Suggestions pour un enseignement stratégique
Lac Winnipeg et climat
Objectif
Les stratégies d'enseignement qui suivent visent à soutenir les élèves dans leur réflexion au sujet du rôle du lac Winnipeg dans le climat des terrains qui l'entourent.
Cibles
8-4-02, 8-4-05, résultats d'apprentissage ciblés du regroupement 0.
Description des stratégies d'enseignement et d'apprentissage
Laboratoire sur la capacité thermique
La capacité thermique est la capacité d'une substance de conserver la chaleur. Les élèves peuvent explorer la capacité thermique de l'eau, du sol et du sable. Les enseignants peuvent soutenir les élèves en facilitant des activités de laboratoire. Ils peuvent consulter le document Investigation sur la capacité thermique : un processus pour les élèves (
43 Ko) pour obtenir une activité de laboratoire dont l'approche est axée sur les élèves. Ces derniers reçoivent une liste de matériel, une marche à suivre et un cadre de travail qui guide leur réflexion et la rédaction d'un rapport.
Bien que les élèves aient probablement fait antérieurement l'expérience de procéder à des activités de laboratoire, certains élèves peuvent bénéficier d'un enseignement explicite et d'une orientation. Il peut être nécessaire que les enseignants guident les élèves dans l'élaboration de questions vérifiables (p. ex., quel est l'effet du genre de substance sur sa capacité thermique?), dans la définition des variables à étudier (p. ex., variable indépendante : genre de substance; variable dépendante : capacité thermique; variable contrôlée : durée de chauffage, uniformité de la chaleur [échantillons comparatifs de la même plaque chauffante]), dans l'enregistrement des données (p. ex., faire un tableau des températures et un graphique des températures en fonction du temps pour chacune des substances) et dans l'adoption de mesures de sécurité (p. ex., porter des lunettes de sécurité, utiliser un thermomètre de manière appropriée). Pour soutenir leur réflexion scientifique, les élèves devraient créer leurs propres tableaux et graphiques. Les exemples suivants illustrent des éléments importants des tableaux et des graphiques qui s'appliquent à la présente investigation. Les enseignants peuvent s'inspirer du document Investigation sur la capacité thermique : exemple de tableau ( 44 Ko) et Investigation sur la capacité thermique : exemple de graphique ( 217 Ko) pour guider les élèves dans la création de leurs propres tableaux et graphiques.
Le rapport de laboratoire suggéré pour l'investigation n'adopte pas le format traditionnel. Il a recours à un nouvel outil, l'approche heuristique de la rédaction scientifique, qui vise à aider les élèves à faire des liens entre les questions, les marches à suivre, les données, les allégations et les éléments de preuve (qui soutiennent les allégations). L'activité encourage également les élèves à vérifier leurs explications en consultant d'autres élèves et d'autres sources d'information afin d'améliorer leur compréhension conceptuelle.
Ressources suggérées
- Éducation et Formation professionnelle Manitoba, La sécurité en sciences de la nature, un manuel ressource à l'usage des enseignantes et des enseignants des écoles et des divisions scolaires (de la maternelle au secondaire 4)
- Hand, B. et C.W. Keys (1999), Inquiry Investigation: A New Approach to Laboratory Reports. The Science Teacher 66(4):27-29.
- Norton-Meier, L. et al., Questions, Claims, and Evidence: The Important Place of Argument in Children's Science Writing. Arlington, VA : National Science Teachers Association, 2008.
Voici des ressources utiles pour développer et renforcer les habiletés en création de graphiques :
- Groupe Beauchemin, Sciences et technologie 8.
- Chenelière Éducation, Omnisciences 8.
Réfléchir à l'évaluation
Les enseignants peuvent observer les élèves pendant qu'ils procèdent à leur investigation. Ce qu'ils recherchent repose sur les résultats d'apprentissage ciblés du regroupement 0 (p. ex., mener des expériences en tenant compte des facteurs qui assurent la validité des résultats, noter des observations qui sont pertinentes à une question précise).
En raison de la nature de cette investigation particulière, les enseignants doivent observer la mise en œuvre par les élèves des mesures de sécurité de laboratoire. Portent-ils des lunettes de sécurité en tout temps? Utilisent-ils le thermomètre d'une manière sécuritaire et appropriée?
Les enseignants peuvent observer les élèves pendant qu'ils observent et analysent les données. Utilisent-ils les thermomètres de manière exacte pour recueillir des données? Collaborent-ils avec les autres élèves pour recueillir les données? Utilisent-ils des formules mathématiques pour déterminer efficacement les taux de refroidissement des trois genres de substances? Ont-ils besoin d'un soutien additionnel pour créer des tableaux et des graphiques?
Le rapport offre un autre élément de preuve de l'apprentissage. Les enseignants peuvent choisir d'évaluer des sections ciblées du rapport et d'établir des critères pour ces sections en collaboration avec les élèves.
