Brevet FR2599168A1 — publié le 19871127

La présente invention concerne un dispositif pour enseigner la résolution de problèmes arithmétiques qul peuvent être résolus par une addition ou une soustraction. Un tel enseignement s'effectue traditionnellement en posant des problèmes dont l'énoncé est soit écrit, soit oral ou encore s'appuie sur des images. Les énoncés sous forme écrite ou orale présentent l'inconvénient de peu favoriser une représentation mentale des données de l'énoncé et de leurs relations, et présentent donc des difficultés d'emploi avec de jeunes enfants.Quant a l'emploi des images, il se prête mal a l'énoncé de certains problèmes: ainsi, il est plus adapté aux problèmes statiques comme les problèmes concernant une totalité et ses parties (connaissant le cardinal de chacune des parties, chercher le cardinal du tout, par exemple) qu'aux problèmes dynamiques où un ensemble subit une transformation (passagers qui montent dans un autobus, par exemple). flans tous les cas, quand l'élève a obtenu un résultat par une méthode, il n'a pas la possibilité de le vérifier par une autre méthode dont il maitrise parfaitement la signification, telle qu'une méthode de comptage. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Un dispositif selon l'invention, pour enseigner la résolution des problèmes arithmétiques comprend une pièce constituée d'un chassis rectangulaire fixé verticalement sur un support. Il comprend également une plaque à l'arrière du dispositif dont les dimensions extérieures sont identiques a celles du chassies précédent, cette plaque possède un moyen de maintien en position verticale, position dans laquelle le chassis et la plaque forment avec le support un couloir cette plaque étant soit fixée sur le support à l'aide d'une pièce qui fait une charniere dont l'axe est parallèle a la frontière du châssis et de son support et qui autorise une rotation depuis la position verticale dans le sens opposé à celui du chassis, soit amovible a partir de la même position verticale.Le chassis est muni de deux fenêtres telles que l'une d'elle a une largeur strictement supérieure au double de l'autre. La plus grande des fenêtres sera utilisée pour simuler la répartition des objets dans les problèmes statiques du type parties-tout et la plus petite pour représenter l'incrément ou le décrément d'une collection représentée elle aussi derrière la grande fenêtre, dans le cas de problèmes dynamiques où intervient une transformation.Pour representer ces collections, le dispositif comprend au moins une plaque support des collections ainsi qu'une pluralité d'éléments amovibles tels qu'il existe des moyens de maintien de ces éléments sur la plaque support, la largeur et la hauteur de cette plaque étant adaptées a ce qu'elle remplisse la plus grande des fenêtres quand elle a son bord inférieur qui repose dans le couloir intérieur au dispositif formé par le chassis, la plaque arrière et leur support. Chacune des deux fenêtres du chassis peut, a volonté, être masquée par un système de caches installé sur la face externe du dispositif. Pour la plus petite des fenêtres, il s'agit d'un seul cache et pour la plus grande des fenêtres de deux caches qui, dans leur ensemble permettent de masquer la grande fenêtre car chacun d'eux en masque une moitié droite ou gauche.Ce système de caches permet de masquer a volonté tout ou une partie seulement d'une collection d'éléments maintenus sur une plaque support de collection qu'on aurait glissée dans le couloir du dispositif par le coté ou qu'on aurait installée a l'intérieur du dispositif en ôtant ou en déplaçant la plaque arriere. Un dispositif conforme å l'invention comprend également au moins un exemplaire de deux sortes de cadres adaptés a être maintenus sur ceux des bords de la plus grande des fenêtres qui sont internes au dispositif.Une des deux sortes de cadre, qui sert de décor pour les problèmes statiques, comporte deux fenêtres de dimensions égales, l'une sur la partie droite du cadre. l'autre sur la partie gauche, et l'autre sorte de cadre, qui sert de décor aux problèmes de transformation, comporte une fenêtre dont la largeur est stictement supérieure a celle de la plus petite des fenêtres du chassis et cette fenêtre est située près du bord latéral du cadre décor qui est le plus proche de la plus petite des fenêtres du chassis quand le décor est maintenu sur les bords internes de la grande fenêtre du chassis. Dans une forme de réalisation préférentielle, le chassis comporte sur toute la longueur de sa partie supérieure, du côté de la face interne au dispositif, ou bien seulement sur une ou plusieurs parties de cette longueur, un rebord dont l'épaisseur correspond a la largeur du couloir