Cours complet sur les circuits electriques


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Cours complet sur les circuits électriques

Le volume «circuits électriques et chemins du courant» fait partie du programme de cours élémentaire. Cette démarche basée sur l’expérience est destinée à accomplir deux tâches importantes :

  1. Apporter à vos élèves par des expériences scientifiques attrayantes, de quoi étendre leur fascination naturelle du monde et de les aider dans leur apprentissage des notions et des concepts scientifiques dont ils auront besoin dans leurs études ou dans leur vie future.
  2. Vous fournir à l’aide d’un guide, le support dont vous avez besoin pour enseigner dans l’esprit scientifique de l’exploration et de la découverte.

Les modules lnsights reflètent l’idée que les enfants viennent à l’école avec un vécu qui forme leur compréhension et leur manière de voir le monde. Dans chaque module, les enfants utilisent des matériaux nouveaux et intéressants pour étudier les phénomènes et explorer un thème scientifique en profondeur. Ils développent une réflexion et utilisent des capacités en observant, en questionnant, en élaborant des théories, en se trompant, et en discutant, analysant, et communiquant leurs réflexions et leurs découvertes avec leurs camarades.

Le livre lnsights est conçu pour que vos élèves adoptent une réelle démarche scientifique , mais sans perdre de vue le côté amusant de la science. La science est avant tout, un moyen de découvrir les agréables surprises de l’univers .

Introduction à

« Circuits électriques et chemins du courant »

A la maison, à l’école, et dans leur voisinage, les enfants sont entourés par des appareils électriques jouant un rôle important dans notre vie de tous les jours. Ils allument la lumière, prennent des ascenseurs, écoutent la radio, regardent la télévision, et s’amusent avec des jouets à piles. La plupart des enfants savent que l'électricité fait fonctionner des choses; cependant, ils ont une faible compréhension de ce que c’est et de la manière dont ça fonctionne.

Dans ce module, les élèves développent une base pour la compréhension de l'électricité en élève ses propriétés dans des circuits simples . L’enseignant commence par demander aux élèves de penser à ce qu’ils savent déjà sur l'électricité et de le mettre en commun, et ce qu’ils aimeraient savoir. Avec leur intérêt accru et le matériel nécessaire en main, les élèves ont la possibilité de découvrir quelques manifestations de l'électricité en utilisant des piles, des fils électriques, des ampoules et des moteurs. Comme les élèves réfléchissent sur leur expérience personnelle et font de nouvelles expériences, ils sont encouragés à interpréter les phénomènes observables, par exemple l’éclairement d’un filament d’ampoule, comme étant la preuve de quelque chose se passe à l’intérieur du circuit électrique. A travers une série d'expériences retranscrites, les élèves travaillent seuls, par petits groupes, et ensemble en tant que classe, pour comprendre la manière de réaliser un circuit complet permettant de produire le courant qui allume l’ampoule ou fait tourner le moteur.

Le module « circuits électriques et chemins du courant » donne aussi l’occasion aux élèves d’utiliser une variété de démarches scientifiques et de capacités d’élaboration. En découvrant le phénomène, ils l’observent de près et analysent leurs observations. Ils posent des questions, partagent des idées, résolvent des problèmes et prédisent de nouveaux résultats. L’enregistrement des expériences, y compris des schémas et des descriptions précises, est nécessaire en tant qu’accumulation de données. A la fin du module les élèves utilisent ce qu’ils ont appris pour concevoir des boîtes mystérieuses .

Aperçu des objectifs, des concepts et des aptitudes

Les objectifs

Les élèves acquièrent la connaissance de certaines des propriétés de l'électricité à partir de circuits simples montés en série ou en dérivation.

Les élèves acquièrent les notions d’interrupteur, de fusible, de conducteur et d’isolant.

Les élèves développent une démarche scientifique et une capacité d’élaboration. Les élèves développent une capacité de travail de groupe.

Les élèves appliquent leurs connaissances des circuits de base à leur vie quotidienne.

Organisation des thèmes majeurs

Intégrer les connaissances

Utiliser les connaissances pour résoudre des problèmes Etendre les connaissances à des situations analogues Inventer

Conseils pour l’enseignant

Niveau de l’enseignement

Ce livre est conçu principalement pour les classes de cycle 3.

Temps et planification

Les 15 séquences d'apprentissage dans ce module peuvent être faites au minimum en 20 séances. En fonction de l'intérêt que portent vos élèves et du choix de l’utilisation des sciences en rapport avec les autres matières, vous pouvez adapter le nombre de séances pour certaines séquences. Avant que vous commenciez, nous vous suggérons de revoir les expériences et de développer votre propre planning.

