Qu'est-ce que le dessin 2D et la découpe vinyle?
Le dessin 2D vectoriel consiste à créer des formes géométriques à l'aide de logiciels spécialisés. Contrairement aux images pixélisées, les dessins vectoriels sont basés sur des équations mathématiques, ce qui permet de les redimensionner sans perte de qualité.
La découpe vinyle est une technique de fabrication qui utilise une machine équipée d'une lame pour découper des matériaux en feuilles (vinyle autocollant, papier, carton mince, etc.) selon un tracé numérique 2D. Cette technologie est accessible, sécuritaire et particulièrement adaptée au contexte scolaire.
Pourquoi intégrer ces outils en classe MST?
Concrétiser les apprentissages
Transformer des concepts abstraits (géométrie, mesures, transformations) en objets tangibles que les élèves peuvent manipuler et observer.
Développer la démarche de conception
Permettre aux élèves de vivre le processus complet : conception, planification, fabrication, validation et amélioration.
Maîtriser le langage graphique
Appliquer les normes du dessin technique : cotation, échelles, projections orthogonales, lignes de base.
Stimuler l'engagement
Proposer des projets signifiants où l'élève produit quelque chose de concret, favorisant ainsi la motivation et la persévérance.
Géométrie (1er cycle du secondaire)
Figures planes et transformations géométriques
Le dessin 2D et la découpe vinyle permettent aux élèves de manipuler concrètement les concepts géométriques. Les transformations peuvent être visualisées par la superposition de formes découpées.
Construire des figures isométriques
Créer une figure puis sa transformée par translation, rotation ou réflexion. Découper les deux figures et vérifier leur isométrie par superposition.
Explorer l'homothétie
Dessiner une figure puis créer son image par homothétie de rapport positif. Comparer les mesures et vérifier le rapport de similitude.
Développements de solides
Concevoir le développement d'un prisme, d'une pyramide ou d'un cylindre, le découper et l'assembler pour valider la conception.
Tangram personnalisé
Créer un tangram aux dimensions précises en utilisant les propriétés des triangles et des quadrilatères. Calculer les aires de chaque pièce.
Notions de la PDA mobilisées
| Notion | Domaine | Description PDA |
|---|---|---|
| Transformations géométriques | Géométrie | Construire l'image d'une figure par une translation, une rotation et une réflexion |
| Homothétie | Géométrie | Construire l'image d'une figure par une homothétie de rapport positif |
| Figures isométriques et semblables | Géométrie | Reconnaître des figures isométriques ou semblables ; déterminer les propriétés et les invariants |
| Développements de solides | Géométrie | Déterminer les développements possibles d'un solide ; nommer le solide correspondant à un développement |
| Périmètre et aire | Mesure | Construire les relations permettant de calculer le périmètre ou l'aire de figures planes |
Mesure et arithmétique
Règle graduée personnalisée
Concevoir une règle avec des graduations en centimètres et millimètres. Travailler les relations entre les unités de longueur du SI.
Rapporteur d'angles
Créer un rapporteur gradué en degrés. Explorer les angles complémentaires, supplémentaires et les différents types d'angles.
Fractions et aires
Découper des formes représentant différentes fractions d'un tout. Visualiser les opérations sur les fractions par manipulation.
Univers technologique (1er cycle)
Langage graphique
Le dessin 2D est directement lié aux techniques du langage graphique prescrites dans la PDA. Les élèves développent leurs habiletés en dessin technique tout en produisant des pièces fonctionnelles.
Schéma de construction
Créer un schéma de construction d'un objet simple en utilisant les lignes de base appropriées (contour visible, contour caché, ligne d'axe).
Cotation d'une pièce
Dessiner une pièce en respectant les règles de cotation, puis la fabriquer. Comparer les dimensions réelles aux spécifications.
Échelle de réduction
Reproduire un objet à l'échelle 1:2 ou 1:5. Calculer les dimensions réduites et valider par la fabrication.
