8
e
année – Matière et énergie
Résumé de la leçon : Les élèves créeront une simulation interactive qui démontre le rôle de la masse, du volume et de
la masse volumique dans le comportement d’objets dans des fluides.
Attentes du programme-cadre : Ces attentes ont pour but de souligner les nombreuses façons dont cette leçon peut
soutenir le programme-cadre. Il n’est ni attendu ni nécessaire que le personnel enseignant satisfasse à toutes ces
attentes en même temps. Les enseignantes et enseignants sont encouragés à sélectionner les attentes les plus
pertinentes en se basant sur leur contexte unique et à leurs attentes pour la leçon.
Sciences et technologie
Mathématiques
Français – Écriture
Attentes générales
A2. utiliser le codage pour examiner
et modéliser des concepts, et
analyser l’incidence du codage et des
technologies émergentes sur la vie
quotidienne et les secteurs liés aux
STIM.
A3. démontrer sa compréhension des
applications pratiques des sciences et
de la technologie, ainsi que des
contributions aux sciences et à la
technologie d’individus ayant vécu
diverses expériences.
C2. démontrer sa compréhension des
propriétés et des utilisations des
fluides, qui sont à la base de la
mécanique des fluides.
Attentes particulières
A2.1 écrire et exécuter des codes lors
de l’exploration et de la modélisation
de concepts, notamment pour
automatiser de grands systèmes en
action.
A2.2 déterminer et décrire l’incidence
du codage et des technologies
émergentes, telles que les systèmes
d’intelligence artificielle, sur des
situations de la vie quotidienne et sur
des métiers spécialisés.
A3.3 analyser des contributions
apportées aux sciences et à la
technologie par diverses
communautés.
C2.2 décrire la relation entre la
masse, le volume et la masse
volumique.
C2.5 déterminer la flottabilité d’un
objet, à partir de sa masse
volumique, dans divers fluides.
Attentes générales
C3. mettre en application ses
habiletés en codage pour résoudre
des problèmes et créer des
représentations de situations
mathématiques de façons
computationnelles, à l’aide de
concepts et d’habiletés en codage.
Attentes particulières
C3.1 résoudre des problèmes et créer
des représentations de situations
mathématiques de façons
computationnelles en écrivant et
exécutant des codes, y compris des
codes comprenant l’analyse de
données afin de prendre des
décisions éclairées et de les
communiquer.
C3.2 lire et modifier des codes
donnés comprenant l’analyse de
données afin de prendre des
décisions éclairées et de les
communiquer, et décrire l’incidence
de ces changements sur les résultats
et l’efficacité.
Décomposition des attentes en matière de codage en sciences et en technologie :
Le programme-cadre de sciences et technologie de 8
e
année contient deux attentes liées au codage :
A2.1 écrire et exécuter des codes lors de l’exploration et de la modélisation de concepts, notamment pour
automatiser de grands systèmes en action.
A2.2 déterminer et décrire l’incidence du codage et des technologies émergentes, telles que les systèmes
d’intelligence artificielle, sur des situations de la vie quotidienne et sur des métiers spécialisés.
Pour paraphraser ces attentes et les exprimer dans un langage plus clair, on demande aux élèves :
● d’écrire du code pour démontrer un concept lié à la science, en se concentrant sur l’écriture de code qui
contient des éléments d’automatisation
● de montrer l’impact du codage sur nos vies
Ces deux attentes seront prises en compte dans le cadre du projet.
Objectifs d’apprentissage : Nous apprenons à écrire du code pour créer une simulation interactive qui démontre le rôle
de la masse, du volume et de la masse volumique dans le comportement d’objets dans des fluides.