Intégration au programme et les extensions

Les activités de ce module représentent seulement un début. Les élèves s’interrogent souvent sur l'électricité et sur les appareils qu’elle fait fonctionner. Si vous avez la place, nous vous encourageons à définir un lieu dédié à « circuits électriques et chemins du courant », où les élèves pourraient travailler, achever un travail, ou s’investir plus en avant en construisant un clignotant ou en câblant une maquette de maison. L’étude de « circuits électriques et chemins du courant » peut aussi mener à l’étude d’autres parties du programme comme l’histoire, l’étude des problèmes des énergies actuelles, et l’utilisation des différentes formes d’énergie au cours de l’histoire. Chaque expérience se conclut sur des idées de tels prolongements. Nous vous pressons aussi d’utiliser les livres, les histoires, les chansons, et l’art pour enrichir les expériences des élèves. La section « ressources de l’enseignant » procure un point de départ. Vous et vos élèves pouvez aussi collecter ou dessiner des images pour une exposition sur panneau à propos des outils électriques et de la manière dont l'électricité est utilisée dans la vie courante.

Le développement du langage fait partie intégrante de ce livre. Des petits et des grands groupes de discussion sont recommandés. Les panneaux dans la classe, des cahiers de science, et des activités à la maison encouragent des élèves à enregistrer attentivement et analyser leur travail. La plupart des expériences soulignent un ou plusieurs termes scientifiques qui, s’ils sont étrangers aux élèves, peuvent être introduit une fois que les élèves ont acquis la compréhension du phénomène. Nous vous recommandons de ne pas enseigner ces mots de façon isolée au début de la séquence. Une bonne partie de ce travail de développement de la langue peut être intégrée avec le cours de français et prolongée bien au-delà.

Afin de mesurer l’éclairement de leurs ampoules, les élèves fabriquent un « mesureur d’éclairement » . Une étude des autres mesures et outils de science compléterait ce travail .

Dans plusieurs activités de prolongement il est recommandé d’inviter des intervenants pour parler aux élèves des sciences, des technologies, et des métiers. Vous pouvez contacter parents, lycées et facs locales, musées, compagnie d'énergie, et ainsi de suite...

Prise de notes

Enregistrer des observations et des idées est une partie importante de ce module. Chaque élève emploiera un Cahier de science pour enregistrer ses observations, données, et interprétations. Une reproduction d’un modèle de ce cahier de science est incluse dans le guide du professeur. Vous trouverez aussi des Pages de Compte Rendu de Groupe dans certaines séquences. Vous aurez besoin de reproduire ces deux types de feuillets et de les distribuer avec le matériel.

Les devoirs à la maison

Les devoirs à la maison sont simples. Ils mettent en pratique les activités apprises en classe dans un environnement différent. Ces devoirs aident aussi les familles à comprendre et à s’impliquer dans le travail de leur enfant. Un exemple de Feuille de devoir est inclus dans le livre. A la fin de la séquence 1 se trouve une lettre destinée aux parents décrivant les devoirs à la maison.



Le travail en groupe

Dans ce module « circuits électriques et chemins du courant », les élèves travaillent par deux et souvent par groupes de quatre. Travailler en groupe demande de la pratique pour les élèves et l’enseignant ; cela fonctionne rarement en douceur quand c’est le premier essai. Au début, vous aurez à passer beaucoup de temps à aider les élèves à prendre certaine habitudes nécessaires et à encourager de bons échanges entre les groupes. Etre patient amène toujours un résultat. Les élèves ne sont pas seulement activement impliqués dans leur apprentissage mais profitent aussi de l'interaction avec les autres.

La première séquence demande de répartir les élèves en groupes de quatre. Initialement, vous aurez peut-être besoin de faire quelques ajustements dans les groupes pour obtenir un bon travail. Les élèves développent une bonne interaction au sein du groupe et le sens des responsabilités si chacun a un rôle particulier. Nous suggérons de définir le rôle de chacun. Si votre classe est importante vous aurez peut-être besoin d’assigner plus d’une personne à chaque tache. Les tâches devraient changer à chaque séquence pour que les élèves, en étant confrontés à des tâche variées, développent des aptitudes diversifiées.

Enseigner à des élèves d'origines diverses

Les livres Insights ont été développés, pilotés, et testés dans des classes urbaines. Ceci a permis de comprendre ce qui est important pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences, face à ces différentes populations d’élèves. Voici quelques suggestions :

Etre sensible aux différences culturelles entre vos élèves en encourageant le partage de leurs expériences préalables et la reconnaissance de la richesse des différences culturelles.

