ENSEIGNER LES SCIENCES
Matière, energie, information, objets techniques
Point didactique et programmes
1.
Le carnet de chercheur
2.
3.
L'évaluation
Enseigner les sciences
4.
Les partenaires
5.
Projets interdisciplinaires
Le vivant
6.
Mouvement, énergie, information
7.
8.
Lumière, la planète Terre
9.
Matière
Mise en oeuvre en classe de la démarche d'investigation
1. Situation de départ
4. Investigation
5. Institution- nalisation
3. Hypothèses Conception
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5 Write your title here
2. Question- nement
Dispositifs pédagogiques
Dispositifs pédagogiques
Le travail par ateliers facilite la réalisation des expériences, la verbalisation et la participation des élèves, la gestion du matériel, l'accompagnement de l'enseignant. Les autres ateliers seront des ateliers en autonomie: lecture documentaire en sciences, construction d'objets techniques (legos,...), ateliers autonomes dans d'autres enseignements.
Visionnage de vidéos en classe de CE1 (accès restreint)
L'évaluation en science...
L'évaluation prédictive
L'évaluation formative des compétences scientifiques
L'évaluation sommative
En début de séquence, elle permet à l'enseignant de faire un point sur les connaissances des élèves dans un domaine afin de ne pas enseigner ce qui est déjà connu en partie par la classe.
Elle évalue les connaissances ou les compétences techniques et scientiques des élèves en fin de séquence. Il est intéressant que les élèves soient partie prenante de leur évaluation en utilisant ds grilles d'autoévaluation.
Ces compétences sont évaluables en continue toute l'année durant les séquences de science. Des traces sont laissées dans le carnet de chercheur ou d'expériences (dessins d'observation, conceptions d'expérience, analyses de résultats,...).
Aussi, les conceptions initiales des élèves sont observables lors de la formulation des hypothèses pour répondre à un problème donné.
5.
Le carnet de chercheur ou d'expériences
Il s'agit d'un carnet qui permet aux élèves de noter et suivre leur démarche d'investigation (représentations initiales, situation de départ, formulations d'hypothèses, recherches documentaires , expériences, dessins d'observation, résultats et analyses, conclusions et institutionnalisations de connaissances.....)Les activités doivent permettre aux élèves de dépasser leurs représentations initiales en observant et en manipulant, d’acquérir des repères dans les domaines scientifiques et de maîtriser le vocabulaire spécifique correspondant. Ce cahier permet également à l'enseignant de pouvoir évaluer formativement chaque élève sur des compétences scientifiques bien spécifiques (rédiger des hypothèses, faire un schéma d'observation, imaginer une expérience...)
Les formes de carnet d'expérience
Il peut être un cahier petit format, grand format, un classeur ou un lutin, ou des feuilles qui sont ensuite reliées pour chaque projet... Outre les écrits collectifs, il doit contenir des notes individuelles de l'élève et accepter les erreurs: elles font partie prenante de la démarche scientifique. Il est conseillé de pouvoir distinguer les deux parties (couleurs, idéogramme, page de droite et de gauche...) . Les différentes phases de la démarche scientifique doivent être également lisibles sur le cahier (hypothèses, expérimentation,...) soit par un titre , une couleur, un idéogramme...
Exemple de code couleur utilisé
Exemples d'idéogrammes
Les différentes traces laissées dans un carnet d'e chercheur, d'expériences
Quelques traces du carnet de chercheur en CE1
Quelques traces du carnet de chercheur en CE1
4.
Les partenaires
De nombreux partenaires de l'école peuvent vous aider à enseigner les sciences, à vous former, à vous accompagner dans la réalisation de projets scientifiques...
5.
Exemples de séquences LAMAP
sur le site de LAMAP
5.
Exemples de projets interdisciplinaires
Objets techniques
4.
Cours de potion pour découvrir la matière
Situation déclenchante: elle doit être motivante et amener les élèves à se poser des questions sur le thème étudié
- A quel projet de classe pourrait être rattachée cette séquence en sciences? - Faites l'expérience et rédigez vos hypothèses. - Au vue de la situation déclenchante, quelles sont les connaissances et les compétences visées par l'enseignant dans cette séquence? - Que proposeriez-vous comme séances suite à cette première séance?
Séance 1
Tâtonnement expérimental et explication:
Des bulles d'un gaz sont créées suite à une réaction chimique. Elles remontent à la surface du liquide car elles sont, en autres, moins denses que le liquide.
