Géométrie dynamique en 6ème / première utilisation

A l’opposé des « fiches-à-cliquer », voici une proposition de séance(s) pour initier des élèves au logiciel de géométrie dynamique GeoGebra. Tout autre logiciel ferait tout aussi bien l’affaire.

Fiche à distribuer aux élèves
Public

Cycle 3

B.O

Au cycle 3, le B.O fait explicitement référence aux logiciels de géométrie dynamique.

Objectifs

Comprendre le fonctionnement de GeoGebra et faire des figures « solides ». Comprendre comment ont été réalisés des dessins géométriques donnés et effectuer les constructions correspondantes.

Déroulement

Dans un premier temps, présenter rapidement le logiciel : « étymologie » du nom GeoGebra, à quoi sert ce logiciel ? Présenter ensuite ses menus déroulants, ses principales fonctionnalités : point, droite, segment, milieu et cercle.
Ensuite, montrer une construction du cercle de diamètre donné qui n’est pas « solide » :

 

En zoomant sur le point A, on comprends que la construction ne convient pas :

Et puis montrer la construction « solide » et zoomer à nouveau. C’est le point central de ce travail, comprendre la différence entre dessin et construction dynamique.

Ensuite distribuer les figures à reproduire. Indiquer aux élèves, au fur et à mesure de leurs réalisations :

  • pour la première figure, de commencer par dessiner le diamètre. Ainsi il se verront dans l’obligation d’utiliser l’outil Milieu ou centre
  • pour la deuxième figure, de commencer par les deux points extrêmes (droite et gauche). Ainsi il découvriront une deuxième utilisation de l’outil Milieu ou centre
  • pour les autres figure, montrer les outils Polygone et Polygone régulier

Ensuite laisser les élèves travailler en autonomie et explorer les outils dont ils ont besoin. Zoomer sur les points qui semblent poser problème et demander aux élèves de refaire les constructions si nécessaire.
Les plus rapides pourront poursuivre le constructions des carrés à leur guise, ils pourront  masquer les points et imprimer leur dessins. A coup sûr, ils seront extrêmement fiers de leur travail.

Fiche Outils / résumé

Une fiche outil pourra être démarrée en fin de séance. Cette fiche sera à compléter par les élèves au fur et à mesure de leurs besoins. Ils décriront avec leurs mots les outils qu’ils ont découvert et dont ils risquent de ne plus se souvenir. On pourra aussi distribuer un court résumé décrivant le logiciel.

Prolongements

Au cours de l’année, en lien avec le programme de géométrie, il conviendra de revenir en salle informatique pour tester des figures réalisées en classe et pourquoi pas de publier les plus intéressantes sur le site du collège.

Fichiers utiles

Figures.pdf

Resumé GeoGebra.pdf

Fiche Outils.pdf

Une figure mystère ou comment une homothétie permet de construire un carré inscrit dans un triangle ?

Objectif

Découvrir l’homothétie en deux séances

ÉNONCÉ

Niveau

Fin de cycle 4, 3ème

Pré-requis
  • Avoir déjà utilisé GeoGebra
  • Avoir déjà étudié un même type de tâche (inscrire une figure dans une autre), par exemple :

  • De même, avoir déjà travaillé une question d’agrandissement, par exemple :
Déroulement

Commencer par montrer une figure dynamique sous GeoGebra afin de faire comprendre à la classe qu’il ne s’agit pas de reproduire une figure (statique) particulière mais que la construction doit pouvoir fonctionner sur tous les triangles possibles.
Dire aux élèves qu’ils vont devoir comprendre comment est construit le carré inscrit dans le triangle et qu’une fois la construction établie, ils pourront la réaliser sous GeoGebra.
Distribuer l’énoncé et mettre les élèves au travail : papier/crayon. Cette étape est importante, les élèves doivent prendre conscience de la difficulté de la construction. Comment faire en sorte que deux sommets soient sur deux côtés du triangle et que les deux autres sommets soient sur le même troisième côté ? On pourra distribuer des « figures pour comprendre ». Ce sont des figures déjà réalisées sur lesquelles les élèves peuvent effectuer des tracés, repérer des alignements, mesurer, bref explorer.

Relances / difficultés

Les élèves vont produire des figures qu’ils ont réalisés à tâtons. En montrer une à la classe via un vidéoprojecteur. Elle pourra sembler justes à certains et une discussion de classe permettra de l’invalider après en avoir aussi montré les aspects positifs.  Il faudra alors relancer la classe pour la faire sortir de cette situation de blocage.
Une relance importante consiste à abaisser une contrainte :

Construire un carré avec un sommet intérieur au triangle Construire un carré avec un côté parallèle à un côté du triangle
 

Une fois la contrainte abaissée, la figure est relativement simple à construire. Questionner alors les élèves sur la taille du carré ainsi construit. Le carré solution est un agrandissement du « petit » carré, comment le construire ? Peut-on construire des carrés de plus en plus grand ?  Le carré pouvant même dépasser le carré solution. Une fois plusieurs carrés construits, peut-on trouver des alignements (sommets des carrés) ? Ces relances ont pour but d’obtenir des carrés homothétiques afin d’obtenir un sommet du carré solution :

Une fois la construction réalisée par tous, lors d’une deuxième séance, passer sous GeoGebra. On pourra limiter les outils avec une version de GeoGebra « allégée » :

Institutionnalisation

Voici un bilan possible qui montre les aspects dynamiques de l’homothétie qui devient un outil pour construire.