Aider les élèves à comprendre comment les concepts scientifiques peuvent avoir un rapport avec leurs expériences précédentes, et leurs vies actuelles.

Compléter nos suggestions dans les annexes et la section « ressource » avec des remarques supplémentaires sur la diversité des individus qui font la sciences actuelle ou qui l’on fait historiquement.

Quand une activité de prolongement suggère d’inviter une personne extérieure à votre classe, faites un effort pour repérer le rôle des femmes, des minorités, des gens définitivement ou temporairement handicapés,... , tout ceux qui représentent de manière différente la diversité de vos élèves.

Les modules lnsights sont idéaux pour des classes avec des élèves de diverses origines linguistiques.

Quelles que soient leurs origines linguistiques, les élèves s’engagent de façon égale dans les expériences.

Les élèves ont beaucoup d'occasions de développer leur maîtrise des langages oral et écrit dans le cadre du travail de groupe sur des expériences intéressantes et pleines de sens.

Suivre les élèves déficients physiques ou mentaux

Les modules Insights sont bien adaptés pour des élèves ayant apparemment des besoins variés. Pour y parvenir nous vous recommandons :

De fournir à vos élèves un environnement sensible et sûr pour exprimer leurs idées.

D’encourager des élèves à partager et reconnaître leurs idées à propos des concepts scientifiques qu’ils ont découvert au fil des expériences;

De contrôler les progrès des élèves grâce à un suivi continu.

De fournir des directions plus spécifique et des expériences supplémentaires pour aider les élèves à clarifier leur compréhension d'un concept scientifique.

De fournir différentes manières d’organiser et de communiquer à propos des expériences scientifiques : des manipulations, des exemples, de l’écriture, des dessins, des diagrammes, et des discussions.

De fournir le soutien et les directions spécifiques pour le travail en groupe, en favorisant le travail à deux plutôt qu’à quatre, d’enseigner la collaboration en groupe, de laissser du temps pour la réflexion de groupe.

Du fait de la variété sensorielle qu’ils proposent, de la variété de modèles, les modules

Insights sont bien pour des élèves avec des incapacités physiques. Suivez les instructions

suivantes pour un meilleur enseignement :

Consulter le médecin de l'élève afin de voir ses limites et ses capacités.

Adapter l'environnement physique de la classe pour fournir une proximité appropriée aux matières, espace et / ou support, suivant les besoins des élèves.

Développer un "système copain" si bien qu’un élève ayant des besoins spécifiques puisse s’adresser à un camarade.

Consulter un professeur ou un spécialiste de votre école ou autre pour du matériel supplémentaire, aides et / ou idées.

Le matériel

Le matériel dont vous avez besoin pour ce livre est supposé d’obtention facile. Les expériences réalisées par les élèves avec ce livre peuvent être enrichies par des livres, des magazines et du matériel audiovisuel. Vous pouvez donner la section « ressource de l’enseignant » à votre libraire et lui demander une sélection de livres pour votre classe.

La distribution du matériel et son stockage seront facilités si les élèves stockent tout le matériel dans des boîtes de groupe. Affectez un lieu au rangement, et faites ajouter le matériel dans ces boîtes avant chaque nouvelle séquence en vous faisant aider des élèves,.

Les préparatifs

Si vous n’avez jamais enseigné l'électricité ou si vous avez peu d’expérience sur le sujet, vous ne devez pas vous sentir intimidé par ce module. Lisez la section d'arrière-plan scientifique et travaillez avec le matériel comme suggéré ; apprenez et expérimentez avec vos élèves .

Les règles de sécurités

Les points suivants présentent les règles générales de sécurité qui devraient toujours être observées dans une classe. Elles sont à ajouter aux règles dépendant du matériel utilisé. Assurez vous que les élèves ainsi que les adultes ont bien compris ces règles. Tout au long des séquences, vous aurez fréquemment à rappeler les règles de sécurité aux élèves. Elles seront aussi notifiées à plusieurs moments dans le Cahier de sciences, les pages de Devoirs à la maison et signalées par la mention "SECURITE."

