Aimants sur un réfrigérateur. Photo de Rumensz via Wikimedia Commons)

Lettres magnétiques.
(Photo de Lylamerle, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons)

Mise en Contexte

Les enfants acquièrent presque naturellement l’habileté du tri. Dès leur plus jeune âge, ils regroupent des choses ayant des caractéristiques communes et sont capables d’expliquer pourquoi ces objets vont ensemble. À mesure qu’ils développent leur compréhension des caractéristiques des choses, les élèves apprennent à placer celles-ci dans des catégories – par exemple, la catégorie des « jouets avec des roues » ou celle des « animaux de la ferme ». Choisir la caractéristique sur laquelle fonder le tri est une importante habileté de raisonnement. Dans cette enquête, les élèves ont la possibilité de développer et de mettre en pratique les habiletés « trier et classer » en découvrant les différentes tailles et formes que peuvent prendre les aimants ainsi que les objets qui sont attirés par eux. Ils vont ainsi apprendre que les aimants sont capables d’exercer une force sans contact qui joue un rôle dans de nombreux aspects de notre vie quotidienne.

Assortiment d’aimants
(Photo de Parlons sciences)

Cette enquête pourrait partir:

  • Des questions et/ou des commentaires formulés par les élèves à propos des aimants et du magnétisme. Lancez la discussion à l’aide de questions comme:
    • « Pourquoi les lettres en couleur ne tombent-elles pas du classeur? »
    • « En plus d’empêcher nos lettres de tomber, où d’autre les aimants sont-ils utiles? » (p. ex., dans la classe, à la maison)

  • De l’examen d’un assortiment d’aimants de tailles et de types différents. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Que remarquez-vous à propos des objets posés sur la table? Quelles sont les similarités entre ces

      Assortiment d’objets en différents matériaux
      (Photo de Parlons sciences)

      objets? » (p. ex., ce sont tous des aimants) « Quelles sont les différences? » (p. ex., ils ont différentes formes, différentes tailles)
    • « Qu’est-ce que nous ne pouvons pas savoir à propos de ces objets uniquement en les regardant? » (p. ex., nous ne pouvons pas savoir si ce sont de vrais aimants, ou quelle est leur force d’attraction) « Comment pouvons-nous en apprendre plus là-dessus? »
  • De l’examen d’un assortiment d’objets en différents matériaux (p. ex., plastique, tissu, divers types de métaux). Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Que remarquez-vous à propos de ces objets? » (p. ex., certains sont en tissu, d’autres en métal et d’autres en plastique)
    • « Selon vous, que va-t-il se passer si nous approchons un aimant de ces matériaux? Pourquoi pensez-vous cela? »

Matériel et préparation (Cliquez)

Matériel:

  • Assortiment d’aimants de tailles, de formes et de types différents (p. ex., baguette magnétique, barre aimantée, aimant en forme de fer à cheval, anneau aimanté)
  • Assortiment d’objets magnétiques et non magnétiques
  • Cerceaux, ficelle ou tableau de tri
  • Trombones ou petites rondelles pour tester et comparer la force d’attraction des aimants

Préparation:

  • Réfléchissez à une stratégie d’apprentissage, comme celle du tapis de tri, pour aider les élèves à développer les habiletés « comparer ou différencier » et « trier et classer ».

Quoi faire

Tapis de tri pour objets attirés (à gauche) et non attirés (à droite) par les aimants
(Photo de Parlons sciences)

Les élèves utilisent la stratégie d’apprentissage du tapis de tri et développent et mettent en pratique les habiletés « comparer ou différencier », « prédire » et « trier et classer » tandis qu’ils étudient les aimants en tant que force sans contact capable de créer un mouvement.

Les élèves:

  • trient et classent les objets selon des critères imposés et des critères qu’ils ont choisis eux-mêmes, et ils décrivent ces critères.
  • trouvent les similarités et les différences entre les aimants ainsi qu’entre les objets qui sont attirés ou pas par les aimants.
  • prédisent quel aimant aura la plus grande force d’attraction et justifient leur prédiction.
  • conçoivent et réalisent un test objectif permettant de mesurer la force d’attraction de différents aimants.
  • observent et consignent les résultats de leur test.
  • tirent des conclusions à partir des données collectées.
  • expliquent comment ils ont réalisé leur test objectif.
  • communiquent leurs constatations.

Évaluation

Observez et consignez, à l’aide de commentaires annotés, de photos ou de vidéos, la capacité des élèves à :

  • Trier et classer - Les élèves classent les objets selon des critères imposés et des critères qu’ils ont choisis eux-mêmes, et ils décrivent ces critères (p. ex., « ces objets sont tous en plastique », « ces objets sont ceux qui, selon mes prédictions, seront attirés par les aimants »).
  • Comparer ou différencier - Les élèves identifient les similarités et les différences (caractéristiques) entre les aimants (p. ex., taille, forme, force d’attraction) ainsi que les similarités et les différences entre les objets qui sont attirés ou pas par les aimants.
  • Prédire - Les élèves prédisent quel aimant aura la plus grande force d’attraction et ils justifient leur prédiction.
  • Planifier - Les élèves conçoivent et réalisent un test objectif permettant de mesurer la force d’attraction de différents aimants.
  • Observer et consigner - Les élèves observent et consignent les résultats de leur test sur la force d’attraction.
  • Tirer des conclusions - Les élèves tirent des conclusions à partir des données collectées (p. ex., la force d’attraction des aimants varie-t-elle selon les endroits? Est-ce que certaines formes ou tailles d’aimants ont une plus grande force d’attraction que d’autres?).
  • Expliquer - Les élèves expliquent comment ils ont testé la force d’attraction de leurs aimants.
  • Communiquer - Les élèves communiquent leurs constatations.