Critères de réussite :
1. Je peux utiliser des instructions conditionnelles pour répondre à des données dans mon code
2. Je peux utiliser des blocs capteurs pour automatiser les réactions dans mon code
3. Je peux utiliser des variables pour stocker et traiter des données dans mon code
4. Je peux décrire le rôle de la masse, du volume et de la masse volumique et les relations entre eux
Profil STIM :
Marion Ross est une pionnière dans le monde de la dynamique des fluides, c’est-à-dire l’étude des
fluides. Cette physicienne écossaise a ouvert la voie à de nombreuses personnes dans son domaine.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, elle a travaillé pour le gouvernement britannique afin d’explorer
l’acoustique et l’hydrodynamique sous-marines. En 1943, elle a obtenu son doctorat et est ensuite
devenue la première directrice de l’unité de dynamique des fluides de l’Université d’Édimbourg.
Comme Marion, nous allons explorer les fluides afin de mieux comprendre leur comportement. C’est
parti!
Éveiller l’esprit :
1. Les élèves ont des niveaux d’expérience différents en matière de codage.
a) Si les élèves n’ont jamais fait l’expérience du codage, veuillez regarder la vidéo « What is Coding? » (en
anglais).
b) Si les élèves ont déjà fait l’expérience du codage, organisez une discussion rapide au cours de laquelle ils
partagent leur définition du codage. Voici quelques réponses à rechercher :
i. Le codage est le langage que parlent les ordinateurs
ii. Le codage est la façon dont nous parlons aux ordinateurs ou dont nous leur faisons faire ce que
nous voulons
iii. Le codage est les instructions que nous donnons à un ordinateur
2. En petits groupes ou avec la classe entière, faites une séance de remue-méninges avec les élèves pour générer des
idées et les concepts clés qui devraient être représentés dans leur simulation. Voici quelques exemples de
questions :
o En quoi consistent la masse, le volume et la masse volumique?
o Qu’est-ce que la flottabilité?
o Quel est l’effet de la masse, du volume et de la masse volumique sur la flottabilité?
Planification de notre projet :
Introduisez l’idée d’un organigramme, un type de diagramme qui montre la séquence d’étapes requises pour effectuer
un algorithme, des symboles précis étant utilisés pour représenter différentes structures de contrôle, Voici les symboles
utilisés dans un organigramme :
• Ovale – utilisé pour montrer le début et la fin du programme
• Parallélogramme – utilisé pour représenter les entrées et les sorties
• Rectangle – utilisé pour montrer le traitement (c’est-à-dire calcul ou
manipulation de données)
• Losange – utilisé pour montrer les décisions (c’est-à-dire instructions
conditionnelles)
• Lignes et flèches – utilisées pour relier les étapes afin de montrer la
direction dans laquelle elles sont exécutées et pour représenter les
boucles
• Texte et étiquettes – inclus avec les formes, au besoin
Comme le projet de chaque élève sera différent, il en sera de même pour les
organigrammes qu’ils créeront et les outils ou technologies qu’ils pourront
choisir pour créer leurs organigrammes (par exemple, stylo et papier,
applications et sites Web dédiés à la création d’organigrammes). Un exemple d’organigramme a été fourni ci-dessous
pour donner une idée générale du produit final.
Création de notre projet :
Cet exemple de code démontre comment le projet pourrait fonctionner. Veuillez noter que les sprites qui représentent
les molécules sont des copies exactes, alors le code de chacun est le même. Pour votre référence, Scratch détermine où
afficher les sprites et contrôle les mouvements en utilisant un système de coordonnées cartésiennes, (0,0) étant le
centre de l’écran. Il sera peut-être utile d’enseigner ce concept à l’avance, si les élèves ne le connaissent pas déjà.
Partie 1 : Création du contenant
1. Créez un sprite sur mesure qui servira de contenant en utilisant l’éditeur graphique. En utilisant l’outil Rectangle,
créez un rectangle ou un carré ayant un contour d’une épaisseur d’au moins 10 et un remplissage transparent.
2. Pour simuler l’effet d’un liquide, vous pouvez utiliser une autre forme rectangulaire pour remplir partiellement le
contenant, en veillant à ce qu’elle ne recouvre pas le contour noir de la forme originale. Si vous choisissez cette
option, assurez-vous que la couleur du « liquide » est différente de la couleur du contour du « contenant ».
Partie 2 : Création des variables Masse, Volume et Masse volumique
1. Créez trois nouvelles variables dans le menu orange Variables, que vous nommerez Masse, Volume et Masse
volumique.
