Des ponts inspirés par L'architecte Calatrava
Objectif : Construire un pont inspiré de l'architecte Calatrava
Cycles d'apprentissage: 2e et 3e cycles du primaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème
Progression des apprentissages en S et T:
UNIVERS MATÉRIEL
Effets d’une force sur la direction d’un objet
Décrire l’effet d’une force sur un matériau ou une structure
Techniques et instrumentation
Conception et fabrication d’instruments, d’outils, de machines, de structures (ex. : ponts, tours), de dispositifs (ex. : filtration de l’eau), de modèles (ex. : planeur), de circuits électriques simples
Utiliser, dans un schéma ou un dessin, les symboles associés aux pièces mécaniques et aux composantes électriques
Tracer et découper des pièces dans divers matériaux à l’aide des outils appropriés
Utiliser les outils appropriés permettant une finition soignée
Logiciels utilisés (facultatif): Tinkercad, Illustrator ; Machine-outils (facultatif): Imprimante 3D, découpe laser
Cycles d'apprentissage: 2e et 3e cycles du primaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème
Progression des apprentissages en S et T:
UNIVERS MATÉRIEL
Effets d’une force sur la direction d’un objet
Décrire l’effet d’une force sur un matériau ou une structure
Techniques et instrumentation
Conception et fabrication d’instruments, d’outils, de machines, de structures (ex. : ponts, tours), de dispositifs (ex. : filtration de l’eau), de modèles (ex. : planeur), de circuits électriques simples
Utiliser, dans un schéma ou un dessin, les symboles associés aux pièces mécaniques et aux composantes électriques
Tracer et découper des pièces dans divers matériaux à l’aide des outils appropriés
Utiliser les outils appropriés permettant une finition soignée
Logiciels utilisés (facultatif): Tinkercad, Illustrator ; Machine-outils (facultatif): Imprimante 3D, découpe laser
Mise en situation
Cette situation d’apprentissage STIAM se décline en deux versions. La première s’adresse à des élèves du premier cycle du primaire, et la deuxième, à des grands du deuxième cycle. Les élèves s’inspirent de l’univers créatif de l’architecte Santiago Calatrava pour concevoir les plans sur Tinkercad avec des solides géométriques. Le cahier de charge précise les contraintes à respecter par les apprentis ingénieurs, notamment certaines frises et des motifs en dallage. Puis, les élèves entreprennent la fabrication de leur pont. Ils vivront une démarche de conception. L’enseignant présente aux élèves différents ponts dans l'album Comment on construit un pont ? : pont naturel, à arc, à poutres, suspendu et à haubans. Puis, il les invite à distinguer les 5 types de pont dans leur journal scientifique.
Lecture interactive de l'oeuvre Comment on construit un pont ?
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Présenter aux élèves l'album Comment on construit un pont ? La lecture interactive de cet ouvrage permet de mettre en relief les différents ponts : naturel, à arc, à poutres, suspendu et à haubans.
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Beliaev, R. (2021). Comment on construit un pont ? Montréal : La Pastèque.
Dans cet album, Beliaev présente les toutes premières constructions depuis l’Antiquité, les types d’appuis, les ponts les plus connus, ceux qui dépassent tous les records, les grands bâtisseurs, etc. Et ce, toujours avec un souci de décrire comment ces ponts supportent les lourds charges qui le traverseront. Avec simplicité, l'auteur décrit comment on installe les piles d’un pont et comment on conçoit la portée, notamment. Cet ouvrage constitue un très bon point de départ pour initier une situation d’apprentissage susceptible d'amener les élèves à construire un prototype rigoureusement solide.
Dans cet album, Beliaev présente les toutes premières constructions depuis l’Antiquité, les types d’appuis, les ponts les plus connus, ceux qui dépassent tous les records, les grands bâtisseurs, etc. Et ce, toujours avec un souci de décrire comment ces ponts supportent les lourds charges qui le traverseront. Avec simplicité, l'auteur décrit comment on installe les piles d’un pont et comment on conçoit la portée, notamment. Cet ouvrage constitue un très bon point de départ pour initier une situation d’apprentissage susceptible d'amener les élèves à construire un prototype rigoureusement solide.
Défi 1 : concevoir et fabriquer un pont capable de soutenir de grandes charges
L’enseignant présente aux élèves du premier cycle le problème suivant : fabriquer un pont de 40 cm de longueur et de 12 cm de largeur pouvant supporter une masse de 5 kg. Aux deux extrémités, une longueur de 5 cm pourra reposer sur un petit banc.
Les élèves du deuxième cycle reçoivent quant à eux une carte topographique de la région qui doit accueillir un pont inter-rives. À l’aide de l’échelle sur la carte, les élèves doivent déduire les mesures réelles du pont à construire en tenant compte du relief et du cahier de charge. Le pont doit supporter une masse de 5 kg. Il est important de soutenir les élèves afin qu’ils puissent bien identifier et cerner le problème.