intérieur au dispositif, ce qui permet un appui de la plaque arrière quand elle est en position verticale. Dans une autre forme de réalisation préférentielle, la plaque support possède une languette permettant sa saisie manuelle afin de la déplacer dans le couloir interne au dispositif, déplacements dont la course est éventuellement limitée par l'existence d'un rebord sur le chassis. Dans une autre forme de réalisation préférentielle, il existe deux plaques support de collections, chacune d'elles étant telle que sa languette et le rebord supérieur du chassis sont adaptés pour permettre, pour l'une d'elle, l'entrée latérale de la plaque support du côté de la grande fenetre du choisis et le bloquage de la languette de la plaque sur le rebord du chassis quand cette plaque recouvre cette grande fenêtre et, pour l'autre, l'entrée par l'arrière du dispositif en dégageant la plaque arrière, ainsi que la limitation de la course du déplacement de cette plaque support, par bloquage de sa languette sur des parties du rebord du chassist entre les deux positions extrêmes ob la petite fenêtre du chassis n'est pas du tout recouverte par la plaque support et celle où elle l'est entièrement. Dans une autre forme de realisation préférentielle, il existe des moyens de maintien des éléments amovibles sur les deux faces d'une plaque support, sa languette et le rebord supérieur du chassis sont par ailleurs adaptés pour permettre, lorsque l'une des faces de la plaque support est utilisée, l'entrée latérale de cette plaque support du côté de la grande fenêtre du- chassis et le bloquage de sa languette sur le rebord quand cette plaque support recouvre la grande fenêtre du chassies ett lorsque l'autre des faces de la plaque support est utilisée, son entrée par l'arrière du dispositif ainsi que la limitation de la course de son déplacement entre les deux positions extrèmes où la petite fenêtre du chassis n'est pas du tout recouverte par la plaque support et celle où elle l'est entierement. Dans une autre forme de réalisation préférentielle, il existe sur chaque plaque support de collection des repères qui délimitent les parties latérales de cette plaque support qui sont susceptibles d'être masquées par les cadres décor lors de l'utilisation du dispositif Dans une autre forme de réalisation préférentielle, il existe un moyen de solidariser temporairement les deux caches adaptés a masquer la grande fenêtre du chassis, ce qui facilite ce masquage. La figure i est une vue en plan, de profil, d'un dispositif selon l'invention alors que tous les caches sont relevés et qu'il n'y a pas de plaque support de collection introduite La figure 2 est une vue, en perspective, d'un dispositif selon l'invention, alors que que la plaque arrière est verticale, que tous les caches sont baissés, qu'un cadre adapté å enseigner la résolution des problèmes statiques est maintenu sur les bords internes de la grande fenêtre du chsássis et que la plaque support de collection est glissée lateralement pour la mettre en position afin de procéder a un tel enseignement. La figure a est une vue, en perspective, d'un dispositif selon l'invention, alors que que la plaque arrière n'est pas verticale, que tous les caches sont baissés, qu'un cadre adapte à enseigner la résolution des problèmes de transformations est maintenu sur les bords internes de la grande fenêtre du chassis et que la plaque support de collection est en position pour procéder a un tel enseignement. La figure 4 est une vue en plan, de derrière, d'un dispositif selon l'invention alors que la plaque arrière est baissée et qu'un cadre adapté à enseigner la résolution des problèmes de transformation est maintenu sur les bords internes de la grande fenêtre du chissis. La figure 5 est une vue en plan, de derriere, d'un dispositif selon l'invention alors que la plaque arriere est baissée et qu'un cadre adapté A enseigner la résolution des problemes statiques est maintenu sur les bords internes de la grande fenêtre du chissis. La figure 6 est une vue en plan, de derrière, d'un dispositif selon l'invention alors que la plaque arrière est baissée et qu'une plaque support de collection est introduite dans la position ad hoc pour enseigner la résolution des problèmes statiques. Le dispositif représenté sur les figures l à 6 comporte un chassis en bois (i) dont les dimensions extérieures sont de l'ordre de 85 cm sur 40 cm, fixé sur un support (2) dont la fenêtre la plus large (3) a une largeur de 60 cm, et la moins large (4) a une largeur de 20 cm et une plaque arrière (5) fixée sur le support (2) à l'aide d'une charniere (6) qui, en position verticale forme avec le support (2) et le chissis (1) un couloir (7) destiné à permettre a une