2. Cliquez avec le bouton de droite sur chaque variable lorsqu’elle apparaît sur la scène et faites-en des barres de
défilement.
3. Cliquez de nouveau avec le bouton de droite sur chaque variable pour changer la plage de la barre de défilement.
a. Réglez Masse et Volume à un minimum de 1. Il est recommandé de commencer par une valeur maximale
de 100, mais cette valeur peut être modifiée en fonction de ce que vous essayez de simuler.
b. Réglez la Masse volumique à un minimum de 1 et un maximum de 5 si votre Masse et votre Volume ont
chacun une plage de 1 à 100.
Partie 3 : Création de l’objet
1. Ajoutez un sprite qui servira d’objet qui coulera ou flottera dans la simulation. Nous recommandons le sprite « ball »
prédéfini qui est déjà disponible dans Scratch. Vous pouvez également utiliser l’éditeur graphique pour créer votre
propre objet.
2. Ajoutez un bloc Quand le Drapeau vert est cliqué.
3. Ajoutez un bloc Aller à x: () y: () et réglez les coordonnées de départ.
4. Ajoutez un bloc Répéter indéfiniment. Toutes les étapes suivantes seront à l’intérieur de ce bloc.
Partie 4 : Instruction conditionnelle Couler
1. Ajoutez un bloc conditionnel Si () Alors et assurez-vous que ce bloc est à l’intérieur du bloc Répéter indéfiniment de
l’étape 4 de la partie 3.
a. Dans l’espace qui permet de définir la condition, ajoutez un bloc () > (). Dans le premier espace vide de ce
bloc, ajoutez un bloc ()/(). Il devrait maintenant y avoir trois espaces vides à remplir.
b. Ajoutez les blocs correspondant aux variables Masse, Volume et Masse volumique dans chacun de ces trois
espaces vides, dans l’ordre indiqué.
c. La condition finale devrait être « (Masse)/(Volume) > (Masse volumique) ».
2. À l’intérieur du bloc conditionnel Si () Alors, ajoutez un autre bloc conditionnel Si () Alors (Si imbriqué).
a. Dans l’espace qui permet de définir la condition, ajoutez un bloc Non ().
b. Dans l’espace prévu pour le bloc Non (), ajoutez un bloc Couleur () touchée?. Il est très important que la
couleur exacte soit correcte : vos yeux ne sont peut-être pas capables de distinguer les différences subtiles
entre les couleurs, mais votre ordinateur peut le faire. Utilisez donc le compte-gouttes de couleur pour
sélectionner la nuance exacte du sprite contenant créé dans la partie 1.
3. À l’intérieur du deuxième bloc conditionnel Si () Alors créé à l’étape précédente, ajoutez un bloc Mettre y à ().
Réglez cette valeur à -5. Ainsi, lorsque les valeurs pour la masse, la masse volumique et le volume devraient faire
couler l’objet, celui-ci ne descendra sur l’écran que jusqu’à ce qu’il touche le contour du contenant, afin qu’il ne
« fuie » pas en dehors du sprite contenant.
Partie 5 : Instruction conditionnelle Flotter
1. À l’extérieur des deux instructions conditionnelles de la partie 4, mais toujours à l’intérieur du bloc Répéter
indéfiniment de la partie 3, ajoutez un autre bloc conditionnel Si () Alors.
a. Dans l’espace qui permet de définir la condition, ajoutez un bloc () < (). Dans le premier espace vide de ce
bloc, ajoutez un bloc ()/(). Il devrait maintenant y avoir trois espaces vides à remplir.
b. Ajoutez les blocs correspondant aux variables Masse, Volume et Masse volumique dans chacun de ces trois
espaces vides, dans l’ordre indiqué.
c. La condition finale devrait être « (Masse)/(Volume) < (Masse volumique) ».
