Activités pour le secondaire

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Situations d’apprentissage en lien avec la conférence-démonstration Être HUMAIN

On doit à Leonard de Vinci les premières descriptions approfondies de la mécanique des mouvements humains. Il pave ainsi la voie à une science qui étudie, encore aujourd’hui, les lois mécaniques en relation avec les structures et les fonctions physiologiques des organismes vivants ou des systèmes biologiques. Il s’agit de la biomécanique. En comparant nos mouvements articulaires avec des leviers, on arrive à mieux comprendre que la machine complexe que nous sommes nous procure bien des avantages!

Des activités conçues pour le secondaire 2, 3 et 5, directement en lien avec la progression des apprentissages, permettront aux élèves de s’initier à la biomécanique.

1er cycle (2e secondaire) : Les leviers de notre corps

But de l’activité : Concevoir un modèle d’articulation du corps pour comprendre le principe des leviers.

2e cycle (3e secondaire) : Désarticulons nos articulations!

But de l’activité : Concevoir un modèle d’articulation du corps pour étudier les composantes du système musculo-squelettique et s’initier à la biomécanique.

5e secondaire (Physique) : La mécanique pour comprendre le corps

But de l’activité : Analyser les forces impliquées dans des mouvements articulaires du corps pour s’initier à la biomécanique.

Modèle pour la flexion et l'extension du coude

Au fil de l’EAU en démonstrations et en classe!

Une expérience de laboratoire pour déterminer le pourcentage d’oxygène dans l’air

On doit à Antoine Laurent de Lavoisier, souvent présenté comme le père de la chimie moderne, la découverte de l’oxydation et de la composition de l’air et de l’eau. Ce qui caractérisa son travail est son usage systématique de la balance. Par ses expériences rigoureuses sur les transformations chimiques, il démontra ainsi la conservation de la matière. Ce laboratoire fait donc écho aux expériences historiques de Lavoisier.

Le but de cette activité clé en main est de déterminer expérimentalement le pourcentage d’oxygène de l’air en oxydant de la laine d’acier. Le document de l’élève présente l’expérience, certains éléments théoriques et des questions d’intégration permettant de poursuivre l’analyse. Le document complémentaire pour l’enseignant précise quant à lui les liens avec la progression des apprentissages, propose des commentaires pour aller plus loin et présente le corrigé des exercices.

Lavoisier et son épouse, 1788.

Lavoisier et son épouse, 1788.

Interroger une expérience « classique » : la combustion d’une chandelle en milieu fermé

Expérience de la chandelle

L’intention pédagogique de cette activité destinée aux élèves de la deuxième année du deuxième cycle, est de revisiter en classe une expérience «classique» en enseignement des sciences par l’entremise d’un questionnement scientifique. Une démarche d’investigation est proposée autour de l’expérience de la combustion d’une chandelle dans un milieu fermé. En effet, l’explication communément associée à cette expérience est problématique puisqu’elle omet de considérer des variables pourtant centrales.

Une série d’expériences est d’abord proposée sous la forme de démonstrations pour permettre à l’enseignant(e) de questionner les conceptions initiales de ses élèves. Une expérience de laboratoire permet ensuite aux élèves d’apprécier de manière plus concrète la démarche d’investigation. Des repères historiques sont présentés afin d’ancrer cette activité dans un contexte qui, à notre avis, confère du sens aux apprentissages.

Densité des eaux et circulation océanique : une initiation à l’océanographie physique

Cette activité permet aux élèves d’observer concrètement des facteurs qui influencent la circulation des courants océaniques en surface et en profondeur. Plus particulièrement, les élèves expérimenteront les effets de la salinité sur la densité de l’eau. Une démonstration surprenante permettra ensuite de transférer leur observation pour comprendre les fondements de la circulation thermohaline. L’intention de cette activité est aussi de faire apprécier la beauté de certains phénomènes, tout en initiant les élèves à l’idée de complexité propre à la compréhension scientifique de phénomènes océaniques et climatiques.

Par ailleurs, nous croyons qu’il importe de présenter aux jeunes du secondaire des portraits réalistes de chercheur(e)s ouvert(e)s sur la société et qui choisissent de partager leur expertise, soit pour communiquer la science autrement, soit pour participer aux conversations publiques. Les portraits de deux océanographes physiciens sont présentés dans cette activité.

Circulation océanique

Matériel de démonstration pour les cours de mise à niveau en sciences

Ce matériel produit dans le cadre d’un projet inter ordres réunissant des enseignants du milieu collégial et des intervenants du secondaire a permis de développer du matériel pouvant être intégré autant aux cours de mise à niveau en sciences au cégep que dans les cours de 4e et 5e secondaire.

Inventions électriques!