plaque support de collection (8) de coulisser. Cette plaque support de collection est aimantée de façon a permettre le maintien d'éléments (9) (9)à à composants métalliques.Deux sortes de cadres (10) et (il) ont des dimensions extérieurs supérieures a celles de la fenêtre (3) mais inférieures aux dimensions extérieures de la partie du chassis (1) qui entoure la fenêtre (3) et ces cadres peuvent-être maintenus sur les bords de la fenétre (3), du côte de la face interne au dispositif, parce qu'ils reposent dans le couloir Dans la réalisation préférentielle représentée sur les figures 1 à 6, la fenêtre (3) a une largeur triple de la fenêtre (4), et, Si l'unité de longueur est la seizième partie de la largeur totale du chassis (l), la plaque support de collections Dans cette forme de réalisation préférentielle, le maintien de la plaque arrière (5) en position verticale est assuré gracie a un crochet fixe sur la face supérieure d'une partie du rebord (IB) et adapté a crocheter un anneau fixe sur la face supérieure de la plaque (5). Toujours dans cette forme de réalisation préférentielle représentée sur les figures t a 6, des pointillés (20) gravés sur chaque face de la plaque support (8) servent de repères pour signaler ses parties latérales qui sont susceptibles d'être masquée par les cadres décor (10) ou (11) lors de l'utilisation du dispositif. Par ailleurs les caches (16) et (i7) peuvent etre solidarisés temporairement grace a un système d'adhésifs réutilisables. Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté a enseigner la résolution des problemes arithmétiques qui peuvent être résolus grace a une addition ou une soustraction. Pour la résolution des problèmes portant sur les relations d'une totalité à ses parties, il faut utiliser un cadre décor (10) qui différencie de façon spatiale deux lieux, une salle de classe et une cour de récréation, par exemple. L'enseignant peut faire quantifier la totalité représentée par des éléments (Pr sur la plaque (8), des figurines représentant des bonhommes par exemple, alors que cette plaque est en dehors du dispositif, puis la rentrer latéralement dans le dispositif dont les caches (16) et (17) sont relevés, puis en abaissant un et un seul de ces caches demander au élèves de quantifier la partie visible de la collection et les interroger sur l'autre partie : "combien de bonhommes sont dans la salle de classe?", par exemple. Pour confirmer ou infirmer la solution proposée par l'élève, l'enseignant peut abaisser le cache resté relevé, et l'élève est alors a meme de compter les éléments qui étaient cachés. En réitérant le même processus, avec la même collection, mais cette fois ci les deux caches étant abaissés, l'élève est susceptible de mieux comprendre les relations qui lient le tout et ses parties Le processus d'enseignement lorsque ce n'est plus une partie qui est l'inconnue, mais le tout, ou lorsqu'il s'agit d'un problème de transformation, est en tout point conforme à celui qui vient d'etre brièvement décrit. RE VE NDICATIONS 1) Dispositif pour enseigner la résolution des problèmes arithmétiques, caractérisé ert ce qu'il comprend une pièce constituée d'un chassis (1) fixé verticalement sur un support (2), que ce chassies est muni de deux fenêtres telles que l'une d'elle (3) a une largeur strictement supérieure au double de l'autre (4). en ce qu'il comprend une plaque arriere (5) dont les dimensions extérieures sont identiques a celles du chassis (1), qui posséde un moyen de maintien en position verticale, position dans laquelle le chassis (1) et la plaque arrière (5) forment avec le support (2) un couloir (7X, cette plaque arrière étant soit fixée sur le support à l'aide d'une pièce (6) qui fait une charnière dont l'axe est parallèle à la frontiere du châssis (1) et de son support (2) et qui autorise une rotation depuis la position verticale dans le sens oppose ä celui chissis (f), soit amovible à partir de la position verticale, en ce qu'il comprend au moins un cadre (10) et au moins un cadre; (11), chacum d'eux ayant des dimensions extérieures supérieures å celles de la fenêtre (3) du chassis mais inférieures aux dimensions extérieures de la partie du châssis qui ut entoure cette fenétre (3) et il existe des moyens de maintien de l'un quelconque de ces cadres (10) et (11) sur les bords de la fenêtre (3), du @@te de la face interne au dispositif, le cadre (10) comportant lui-meme deux fenêtres (12) et (13) de dimensions sensiblement égales , l'une sur la partie droite, l'autre sur la partie gauche et le cadre (11) comportant lui-même une fenêtre (14) dont la largeur est stictement supérieure a celle de la fenêtre (4) du châss is et située près du bord latéral du cadre (ii) le plus