Co-construction des connaissances

Les élèves:
parler, faire et représenter

Les éducateurs:
interagir en répondant et en questionnant

Les élèves trient et classent les objets selon des critères imposés et des critères qu’ils ont choisis eux-mêmes, et ils décrivent ces critères.

  • « Dites-moi comment vous avez trié les objets. »
  • « Trouvez tous les objets qui sont totalement ou partiellement en métal. »
  • « De quelle autre manière pouvons-nous trier ces objets? »

Les élèves identifient les similarités et les différences entre les aimants (p. ex., taille, forme, force d’attraction) ainsi que les similarités et les différences entre les objets qui sont attirés ou pas par les aimants.

  • « En quoi les aimants posés sur la table sont-ils similaires? En quoi sont-ils différents? »
  • « Que remarquez-vous à propos des objets qui sont attirés par les aimants? »
  • « En quoi les objets qui ne sont pas attirés par les aimants sont-ils différents de ceux qui sont attirés? »
  • « Comment pourrions-nous modifier l’un des objets qui n’est pas attiré par les aimants afin qu’il le devienne? »

Les élèves prédisent quel aimant aura la plus grande force d’attraction et justifient leur prédiction.

  • « Que savez-vous déjà sur les aimants qui vous aidera à prédire lequel aura la plus grande force d’attraction? »
  • « Pensez-vous que la forme d’un aimant influe sur sa force d’attraction? Pourquoi pensez-vous cela? »
  • « Est-ce qu’une partie de l’aimant à une force d’attraction plus grande que ses autres parties? Comment pourriez-vous le savoir? »

Les élèves conçoivent et réalisent un test objectif permettant de mesurer la force d’attraction des différents aimants.

  • « Quelles mesures avez-vous prises pour veiller à ce que votre test sur les aimants soit objectif? »
  • « Quelles étaient les constantes de ce test? » (p. ex., toujours utiliser le même objet magnétique pour tester les aimants [trombones ou rondelles]; toujours utiliser la même procédure pour attirer les objets [placer l’aimant au-dessus d’une pile d’objets et l’éloigner lentement])
  • « Quelles étaient les variables de ce test? » (p. ex., la taille et la forme des aimants testés)

Les élèves observent et consignent les résultats de leur test sur la force d’attraction.

  • « Qu’avez-vous remarqué à propos de la partie (ou des parties) de l’aimant qui a attiré le plus d’objets? Selon vous, pourquoi est-ce arrivé? »
  • « Les résultats changent-ils en fonction de la forme ou de la taille de l’aimant? »
  • « Comment allez-vous consigner les résultats de votre test? »

Les élèves tirent des conclusions à partir des résultats de leur test.

  • « Grâce à vos observations, qu’avez-vous conclu à propos de :
    • l’influence de la forme de l’aimant sur sa force d’attraction?
    • l’influence de la taille de l’aimant sur sa force d’attraction?
    • l’influence du type d’aimant sur sa force d’attraction? »

Les élèves communiquent leurs résultats.

  • « Dans cette enquête, avez-vous obtenu les résultats que vous aviez prédits? Selon vous, pourquoi? »
  • « Pourquoi ce que vous avez découvert est-il important? En quoi cela peut-il vous aider? Qui d’autre pourrait vouloir connaître cette information? »
  • « Que feriez-vous différemment si vous deviez refaire cette enquête? »

Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Utiliser ses compétences en communication (p. ex., les élèves expliquent comment ils ont testé la force d’attraction de leurs aimants et quelles conclusions ils ont pu tirer).

Pensée mathématique

  • Procéder à des mesures à l’aide d’unités non conventionnelles de même taille et/ou d’unités conventionnelles (p. ex., pour comparer les aimants en fonction de leur force d’attraction).

Enrichissement

Si vos élèves souhaitent en apprendre plus, voici quelques pistes pour stimuler leur curiosité :

  • Proposez à vos élèves d’utiliser des aimants pour attirer des objets de différentes tailles et formes.
  • Proposez à vos élèves d’étudier comment l’utilisation simultanée de plusieurs aimants influe sur la force d’attraction de ceux-ci.
  • Invitez vos élèves à parler à leur famille de leur enquête sur les aimants et à leur demander de l’aide pour explorer leur habitation à la recherche d’aimants et découvrir à quoi ces aimants sont utilisés (p. ex., garder la porte de la douche fermée, fixer des verres solaires sur des lunettes de vue, coller des notes et des images sur le réfrigérateur). Les élèves compilent et communiquent les résultats de leur exploration. Vous pouvez aussi organiser une recherche similaire à l’école (p. ex., au bureau de la réception, au bureau du concierge) et comparer les résultats avec ceux que les élèves ont obtenus chez eux.