Notions de la PDA mobilisées
| Section | Technique | Description PDA |
|---|---|---|
| Langage graphique | Techniques de dessin | Choisir la vue la plus explicite d'un objet technique pour représenter la vue de face sur un dessin |
| Langage graphique | Techniques de dessin | Représenter les arêtes vues par une ligne pleine ; représenter les arêtes cachées par une ligne pointillée |
| Langage graphique | Techniques d'utilisation d'échelles | Réduire ou multiplier les dimensions d'un objet technique en considérant l'échelle |
| Fabrication | Techniques de mesurage et traçage | Repérer l'unité de mesure sur l'instrument ; adopter une bonne position lors de la lecture |
| Fabrication | Gamme de fabrication | Suivre une gamme de fabrication et d'assemblage pour fabriquer un objet |
Projets intégrateurs
Identificateur d'espèces
Concevoir des silhouettes d'animaux ou de plantes pour un projet de classification. Associer les caractéristiques aux groupes taxonomiques.
Système solaire à l'échelle
Créer des représentations des planètes à l'échelle. Travailler les rapports de proportionnalité et les distances relatives.
Symboles de sécurité
Reproduire les symboles de sécurité du laboratoire en vinyle autocollant. Discuter de leur signification et de leur importance.
Gabarit de mesure
Fabriquer un gabarit pour mesurer des échantillons (feuilles, insectes, etc.). Appliquer les techniques de mesurage et de traçage.
Géométrie avancée (2e cycle)
Utiliser le dessin vectoriel pour explorer les transformations géométriques définies algébriquement.
- Créer une figure, appliquer une transformation (translation, rotation, réflexion, homothétie) et vérifier les coordonnées des sommets
- Construire l'image d'une figure à partir d'une règle de transformation donnée
- Anticiper l'effet d'une transformation sur une figure avant de la réaliser
| Séquence | Notion PDA |
|---|---|
| CST, TS, SN | Dégager, par observation, les caractéristiques des transformations géométriques dans le plan cartésien |
| CST, TS, SN | Définir algébriquement la règle d'une transformation géométrique |
| CST, TS, SN | Construire, dans le plan cartésien, l'image d'une figure à partir d'une règle de transformation |
Explorer les coniques par la construction et la manipulation de gabarits.
- Créer des gabarits d'ellipses, de paraboles et d'hyperboles à partir de leurs définitions
- Identifier les éléments caractéristiques : foyers, sommets, axes, directrice
- Vérifier les propriétés géométriques par la mesure et la superposition
| Notion | Description PDA |
|---|---|
| Lieux géométriques | Décrire, représenter et construire des lieux géométriques dans les plans euclidien et cartésien |
| Coniques | Analyser et modéliser des situations à l'aide des coniques : parabole, cercle, ellipse, hyperbole |
Construire des outils de visualisation pour la trigonométrie.
- Créer un cercle trigonométrique gradué en degrés et en radians
- Fabriquer des gabarits pour les angles remarquables (30°, 45°, 60°)
- Visualiser les rapports trigonométriques par des constructions géométriques
| Notion | Description PDA |
|---|---|
| Cercle trigonométrique | Établir le lien entre les rapports trigonométriques et le cercle trigonométrique |
| Angles remarquables | Déterminer les coordonnées des points associés aux angles remarquables à partir des relations métriques |
| Radians | Déterminer la relation entre le degré et le radian |
Fonctions et modélisation
Gabarits de fonctions
Créer des gabarits représentant les formes caractéristiques des fonctions à l'étude : linéaire, quadratique, exponentielle, sinusoïdale.
Effet des paramètres
Découper plusieurs versions d'une même fonction avec des paramètres différents pour visualiser les transformations (translation, dilatation).
Vecteurs et déplacements
Créer des flèches vectorielles pour représenter des déplacements, des forces ou des vitesses. Visualiser l'addition de vecteurs.
Langage des lignes avancé (2e cycle)
Projections et représentations
Au 2e cycle, les élèves approfondissent le langage graphique avec des représentations plus complexes et des normes de cotation avancées.
Vue en coupe
Créer des représentations en coupe d'objets techniques pour en révéler les détails internes. Appliquer les conventions de hachures.
Dessin d'ensemble
Concevoir un dessin d'ensemble d'un mécanisme simple avec nomenclature. Identifier chaque pièce et ses caractéristiques.
Développement de formes complexes
Créer des développements de cônes, de cylindres tronqués ou de formes composées. Calculer les dimensions exactes avant la découpe.
Cotation fonctionnelle
Définir les tolérances nécessaires au bon fonctionnement d'un assemblage. Fabriquer et valider l'ajustement des pièces.