Ce module de démonstration a pour objectif de fournir du matériel pédagogique permettant de situer le contexte d’élaboration de certaines idées à propos de l’électricité et du magnétisme. Les démonstrations ainsi que les repères historiques qui s’y rattachent visent principalement le cours de Mise à niveau pour Science et technologie de l’environnement de la 4e secondaire (982-003-50), bien que plusieurs concepts dont il est question se retrouvent également dans le contenu du cours Électricité et magnétisme (203-NYB-05) du programme de Sciences de la nature. Les sujets qui sont abordés dans ce module se rattachent plus particulièrement à la pile électrique, son invention ainsi que les premières percées scientifiques et technologiques qui exploitèrent cette invention.

Pile voltaïque

Pile voltaïque

Montage de camera obscura

L’optique géométrique et la camera obscura

Ce module de démonstration, dont le contenu est lié à des concepts d’optique géométrique, s’intéresse particulièrement à la camera obscura, ou chambre noire, un appareil qui, à travers l’histoire, a permis de mieux comprendre la lumière, les images et la vision. Le module s’articule autour de six démonstrations surprenantes pouvant illustrer concrètement certains phénomènes lumineux. Il vise principalement le cours de Mise à niveau pour physique de la 5e secondaire (203-001-50), bien que plusieurs des concepts dont il est question se retrouvent également dans le cours Ondes et physique moderne (203-NYC-05) du programme Sciences de la nature. Ajoutons que ces démonstrations s’ancrent dans des contextes historiques intéressants, qui permettent notamment de présenter des liens entre l’art, la technique et les sciences. Ce module de démonstration a donc comme objectif principal d’outiller des enseignantes et enseignants du collégial avec du matériel concret pour aborder en classe les notions liées à l’optique géométrique.

La chaleur, un concept qui rayonne!

Ce module de démonstration porte principalement sur la notion de chaleur, qui sera abordée à travers le concept de rayonnement infrarouge. Les deux démonstrations proposées permettent respectivement de différencier la chaleur de la température et de voir la chaleur comme un rayonnement infrarouge. Par l’entremise de ces expériences sensibles, certains aspects des programmes de mise à niveau de la 4e secondaire seront abordés. Comme le programme de Science et technologie de l’environnement suggèrent l’intégration de repères historiques et culturels pour contextualiser les apprentissages, nous présentons en ce sens différentes sources nous apparaissant intéressantes.

L'expérience d'Herschel

L’expérience de Herschel

PROJET D’INTÉGRATION DE REPÈRES CULTURELS EN ENSEIGNEMENT DES SCIENCES AU SECONDAIRE ET AU COLLÉGIAL (2013-2015)

Un deuxième projet de collaboration a été mené par le Centre de démonstration en sciences physiques et la Faculté des sciences de l’éducation de l’Université Laval. Il visait à appuyer la formation en didactique des sciences aux niveaux secondaire et collégial par l’intégration d’une approche culturelle appuyée par des démonstrations. Le matériel pédagogique que vous pourrez télécharger ci-dessous présente différentes démonstrations scientifiques surprenantes, développées dans une perspective de transfert en classe. Celles-ci sont contextualisées à l’aide d’histoires choisies pour mettre en évidence la créativité, l’ingéniosité et la passion dont ont fait preuve des femmes et des hommes pour mieux comprendre le monde qui nous entoure. Dans les trois modules, structurés autour d’un thème intégrateur, les sciences sont présentées comme une entreprise humaine et les savoirs scientifiques comme un héritage commun.

Visuel_Module_CameraObscura_2

La camera obscura
et l’évolution des
idées « lumineuses »

Ce module de démonstration s’intéresse à la camera obscura, un appareil qui a permis de mieux comprendre la lumière, les images et la vision à travers l’histoire. Le module s’articule autour de quatre fiches d’accompagnement portant sur différents thèmes – l’œil et la vision, la lumière et l’astronomie, la perspective dans les arts, l’image et l’idée d’observation – et présentant des montages de démonstration pouvant illustrer concrètement certains phénomènes « lumineux ».

Visuel_Module_Musique_2

Du son à la musique : où créativité et sciences se rencontrent

Ce module de démonstration aborde le thème de la musique comme trame de fond pour présenter différents phénomènes liés à la nature du son, à sa perception et à son interprétation. La musique, comme ancrage culturel, nous nous permet de présenter les préoccupations ou les croyances qui avaient cours à certaines époques et qui ont permis de faire évoluer nos connaissances. La musique nous sert ainsi de prétexte pour faire des ponts entre arts, sciences et mathématiques, une autre façon d’illustrer les prouesses de la créativité humaine.

Visuel_Module_Mesures

Se mesurer
au
monde

Ce module de démonstrations aborde le thème de la mesure pour présenter différentes « histoires de science » par l’entremise de montages surprenants. Le module s’articule autour de trois axes. Le premier porte sur la mesure de la Terre, en particulier sa dimension et son âge. Le deuxième s’intéresse à la lumière et sur la façon dont on est arrivé à mesurer des phénomènes lumineux, tandis que le troisième a pour objectif de discuter de certaines limites de la mesure et des modèles prédictifs en s’initiant aux sciences de la complexité.