Intégration STEM/STEAM : Relier les Fiches Pédagogiques aux Projets d'Ingénierie et d'Art

DÉFI DE CONCEPTION EN INGÉNIERIE : Construire un pont qui supporte 100 pièces de monnaie

ÉTAPE 1 : QUESTIONNER (Identifier le problème)
Quel est le défi ? ________________________________
Quelles sont nos contraintes ? (matériaux, temps, taille)
_________________________________________________

ÉTAPE 2 : IMAGINER (Réfléchir aux solutions)
Dessinez 3 conceptions de pont différentes :
[Boîte de dessin 1]    [Boîte de dessin 2]    [Boîte de dessin 3]

Quelle conception choisirez-vous ? _____ Pourquoi ? ___________
_________________________________________________

ÉTAPE 3 : PLANIFIER (Conception détaillée)
Dessinez votre conception finale avec légendes :
[Grande boîte de dessin]

Matériaux nécessaires :
☐ _____________  ☐ _____________  ☐ _____________

Capacité de charge prévue : _____ pièces

ÉTAPE 4 : CRÉER (Construisez-le !)
[À compléter après construction]
Notes sur le processus de construction : ___________________________
Difficultés rencontrées : _______________________________

ÉTAPE 5 : AMÉLIORER (Tester et Reconcevoir)
Capacité de charge réelle : _____ pièces
A-t-il atteint l'objectif (100 pièces) ? ☐ Oui ☐ Non

Si je le reconstruisais, je changerais : _________________
_________________________________________________

Ce que j'ai appris : ____________________________________

Construction de Tour : Collecte de Données

PRÉVISION AVANT CONSTRUCTION :
Je prévois que ma tour mesurera ____ cm de haut.

PHASE DE CONSTRUCTION :
Combien de bâtonnets avez-vous utilisés ? ____
Quelle est la forme de la base ? (cercle, carré, triangle) ____

MESURE :
Hauteur réelle : ____ cm
Différence par rapport à la prévision : ____ cm (plus haut ou plus bas ?)

ANALYSE DE DONNÉES :
Mesurez les tours de 5 camarades :

Nom de l'élève | Hauteur de la tour (cm) | Forme de la base
---------------|-------------------------|------------------
1.             |                         |
2.             |                         |
3.             |                         |
4.             |                         |
5.             |                         |

GRAPHIQUE :
Créez un diagramme à barres montrant les hauteurs des tours :
[Modèle de graphique avec axes]

QUESTIONS MATHÉMATIQUES :
1. Quelle était la tour la plus haute ? ____ cm
2. Quelle était la tour la plus basse ? ____ cm
3. Quelle est la différence ? ____ cm
4. Quelle est la hauteur moyenne ? ____ cm (additionner toutes les hauteurs ÷ 5)
5. Quelle forme de base était la plus courante ? ____________

ANALYSE :
La forme de la base affecte-t-elle la hauteur de la tour ? (Justifiez avec les données)
_________________________________________________

Expérience d'Avion en Papier

QUESTION : Quel design d'avion vole le plus loin ?

HYPOTHÈSE :
Je pense que le design _____________ volera le plus loin parce que
_________________________________________________

MATÉRIEL :
☐ 3 feuilles de papier (même taille)
☐ Mètre ruban
☐ Espace ouvert

PROCÉDURE :
1. Plier 3 designs d'avion différents
2. Lancer chaque avion 3 fois
3. Mesurer la distance parcourue (cm)
4. Enregistrer les données dans le tableau

COLLECTE DE DONNÉES :

Design A (Dard standard) :
Essai 1 : ____ cm  |  Essai 2 : ____ cm  |  Essai 3 : ____ cm
Moyenne : ____ cm

Design B (Ailes larges) :
Essai 1 : ____ cm  |  Essai 2 : ____ cm  |  Essai 3 : ____ cm
Moyenne : ____ cm

Design C (Étroit) :
Essai 1 : ____ cm  |  Essai 2 : ____ cm  |  Essai 3 : ____ cm
Moyenne : ____ cm

RÉSULTATS :
Gagnant : Design ____ (distance moyenne : ____ cm)

CONCLUSION :
Votre hypothèse était-elle correcte ? ☐ Oui ☐ Non
Pourquoi pensez-vous que ce design a volé le plus loin ?
_________________________________________________

RAISONNEMENT SCIENTIFIQUE :
Quelles forces ont affecté l'avion ? (gravité, résistance de l'air)
_________________________________________________

Comment pourriez-vous améliorer le design gagnant ?
_________________________________________________

Défi Algorithme : Donner des Directions pour Trouver le Trésor

OBJECTIF : Écrire des instructions étape par étape pour guider quelqu'un
du DÉPART au TRÉSOR sur la grille ci-dessous.

