À la suite de la construction d'une poulie avec l'imprimante 3D par les élèves de 3e primaire, les élèves de 5e primaire sont invités à réfléchir à un problème technique : la poulie s'est cassée lorsque les élèves ont souhaité soulever l'ascenseur!
Les élèves de 5e ont à proposer différentes solutions pour remédier à ce problème.
Les élèves de 3e primaire ont construit un garage en bois. Ils y ont prévu un ascenseur pour les voitures. Cet ascenseur monte et descend grâce à l'action de poulies et d'un enrouleur à manivelle. Cet enrouleur à manivelle a été fabriqué à l'aide de l'imprimante 3D présente en classe.
Mais... Aux premiers essais de l'ascenseur...la manivelle a cédé!
Un peu désespérés, les élèves ont demandé à leurs condisciples de 5e de les aider à trouver une solution pour pouvoir faire fonctionner l'ascenseur...
prendre en charge un problème : en déterminer les nécessités, les contraintes et les contingences
émettre des solutions à un problème en tenant compte des éléments de la situation : nécessités, contraintes et contingences
l'objet technique défectueux
composition de groupes de 4 élèves maximum
chaque groupe travaille séparément, les uns à la suite des autres, puis présente les résultats de son travail au groupe classe
le travail peut s'effectuer sur plusieurs jours
A priori, plusieurs solutions peuvent être imaginées à partir des éléments de la situation :
travailler sur la manivelle uniquement,
travailler sur l'ascenseur uniquement,
travailler sur ces deux objets.
Des nécessités
Des contraintes techniques
La masse de l'ascenseurLa capacité de l'imprimante 3DLa qualité du fil utiliséLa jonction entre deux surfaces est la partie la plus faible d'une impression 3DType de force appliquée à la pièce : flexion, torsion, cisaillement, compressionL'orientation de la pièce lors de l'impression impacte fortement sur la résistance mécanique de la pièceLa torsion est ce à quoi résiste le moins bien une pièce en impression 3DLe fait que le fond de l'ascenseur doit être à la même hauteur que le sol du garageLa solidité de l'ascenseur pour qu'il puisse supporter une voiture en boisDes contingences
Le bois disponible pour fabriquer l'ascenseurL'argent disponible pour acheter du matérielLe nombre de poulies disponiblesCette proposition est assez originale. Les élèves proposent également de supprimer l'enrouleur et la manivelle mais ils ont pensé à ce qui arriverait si l'ascenseur descendait trop rapidement...
En effet, s'il est raisonnable de penser que pour monter l'ascenseur il suffit de tirer sur la corde, il est aussi raisonnable de penser que pour redescendre, les élèves lâchent la corde et que l'ascenseur tombe rapidement. À la suite de quoi il pourrait se casser.
Ce groupe propose donc de placer une éponge au pied de l'ascenseur pour amortir le choc!
Comme présenté dans le descriptif d'organisation ci-dessus, les groupes n'ont pas travaillé simultanément. Ainsi, après que la demande des élèves et la maquette aient été présentées aux élèves de 5e, et que les groupes de travail aient été constitués, un premier groupe s'est mis à réfléchir aux données du problème, aux conditions de ce problèmes (nécessités, contraintes, contingences), et aux solutions possibles. Ce travail de réflexion devait se conclure par la production d'une fiche reprenant une solution. Cette solution était ensuite présentée au reste de la classe.
Le deuxième groupe s'est alors mis au travail afin de produire une autre solution, en analysant à nouveau les données, ... Ce travail a également fait l'objet d'une fiche et d'une présentation de la solution.
Ainsi de suite pour tous les groupes constitués.
Le design de l'activité présentée ci-dessus peut être utilisé dans différentes situations.
En effet, du point de vue technique, pour réparer un objet il est d'abord nécessaire de savoir ce qui pose problème, ce qui est cassé, déformé, ... Il s'agit ensuite de connaître les causes de ce problème : usure, résistance trop faible ou trop forte, ... Enfin, il s'agit d'émettre des hypothèses de solution et de les tester, soit réellement si on peut refaire les pièces et les tester autant de fois que l'on veut, soit en pensée en s'appuyant sur des connaissances techniques ou scientifiques.
Du point de vue pédagogique, le travail par groupes successifs proposé ici pour trouver des solutions semble très pertinent et permet de ne pas avoir plusieurs solutions identiques comme dans le cas d'un travail de groupes simultané. Ce mode d'organisation influe très certainement sur la recherche de solutions.
Du point de vue de la recherche de solutions face à un problème, la dévolution de ce problème à un autre groupe d'élèves permet sans nul doute d'augmenter les possibilités de trouver des solutions différentes de celles que le groupe initiale aurait pu produire, enfermé qu'il est dans sa logique de construction et de résolution immédiate du problème.
Date de création de la page : 2019 Page mise à jour : 31 août 2020