L'évolution du train

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SÉANCE 1  
Compétences disciplinaires associéesConnaissances disciplinaires associées
  • Reconnaitre les situations où l’énergie est stockée, transformée, utilisée. La fabrication et le fonctionnement d’un objet technique nécessitent de l’énergie.
  • Exemples de sources d’énergie utilisées par les êtres humains : charbon, pétrole, bois, uranium, aliments, vent, Soleil, eau et barrage, pile …
  • Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, économique, culturel).
  • L'évolution technologique.
  • Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, économique, culturel).
  • L'évolution des besoins.

Démarches et  approches

Durée : 2H00

            Observation          Manipulation         Expérimentation

            Simulation            Fabrication            Documentation

00'—Entrée des élèves 

05’—Les élèves se répartissent par groupe. Le professeur distribue le document sur les étiquettes. — cf. document. Ils notent sur le cahier le travail demandé « Classer les trains du plus ancien au plus récent, en indiquant au dessous de chacune d'entre elles, les raisons ou les éléments visuels qui justifient ce choix ».

Trace écrite : Les vignettes seront découpées et collées sur le cahier.

10’Présentation des travaux retenus pour chaque groupe qui sont notés au tableau.

30’—Le professeur propose aux élèves de rechercher sur ordinateur des informations sur tous ces trains de manière à pouvoir les classer et les comparer autrement. 

Organisation du travail : Le professeur répartit les élèves (2 par ordinateur) et oriente les recherches à partir d'une liste préétablie. — cf. document

Les élèves disposent d'un document OpenOffice qu'ils doivent compléter avec les éléments recueillis sur internet. — cf. document. Le document ainsi complété par îlot sera imprimé après que le professeur ait vérifié les recherches des élèves en s'aidant du document disponible ici.

Commentaire: ce travail peut faire l'objet d'une évaluation.

10’Le professeur trace au tableau un axe de l'an 1800 à 2020 qui servira de support pour la frise chronologique.

10’Les fiches imprimées sont pliées, mises et maintenues au tableau (aimants ou ruban adhésif) par les élèves qui prendront soin de les positionner à la bonne date.

20’—Après avoir rassemblé l'ensemble de la classe autour du tableau, le professeur engage une discussion : Aviez-vous classer ces vignettes comme ça en début de séance ? Pourquoi ? Qu'est ce qui a changé entre les premiers trains et les trains actuels ?, etc. Les propositions des élèves sont écrites au tableau (voir exemple dans le cahier élève).

10’—Présentation collective d'une vidéo* pour clôturer la séance, de la Fondation La main à la pâte, extraite de youtube.com : Je suis écomobile : histoire des transports.

15’Une photo de la chronologie du tableau est prise, imprimée, distribuée et collée dans les cahiers. En dessous, Les élèves recopient, sous la frise, ce qui est écrit au tableau. Ce travail servira de synthèse.

10’Synthèse orale de fin de séance : Les trains ont évolué au cours du temps ...

• au cours des siècles, de nombreuses énergies ont été utilisées : la force musculaire du cheval, le charbon, le diesel, et l'électricité. Certaines énergies ont été stockées dans le train (ex :  le charbon, ou le diesel qui est stocké dans un réservoir), d’autres ne sont pas stockées dans le train (l’électricité vient des caténaires),

• la forme a changé, ils sont plus aérodynamiques,

• ils vont de plus en plus vite,

• au début, on ne pouvait pas emmener beaucoup de personnes,

• de nos jours, l’électricité pollue moins que le charbon,

• d’autres véhicules (bateaux, voitures, avions, etc.) ont eu des évolutions similaires,

• les besoins des gens évoluent (on veut aller plus vite, plus loin, emmener plus de choses, etc.). C’est aussi pour cela que les objets changent.

* Film d'animation racontant les grandes inventions ayant marquées l'histoire des transports, depuis les premières pirogues jusqu'aux avions à réaction.

SÉANCE 2  
Compétences disciplinaires associéesConnaissances disciplinaires associées
  • Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, économique, culturel).
  • L’évolution technologique
  • Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaire ou rectiligne.
  • Exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.

Démarches et approches

Durée : 2H00

            Observation          Manipulation         Expérimentation

            Simulation            Fabrication            Documentation

00’Entrée des élèves 

05’Les élèves notent sur le cahier : La famille des trains a évolué dans le temps. Les hommes veulent aller de plus en plus vite. Pour cela, ils ont dû innover et inventer de nouveaux systèmes techniques ou technologiques pour faire avancer les trains plus vite. Quels sont-ils ?

Le professeur insistera sur la différence entre l'invention et l'innovation :

— L'invention est une création comme un nouvel objet,

— L'innovation est l'amélioration d'une invention existante à laquelle on apporte un progrès technique ou technologique.

20'—Présentation de 2 séquences d'une vidéo extraite de l'émission de France 3,  —cf. C'est pas sorcier - A FOND DE TRAIN. Les élèves prennent des notes sur les extraits proposés.

— 1ère séquence : « voyager en train est une grande aventure » (de 4'06 à 7'52).
— 2ème séquence : « en 1955, ... un nouveau record de vitesse » (de 15'17 à 16'51).

15’Échange autour des observations possibles des élèves et courte synthèse écrite sur le cahier.