proche de la fenêtre (4) quand ce cadre (11) est maintenu sur les bords de la fenêtre (3) du chassis du côté de ] a face interne au dispositif, en ce qu'il comprend au moins une plaque (8) ainsi qu unes pluralité d'éléments amovibles (9) tels qu'il existe des moyens de maintien d'as éléments (9) sur la plaque (8), la largeur et la hauteur de la plaque (8) étant @@daptées à ce qu'elle remplisse la fenêtre (3) du châssis quand la plaque (8) a son bd intérieur qui repose dans le couloir (7), en ce qu'il existe un cache amovible (15) adapte à couvrir la fenêtre (4) du chassis et deux caches amovibles (16) et (17) adaptés à couvrir dans leur ensemble la fenêtre (3) du chassis et chacun d'eux étant. respectivement adapté à couvrir une moitié latérale de la cette fenêtre (3), c@ qui permet de masquer à volonté tout ou une partie seulement d'une collection d'éléments (9) quand ceux-ci simulent des êtres concrets sensés exister dans un lieu simule par un decor dessine sur le cadre (10) ou quand ces éléments (9) simulent des êtres concrets sensés exister dans un lieu simulé par un décor dessiné sur le cadre 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le châssis (1) comporte sur toute la longueur de sa partie supérieure, du côté de la face interne au dispositif, ou bien seulement sur une ou plusieurs parties de cette longueur, un rebord (18) dont l'épaisseur correspond à la largeur du couloir (7), ce qui permet un appui de la plaque (5) quand elle est en position verticale. 3) Dispositif selon les revendications i et 2 caractérisé en ca que la plaque 18) possède une languette (19) permettant sa saisie manuelle afin de la déplacer dans le couloir (7), déplacements dont la course est éventuellement limitée par l'existence de parties du rebord (18). 4 > Dispositif selon les revendications i, 2 et 3 caractérisé en ce qu'il existe au moins deux plaques (8), chacune d'elles étant telle que sa languette (19) et le rebord (18) sont adaptés pour permettre, pour l'une des plaques son entrée latérale dans le dispositif du côté de la grande fenêtre t3) du chassis et le bloquage de sa languette (19) sur le rebord (18) quand cette plaque (8) recouvre la fenétre (3) du chgssis et, pour l'autre plaque (8), l'entrée par l'arrière du dispositif en otant ou en déplaçant la plaque arrière (5) de la position verticale, ainsi que la limitation de la course de son déplacement, par bloquage de sa languette sur des parties du rebord, entre les deux positions extrèmes où la fenêtre (4) du chassis n'est pas du tout recouverte par la plaque (8) et celle où elle l'est entièrement. 5) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce qu'il existe des moyens de maintien des éléments (9) sur les deux faces de la plaque (8) et en ce que la languette (19) et le rebord (18) soient adaptés pour permettre, lorsque l'une des faces de la plaque (B) est utilisée, l'entrée latérale de la plaque (8) du cote de la grande fenetre (3) du châssis et le bloquage de sa languette (19) sur le rebord (18) quand cette plaque (8) recouvre la graande fenêtre (3) du châssis et, lorsque l'autre des faces de la plaque (8) est utilisée, son entrée par l'arrière du dispositif en ôtant ou en déplaçant la plaque 85) de la position verticale, ainsi que la limitation de la course de son déplacement entre les deux positions extrêmes où la fenetre (4) du chassîs nlst pas du tout recouverte par la plaque (8) et celle où elle l'est entièrement. 6) Dispositif selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble et les revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la fenêtre 83) a une largeur triple de la fenêtre (4), et, si l'unité de longueur est la seizième partie de largeur totale du cadre (1), la plaque (8), qui a une largeur de 12, possède une languette de largeur 1, qui commence à une distance de 4 d'une des extrémités latérales de la plaque (8) et le cadre (1) possède un rebord (18) en deux parties, l'une de longueur 4 a partir de l'extrémité latérale du cadre proche de la fenêtre (4), l'autre de longueur 2 qui commence 9 une distance de 5 de l'autre extrémité latérale du cadre (1). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il existe sur au moins une plaque (B) des repères (20) qui délimitent les parties latérales de la plaque (8) qui sont susceptibles d'être masquées par les cadres (10) ou (11) lors de l'utilisation du dispositif, ce qui permet à l'utilisateur de ne pas utiliser ces parties latérales lors de la constitution des collections d'éléments (9). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il existe un moyen de solidariser temporairement les caches (ici) et (17 > , ce qui facilite le masquage de la fenêtre (3) du chassis dans son ensemble.