Plans de cours

PLANS DE COURS

Objet(s) :

Science et technologie

Comprendre les structures et les mécanismes

Santé et éducation physique

Vie saine

Niveau scolaire :

3e année primaire

Sujet :

Le génie et les catastrophes naturelles

Temps nécessaire :

75 minutes (division possible en deux blocs de 35 minutes, au besoin)

Objectif :

Faire des recherches sur la force du vent et son effet sur une tour qu’ils construisent eux-mêmes. S’informer au sujet des tornades et travailler en équipes à concevoir, construire et tester la force et la stabilité de leurs structures et de leur capacité à résister à la force du vent.

Objectifs d’enseignement

Les attentes à l’égard des apprenants et apprenantes de troisième année sont les suivantes :

Attentes :

  • Étudier, par l’expérimentation, les effets de la poussée, de la traction et d’autres forces sur la forme et la stabilité de structures simples.
  • Décrire de quelles façons la solidité de divers matériaux peut être altérée.
  • Étudier, par l’expérimentation, comment divers matériaux et différentes techniques de construction peuvent être utilisés pour rendre les structures plus solides.
  • Appliquer leur compréhension des bonnes pratiques de sécurité en élaborant des directives en matière de sécurité pour une variété de lieux et de situations en dehors de la salle de classe.

Préparation :

a) Apprenants – Acquis nécessaires

  • Il est préférable d’enseigner cette leçon avec « Science et technologie : comprendre les structures et les mécanismes – structures solides et stables ».
  • Les élèves devraient comprendre ce qu’est une structure, ce que sont la solidité et la stabilité, être en mesure de définir la « force » et de donner des exemples de certaines forces (poussée, traction, etc.)
  • Les élèves devront savoir comment mesurer au moins 20 centimètres avec une règle.

b) Milieu d’apprentissage

  • Les élèves s’assoiront à leur pupitre pendant la leçon.
  • Les élèves travailleront en groupes de 3 à un pupitre pendant l’expérience.
  • Les élèves feront le devoir en autonomie à leur pupitre.

c) Ressources

  • Des cure-dents (plusieurs boîtes)
  • Des bâtons de sucettes glacées (plusieurs boîtes)
  • De la colle blanche et des règles
  • Du ruban masque, un pistolet à colle, des bâtons de colle pour pistolet à colle, un tableau noir/blanc, de la craie/des marqueurs pour tableau blanc
  • Ventilateur de table (avec réglages à vitesse basse et élevée)
  • Lunettes de sécurité pour les membres du groupe qui effectuent des essais éoliens et pour le professeur
  • Des tableaux en bois (un pour chaque groupe, à peu près de la même dimension)
  • Exemplaire de la fiche de travail Le génie et les catastrophes naturelles (ci-jointe)
  • Photographies de l’effondrement d’un pont à la suite d’un tremblement de terre, de l’explosion de fenêtres d’un gratte-ciel à la suite d’un ouragan, des dommages causés à une maison à la suite d’une tornade
  • Photographie d’une tornade
  • Exemplaire de la Fiche de renseignements sur les tornades (ci-jointe)
Contenu Stratégies

Contenu

Stratégies

a) Introduction

Introduction aux effets des fléaux de la nature sur les structures érigées par les humains

b) Jeter les bases de l’apprentissage

Identification de ce qu’est une situation d’urgence

Identification de divers types d’urgences naturelles.

Reconnaissance de la relation entre l’urgence naturelle (tornade) et l’effet du vent, une force, sur la solidité et la stabilité d’une structure.

Identification de la procédure de sécurité à suivre advenant une tornade

Afficher l’une des trois photographies (effondrement d’un pont à la suite d’un tremblement de terre, explosion de fenêtres d’un gratte-ciel à la suite d’un ouragan, dommages causés à une maison à la suite d’une tornade) au tableau et demander aux élèves ce qui s’est produit dans la photographie. Lorsque quelques réponses auront été données, expliquer qu’une urgence naturelle a occasionné les dommages que l’on voit. Aider les élèves s’ils n’ont pas deviné le genre d’urgence naturelle qui a causé les dommages. Poser les questions suivantes :

1. Quel(s) fléau(x) aurai(en)t causé les dommages à la structure?

2. Croyez-vous que les ingénieurs qui ont érigé ces types de structures pourraient mieux les concevoir pour qu’elles résistent mieux aux dommages causés par ce genre d’urgence naturelle? Si oui, comment?