  1. Obtenez une copie des règlements locaux et nationaux de la sécurité à l’école
  2. Vérifiez votre classe périodiquement pour vous assurer que toutes les précautions pour une bonne sécurité sont prises.
  3. Assurez que tout le matériel est correctement rangé. Le local de rangement et le matériel doivent être clairement étiquetés. Utilisez des conteneurs facile à manier.
  4. Familiarisez vous avec l'équipement et les expériences.
  5. Surveillez toujours vos élèves de près.
  6. Au début de chaque séquence, revoyez avec vos élèves toutes les règles de sécurité.
  7. Prévoyez suffisamment de temps pour nettoyer et ranger le matériel après chaque activité.
  8. Assurez vous de connaître les procédures à suivre si un élève se blesse.

Les points suivants constituent une liste de règles de sécurité, à afficher pour que les élèves en prennent connaissance;

  1. Déclarez tous les accidents au professeur quelle que soit leur gravité.
  2. Ne touchez pas votre visage, votre bouche, vos oreilles, ou vos yeux lorsque vous travaillez avec des plantes, des animaux, ou des produits chimiques.
  3. Ne goûtez jamais, ne sentez jamais une substance inconnue ; lorsqu’on vous demande de sentir une substance, agitez doucement votre main au dessus du produit pour attirer le parfum vers votre nez.
  4. Lavez vous les mains, et nettoyer votre espace de travail après chaque expérience.
  5. Lorsque l’on travaille avec l'électricité:
  6. Ne touchez jamais un appareil électrique qui vient juste d’être utilisé. Certains peuvent rester chauds pour un temps assez long.

Aperçu

  1. Ne court-circuitez jamais une pile (= connectez ensemble les deux pôles d’une manière directe) . Ceci peut être la cause de températures élevées.
  2. Lorsque vous débranchez une prise électrique, ne tirez pas sur le fil mais sur la prise.
  3. Ne tentez jamais une expérience avec l'électricité chezvous

Les activités de ce module sont parfaitement sûres. Cependant, l’énergie électrique peut être dangereuse. Discutez de la sécurité avec les élèves lors de la deuxième séquence. Nous recommandons aussi de rappeler la sécurité aux élèves tout au long du module. Lire la section arrière plan scientifique pour plus d’information sur la sécurité. Votre compagnie d'électricité locale possède probablement du matériel gratuit sur la sécurité d’utilisation de l'électricité et a peut-être un intervenant disponible pour venir parler dans votre classe.



Votre rôle

Le rôle du professeur lorsqu’il dirige les expériences est crucial et ne doit pas être pris à la légère. Beaucoup d'élèves ne sont pas habitués à travailler individuellement, ou en groupes. Particulièrement lors des premières séances mais aussi tout au long du module, les élèves ont besoin d’être dirigés et encouragés. En tant que « maître d’oeuvre » de ce module, vous avez différents rôles:

Suivre le modèle scientifique. Votre objectif est d’apprendre aux élèves la démarche scientifique: en posant des questions, en essayant du nouveau matériel, en émettant des hypothèses, en faisant des erreurs, et en posant encore plus de questions. La meilleure façon d’apprendre aux élèves ce raisonnement est de l’acquérir vous même. Vous n’avez pas besoin d'agir en tant qu’expert scientifique pour diriger les séances : soyez un débutant avec vos élèves. Pour acquérir le raisonnement, vous pouvez.:

travailler directement avec vos élèves sur le matériel scientifique ;

vous permettre de faire des erreurs et montrer comment les erreurs peuvent être bénéfiques ;

reconnaître ce que vous ne connaissez pas et montrez aux élèves comment trouver l’information auprès d'autres personnes, de livres, ou par davantage d’exploration;

poser des questions et accepter qu’il y ait plus d’une réponse possible;

remettre en question votre propre pensée quand vous apprenez quelque chose de nouveau.

Aperçu

Encourager l'exploration. Vos élèves travailleront principalement en petits groupes. Il est important pour vous de circuler et d’encourager l'exploration. La façon dont vous établissez les groupes et dont vous distribuez les rôles est importante pour établir un travail de groupe productif. Quand vous circulez parmi les groupes :

Encouragez la participation de tous les membres du groupe, en les aidant à devenir leur propre système d’entraide;

Aidez les groupes à mener à bien eux-mêmes leur projet, résistez à la tentation de résoudre les problèmes à leur place;

Rappelez aux élèves de prendre des notes sur leur travail;

Du début à la fin, poser des questions qui fournissent des direction et des défis;

Encourager les élèves à réfléchir sur ce qu'ils connaissent déjà et à appliquer ces connaissances aux nouvelles situations;

Participer vous-même, asseyez-vous dans les groupes différents et prenez part aux discussions comme un membre du groupe ; explorez avec les élèves.