Prolongements
  • Lors de la séance sous GeoGebra, vérifier que la construction fonctionne dans tous les cas (lorsqu’un des angles de la « base » est obtus). Si ce n’est pas le cas demander de corriger, il faudra alors considérer les droites qui supportent les côtés du triangle et non pas seulement les segments.
  • Proposer de construire des carrés inscrits à l’infini (dans les trois triangles restants) ou de construire les trois cercles inscrits dans les trois triangles restants (Sangaku) :
    Conclusion

Il restera à faire le lien avec le théorème de Thalès, en effet, cette tâche ne prend pas en compte le rapport de l’homothétie.

Fichiers utiles

EnoncéFigureMystere.pdf

BilanFigureMystere.pdf

FigurePourComprendre.pdf

Heures décimales en 6ème

Voici une activité qui permet de faire travailler les élèves sur les différentes écritures des durées.

Matériel

Étiquettes à découper + consigne. Prévoir aussi des trombones.

Objectif

Comprendre et utiliser l’écriture des durées sous forme décimale.

Niveau

Fin de cycle 3 – sixème

Déroulement

Prévoir deux séances et un peu de temps pour un bilan.
Lors d’une séance précédente, en fin d’heure, nous pouvons poser, au tableau, la question de la signification de l’écriture 1,3 h. On pourra alors mettre en évidence qu’il ne s’agit ni de 1 h 3 min ni de 1 h 30 min (1,3 = 1,30 est une connaissance bien ancrée chez les élèves). Certains feront alors sans doute la remarque que 1,5 h = 1 h 30 min et que dons, 1,3 h c’est moins que 1 h 30 min… La question initiale ne devra pas être résolue, les élèves quitteront la classe avec l’idée que « ce n’est pas si simple ». On pourra tout de même évoquer que 1,3 se lit aussi 1 et 3 dixième et bien sûr que 1 h = 60 min.

Les élèves sont placés en équipe de deux de façon à favoriser les échanges rapides. Préparer et distribuer un jeu d’étiquettes mélangées pour chaque équipe, distribuer les consignes et rappeler au tableau ce qui a été fait lors de la séance précédente (1,3 h, 1 h 3 min etc). Dire qu’il faudra coller les étiquettes sur une copie double. La copie double permettant de ne pas perdre les étiquettes entre deux séances.

On pourra vérifier que chaque groupe a identifié que le jeu d’étiquettes était composé de trois types d’écriture. Les élèves les mieux organisés auront déjà constitué leurs trois tas.

La calculatrice pourra être utilisée pour accélérer les recherches et éviter les erreurs de calculs mais une simple table de 60 réalisé à l’aide d’un tableur, imprimé et distribuée pourra être une aide suffisante.

Indiquer aux élèves que, dans un premier temps, ils ne s’occuperont que des associations d’écritures, les calculs venant plus tard comme justification.

Relances / difficultés

Les élèves les plus en difficulté pourront se limiter, dans un premier temps, aux écriture heures-minutes et minutes. On pourra alors demander aux élèves le nombre de minutes dans 1 h, dans 2 h, etc de façon à trouver les premières associations. L’algorithme « nombre d’heure x 60 min = écriture en minutes » sera automatisé.

En classant les durées dans l’ordre croissant (ou décroissant), certains élèves, même s’ils ne sont pas au clair sur le sens d’une écriture décimale des heures,   réussiront néanmoins à établir toutes les associations. Les laisser faire, ils termineront rapidement, les féliciter pour leur perspicacité mais leur demander alors de justifier leurs résultats en indiquant leurs calculs.

Les relances sur les écritures décimales pourront se faire sur les écritures 1,5 h, 7,5 h, 1,25 h, etc dans un premier temps. Les demis et quarts d’heure sont connues pour certains élèves. On pourra aussi montrer qu’en doublant 1 h 30 min d’une part et 1,5 h d’autre part, on obtient bien la même durée.

Ensuite il conviendra de revenir sur le sens de l’écriture 1,3 h. C’est à dire 1 h et 3/10 h. Si les fractions d’une quantité ont été traitées avec la classe, cela sera d’autant plus aisé. C’est là le nœud de cette activité. Si l’ensemble est assez ludique (les élèves peuvent apprécier la forme, les étiquette à coller)  le discours qui accompagne ce travail doit rester rigoureux et n’avoir qu’un seul but : le sens des écritures décimales de durées.

Productions d’élèves / bilan

Voici quelques productions d’élèves qui sont classées par ordre de complexité croissante. Les premières, sans aucun calcul, permettent de valoriser le travail de tous. Elles mettent aussi en lumière le travail qui reste à accomplir.

Viennent ensuite des tentatives de calculs. Seuls les résultats apparaissent.

Ensuite des calculs plus précis apparaissent mais ils ne permettent pas encore de justifier ou de comprendre les écritures décimales.

Avec certaines productions, on pourra, revenir sur la rigueur des écritures du type 60 x 3 = 180 + 10 = 190. Ce qui est à gauche du signe « = » doit être égal à ce qui est à droite du signe « = ». Est-ce le cas ici ?

Plus rares, des productions d’élèves permettront de tirer un bilan assez complet de ce travail sur les écritures décimales.

Lors d’un bilan, après avoir passé en revue les différentes productions dont on s’attachera à montrer les aspects positifs comme les améliorations possibles, on pourra faire vérifier les égalités heures-minutes / minutes puis les égalités heures décimales / minutes en faisant écrire aux élèves les différents calculs en jeu.

Institutionnalisation / technique

Voici un résumé que l’on pourra distribuer aux élèves en toute fin d’activité.

Il est toujours intéressant de faire remarquer aux élèves que certaines questions sont encore non résolues.

Conclusion

Si cette activité a pour but de faire comprendre le sens des écritures décimales des durées, elle n’en donne pas les raisons d’être. Quelle est l’utilité de telles écritures ?  A quoi servent-elles en mathématique ? Où apparaissent-elles hors-mis dans le cours de mathématique ? Autant de questions non résolues dans cet article…

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