Reprendre la démarche qui précède avec les deux autres photographies.

Demander aux élèves de définir ce qu’est une situation d’urgence. Quand plusieurs élèves ont eu l’occasion de définir ce qu’est une situation d’urgence, leur fournir la définition ci-après :

Une situation d’urgence est une situation qui pourrait causer des dommages à un bien et mettre des gens en péril.

Expliquer que les urgences peuvent affecter une personne (urgence médicale – enfant qui s’étouffe), quelques personnes (incendie d’une maison) ou parfois tout un voisinage ou un village ou une ville (inondation).

Expliquer qu’ils se concentreront aujourd’hui sur les urgences qui peuvent affecter tout un voisinage ou tout un village ou une ville. Dire aux élèves qu’ils se concentreront sur les urgences naturelles ou sur les urgences causées par les fléaux de la nature.

Demander aux élèves de nommer les types d’urgences naturelles qu’ils connaissent. Ces noms devraient être inscrits au tableau. Une fois cette tâche accomplie, encercler ceux qui ont trait au vent (tornade, ouragan, tempête de vent, etc.) et expliquer que la force étudiée aujourd’hui sera le vent.

Rappeler aux élèves leurs acquis sur les structures, la solidité, la stabilité et les forces. Expliquer qu’une urgence naturelle comme une tornade produit des vents très forts (montrer la photographie d’une tornade). Le vent produit par une tornade est une force ayant un effet sur les structures qui l’entourent en exerçant une pression sur elles. Cette pression peut avoir un impact sur la solidité et la stabilité des structures.

Expliquer aux élèves que les tornades sont rares, qu’elles peuvent survenir n’importe où en Ontario et qu’elles peuvent causer de sérieux dommages aux maisons, aux immeubles, aux ponts et au milieu naturel.

Expliquer que les gens peuvent prendre certaines mesures pour demeurer en sécurité advenant une tornade. Remettre la « Fiche de renseignements sur les tornades » et la parcourir avec la classe. Les élèves peuvent l’apporter à la maison et la partager avec leurs parents.

Contenu Stratégies

Consolidation de l’apprentissage

Dire aux élèves qu’ils érigeront aujourd’hui une tour avec des bâtons de sucettes glacées et (ou) des cure-dents. Ils ont pour tâche d’agir comme ingénieurs en sécurité en situation de catastrophe naturelle et de concevoir la tour qui saura résister à la pression exercée par de très fortes rafales. Avant qu’ils commencent, le professeur devrait les faire répondre aux questions suivantes pour s’assurer qu’ils saisissent les concepts clés (ceux-ci peuvent être écrits au tableau) :

  1. La force naturelle qui est étudiée aujourd’hui est ______. (le vent)
  2. Les vents peuvent _______ sur une structure. (exercer de la pression)
  3. Une force qui exerce de la pression sur une structure peut affecter sa _________ et sa _________. (solidité et stabilité)
  4. Une tornade est un cône d’air qui _____________. (tournoie)
  5. La plupart des tornades surviennent entre ________ et _____________. (mai, septembre)
  6. Lors d’une tornade, il est préférable de se rendre au niveau ___________ de votre maison. (le plus bas)

Application

Expliquer que les élèves travailleront en groupes et concevront une tour d’une longueur d’au moins 10 cm, d’une largeur de 10 cm et de 20 cm de hauteur. Ils peuvent utiliser autant de cure-dents et de bâtons de sucettes glacées qu’ils le veulent, mais ils disposent de seulement 20 minutes pour ériger leur tour.

Expliquer qu’une fois les 20 minutes écoulées, les élèves verront la tour de leur groupe testée. Sa base sera collée à un tableau de bois avec un pistolet à colle et placée à 20 cm d’un ventilateur de table. Le ventilateur sera réglé à faible intensité pendant 20 secondes et à forte intensité pendant 20 secondes pour simuler les forts vents associés à une tornade ou à une autre tempête de vent. Chaque membre du groupe inscrira individuellement ce qui arrive à sa structure dans sa fiche Le génie et les catastrophes naturelles pendant que sa structure est testée.

Le professeur devrait alors diviser la classe en groupes de trois élèves et fournir à chaque groupe de la colle blanche, une boîte de cure-dents, une boîte de bâtons de sucettes glacées, une règle et une copie de la fiche Le génie et les catastrophes naturelles.