Courants de convection, transfert de chaleur et vent
Pour mieux comprendre les effets de l'eau et de sa capacité thermique sur le climat, les enseignants peuvent examiner avec les élèves le concept des courants de convection (transfert de chaleur dans les liquides et les gaz). Les concepts de transfert de chaleur et de convection sont présentés dans le regroupement sur la théorie particulaire de la 7e année. Pour aider les élèves à visualiser le concept des courants de convection, les enseignants peuvent faire une démonstration en utilisant un tube de convection commercial, une boîte à fumée ou un bocal avec bouchon. Ils doivent prendre le temps de discuter des observations et des conclusions des élèves (voir le document Démonstration du courant de convection ( 494 Ko)).
Réfléchir à l'évaluation
Les enseignants peuvent évaluer les connaissances des élèves pendant qu'ils échangent leurs observations et leurs conclusions. Est-il nécessaire de poursuivre la discussion ou d'offrir une autre démonstration?
Brises de mer et de terre
Le vent est le mouvement des masses d'air causé par des courants de convection. Les élèves peuvent lire et analyser un diagramme des brises de mer et de terre (voir Brises de mer et de terre (
396 Ko)) et discuter des questions suivantes :
- Quels sont les effets de la capacité thermique et des courants de convection sur la direction du vent à divers moments de la journée? (Étant donné que le sol a une capacité thermique plus élevée que l'eau, il se réchauffe plus rapidement pendant le jour et il réchauffe l'air qui le surplombe. L'air s'élève parce qu'il est moins dense et l'air frais au-dessus de l'eau prend sa place pour établir un courant de convection. Pendant que l'air chaud s'élève, il se refroidit et s'installe au-dessus de l'eau. Pendant la nuit, grâce à sa capacité thermique élevée et à sa capacité de retenir la chaleur plus longtemps, l'eau réchauffe l'air qui la surplombe et qui s'élève. L'air plus frais au-dessus du sol se déplace donc vers l'eau.)
- L'air se refroidit en s'élevant dans le ciel. L'air plus frais ne peut retenir beaucoup de vapeur d'eau. En utilisant vos connaissances au sujet du cycle de l'eau, décrivez comment le lac Winnipeg peut influencer la quantité de précipitations qui tombent sur les terres qui l'entourent. (Pendant que l'air chaud s'élève au-dessus de l'eau, il emporte de l'eau évaporée. Lorsque l'air chargé d'eau s'élève davantage au-dessus du relief terrestre, il se refroidit et la vapeur d'eau se condense, des nuages se forment et il y a des précipitations lorsqu'une quantité suffisante de vapeur d'eau s'est condensée.)
- Pour quelles personnes de tels renseignements sur les brises de mer et de terre et la quantité de précipitations peuvent-ils être importants? (Réponses possibles : agriculteurs, marins, pêcheurs, touristes.)
Réfléchir à l'évaluation
Les enseignants peuvent observer et écouter les élèves pendant qu'ils utilisent la terminologie et appliquent les concepts de capacité thermique et de courants de convection pour expliquer la création des vents. Les enseignants peuvent combler les lacunes dans les connaissances et corriger les idées fausses.
Comparer les températures dans l'arrière-pays et le long du lac Winnipeg
Les élèves peuvent analyser les données d'Environnement Canada pour observer les effets de l'étendue du lac Winnipeg sur le climat de deux collectivités avoisinantes. En utilisant une carte du Manitoba, les élèves peuvent trouver l'emplacement de Gimli et de Fraserwood. À l'aide de données extraites des Archives nationales d'information et de données climatologiques d'Environnement Canada les enseignants peuvent guider les élèves dans l'analyse des renseignements. Puisque la tâche peut être difficile pour les élèves, les enseignants peuvent leur poser les questions incitatives suivantes :
- Quelle collectivité indique une température minimale quotidienne plus élevée pendant les mois de septembre et d'octobre?
- Quel facteur peut causer ce phénomène? Expliquez.
- Quelle collectivité indique une température moyenne quotidienne plus élevée pendant les mois d'avril et de mai?
- En utilisant l'expression « capacité thermique », expliquez pourquoi la collectivité identifiée à la question précédente indique une température moyenne quotidienne plus élevée.
- En vous rappelant les renseignements dont on a discuté plus tôt, dans quelle collectivité peut-on planter plus tôt des plantes dans les jardins? Pourquoi?
- Le gel apparaît lorsque l'eau atteint le point de congélation et que les cellules des plantes meurent. Dans quelle collectivité peut-on observer que les fleurs des jardins durent plus longtemps à l'automne?
Réfléchir à l'apprentissage
Les élèves peuvent prendre le temps de discuter de leurs observations relatives aux données climatiques, aux liens qu'ils font avec le concept de capacité thermique et aux applications du concept dans leur vie quotidienne.
Réfléchir à l'évaluation
Les enseignants peuvent observer et écouter les élèves pendant qu'ils utilisent la terminologie et appliquent les concepts de capacité thermique et de courants de convection au contexte du lac Winnipeg.
Font-ils des liens? Les enseignants peuvent utiliser un billet de sortie pour vérifier la compréhension des élèves et planifier les prochaines étapes (voir Billet de sortie 3-2-1 ( 29 Ko)).