[Grille 5×5 avec DÉPART en bas à gauche, TRÉSOR en haut à droite,
obstacles marqués]

PLANIFICATION :
Combien d'étapes pensez-vous avoir besoin ? ____

ÉCRIVEZ VOTRE ALGORITHME :
Utilisez uniquement ces commandes :
- AVANCER (avancer d'une case)
- TOURNER À DROITE (tourner de 90° à droite)
- TOURNER À GAUCHE (tourner de 90° à gauche)

Étape 1 : ___________
Étape 2 : ___________
Étape 3 : ___________
Étape 4 : ___________
...

TESTEZ VOTRE CODE :
Échangez les fiches avec un partenaire. Demandez au partenaire de suivre
VOS instructions.
Ont-ils atteint le trésor ? ☐ Oui ☐ Non

DÉBOGAGE :
Si ça n'a pas marché, qu'est-ce qui n'allait pas ? ____________________
Comment pouvez-vous le corriger ? _________________________________

ALGORITHME RÉVISÉ (si nécessaire) :
Étape 1 : ___________
...

CONCEPT D'INFORMATIQUE :
Cette activité enseigne le SÉQUENÇAGE : Les étapes doivent être dans
le bon ordre, sinon le programme échoue.

Défi de Conception de Produit : Créer un pot à crayons

EXIGENCES FONCTIONNELLES (Ingénierie) :
☐ Doit contenir au moins 10 crayons
☐ Doit tenir debout sur un bureau
☐ Doit être stable (ne pas se renverser)

EXIGENCES ESTHÉTIQUES (Art) :
☐ Doit avoir de la couleur (pas uni)
☐ Doit inclure un motif ou un design
☐ Doit être visuellement attrayant

MATÉRIAUX DISPONIBLES :
Papier, carton, ruban adhésif, colle, marqueurs, ciseaux

CROQUIS DE CONCEPTION :
[Boîte de dessin pour vue fonctionnelle]
Étiquetez les caractéristiques importantes (comment tient-il debout ?
comment les crayons s'insèrent-ils ?)

DESIGN ARTISTIQUE :
[Boîte de dessin pour vue esthétique]
Quelles couleurs utiliserez-vous ? _______
Quel motif/design ? __________

CONSTRUIRE ET ÉVALUER :

Test fonctionnel :
☐ Contient 10 crayons ? (Oui/Non)
☐ Tient debout ? (Oui/Non)
☐ Stable ? (Oui/Non)

Évaluation esthétique :
☐ Coloré ? (Oui/Non)
☐ A un motif/design ? (Oui/Non)
☐ Visuellement attrayant ? (Oui/Non - demandez à 3 camarades de voter)

RÉFLEXION :
Qu'est-ce qui était le plus difficile : le faire fonctionner ou le rendre beau ?
Pourquoi ?
_________________________________________________

Comment avez-vous équilibré fonction et art ?
_________________________________________________

IDENTIFIER LE PROBLÈME :
Situation actuelle : Notre école utilise 500 bouteilles d'eau en plastique/semaine
Impact environnemental : _________________________

RÉFLÉCHIR AUX SOLUTIONS :
Idée 1 : _____________________
Idée 2 : _____________________
Idée 3 : _____________________

CHOISIR LA MEILLEURE SOLUTION :
Nous allons : ____________________
Parce que : ____________________

CONCEVOIR LA SOLUTION :
Dessinez votre plan :
[Boîte de dessin]

Matériaux nécessaires : ___________
Estimation du coût : $__________

TESTER ET ÉVALUER :
Après 1 semaine, combien de bouteilles en plastique utilisées ? ____
Notre solution a-t-elle fonctionné ? ☐ Oui ☐ Non ☐ Partiellement

Analyse de données :
Avant : 500 bouteilles/semaine
Après : ___ bouteilles/semaine
Réduction : ___ bouteilles (___%)

AMÉLIORER :
Que changeriez-vous pour améliorer les résultats ?
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