Cette collection d'activités pour les élèves de la 3e à la 5e année fournit des idées et des stratégies pour lier le biomimétisme aux normes de conception scientifique et technique.
Introduction
Les élèves de la 3e à la 5e année commencent à saisir des idées plus complexes et à comprendre le monde de manière un peu plus abstraite. Développer et comprendre des modèles et des systèmes est une priorité à ce niveau scolaire. À chaque niveau scolaire, les élèves sont mis au défi de résoudre des problèmes d'ingénierie. Chacun de ces défis demande aux élèves de réfléchir aux fonctions nécessaires pour résoudre divers problèmes. Par exemple, en quatrième année, on demande aux élèves de concevoir un appareil qui convertit l'énergie d'une forme à l'autre. Les activités fournies dans cet ensemble commenceront à aider les élèves et les enseignants à voir les fonctions dans le monde naturel et à utiliser potentiellement les nouvelles connaissances sur les fonctions naturelles et le site Web AskNature pour inspirer des solutions à leurs défis d'ingénierie.
Normes pertinentes
Accent particulier dans les années 3, 4 et 5, tel qu'abordé par les idées fondamentales disciplinaires (DCI), les pratiques scientifiques et d'ingénierie (SEP) et les concepts transversaux des normes scientifiques de la prochaine génération qui s'appliquent à sont paraphrasés ci-dessous. Pour en savoir plus sur les normes et les trois dimensions, veuillez cliquer sur les liens.
3-5 Concepts de conception technique (NGSS 3-5 ETS1)
- Définir les problèmes de conception et les contraintes
- Générer et comparer des solutions qui s'adaptent aux contraintes
- Effectuer des tests pour déterminer comment la conception peut être améliorée
Concepts de 3e année
- Focus sur la stratégie biologique du comportement des groupes d'animaux (3-LS2-1)
- Focus sur les traits de l'organisme (comme introduction à l'étude de l'hérédité) (3-LS3-1, 3-LS3-2)
- Étudier comment les organismes sont affectés par les changements environnementaux (3-LS4-4)
- Évaluer les solutions de conception des risques naturels (3-ESS3-1)
Concepts de 4e année
- Concevoir un appareil qui convertit l'énergie d'une forme à une autre. (4-PS3-4)
- Communiquer et évaluer des solutions qui utilisent des modèles pour transférer des informations. (4-PS4-3)
- Reconnaître que les systèmes et les modèles de système sont inhérents à l'étude des structures internes et externes des plantes et des animaux et apprendre comment ces parties fonctionnent ensemble pour que l'organisme survive. (4-LS1-1)
- Comparez les solutions qui réduisent les impacts des processus terrestres naturels. (4-ESS3-2)
Concepts de 5e année
- Concentrez-vous sur les processus au sein des plantes qui leur permettent de former de la matière végétale à partir de l'air et de l'eau avec la lumière du soleil à travers (5-PS3-1, 5-LS1-1)
- Pensez à l'échelle du système sur la façon dont la matière se déplace dans un écosystème à travers un réseau trophique. (5-LS2-1)
- Explorez les moyens par lesquels les individus et les communautés peuvent protéger les ressources et les environnements de la Terre. (5-ESS3-1)
Zoom avant
Lancez l'étude des élèves sur le biomimétisme en plongeant dans la nature. Cette activité engageante permet aux élèves d'observer le monde de très près. Les cahiers de sciences ou les journaux de la nature sont un accompagnement recommandé pour que les élèves s'entraînent à enregistrer des observations, à dessiner et à enregistrer des réflexions.
Explorer les arbres
Le programme d'études de cinq minutes sur le terrain contient d'excellentes activités classiques permettant aux élèves d'explorer les arbres à un niveau plus profond - en tant que systèmes. L'activité Fabriquer un arbre (page 30) est un exercice complet du corps dans lequel les élèves deviennent les structures internes de l'arbre et voient de première main comment ces structures fonctionnent ensemble. Cela peut être précédé ou suivi par l'activité Soyez un arbre (page 10) où l'imagerie guidée est utilisée pour aider les élèves à comprendre ce que c'est que d'être un arbre au cours d'une année et à expérimenter certaines des fonctions qui se produisent dans un arbre.
Une simple promenade ou randonnée avec observation des arbres prend un tout autre sens après ces activités.
We Are Not Alone
Alors que l'apprentissage des élèves passe de l'exploration des phénomènes naturels à la compréhension de la façon dont les fonctions de la nature peuvent inspirer des solutions humaines, poursuivez le thème de l'arbre en complétant l'activité Nous ne sommes pas seuls. Le fait d'avoir édicté les fonctions d'un arbre devrait donner aux élèves un bon aperçu lorsqu'ils réfléchissent à la façon dont ces fonctions s'appliquent à une structure artificielle - un bâtiment.
La courte vidéo AskNature Nugget « Comment la nature fabrique-t-elle des matériaux ? » constitue une excellente introduction à cette activité.
AskNature Nugget : "Comment la nature fabrique-t-elle des matériaux ?
Plus de pépites AskNature sont disponibles ici
Fonction Jonction
Une fois que les élèves ont comparé les systèmes et les fonctions d'un arbre aux systèmes et fonctions nécessaires à un grand bâtiment, développez ce concept avec Function Junction. Cette activité aide les élèves à voir les nombreuses façons dont la nature résout des problèmes qui doivent également être résolus par les humains, et que les solutions de la nature peuvent inspirer les nôtres.
Réinventer avec la nature
Pour donner aux élèves une chance d'appliquer ce qu'ils ont appris d'une nouvelle manière, cette courte activité leur permet de réfléchir de manière critique à différents objets conçus par l'homme (une chaussure, un téléphone portable, une voiture et un bâtiment) en termes de fonction et quelle inspiration de la nature pourrait les améliorer.