20’—Le professeur distribue le matériel pour la réalisation d'une maquette de locomotive à vapeur. (une réalisation pour 3 ou 4 élèves). — cf. document en version école ou collège.

Les élèves disposent de 2 animations visibles par vidéoprojecteur (ou sur ordinateur). Selon les difficultés qu'ils rencontrent, le professeur peut proposer l'animation 1 ou 2, voire les deux.

— 1ère animation : Cette vidéo montre le principe de fonctionnement d'un engrenage de soupape d'une locomotive de type Hudson en version anglaise originale.

— 2èmeanimation : Elle montre le fonctionnement schématisé d'un piston.

Commentaire : Certaines pièces LEGO® « inutiles » peuvent être ajoutées ... pour renforcer la difficulté de l'exercice !

05’—Le professeur demande aux élèves de reconstruire les parties manquantes de manière à ce que le mécanisme « bielle-manivelle » soit recréé et que le piston entraîne bien la roue. — cf. vidéo.

40'—Les élèves reconstituent le mécanisme avec les pièces LEGO®, puis réalisent (sur le cahier) un schéma au crayon gris exprimant le principe de fonctionnement observé. Le professeur mettra l'accent sur la lisibilité et la taille de schéma.

Quelques consignes à donner aux élèves : 

• simplifier au maximum les pièces dessinées pour faciliter la compréhension du système,

• inscrire le nom des pièces « bielle - piston » — cf. exemple du cahier élève,

• ajouter des flèches pour montrer les mouvements possibles de la roue et du piston.

Commentaire : Les expressions « mouvement circulaire » et « mouvement rectiligne » doivent être abordées lors de cette séance.

10’Rangement du matériel

05’Synthèse de fin de séance : Ce que j’ai vu et ce que j’ai appris

• La chaudière va produire de la vapeur qui va pousser le piston,

• Le système bielle/manivelle transforme un mouvement rectiligne en mouvement circulaire,

• La roue tourne, le train avance.

SÉANCE 3  
Compétences disciplinaires associéesConnaissances disciplinaires associées
  • Identifier différentes formes de signaux (sonores, lumineux, radio…).
  • Nature d’un signal, nature d’une information, dans une application simple de la vie courante.
  • Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information.
  • Usage des moyens numériques dans un réseau.
  • Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information.
  • Usage de logiciels usuels.

Démarches et approches

Durée : 2H00

            Observation          Manipulation         Expérimentation

            Simulation            Fabrication            Documentation

00’Entrée des élèves

05’Situation déclenchante : Comment a-t-il pu savoir, en jetant un simple coup d'œil, que des wagons se sont décrochés ? ... car il fait NUIT !

05’Après avoir visionner la vidéo proposé par le professeur, les élèves (sans échange avec leur voisin) réfléchissent à la question posée.

20’—Les élèves se regroupent (3 ou 4), pour échanger et proposer une réponse commune. Suite à ce temps de réflexion, une vidéo donnant la réponse est projetée. cf. document vidéo

05’La réponse est notée sur le cahier « Des feux rouges à l'arrière du train servent à signaler que c'est le dernier wagon ».

10’—Pour aller plus loin, le professeur relance la classe : Peut-on voir ou entendre d'autres signaux lorsque l'on voyage en train ?

05'—Les élèves vont échanger et faire des propositions comme : « ... on peut entendre un coup de sifflet, ... voir des feux rouges ou verts,etc. ».

90’—Organisation du travail : Le professeur répartit les élèves (2 par ordinateur) et oriente le travail sur les postes informatiques avec la suite bureautique OpenOffice© . Les élèves disposent :

  • d'un tableau à compléter (et à enregistrer) sur les signaux. — cf. document,
  • d'une vidéo « voyager en train » avec le logiciel Media Player Classic© installé sur les ordinateurs.

À partir de ce document vidéo, les élèves vont devoir repérer les scènes qui montrent des signaux SNCF et les analyser.

Les élèves doivent s'organiser de la façon suivante :

  • avec le logiciel « Media Player Classic*https://mpc-hc.org/ » téléchargeable ici, ils enregistrent les scènes (au nombre de 6) dans un dossier bien identifié, cf. exemple de copie d'écran MPC,
  • les élèves insèrent, dans ce tableau, toutes les images préalablement enregistrées, puis indiquent son type (s'agit-il d'un signal visible ? audible ?) et décrivent l'information qui est transmise par celui-ci et chacun d'entre eux ainsi repérés. cf. exemple dans la cahier élève.
  • Les tableaux sont imprimés après que le professeur a vérifié les travaux.

10’Synthèse orale en fin de séance : ce que j’ai vu et ce que j’ai appris.

Commentaire : Il existe différents signaux ...

  • les signaux ont évolués dans le temps : avant ... des plaques / des lanternes à l'arrière des trains, maintenant ... des feux lumineux, etc.
  • des machines qui envoient des signaux lumineux ou sonores pour avertir : au paiement, au retrait d'un billet de train, le compostage de celui-ci, au signal d'un porte qui s'ouvre ou se ferme à l'arrêt du train, etc.
10’—Le professeur distribue une synthèse écrite qui est préalablement lue par les élèves et collée dans le cahier. cf. document d'un exemple de synthèse.

* L'utilisation du logiciel nécessite une démonstration de la part du professeur et une prise en main préalable par les élèves.

Projet pédagogique