2. À l’intérieur du bloc conditionnel Si () Alors ajouté à l’étape précédente, ajoutez un autre bloc conditionnel
Si () Alors (Si imbriqué).
a. Dans l’espace qui permet de définir la condition, ajoutez un bloc () < ()
b. Dans le premier espace du bloc () < (), ajoutez le bloc variable Ordonnée y. Cela permettra à l’instruction
conditionnelle d’évaluer la position actuelle du sprite le long de l’axe des y.
c. Dans le deuxième espace du bloc () < (), écrivez la coordonnée y au point auquel l’objet aura atteint le bord
supérieur du liquide que vous avez simulé dans le sprite contenant. Dans l’exemple de code fourni, cette
coordonnée serait 0. La vôtre pourrait être différente selon la taille de votre sprite contenant et l’endroit
où vous l’avez positionné sur l’écran.
3. À l’intérieur du deuxième bloc conditionnel Si () Alors créé à l’étape précédente, ajoutez un bloc Mettre y à ().
Réglez cette valeur à 5. Ainsi, lorsque les valeurs pour la masse, la masse volumique et le volume devraient faire
flotter l’objet, celui-ci ne s’élèvera sur l’écran que jusqu’à ce qu’il semble atteindre la « surface » du liquide.
Extensions
● Ajoutez une autre variable modifier le type de liquide représenté à l’écran. Dans cet exemple, le liquide représenté
est l’eau, qui a une masse volumique de 1 g/cm
3
. Comment cela affectera-t-il le comportement de l’objet et s’il va
couler ou flotter?
● Envisagez d’ajouter des effets sonores à la simulation en utilisant les sons prédéfinis dans Scratch ou d’utiliser
l’éditeur de sons pour enregistrer leurs propres sons. Les blocs Jouer le son () et Jouer le son () jusqu’au bout
permettront aux élèves d’insérer ces fichiers dans leur code.
● Pour en apprendre davantage sur les fluides et la flottabilité, les livres et vidéos suivants sont suggérés :
o Buoyancy: What Makes Something Float or Sink? de Kids Want to Know
o Science Max - Volume, Mass and Density - Full Episode de TVOkids
o Density - Why does oil float on water? de It’s AumSum Time
Partage de notre travail/Consolidation : Les élèves peuvent partager leurs projets Scratch en suivant ces étapes.
1. Les élèves devraient avoir le temps de partager leurs projets avec d’autres et d’effectuer une autoévaluation et une
évaluation par les pairs. Cela peut se faire sous différentes formes, notamment une visite de galerie, une
présentation à l’ensemble de la classe ou un « échange » de leur projet avec un autre élève. Les élèves peuvent
faire des commentaires de différentes façons, y compris par écrit et verbalement. Une variété d’options et de
modèles de commentaires sont disponibles dans l’annexe A.
2. Un aspect important de l’évaluation de la compréhension des élèves consiste à se concentrer sur le processus et
non sur le produit. Bien qu’il soit important d’avoir un produit final qui fonctionne comme prévu, on demande
souvent aux élèves de produire quelque chose dans un délai limité; il est donc possible qu’avec plus de temps, un
élève aurait été capable d’obtenir un produit entièrement fonctionnel.
Pour évaluer l’apprentissage, les enseignantes et enseignants peuvent discuter avec les élèves tout au long de la
création de leurs projets en utilisant les questions anecdotiques de l’annexe B et documenter ces discussions à
l’aide d’un tableau d’observations anecdotiques. Les enseignantes et enseignants sont invités à prendre en compte
les stratégies de résolution de problèmes utilisées par les élèves tout au long du projet, leur capacité à expliquer le
fonctionnement de leur projet et ce qu’elles ou ils pourraient faire différemment à l’avenir.
3. Une grille d’évaluation peut être utilisée pour évaluer le produit final. Cet outil et les autres outils d’évaluation
peuvent être modifiés au besoin.
Modifications pour insuffisance ou absence de technologie :
● Bien qu’il soit idéal d’avoir un appareil par élève, cela n’est pas la réalité dans de nombreuses salles de classe. Si
vous prévoyez de faire travailler les élèves en groupes, nous recommandons un maximum de 2 élèves par groupe
afin de maximiser le temps « pratique » de codage. Si l’accès aux appareils est limité, vous pouvez mettre en œuvre
cette leçon dans le cadre d’une rotation de stations dans votre classe ou utiliser une autre stratégie pour travailler
en petits groupes.
