pour produire un son?
 Peut-on reproduire les sons n'importe où (en forêt, dans l'eau, dans l'espace, dans un endroit clos…)?

Le but de ce questionnement est d'amener les élèves à découvrir que l'air est essentiel pour qu'un son puisse se déplacer.

Après la discussion, présenter un second extrait vidéo cette fois-ci de la troupe STOMP sur le site http://www.youtube.com/watch?v=wDgRGutjc7Y.  Demander ensuite aux élèves de remplir la section du cahier de l'élève s'y rapportant à la page 2.  Il serait intéressant de conclure cette activité de préparation avec les questions suivantes : 

 Y a-t-il une différence entre écouter un film d'horreur avec ou sans son, bruit ou musique?
 Quel est le rôle des différents sons dans la publicité, dans un film…?

Les élèves pourraient s'exprimer librement et ensuite remplir la section sur les films et les publicités dans le cahier de l'élève à la page 2.

Sélectionner quelques voix d'élèves dans la classe (aigue, grave, garçon, fille…).  Demander aux élèves de se fermer les yeux et faire parler les élèves sélectionnés (on pourrait aller chercher des élèves de d'autres classes ou encore des adultes travaillant dans l'école).  Ensuite, demander aux élèves ayant les yeux fermés de trouver si la voix est plus féminine ou plus masculine et sur quoi ils se basent pour émettre cette hypothèse.  Lire avec eux les 4 questions qui se trouvent à la page 2 du cahier de l'élève dans la section Voix et laisser les élèves s'exprimer sur les questions posées.  Laisser quelques minutes pour répondre individuellement et par écrit aux 4 questions sur la voix.

 Voici une expérience toute simple à faire (si le temps le permet) avec vos élèves.  Poser la question suivante : Pourquoi je ne reconnais jamais ma voix sur un enregistrement? (D'abord, vous devez savoir que la gorge, les oreilles et le larynx sont reliés par des canaux ouverts qui communiquent ensemble).  
-	Demander aux élèves de se boucher les oreilles avec leurs doigts et de dire leur numéro de téléphone par exemple.
-	Leur donner l'information que la voix grave qu'ils entendent est celle que nous appelons la voix interne.  Nous sommes la seule personne à être capable d'entendre cette portion de notre voix.  Autrement, on entend toujours l'addition de la voix interne et de la voix externe.  Cette dernière est celle que nos auditeurs connaissent comme étant notre voix et qui est sur un enregistrement.

 Matériel utilisé pour la problématique : Ficelle, élastique, fils, laine, corde, lacets…
Morceaux de bois, colle chaude, colle en bâton, crochets, cartons et papiers, contenants de plastique ou de métal, boîtes de conserve, ballons de baudruche et autres objets recyclés…	

Réalisation	
Description de la tâche 

Présenter aux élèves la problématique suivante : Nous vous proposons de construire un instrument de musique avec le matériel disponible.  Votre instrument devra produire le plus de sons possibles.

Former des équipes de préférence 3 ou 4 élèves pour permettre une meilleure interaction.  Il sera alors plus facile d'entendre les commentaires,  d'aller chercher les réactions des élèves et d'offrir tout le support nécessaire.

Planifier le travail et la recherche de matériel et de documentation si nécessaire.

Effectuer différents essais de sons avec différents matériaux afin de concevoir l'instrument pouvant produire le plus de sons possibles.

Réaliser l'instrument final produisant le plus de sons possibles.

Présentation des instruments de musique à toute la classe

	Pistes de différenciation

Il est important que l'élève comprenne bien que l'instrument fabriqué produira plus d'un son.  Il peut être intéressant de présenter différents types d'instruments (Voir affiches en annexe) pour permettre aux élèves qui ont peu d'idées de développer à partir d'instruments déjà existants.

Prévoir un délai d'environ une semaine entre la présentation de la problématique et le début du projet.  Il faut laisser suffisamment de temps aux élèves pour se procurer tout le matériel nécessaire et de faire les recherches qui s'imposent si nécessaires.

