Abeille solitaire sortant d’une maison à abeilles (photo de Bananebrei via Pixabay)

Mise en contexte:

Abeille charpentière (Xylocopa virginica) (photo de Daniel Schwen via Wikimedia Commons)

Habiletés et connaissances antérieures:

Pour participer pleinement à ce défi Concevoir et construire, les élèves devraient être capables d’utiliser des outils basiques de bricolage (p.ex., ciseaux, scie à métaux, boîte à onglets), des fixations (p.ex., ruban adhésif, colle à bois, clous de finition) et des matériaux (p.ex. bois, bâtonnets en bambou). Ils devraient aussi avoir une idée des besoins basiques des êtres vivants. Les options d’outils et de matériaux sont fournies aux élèves. Les élèves devraient comprendre que les êtres humains et la technologie peuvent aider les animaux à obtenir ce dont ils ont besoin pour grandir et prospérer. Il est fortement recommandé de faire faire l’enquête Les besoins des animaux aux élèves avant que ceux-ci se lancent dans ce défi concevoir et construire.

Contexte

Abeille maçonne construisant un nid (photo de stanze via Wikimedia Commons)

Il existe de nombreuses sortes d’abeilles dans le monde. Les abeilles sociales, comme les abeilles à miel et les bourdons, vivent en communauté dans des ruches, mais beaucoup des abeilles qui peuplent notre environnement local sont des abeilles solitaires. Au Canada, il existe environ 300 espèces différentes d’abeilles. La majorité d’entre elles (environ 90 %) sont des abeilles solitaires. Les abeilles solitaires ont des femelles fertiles qui pondent des œufs et construisent leur propre nid individuel. Ces abeilles sont des pollinisatrices efficaces qui parviennent à polliniser plus de plantes chacune que les abeilles à miel domestiques. Parmi les abeilles solitaires, on trouve les abeilles maçonnes, les abeilles coupeuses de feuilles, les abeilles charpentières et les abeilles des sables. Il est nécessaire de protéger ces espèces d’abeilles solitaires parce que, comme c’est le cas pour beaucoup d’animaux sauvages, leurs lieux de nidification naturels se font petit à petit remplacer par des environnements humains urbains. Ces pollinisatrices importantes sont indispensables à la production de nourriture pour les humains et les animaux domestiques, ainsi qu’à la survie des espèces végétales.

Une maison à abeilles solitaires fournit des lieux de nidification sous forme de tubes ou de trous dans le bois dans lesquels les abeilles peuvent s’introduire pour faire des réserves de pollen et de nectar (nourriture pour les larves d’abeilles) et pondre leurs œufs. Ces espaces de nidification sont généralement situés à un endroit sec, sûr, lumineux, orienté au sud ou sud-ouest et recevant beaucoup de soleil, afin de le maintenir au chaud pendant l’hiver. Au printemps, la nouvelle génération d’abeilles matures sort des tubes.

Dans ce défi Concevoir et construire, les élèves concevront et construiront une maison à abeilles et la testeront afin de démontrer qu’elle offre un refuge à au moins une abeille solitaire une fois installée à l’extérieur. Les élèves surveilleront l’activité de l’abeille autour de la maison à abeilles (aussi appelée nichoir à abeilles) afin de vérifier son efficacité en tant que nid pour les abeilles solitaires.

Ce défi pourrait partir:

    Couverture de Qu’est-ce qu’un insecte? (Image de Parlons sciences)

  • De la lecture d’un livre comme Qu’est-ce qu’un insecte? de Parlons sciences. Lancez la discussion à l’aide de questions comme:
    • "Quelles sont quelques-unes des caractéristiques qui font qu’un insecte est un insecte?"
    • "Que savez-vous d’autre à propos des insectes qu’on ne trouve pas dans le livre?" (p.ex. certains insectes, comme les fourmis, vivent en communautés dans lesquelles ils se soutiennent et se protègent réciproquement. Ces insectes sont appelés insectes sociaux.)
    • "Tous les insectes sont-ils des insectes sociaux? Pourquoi, à votre avis?"
    • "En quoi la vie d’un insecte social est-elle différente de la vie d’un insecte non social (insecte solitaire)?"
  • Des questions et/ou commentaires émis par les élèves au sujet des abeilles, des guêpes et d’autres pollinisateurs qu’ils voient dehors sur des plantes en fleurs, dans la cour de l’école ou chez eux. Lancez la discussion à l’aide de questions comme:
    • "Où vivent les abeilles et les guêpes que nous voyons dehors?"
    • "Pourquoi les humains construisent-ils parfois des structures ou des maisons pour des insectes comme l’abeille à miel ? "
    • "Où vivent les autres sortes d’abeilles ?"
    • "Qu’est-ce qu’une abeille solitaire ? D’après son nom, prédiriez-vous que les abeilles solitaires ressemblent ou diffèrent des abeilles à miel ? En quoi ?"
    • "Où vivent les abeilles solitaires, à votre avis? Pourquoi ces abeilles ont-elles besoin d’un endroit où vivre/nidifier ?"
    • "Comment les êtres humains peuvent-ils aider les abeilles solitaires?"