Éléments du programme:
- Explorer la matière (cycle 1) - Identifier les trois états de la matière (cycle 2 et 3); mettre en œuvre des expériences simples impliquant l’eau et/ou l’air; connaitre quelques propriétés des solides, des liquides et des gaz; connaître l'existence et quelques propriétés de l’air (matérialité et compressibilité de l’air).
Notions visées: propriétes des gaz, notamment de sa matérialité dans un liquide
Les hypothèses des élèves vont devoir répondre aux questions suivantes : que contiennent les bulles ? Pourquoi remontent-elles à la surface du liquide? Les séances qui suivent cette situation seront donc les réalisations d'expérience permettant de mettre en évidence la matérialité et la densité d'un gaz dans un liquide.
Et d'autres potions pour travailler d'autres notions relatives à la matière
Exemple de séquence sur la matière "les potions "
Séance 1: situation déclenchante. 1) Réalisation de la potion Volcanox. Observation et description de ce qu'il se passe. Recueil des conceptions initiales: les élèves expliquent spontanément ce qu'ils voient et donnent une première explication (ça a fait du savon, le vinaigre avait envie de sortir, c'est de la magie,...). Formulation du problème: que sont ces bulles qui apparaissent? Pourquoi remontent-elles à la surface du liquide?
Démarche d'investigation: Expérimentaion 1 De quoi sont faites les bulles qui apparaissent dans le liquide? Emission d'hypothèses par les élèves. Répertorier les réponses des élèves selon s'il s'agit d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz . Discuter de la différence entre ces 3 états de la matière. Comment se comporte un liquide dans un liquide? Un solide dans un liquide? un gaz dans un liquide? Tâtonnement expérimental les élèves imaginent un protocole expérimental pour répondre au problème posé. Ex: les élèves vont mettre un liquide dans de l'eau, de l'air dans l'eau...
Analyse des résulats. Validation ou invalidation de certaines hypothèses Ex: quand on injecte de l'air au fond de l'eau, on voit des bulles qui remontent: lorsque l'on injecte un liquide (eau, savon liquide...) au fond de l'eau, on ne voit pas de bulles. Conclusions. Ces expériences peuvent amener les élèves à se poser d'autres questions (solubilité d'un solide dans un liquide, miscibilité des liquides...). Ces questions peuvent être notées sur une affiche et pourront être exploitées ultérieurement (d'autres potions pour y répondre pourront par exemple être réalisées).
Expérimentation 2: Pourquoi les bulles d'air remontent-elles à la surface de l'eau? (exemple de l'air et de l'eau). Concept scientifique: la masse volumique d'un gaz est toujours beaucoup plus petite que celle de l'eau. - Emission d'hypothèses. - Réalisation d'expériences afin de tester les hypothèses. Les élèves comparent la masse de l'air et celle de l'eau à volume égal. Les élèves utilisent une balance (lien avec les mathématiques et les mesures de masse). - Résultats et conclusion. Institutionnalisation (présence d'un gaz dans un liquide).
Synthèse.Les élèves expliquent ce qu'il s'est passé lorsque le vinaigre est entré en contact avec le bicarbonate de soude (généralisation de ce qui a été expérimenté avec l'eau et l'air). Le lexique et les connaissances scientifiques sont réinvestis. Une réaction chimique se produit: on voit des bulles d'un gaz qui est créé. Le gaz remonte à la surface du liquide car il est plus léger (moins dense) que le liquide. Les nombreuses bulles de gaz qui remontent entrainent avec elles le liquide qui déborde du verre." D'autres potions peuvent être réalisées afin de travailler par exemple sur la densité des liquides et leur miscibilité (réalisation de la potion "Arc en ciel")
Evaluation Evaluation formative et continue des compétences scientifiques à partir des traces laissées sur le cahier de chercheur (savoir faire le schéma d'une expérience, savoir noter des observations, savoir formuler des hypothèses, imaginer une expérience, utiliser un instrument de mesure...).
Évaluation des connaissances Exemple possible : lire la potion et utiliser ses connaissances pour anticiper sur ce qu'il va se passer.Vérifier en faisant la potion. Par exemple, pour réinvestir la matérialité de l'air, proposer l'expérience du bateau.
Les mélanges en maternelle
Fiche d'observation
Un autre thème: autour de l'eau ce qui flotte, ce qui coule...