Une fois que les élèves ont eu l’occasion de s’organiser, le temps alloué commence à s’écouler.

Après 20 minutes de construction de la structure, accorder aux élèves de 10 à 15 minutes pour qu’ils dessinent leur structure dans l’espace prévu dans la fiche Le génie et les catastrophes naturelles. Au cours de cette période, circuler dans la pièce et utiliser le pistolet à colle pour coller la base de la tour de chaque groupe à un tableau en bois à des fins de test.

Lorsque vous serez prêt, testez la tour de chaque groupe et assurez-vous que les élèves seront protégés contre les débris projetés dans les airs.

Au cours de chaque test, les élèves devraient inscrire leurs conclusions dans la section « Observations » de la fiche Le génie et les catastrophes naturelles. Les élèves devraient écrire ou illustrer ce qui a fonctionné et ce qui n’a pas fonctionné. Un dessin final de l’apparence de la structure après le test est également nécessaire.

La fiche devrait être remise à des fins d’évaluation.

Évaluation

Observer les élèves pendant la leçon et l’expérience pour s’assurer qu’ils comprennent le concept de force et qu’ils saisissent qu’une urgence naturelle comme une tornade génère une force, c’est-à-dire le vent dans le cas qui nous occupe, qui peut tester la solidité et la stabilité d’une structure.

Les attentes devraient être évaluées au moyen du feuillet ci-joint. Utiliser la fiche remplie et les observations pour déterminer le rendement de l’élève.

Activités supplémentaires connexes

  • Permettre aux groupes d’élèves de soumettre un nom pour leur société de génie de la sécurité dans les cas de catastrophes naturelles avant l’expérience.
  • Tenter d’autres expériences comme un test de secousses où une structure est érigée pour voir comment elle résisterait à un tremblement de terre.
  • Inviter un ingénieur en sécurité dans la classe pour qu’il parle de son travail.

Fiche de renseignements sur les tornades

Qu’est-ce qu’une tornade?

Certains orages violents peuvent donner lieu à des tornades. Une tornade est un cône d’air qui tournoie qui provient d’un nuage et touche le sol. Les tornades sont plus susceptibles de survenir de mai à septembre, mais elles peuvent également se produire à d’autres périodes de l’année. La plupart des tornades ont lieu en après-midi ou en début de soirée.

Les tornades sont dangereuses parce qu’elles peuvent se déplacer rapidement et produire de très forts vents pouvant endommager les arbres et les maisons. Les objets emportés par une tornade peuvent être dangereux lorsqu’ils sont projetés par la tornade. Les tornades peuvent endommager les lignes électriques et les lignes téléphoniques, ce qui pourrait causer des pannes de courant et de téléphone. Si les lignes électriques reposent sur le sol, elles peuvent être très dangereuses.

Comment savoir s’il y aura une tornade?

Environnement Canada prévient les gens d’éventuelles tornades en produisant une veille de tornade ou un avertissement de tornade. La veille de tornade ou l’avertissement de tornade est ensuite diffusé par les stations de radio locales, les bulletins de nouvelles et de météo télévisés localement et les bulletins de météo radiodiffusés. Une veille de tornade et un avertissement de tornade diffèrent.

Veille de tornade – Plusieurs orages se sont développés et pourraient produire des tornades.

Avertissement de tornade – Un orage violent a produit une tornade ou des tornades.

Si une veille de tornade a été émise pour votre communauté, cela signifie que vous devriez vous préparer à une tornade (ranger les meubles de jardin à l’intérieur, modifier les plans de sortie, faire entrer les animaux à l’intérieur, etc.). Vous devriez également vous assurer d’écouter la radio au cas où la veille devienne un avertissement.

Si un avertissement de tornade a été émis pour votre communauté, cela signifie que vous devriez être prêt et qu’une tornade pourrait survenir à n’importe quel moment.

Des tornades peuvent survenir sans qu’un avertissement ait été émis par Environnement Canada. Il existe des indices de danger de tornade à surveiller, en particulier au cours d’un mauvais orage. Ce sont notamment :

  • un ciel vert foncé, jaune ou noir
  • un nuage dans le ciel qui semble avoir une queue traînante
  • un nuage qui se déplace en cercles
  • un son de train de marchandises chargé.