Nid de guêpe poliste (photo de Bernell via Pixabay)

Apiculteur retirant les cadres d’une ruche d’abeilles à miel domestiques (photo de pellegrinifarmgirl via Pixabay)

Critères de conception:

Ensemble, les élèves de la classe font un remue-méninges pour déterminer les critères que leur prototype de maison à abeilles devra respecter. Les éducateurs peuvent choisir d’ajouter d’autres critères propres au programme d’études, comme utiliser des systèmes d’assemblage et de fixation, mesurer, utiliser des matériaux spécifiques, etc.

Exemples de critères de conception:

  • La maison à abeilles doit comporter 10 à 20 trous d’au moins 3 tailles différentes (diamètre de 2 à 10 mm).
  • Les tubes doivent mesurer 13 à 15 cm (~5 à 6 pouces) de long.
  • Les tubes ou les trous doivent être ouverts à un bout pour permettre aux abeilles d’y entrer. L’autre bout doit être fermé.
  • Les tubes doivent être fixés à l’intérieur de la structure extérieure afin qu’ils n’en tombent pas si cette dernière est bousculée.
  • La maison à abeilles doit comporter un mécanisme permettant de l’attacher à un arbre ou à une autre structure solide, afin qu’elle ne bouge pas.
  • La maison à abeilles doit être installée à environ un mètre de haut, à un endroit orienté au sud.
  • La structure extérieure doit pouvoir résister aux intempéries.
  • N’utiliser que les matériaux fournis.

Matériel et preparation (Cliquez pour ouvrir)

Matériel:

  • Papier à dessin ou journaux scientifiques
  • Instruments de mesure – règles, règles métriques, rubans à mesurer
  • Outils de conception et de consignation – crayons, gommes, papier, cahiers de science, appareils photo ou appareils électroniques portatifs

Option de matériel A: Avec des outils et matériaux simples

  • Pailles en papier, de différents diamètres
  • Papier recyclé et magazines, pour construire des tubes en papier
  • Bouteilles d’eau en plastique recyclées, boîtes de conserve, cartons de lait, pots à plantes de 4 à 6 po. et/ou tubes d’expédition en carton (coupés en morceaux d’environ 18 cm de long)
  • Carton recyclé ou feuilles en plastique ondulées
  • Ciseaux
  • Ruban-cache, ruban adhésif
  • Colle blanche et/ou colle chaude

Option de matériel B: Avec des outils technologiques

  • Tiges de bambous de différents diamètres
  • Tubes d’expédition en carton ou tuyaux en plastique (coupés en morceaux d’environ 18 cm (7 pouces) de long)
  • Morceaux de bois (non traité) et/ou feuilles en plastique ondulées
  • Outils de bricolage - scies à métaux, boîtes à onglets, perceuse, marteau et clous, colle à bois

Préparation:

  • Déterminez avec quelle option de matériel travaillera la classe. L’option de matériel A requiert des outils et matériaux plus simples. L’option de matériel B est destinée à une classe ayant accès à des outils technologiques.
  • Rassemblez un assortiment de matériaux recyclés et/ou neufs que les élèves utiliseront pour construire les maisons à abeilles (p.ex., morceaux de bois (non traité), tiges de bambous, grands tubes en carton, tubes d’expédition, bouteilles d’eau en plastique, boîtes de conserve, carton, feuilles de plastique ondulées, bois, etc.)
    Note: Pour la santé des abeilles, aucun morceau de bois ne devrait être traité chimiquement. Si vous utilisez des boîtes de conserve recyclées, assurez-vous que leurs bords ne soient pas coupants ou que les bords coupants soient recouverts de ruban-cache afin d’éviter que les élèves ne se coupent. Certains ouvre-boîtes récents forment des bords non coupants.
  • Précoupez tout matériau qui pourrait s’avérer dangereux ou peu pratique à faire couper par les élèves en classe. Il vaut peut-être mieux couper les grands tubes en carton ou le bois avec une scie circulaire avant le cours.
  • Organisez des postes d’approvisionnement par type de matériau ou rassemblez des assortiments de matériaux à distribuer à chaque élève ou groupe de travail.
  • Montrez comment utiliser de manière correcte et sécuritaire tous les outils fournis.
  • Image tirée de la vidéo The Solitary Bees (capture d’écran de Parlons sciences)