Notions de la PDA mobilisées
| Section | Notion | Description PDA |
|---|---|---|
| Langage des lignes | Projections orthogonales | Interpréter des dessins d'ensemble d'objets techniques comportant peu de pièces |
| Langage des lignes | Coupes | Décrire l'utilité de la coupe en dessin technique ; représenter une forme simple en réalisant une vue en coupe |
| Langage des lignes | Cotation et tolérances | Définir la cotation fonctionnelle comme étant l'ensemble des tolérances spécifiques liées à certaines pièces |
| Langage des lignes | Développements | Effectuer des développements de solides simples (pyramide, cylindre, cube) |
| Langage des lignes | Logiciel vectoriel | Utiliser un logiciel de dessin vectoriel pour réaliser divers schémas en deux et trois dimensions |
Ingénierie et conception
Systèmes de transmission
Concevoir des engrenages, poulies ou roues de friction en vinyle épais ou carton. Calculer les rapports de transmission.
Cames et profils
Dessiner des cames avec différents profils pour obtenir des mouvements spécifiques. Analyser la transformation du mouvement.
Gabarits de perçage
Créer des gabarits précis pour le positionnement de trous. Travailler les tolérances et la répétabilité.
Schémas de circuits
Créer des pochoirs pour tracer des schémas électriques ou électroniques avec les symboles normalisés.
Projets interdisciplinaires ATS, STE et SE
Maquette de bâtiment durable
Concevoir les façades d'un bâtiment écoénergétique. Intégrer les concepts d'orientation, d'isolation et de captation solaire.
Modèle anatomique
Créer des représentations en couches superposables d'organes ou de systèmes biologiques. Explorer la structure et la fonction.
Carte géologique
Fabriquer une carte géologique en couches pour représenter les différentes strates et structures du sous-sol.
Prototype fonctionnel
Concevoir et fabriquer un prototype répondant à un cahier des charges. Évaluer la solution en fonction des contraintes.
Ressources pour le développement professionnel
Autoformations Campus RÉCIT
- Dessin vectoriel avec Inkscape : initiation et approfondissement
- Fabrication numérique en classe : découpe vinyle et impression 3D
- Intégration du numérique en mathématique
- Intégration du numérique en science et technologie
Espaces créatifs virtuels (ECV) du RÉCIT MST
Les ECV offrent des formations pratiques en ligne sur l'utilisation des outils de fabrication numérique. Consultez le calendrier des formations sur le site du RÉCIT MST.
Documentation officielle
- Programme de formation de l'école québécoise (PFEQ) : quebec.ca
- Progression des apprentissages (PDA) en mathématique et en science et technologie
- Cadre de référence de la compétence numérique
Liens avec la compétence numérique
L'utilisation du dessin 2D et de la découpe vinyle mobilise plusieurs dimensions du Cadre de référence de la compétence numérique :
| Dimension | Application |
|---|---|
| D2 : Développer et mobiliser ses habiletés technologiques | Maîtriser les logiciels de dessin vectoriel, comprendre le fonctionnement de la machine de découpe |
| D3 : Exploiter le potentiel du numérique pour l'apprentissage | Utiliser les outils de conception et fabrication pour apprendre des concepts mathématiques et technologiques |
| D7 : Produire du contenu avec le numérique | Créer des fichiers vectoriels, produire des objets physiques à partir de conceptions numériques |
| D11 : Développer sa pensée critique | Évaluer et ajuster sa démarche de conception et de fabrication tout au long du processus |
| D12 : Innover et faire preuve de créativité | Concevoir des objets originaux, exploiter des démarches d'innovation et de prototypage |
Conseils pratiques
- Vinyle autocollant : idéal pour les autocollants, les pochoirs et la décoration. Disponible en plusieurs couleurs et finis.
- Vinyle de transfert thermique : pour personnaliser des textiles (t-shirts, sacs). Nécessite une presse à chaud.
- Papier cartonné : économique pour les prototypes et les manipulatifs. Épaisseur maximale selon la machine.
- Acétate : transparent, utile pour les superpositions et les gabarits de traçage.
- Prévoir un poste de découpe avec supervision pour les groupes en rotation
- Établir une file d'attente numérique pour les travaux à découper
- Former des élèves « experts » qui peuvent accompagner leurs pairs
- Planifier le temps de découpe en dehors des périodes critiques d'enseignement
- Établir une convention de nommage claire :
nom_projet_date.svg - Utiliser un dossier partagé pour la collecte des travaux
- Vérifier les fichiers avant la découpe : contours fermés, dimensions correctes, pas de doublons
- Conserver une copie des fichiers réussis comme modèles pour les années suivantes