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	Les fiches pédagogiques :

École de DIENNE

Exemple de situation - problème :

Après observation d’un objet mécanique comportant des engrenages (un fouet ménager).

Comment ça marche ?
a) Pourquoi les fouets tournent-ils plus vite que la manivelle ?
b) Pourquoi les fouets ne tournent-ils pas dans le même sens ?

Exemples d’hypothèses faites par les élèves :

a) Parce qu’il y a une grande roue et deux petites.
Parce qu’il y a une grande roue verticale et deux petites horizontales.
b) Parce que les roues n’ont pas la même forme.
Parce que les roues ne sont pas placées pareil.

Exemples d’expériences proposées par des élèves :

Deux types : celles avec les fouets apportés par les élèves, et celles à réaliser avec le matériel CELDA (boîte Physique-Technologie,CE2-CM2) .
- avec les fouets : compter les dents de chaque roue, mettre du "blanco" sur une dent d’une petite roue et une dent de la grande, et observer ce qui se passe quand on tourne la manivelle.
- avec la boîte CELDA : réaliser les montages des fiches sur les engrenages. Les élèves ont choisi de réaliser les montages des fiches n° 1-2 et 3, portant sur l’inversion du mouvement et la démultiplication.

Exemples d’expériences réalisées en classe :

Expérience a)
Matériel :
un fouet mécanique, un flacon de "blanco".
Mise en oeuvre :
Les élèves déposent un point de "blanco" sur une dent d’une petite roue, puis sur la dent correspondante de la grande roue.Pendant qu’un élève tourne tout doucement la manivelle du fouet, les autres observent le déplacement des points blancs.Ils constatent que lorsque le point blanc de la grand roue est revenu à son point de départ, le point blanc de la petite roue a fait deux tours.
Conclusions :
1- l’engrenage permet de transmettre un mouvement.
2- l’engrenage permet de changer la vitesse de rotation des roues (il est multiplicateur de vitesse, dans ce cas).

Expérience b)
Matériel :
les roues dentées de la boîte Celda.
Mise en oeuvre :
Les élèves qui ont choisi cette expérience, réaliseront les montages de la fiche 1.
Conclusion :
Si dans un engrenage les roues ne tournent pas dans le même sens,cela dépend de la position des roues. Les roues en position impaire tournent dans le même sens, les roues en position paire tournent dans le sens inverse des précédentes.
Un nouveau problème se pose alors  : notre fouet ne comporte que trois roues dentées et celles qui sont en position impaire ne tournent pas dans le même sens.
Les élèves observent à nouveau le fouet, et l’élève, qui avait fait l’hypothèse de la forme des roues, constate que les petites roues ont une forme conique, mais surtout que la grande roue a deux faces. Ils concluent alors que la grande roue compte pour deux roues.

Pour matérialiser cela, et lever le trouble chez certains élèves, le schéma des roues du fouet est tracé.

Documents utilisés :
- par les élèves : les fiches CELDA n°1-2-3.
- par le maître : le livre du maître "Sciences et Technologie" CE2-CM, Nouvelle Collection Tavernier, Bordas.

Le mot du maître :

A partir d’un objet désuet, les élèves se sont passionnés pour ce travail de recherche.

Ils ont travaillé de façon autonome. Ils ont confronté leurs observations, leurs hypothèses, ont réalisé leurs expériences par petits groupes, et rapporté leurs conclusions, sans que j’intervienne autrement qu’en médiateur.

Ils ont pris conscience que les engrenages étaient importants et souvent présents dans leur vie de tous les jours (réveil mécanique, essoreuse à salade familiale, jeux).

Un élève qui possède un jeu permettant la réalisation de divers montages(K’nex), s’est à nouveau intéressé à ce jeu et a réalisé pour la classe : la réplique d’un batteur à oeufs, et un manège.

A la fin de ces séquences, les élèves qui ont le projet d'étudier le fonctionnement de leurs V.T.T. sont encore un peu plus enthousiastes.