  • Apprenez-en plus sur les abeilles solitaires en regardant The Solitary Bees (17:04 min, YouTube). Bien que cette vidéo soit peut-être trop longue pour retenir l’attention de jeunes élèves, vous pourriez vouloir leur en montrer certains extraits :
    • De 0 à 1:35 min. - fournit des informations de base sur les abeilles solitaires.
    • De 8:34 à 10:51 min. – montre comment une abeille des sables remplit un tube de nidification de nectar et de pollen.
    play money

    Argent de jeu (image de Parlons sciences)

  • Option: Fournissez aux élèves un certain montant d’argent de jeu et installez un « magasin » dans lequel les élèves peuvent « acheter » leur matériel. Cette option pourrait être incluse dans les critères de conception (p.ex., vous devez dépenser au minimum 5 $ et au maximum 10 $). Cliquez ici pour obtenir un exemplaire de monnaie Parlons science à reproduire.

Quoi faire

Les élèves développent les habiletés propres au processus Concevoir et construire en concevant, construisant et testant un prototype de maison à abeilles solitaires.

Les élèves suivent les étapes du processus Concevoir et construire:

  • ils identifient le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire;
  • ils font un remue-méninge pour déterminer les critères que le prototype doit respecter;
  • ils partagent leurs questionnements et idées de solution au problème ou au besoin;
  • ils discutent des avantages et inconvénients de chaque solution envisagée afin de choisir celle qu’ils testeront;
  • ils imaginent à quoi la solution pourrait ressembler et produisent des croquis de ce qu’ils visualisent;
  • ils élaborent un plan de conception (p.ex. déterminer les tâches ou les principales étapes nécessaires à l’élaboration de la solution, choisir les outils et les matériaux nécessaires, inclure des croquis annotés);
  • ils construisent/élaborent leur idée de prototype à partir de leur plan de conception;
  • ils testent leur prototype et vérifient qu’il réponde aux critères de conception;
  • au besoin, ils modifient le prototype et vérifient à nouveau s’il répond aux critères;
  • ils réfléchissent au résultat obtenu et établissent ce qui pourrait être fait pour améliorer leurs prototypes.

Évaluation

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

  • Travailler en équipe - les élèves travaillent en équipe pour réaliser une tâche et ils évaluent le fonctionnement du groupe tout au long du processus Concevoir et construire.
  • Rechercher des idées - les élèves utilisent des stratégies de recherche d’idées, comme le remue-méninges, afin de recenser les solutions possibles et ils prennent des décisions en se fondant sur les avantages et les inconvénients de chaque solution.
  • Communiquer - les élèves communiquent leur pensée et ce qu’ils apprennent par le biais de mots/croquis/photos/vidéos, etc. (p.ex. dans un plan de conception intégrant des croquis en deux dimensions, dans un résumé des étapes-clés de la conception, dans des listes des matériaux, outils et équipements nécessaires)
  • Travailler en toute sécurité - les élèves utilisent différents outils et matériaux de façon sécuritaire quand ils construisent le prototype
  • Réfléchir - les élèves réfléchissent aux résultats des tests de leur prototype et suggèrent ce qu’ils pourraient faire différemment pour améliorer leur prototype.

Co-construction des connaissances

Les élèves:
parler, faire, représenter

Les éducateurs:
interagir en répondant et en questionnant

Les élèves identifient et précisent le problème à résoudre ou le besoin à satisfaire.

  • "Quel est le problème à résoudre ?"
  • "Que doit faire la maison ? Comme la maison à abeilles va-t-elle répondre aux besoins des abeilles solitaires ? Pourquoi est-il important de leur fournir cela ?"
  • "Quels résultats de base la maison doit-elle garantir ?"
  • "Comment allez-vous tester votre maison à abeilles ? De quelles manières pourriez-vous contrôler l’activité autour de la maison ? Comment allez-vous consigner les données que vous rassemblez ?"

Les élèves lancent des idées de critères que la maison à abeilles devra respecter et les consignent.

  • "Quels mots pourrions-nous utiliser pour décrire certaines des caractéristiques que doit posséder la maison pour être efficace ?"
  • "Combien de trous la maison à abeilles doit-elle comporter?"
  • "Pourquoi serait-il avantageux d’avoir des trous de différentes tailles dans une maison à abeilles solitaires ? "

Les élèves visualisent leur solution et réalisent des croquis basés sur ce qu’ils visualisent

  • "Pourquoi les ingénieurs identifient-ils chaque partie de leurs croquis?"
  • "Comment allez-vous représenter les différentes parties de la maison à abeilles dans votre croquis ?"
  • "Comment allez-vous faire pour que la maison à abeilles puisse être attachée solidement à une autre structure solide ?"