Les élèves du deuxième cycle reçoivent quant à eux une carte topographique de la région qui doit accueillir un pont inter-rives. À l’aide de l’échelle sur la carte, les élèves doivent déduire les mesures réelles du pont à construire en tenant compte du relief et du cahier de charge. Le pont doit supporter une masse de 5 kg. Il est important de soutenir les élèves afin qu’ils puissent bien identifier et cerner le problème.
- 150 bâtons en bois
- colle chaude
- masses et grosses briques
Défi 2 : S'inspirer de l'univers créatif de calatrava
Proposer aux élèves le défi de concevoir et de fabriquer un pont à partir de l'univers créatif d'un architecte de génie : Santiago Calatrava ! Naviguer avec les élèves sur le site internet de l'architecte. L'onglet "projets" entraîne le visiteur dans le différents projet d'architecture et d'ingénierie. Dans la démarche de création qu’ils entreprennent, les élèves exploitent les idées de création inspirées par les ponts et autres constructions de l’architecte. L’enseignant amène les élèves à faire ressortir la grande modernité et l’audace dans le style de Calatrava. Les élèves identifient des éléments urbains et organiques dans le travail de l’architecte. Ils en dressent une liste pour les inspirer dans leur propre création. Les élèves mijotent des idées qu’ils notent dans leur journal.
Au cours suivant, les différents niveaux conçoivent les plans de leur pont sur Tinkercad. Les élèves convertissent leurs mesures en millimètres pour travailler dans le logiciel en ligne. Du côté des petits, ce sont les solides géométriques qui orientent la conception. Le cahier de charge invite notamment les élèves à transformer les cubes en prismes rectangulaires. Ils créent un pont symétrique dans lequel on retrouve une frise. Chez les plus vieux, on précise également que la texture du couvre-sol doit présenter des motifs de dallage.
Au cours suivant, les différents niveaux conçoivent les plans de leur pont sur Tinkercad. Les élèves convertissent leurs mesures en millimètres pour travailler dans le logiciel en ligne. Du côté des petits, ce sont les solides géométriques qui orientent la conception. Le cahier de charge invite notamment les élèves à transformer les cubes en prismes rectangulaires. Ils créent un pont symétrique dans lequel on retrouve une frise. Chez les plus vieux, on précise également que la texture du couvre-sol doit présenter des motifs de dallage.
Préparation
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Élèves de premier cycle :
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Élèves de deuxième cycle :
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Au troisième cours, après avoir fait approuver leur plan sur Tinkercad, les élèves planifient leur démarche. Ils identifient quels matériaux ils auront besoin et en dressent une liste. Ils mesurent, percent et découpent les matériaux. Au fur et à mesure que leur prototype de pont avance, ils consignent leurs observations dans leur journal scientifique. Selon le type de pont qu’ils ont choisi, ils utilisent tantôt des pylônes, des sustentes, des poutres ou des haubans pour solidifier l’assemblage.
Pour tester la résistance de leur pont, l’enseignant dépose une première charge de 1 kg au centre du tablier. Si le pont tient le coup, il ajoute 1 kg à chaque 5 secondes. Après avoir testé leur prototype, les élèves notent leurs observations et modifient leur pont au besoin. Ils installent l’ensemble de lumière DEL. À la fin de l’activité, les élèves font le bilan des défis qu’ils ont réalisés. Ils notent des améliorations qu’ils ont apportées à leur prototype et se demandent si leur pont respecte les contraintes formulées dans le cahier de charge. Au dernier cours, les élèves présentent leur pont et expliquent comment ils ont été inspirés par Santiago Calatrava dans leur processus créatif. Une exposition peut être également organisée dans l’école pour permettre aux élèves d’expliquer leur démarche à leurs pairs.
Pour tester la résistance de leur pont, l’enseignant dépose une première charge de 1 kg au centre du tablier. Si le pont tient le coup, il ajoute 1 kg à chaque 5 secondes. Après avoir testé leur prototype, les élèves notent leurs observations et modifient leur pont au besoin. Ils installent l’ensemble de lumière DEL. À la fin de l’activité, les élèves font le bilan des défis qu’ils ont réalisés. Ils notent des améliorations qu’ils ont apportées à leur prototype et se demandent si leur pont respecte les contraintes formulées dans le cahier de charge. Au dernier cours, les élèves présentent leur pont et expliquent comment ils ont été inspirés par Santiago Calatrava dans leur processus créatif. Une exposition peut être également organisée dans l’école pour permettre aux élèves d’expliquer leur démarche à leurs pairs.
Quelques prototypes d'élèves
télécharger le cahier de l'élève
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Premier cycle
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Deuxième cycle
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Gagnier, S. (2022). Des ponts, des passerelles et des albums pour créer les plus audacieuses structures. Le Pollen, (38), 325-330.