Visionnez cette vidéo qui montre des activités possibles sur le thème de la flottaisson en classe.Construisez un plan de séquence détaillé pour enseigner sur ce thème soit au cycle1, au cycle 2 ou au cycle 3.
Projet autour de l'eau: "les classes eau "
Projet autour des objets techniques
L' étude d'objets techniques doit être mise en relation avec les besoins humains et tenir compte des enjeux de la transition écologique et du développement durable (cycle 3). La production d’une solution technique par les élèves eux-mêmes, par exemple par la réalisation d’une maquette, est vivement encouragée. Il s’agit d’identifier plusieurs solutions à un problème technique et d’amener les élèves à faire un choix raisonné et argumenté de la solution la plus adaptée aux besoins. La réalisation d’un projet est recommandée, car elle permet d’engager les élèves dans la démarche technologique, mais aussi de faire un lien entre les différentes thématiques du programme. Un carnet de projet peut être construit individuellement et recueillir les différentes traces des élèves.
Jeu électrique
Maison écologique
Ofni
06
Les plantes
Cycle 1 et 2: compétences liées aux connaissances sur le vivant •Construire une frise chronologique ou le cycle de vie d’un végétal à partir d’observations de cultures ou de végétaux dans les jardins sur des temps longs (une année scolaire voire plusieurs)• Ranger chronologiquement des photos; identifier les étapes clés. •Connaitre les besoins vitaux des plantes (cycle 2). Cycle 2 et 3: compétences liées à la pratique de démarches scientifiques.
Exemple de séquence pour découvrir comment faire germer les graines.
06
Il s'agit d'une séquence où il est facile de faire comprendre aux élèves qu'il faut faire varier un seul facteur pour trouver les conditions nécessaires et suffisantes de la germination des graines. Elle demande peu de matériel.
Il est préférable de la proposer l'hiver lorsqu'il fait froid afin de pouvoir faire varier la température lors des expérimentations (le réfrigérateur fait varier
souvent deux facteurs n'ayant pas de lumière, porte fermée).
1) Plusieurs situations déclenchantes sont possibles: amener, ramasser des graines lors d'une sortie; lecture d'un livre en rapport avec le thème (le haricot magique)...
2) Questionnement possible: Qu'est-ce qu'une graine? Que contient-elle ? Comment une graine germe-t-elle? De quoi a-t-elle besoin pour germer?
3) Investigation 1: Qu'est-ce qu'une graine? Que contient-elle? Hypothèses des élèves sur ce que contient une graine et investigation en ouvrant une graine après l'avoir préalablement trempée. Les élèves peuvent observer à la loupe et apprendre à faire un dessin d'observation.
Les élèves observent une plante miniature dans la graine et et émettent des hypothèses quant au devenir des différentes parties (début de l'investigation "Comment une graine germe-t-elle?)
3) Investigation 2: avant de chercher à savoir comment germe une graine, il faut tout d'abord répondre à la question: de quoi une graine a-t-elle besoin pour germer? Demander aux élèves d'émettre les hypothèses quant aux conditions nécessaires à la germination: Les hypothèses proposées seront ainsi l'expérience témoin.
Tester les hypothèses en réalisant l'expérience témoin, en mettant plusieurs graines à chaque fois dans le pot. Attendre et constater. Analyser et poursuivre l'expérimentation: (Rappel: les conditions nécessaires à le germination sont la chaleur et l'eau). Conditions insuffisantes: si les conditions proposées ne sont pas suffisantes (ex: eau, terre, lumière), il ne se passe rien. Les élèves devront réfléchir à une autre condition et l'ajouter à leur expérience témoin (ex: chaleur) pour trouver les conditions nécessaires à la germination.
Conditions non nécessaires parmi les hypothèses proposées: la graine germe (ex: eau, terre, chaleur, lumière) mais certaines conditions proposées par les élèves ne sont pas nécessaires (terre, lumière): il faudra alors les identifier en les retirant une à une de l'expérience témoin. Le carnet d'expériences sera agrémenté de photos, de dessins d'expériences, de petits textes explicatifs... 4) Investigation 3: comment une graine germe-t-elle? Les élèves essaient de répondre à la question en s'appuyant sur les premières investigations..
Les élèves observent la germination de la graine chaque jour, font des dessins d'observation ou prennent en photo. On confronte les observations aux hypothèses pour faire un blian de séquence.