Les élèves élaborent un plan de conception (p.ex., étapes-clés de la création du prototype, décisions quant aux outils et matériaux nécessaires).

  • "Quels matériaux de liaison (et quelles attaches/fixations) allez-vous utiliser?"
  • "De quels outils pourriez-vous avoir besoin pour construire la maison à abeilles ?"
  • "Comment allez-vous faire les trous pour les abeilles ?"

Les élèves construisent/développent leur idée en se basant sur leurs croquis et le plan de conception, et ils la testent (ils créent le prototype).

  • "Quels critères de conception votre prototype respecte-t-il ? Lesquels ne respecte-t-il pas ? Pourquoi est-ce le cas, à votre avis ?"
  • "Qu'avez-vous rencontré comme problèmes en testant la maison à abeilles ? Avez-vous observé des abeilles dans la maison et autour? Que faisaient-elles ?"

Au besoin, les élèves modifient le prototype et le testent à nouveau pour vérifier qu’il réponde aux critères de conception.

  • "Que pourriez-vous changer à votre maison à abeilles pour améliorer vos résultats, c’est-à-dire sa capacité à attirer des abeilles solitaires?"
  • "Comment pourriez-vous modifier votre prototype pour le rendre plus résistant au vent ?"

Les élèves réfléchissent aux résultats de leurs tests et identifient ce qu’ils pourraient faire différemment dans le futur.

  • "Quels matériaux ont le mieux fonctionné pour créer des tubes pour les abeilles? Quels matériaux ont moins bien fonctionné ?"
  • "Votre équipe a-t-elle rencontré des difficultés à collaborer pour réaliser ce défi? Lesquelles?"
  • "Qu'avez-vous appris au sujet des abeilles et au sujet de la conception et construction destinées à des animaux en réalisant cette maison à abeilles ?"

Liens interdisciplinaires:

Littératie

  • Poser des questions (p.ex., « Pourquoi les abeilles solitaires ont-elles besoin d’une maison à abeilles ? », « De quelle manière les abeilles et autres pollinisateurs aident-ils l’environnement ? »)
  • Communiquer des pensées, des sentiments et des idées (p.ex. parler de l’influence que la croissance des environnements urbains exerce sur la manière dont les abeilles trouvent des endroits où vivre ; discuter des façons dont les êtres humains peuvent aider les êtres vivants, comme les abeilles ou les chauves-souris, à survivre dans des environnements urbains)
  • Travailler en équipe (p.ex. trouver des solutions potentielles à des défis de construction)

Pensée mathématique

  • Mesurer (p.ex. les dimensions de la maison à abeilles, la longueur des différents morceaux de matériaux (en cm), le temps (en minutes, heures, jours) que met une abeille à découvrir la maison à abeilles)
  • Consigner (p.ex., dans un tableau, les données sur le nombre d’abeilles qui vont dans la maison)

Arts visuels

  • Créer le plan ou le croquis de la maison à abeilles à l’aide d’un logiciel de dessin
  • Créer une publicité pour promouvoir l’utilité et la construction des maisons à abeilles auprès d’un large public

Pensée computationnelle

  • Créer un algorithme en images pour fournir des instructions sur la manière de construire une maison à abeilles basique

Enrichissement

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

  • Explorez des photos ou des vidéos d’autres types de constructions pour animaux réalisées par les humains. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • "Quels types de constructions pour animaux sauvages ou domestiques sont réalisés par les humains ? Quels types avez-vous déjà vus ? " (p.ex., bain d’oiseaux, nichoir à oiseaux, mangeoire d’oiseaux, dortoir à chauves-souris, abri à crapauds, niche de chien, parc ou réserve animale, zoo)
    • "Pourquoi est-il parfois nécessaire que les humains construisent des maisons ou des constructions pour les animaux sauvages et domestiques ?"
    • "Pourquoi peut-on avoir envie d’attirer et de faire rester certains êtres vivants (p.ex. chauves-souris, oiseaux, abeilles) dans un environnement ? " (p.ex., les abeilles et autres pollinisateurs aident les plantes à se reproduire et à pousser, les chauves-souris mangent des animaux nuisibles tels que les moustiques, et les zoos et les réserves animales contribuent à protéger les espèces menacées et à augmenter leur nombre)
    • "Que devez-vous prendre en compte avant de construire une maison ou une autre construction pour un animal ?"

    Merlebleu de l’Ouest (Sialia mexicana) prenant soin de son nid (photo via Wikimedia Commons)

    Dortoir à chauves-souris sur un poteau (photo de Mark Buckawicki via Wikimedia Commons)