L'exploration doit continuer au-delà de la séquence. Vous pouvez étendre le sujet à d’autres matières en :

Créant un lieu dans la classe pour davantage d’explorations avec le matériel; Laissant le temps pour des projet individuels ou par petits groupes;

Initiant un projet qui est basé sur la séquence mais en y incluant d’autres sujets, tels que les maths, l’art...

Reliant les expériences dans la classe avec la vie quotidienne des élèves.

Faciliter les discussions. Les discussions par petits groupes ou avec toute la classe sont une partie importante de chaque séquence. Les discussions permettent aux élèves de réfléchir sur ce qu’ils connaissent déjà, de prendre conscience qu’ils font des suppositions et ont parfois des préjugés, d’apprendre de quelqu’un d’autre, et de développer et d’améliorer leur habileté à communiquer. Les discussions fournissent aussi une occasion pour vous d’évaluer les connaissances des élèves et d’organiser ce qu'ils connaissent, ce qu’ils ont déjà expérimenté. Quelques suggestions pour animer les discussions :

Faire de la discussion un dialogue, un vrai échange d'idées et d’impressions entre vous et vos élèves, et entre des élèves eux-mêmes.

Donner de l’importance à chaque intervention d'élève.

Table des matières

INTRODUCTION A « CIRCUITS ELECTRIQUES ET CHEMINS DU COURANT »  .. ................... 4

Aperçu des objectifs, des concepts et des aptitudes .. .. ...................... 5

CONSEILS POUR L’ENSEIGNANT  .. .. .. .. .......... 7

Niveau de l’enseignement  .. .. .. .. ............. 7

Temps et planification .. .. .. .. ................... 7

Intégration au programme et les extensions .. .. .. ......... 7

Prise de note  .. .. .. .. .. ......... 9

Les devoirs à la maison  .. .. .. .. ................ 9

Le travail en groupe .. .. .. .. ...................... 9

Suivre les élèves avec des déficiences physiques ou mentales .. .. ......10

Le matériel .. .. .. .. .. ............11

Les préparatifs .. .. .. .. .. ......12

Votre rôle  .. .. .. .. .. ............ 13

OSSATURE .. .. .. .. .. ................

Cadre de l’enseignement et de l’apprentissage  .. .. ........................ 16

Réflexion scientifiques et habilité d’exécution .. .. ...........19

Cadre de l’évaluation  .. .. .. .. ............... 20

Organisation de Chaque Expérience D'apprentissage  .. .. ............... 23

SOMMAIRE DES EXPERIENCES SUR « CIRCUITS ELECTRIQUES ET CHEMINS DU COURANT » ..... 25

LISTE DU MATERIEL .. .. .. .. .. .. 28

QUESTIONNAIRE D’INTRODUCTION .. .. .. .. ... 29

EXPERIENCE 1 : QUE SAVONS-NOUS DEJA ? .. .. .. ..............42

EXPERIENCE 2 : CIRCUITS ET MOTEURS ?  .. .. .. .................53

EXPERIENCE 3 : ECLAIRER L'AMPOULE .. .. .. .....................63

EXPERIENCE 4 : QU’Y A-T-IL DANS L'AMPOULE ?  .. .. .. .....72

EXPERIENCE 5 : CONDUCTEURS ET NON CONDUCTEURS .. .. ................... 82

EXPERIENCE 6 : PREDICTIONS #1  .. .. .. .. ..... 91

EXPERIENCE 7 : PREDICTIONS #2 (EVALUATION AVANCEE) .. .. ........... 100

EXPERIENCE 8 : CIRCUITS EN SERIE .. .. .. ........................ 106

EXPERIENCE 9 : PHOTOMETRE  .. .. .. .. ....... 115

EXPERIENCE 10 : CIRCUITS EN PARALLELE .. .. .. ............. 126

EXPERIENCE 11 : INTERRUPTEURS  .. .. .. ......................... 135

EXPERIENCE 12 : RESISTANCE ELECTRIQUE  .. .. .. ........... 144

EXPERIENCE 13 : FUSIBLES  .......... .. .. .. .... 155

EXPERIENCE 14 : CIRCUITS CACHES .. .. .. ....................... 165

EXPERIENCE 15 : BOITES MYSTERIEUSES EVALUATION AVANCEE .. ......................... 173

EVALUATION FINALE .. .. .. .. ...................... 182

CIRCUITS ELECTRIQUES ET CHEMINS DU COURANT ARRIERE-PLAN SCIENTIFIQUE .. ...193

GLOSSAIRE DES TERMES SCIENTIFIQUES  .. .. .. ................. 201



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