Toupies et Cie séquence questionner le monde des objets : Les toupies

Séance déclenchante de jeux et de manipulation de toupies.

Phase 1 : Présentation du matériel.

Phase 2 : Conceptions individuelles.

Phase 3 : Approvisionnement et démonstrations de l'utilisation des outils et des règles de sécurité.

Phase 4 : Fabrication.

Phase 5 : Test des toupies.

Phase 6 : Analyse et détermination de ce qu'il faut respecter pour que la toupie tourne correctement :

• L'axe doit être au centre du corps.
• L'axe doit être solidaire du corps.
• L'axe doit être perpendiculaire au corps.

Séance facultative ou qui peut se coupler avec la séance de recherche documentaire sur les toupies.

Le hasard a voulu qu'à la tête de l'école dans laquelle ce projet a été testé se trouve un collectionneur de toupies.

Il a bien voulu nous dévoiler quelques toupies spéciales de sa collection.

Les premières toupies fabriquées ont permis de connaître les conditions pour une rotation correcte, il faut maintenant déterminer les paramètres permettant de faire tourner la toupie longtemps.

Après avoir émis des hypothèses sur les paramètres en jeu, une première expérience est proposée permettant de comprendre que pour qu'une expérience permette de statuer sur une hypothèse (vraie ou non) il faut qu'il n'y ait qu'un seul paramètre modifié.

Le protocole expérimental est aussi déterminé.

Puis les groupes expérimentent leurs hypothèses à l'aide de matériel préparé.

La situation déclenchante de cette séance est la question posée aux élèves : Nous savons comment faire des toupies qui tournent correctement et longtemps, nous voulons maintenant trouver un système qui va permettre de lancer les toupies pour qu'elles tournent plus vite et donc encore plus longtemps.

La première étape est l'observation d'objets contenant un système d'engrenages : une essoreuse à salade et un batteur mécanique.

Les différentes hypothèses sont expérimentées avec du matériel préparé par l'enseignant.

Chaque hypothèse est testée par au moins 2 groupes.

Les résultats sont consignés dans le compte-rendu d'expérience.

A l'aide de matériel modulaire Lego, les propriétés et caractéristiques d'un système d'engrenages sont énoncées.

Une première approche de la notion de proportionnalité est abordée au travers de petits défis.

Le compte-rendu des expériences menées avec le matériel modulaire est rédigé en parallèle des expériences.

Par manque de temps cette séance n'a pas été testée.

  A l'aide de matériel modulaire, le système du lanceur est cherché.

La toupie à fabriquer est décrite.

Les élèves vérifient qu'elle respecte bien tous les critères trouvés pour qu'elle tourne correctement et longtemps.

Le système du lanceur avec engrenage est observé et là encore le vocabulaire et l'augmentation de la fréquence de rotation est énoncée.

Les problèmes de recherche du centre du disque et de la perpendicularité de l'axe par rapport au corps sont réactivés. La solution du pliage d'un gabarit et l'utilisation de l'équerre sont verbalisées.

  Cette séance demande précision et soin, il est préférable de la mener en 1/2 classe.

La fabrication est très dirigée pour arriver à la réussite de tous.

Cette séance peut se placer à n'importe quel moment du projet. Si la salle  informatique est suffisamment grande la dernière fabrication peut se mener en parallèle à la recherche, si les élèves sont autonomes sur les ordinateurs.

Bilan sous forme de carte mentale du projet, tant du point de vue des apprentissages que des ressentis des élèves.