● Si vous n’avez accès à aucun appareil, vous pouvez :
o imprimer les images des blocs Scratch dans le dossier accessible par ce lien, les découper et demander aux
élèves de créer leur code avec les blocs de papier à la place.
o Vous pouvez également imprimer des images de fonds et de personnages pour aider encore plus les élèves
Annexe A : Commentaires sur son propre travail et celui de ses pairs
• Autoévaluation de l’élève
o Bravo!
o Dis, pose, donne
• Évaluation par les pairs
o Deux étoiles et un souhait
o QuEL
Annexe B : Questions anecdotiques
Tout au long de la période où les élèves créent leurs projets, le personnel enseignant est encouragé à circuler et à
s’entretenir avec les élèves pour discuter de leurs projets et de leurs progrès. En ce qui concerne le codage, le processus
est tout aussi important que le produit final, sinon plus : c’est donc essentiel pour vraiment comprendre ce que les
élèves saisissent.
Principaux concepts
Les élèves devraient être capables d’identifier, de nommer et d’expliquer les concepts clés du codage dans leurs propres
mots; par exemple, la séquence peut être décrite comme « l’ordre dans lequel le code est écrit est important ». Les
instructions conditionnelles peuvent être décrites comme « des instructions "si-alors" qui donnent des options à
l’ordinateur ». La formulation peut être différente pour chaque élève, mais ils doivent être capables d’expliquer le
concept.
Questions suggérées :
1. Peux-tu me dire ce que tu sais au sujet de _____?
2. Peux-tu montrer où tu as utilisé _____ dans ton code? Comment est-ce que ça fonctionne?
Application
Il peut arriver qu’un élève trouve « par hasard » la « bonne » réponse dans son code sans comprendre comment il y est
parvenu, tandis qu’une autre élève a un projet qui ne fonctionne pas comme elle le souhaite, mais elle sait exactement
pourquoi et est capable d’énoncer très clairement les étapes qu’elle suivrait pour résoudre le problème, si elle avait
plus de temps. Le fait que le projet d’un élève ne fonctionne pas exactement comme il le souhaite ne signifie pas
nécessairement qu’il ne comprend pas. Il est donc important de prendre le temps de discuter avec les élèves.
Questions suggérées :
1. Peux-tu me dire ce que fait cette section de ton code?
2. Il semble que cette section du code ne fonctionne pas comme tu le souhaites. As-tu une idée pourquoi? Comment
pourrais-tu la corriger?
3. Que se passerait-il si tu changeais _____?
Résolution de problèmes/Débogage
Dans le monde du code, beaucoup d’erreurs sont commises. Non seulement c’est tout à fait normal (et cela arrive tout
le temps aux programmeurs professionnels), mais c’est en fait COMMENT nous apprenons à coder. Pour passer de
l’erreur à l’apprentissage, les élèves doivent développer et utiliser des stratégies efficaces de résolution de problèmes.
Si un élève reste assis à regarder son code pendant une semaine pour essayer de résoudre un problème sans jamais
demander de l’aide, il ne démontre pas des stratégies efficaces de résolution de problèmes. Les stratégies efficaces de
résolution de problèmes que les élèves peuvent démontrer comprennent :
● Lire leur code à haute voix pour essayer d’identifier les erreurs
● Partager son code avec un camarade pour demander de l’aide afin d’identifier une erreur
● Gérer la frustration en faisant une pause
● Faire une recherche sur le Web pour trouver des réponses à leurs questions
Questions suggérées :
1. Peux-tu me parler d’une situation où ton code ne fonctionnait pas comme tu le souhaitais? Qu’as-tu fait pour le
corriger?
2. Il semble que cette section du code ne fonctionne pas comme tu le souhaites. As-tu une idée pourquoi? Comment
pourrais-tu la corriger?
3. Quelles sont quelques erreurs que tu as faites pendant la création de ton projet? Que ferais-tu différemment la
prochaine fois?