Une exposition pourrait être réalisée à l'intérieur de l'école ou encore une démonstration des sons produits à partir des instruments réalisés dans les autres classes de l'école.  Pour les élèves ayant un côté musical très développé, ils pourraient créer une mélodie ou encore interpréter une pièce déjà existante en utilisant leurs instruments.	
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.	

Suite à la réalisation des différents instruments de musique, revenir avec les élèves sur les différents instruments et les sons qu'ils produisaient.  Revenir avec eux sur les différents sons.  Trouver parmi tous les instruments conçus par les élèves, lequel produit le plus de sons variés.  

Demander aux élèves de remplir la fiche : « Je fais le bilan de mon instrument ».  Une fois cette fiche remplie de façon individuelle, faire un retour en grand groupe et revenir sur les concepts clés.    
 
Concepts scientifiques : VOIX 

La voix est l'un des instruments de musique les plus anciens.

La production du son vocal (ou phonation) est obtenue par l'envoi d'air à travers les deux cordes vocales en vibration, situées dans le larynx, puis par amplification et résonnance grâce aux différents organes résonateurs, comme le larynx, la cavité buccale ou les fosses nasales.

La voix humaine est capable de produire une très grande variété de fréquences.

On différencie communément les voix de femmes et d'enfants et les voix d'hommes, les voix féminines et enfantines étant plus aiguës que les voix d'hommes…Sauf quelques exceptions.

Contrairement aux idées reçues, lorsque l'on chante, ce ne sont pas seulement les cordes vocales qui se mettent en action, mais véritablement tout le corps.  En effet, les poumons sont la partie essentielle de l'instrument.  Ce sont eux qui fournissent l'air permettant de mettre en vibration les cordes vocales.

Le chant résulte de l'action du souffle : l'air est expulsé des poumons par l'action du diaphragme, comme pour une expiration normale, et fait vibrer les cordes vocales.  Le son ainsi produit est ensuite amplifié par les cavités naturelles (nez, sinus, cavités pharyngiennes, thorax), et éventuellement articulé par la langue et les lèvres pour former des syllabes.

L'intensité fait distinguer un son fort d'un son faible et est liée avec l'amplitude des vibrations.  L'unité de mesure de cette intensité est le décibel symbole : dB).  Voici l'intensité de quelques sources sonores pour illustrer nos propos :
-	Un bruissement de feuilles : de 0 à 10 dB
-	Une conversation normale : de 20 à 50 dB
-	Une discussion animée : de 50 à 65 dB
-	Le passage d'un train : 65 à 90 dB
-	Le bruit du tonnerre : 90 à 110 dB
-	Un avion à réaction au décollage : 110 à 140 dB
Un bruit devient douloureux à l'oreille à partir de 120 dB et à partir de 160 dB, on peut parler de sons destructeurs!

La pomme d'Adam est essentiellement une caractéristique de l'homme adulte, bien que la femme soit également dotée du même cartilage proéminent, la différence est la hauteur de la voix (plus on a une voix grave et plus la pomme d'Adam est basse. 	

Enrichissement	

-	Discuter avec les élèves de l'importance d'éviter la pollution par le bruit.  Les amener à réfléchir sur les conditions favorisant la concentration lors des devoirs et leçons (présence de bruits ambiants tels télévision, musique, fenêtres ouvertes…)
-	Dresser une liste de différents bruits et déterminer le nombre de décibels.  (Voir feuille en annexe)
-	Visiter un studio d'enregistrement
-	Faire une recherche sur le monde des ultrasons ou sur les instruments des divers pays du monde.
-	Établir la liste des métiers en lien avec la musique
-	Inviter un malentendant (accompagné d'un interprète) à témoigner des stratégies développées pour pallier le manque d'informations que procurent les sons dans la vie quotidienne (ex. : sonnerie de téléphone, sonnette d'entrée, réveille-matin…).  Il est entendu qu'une discussion portant dur l'importance des informations sonores dans nos vies doit précéder la visite afin d'en apprécier davantage la pertinence.