Comment puis-je demeurer en sécurité advenant une tornade?

Vous pouvez faire certaines choses pour vous assurer de demeurer en sécurité s’il y a une tornade. Voici ce dont il faut se souvenir :

  1. Préparez une trousse de survie en situation d’urgence et un plan familial d’urgence.
  2. *** Nous parlerons de ces éléments ultérieurement.
  3. Apprenez si des tornades sont susceptibles de survenir dans votre communauté. Demandez à vos parents/tuteurs d’appeler votre coordonnateur communautaire local de la gestion des situations d’urgence (CCGSU) et de lui demander si votre communauté est susceptible de subir des tornades. Dans l’affirmative, trouvez s’ils possèdent des renseignements sur la façon de se préparer à une tornade.
  4. Demeurez informé. Quand la météo commence à sembler menaçante, écoutez la radio et/ou syntonisez les postes de nouvelles télévisées locales. Il est préférable de ne pas utiliser de télévisions et d’autres articles qui nécessitent de l’électricité pendant un orage. Parfois, si les conditions sont adéquates, les éclairs peuvent voyager par les fils et les tuyaux et causer des dommages aux biens et/ou blesser des gens. En situation d’orage, utilisez une radio à pile ou à manivelle pour savoir ce qui se passe.
  5. Trouvez à quel endroit il est le plus sûr de se réfugier dans votre maison/appartement lors d’une tornade. Il est préférable de se réfugier au niveau le plus bas d’une maison (le sous-sol est le meilleur endroit), de trouver un espace loin des fenêtres ou d’un meuble haut et de se glisser sous un gros meuble. Si vous n’avez pas de sous-sol, rendez vous à l’étage le plus bas et trouvez un endroit sans fenêtre. Il est préférable d’occuper un couloir dans le milieu de votre maison ou une petite pièce comme un placard ou une salle de bain. Dans un immeuble très élevé, vous n’aurez peut-être pas le temps de vous rendre à l’étage le plus bas; il est alors préférable d’occuper un couloir au milieu de l’immeuble.
  6. Si vous entendez ou voyez une tornade qui s’en vient ou si un avertissement de tornade a été émis, rendez vous immédiatement à un endroit sûr. Les tornades peuvent se déplacer très rapidement.
  7. Si vous êtes dans une voiture ou une maison mobile, rendez vous au sous-sol d’un immeuble qui se trouve à proximité. Les voitures et les maisons mobiles peuvent être emportées et déplacées par une tornade. Ce ne sont pas des endroits sûrs où se réfugier.
  8. Si vous êtes dans une voiture ou une maison mobile et qu’il n’y a pas d’immeubles à proximité, couchez-vous à plat ventre à un endroit peu élevé sur le sol. Les voitures et les maisons mobiles peuvent être emportées et déplacées par une tornade. Il est plus sûr de se coucher à plat ventre sur le sol et de laisser la tornade souffler des objets dans les airs au-dessus de vous.

Enquête sur le génie et les catastrophes naturelles

*** Remplir cette page avant l’enquête ***

Mon équipe de génie :

___________________ ___________________ ___________________

Notre travail (ce qu’il faut construire et pourquoi) :

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Quelques idées pour améliorer la solidité et la stabilité de notre tour : (dessins étiquetés ou mots)

*** Remplir cette page avant l’enquête ***

Voici un dessin de notre tour achevée :

Assurez-vous d’étiqueter ce qui suit :

  • Tous les éléments spéciaux (supports, attaches ou autres éléments de conception) qui augmentent la solidité et la stabilité de vos structures.
  • La partie supérieure et la base de votre structure.
  • Longueur, hauteur et profondeur de la tour (faire une et inscrire la mesure au-dessus de la flèche).

*** Remplir cette page avant l’enquête ***

Voici un croquis de notre tour avec le ventilateur réglé à « faible » :

Voici un croquis de notre tour avec le ventilateur réglé à « fort » :

Choses que nous avons faites qui ont contribué à améliorer la solidité et la stabilité de notre tour :

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Choses que nous avons faites qui n’ont pas contribué à améliorer la solidité et la stabilité de notre tour :

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Si je devais ériger de nouveau cette tour pour la même enquête, je ferais ce qui suit :

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Décrire deux choses que peuvent faire les gens pour demeurer en sécurité lors de l’émission d’un avertissement de tornade.

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________