Si on laisse les graines germer dans les différentes conditions expérimentales, on constate que celle dans le coton depérit alors que celle dans la terre continue à pousser. Aussi, celle qui est dans le noir (armoire) germe correctement mais dès que les premières feuilles appraissent, la croissance ralentit; la plante finit par déperir également. Ces constatations vont amener les élèves à se poser des nouvelles questions et à formuler des nouvelles hypothèses. Il s'agira d'entamer une nouvelles séquence sur les besoins des plantes "vertes".
Exemple dans une classe de CE1
Hypothèses et expérience témoin 1: eau, lumière, terre, chaleur. La graine germe. Toutes les conditions sont-elles nécessaires à la germination? Questionnement: l'eau est-elle aussi nécessaire à la germination? Comment faire pour savoir? Expérience 2: terre, lumière, chaleur. Il ne se passe rien. L'eau est donc nécessaire à la germination.
Questionnement: la terre est-elle nécessaire à la germination?Expérience 3: eau, chaleur, lumière. La graine germe sans la présnece de terre. La terre (sels minéraux) n'est pas nécessaire.
Questionnement: la terre est-elle nécessaire à la germination?Expérience 4: eau, chaleur, lumière. La graine germe sans la présnece de terre. La terre (sels minéraux) n'est pas nécessaire. Faire de même pour la lumière.
En maternelle, procèder à un tri de graines (comment savoir que c'est une graine?), tester l'eau comme condition nécessaire à la germination
Comprendre la digestion.
Objectif des programmes: Identifier et localiser la transformation des aliments dans l’appareil digestif (mastication par les dents,changements de texture lors du trajet).
Situation déclenchante: lors d'un goûter, de la semaine du goût (découverte de fruits) par exemple, demander aux élèves "où va le morceau de pomme que vous venez de mettre dans votre bouche?" Proposer une silhouette pour que les élèves puissent dessiner le trajet de l'aliment puis analyser les productions pour suciter le questionnement.
Comprendre la digestion.
Objectif des programmes: Identifier et localiser la transformation des aliments dans l’appareil digestif (mastication par les dents,changements de texture lors du trajet).
Proposer un puzzle des organes de la digestion pour apprendre à les identifier et à légender. S'appuyer sur une page documentaire.
Quelques expériences pour comprendre la digestion.
Comprendre l'action de la salive sur les glucides.
Comprendre comment "la bouillie" progresse dans les intestins.
Objectif des programmes: Identifier et localiser la transformation des aliments dans l’appareil digestif (mastication par les dents,changements de texture lors du trajet).
Faire une synthèse des informations apprises lors de la séquence.
Faire une maquette du système solaire
Des exemples de maquettes réalisées dans les classes...
Que respectent bien ces modélisations du système solaire ? Quelles informations étaient utilies aux élèves pour construire ces maquettes?
Quelles fausses représentations peuvent-elles générer chez les élèves? Quelles informations supplémentaires faut-il apporter aux élèves? Quelles connaissances et compétences ont-ils besoin de maitriser pour construire une modélisation plus fidèle de la réalité? D'après vous, peut-elle être faite en classe?
Séquence pour modéliser le système solaire
Il est intéressant pour ce début de séquence de recueillir les conceptions initiales des élèves. Elles peuvent être résistantes car les images du système solaire que les élèves rencontrent le plus souvent ne sont pas à l'échelle.
Le soleil est représenté en 2D par un disque de diamètre 14 cm. Les élèves doivent dessiner la Terre, Jupiter, Mercure en respectant les proportions des planètes entre elles. On peut demander ensuite aux élèves de placer les planètes dessinées à la bonne distance du Soleil (si cela est possible)... Et vous , quelles sont vos conceptions initiales sur le système solaire?
Séquence pour modéliser le système solaire
Se situer dans l’espace et dans le temps:Maîtriser les notions d’échelles spatiale et en citer quelques ordres de grandeur caractéristiques Pratiquer des langages- Rendre compte de ses activités en utilisant un vocabulaire précis - Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau).- Utiliser différents modes de représentation (schéma, dessin, croquis, texte ..) Concevoir, créer, réaliser Concevoir et réaliser une maquette pour modéliser un phénomène naturel Connaissances: situer la Terre dans le système solaire Connaissances mathématiques: les grands nombres,les nombres décimaux, la proportionnalité et les échelles, la division par des puissances de dix, les mesures de longueurs et les conversions, diques et boules, diamètre et rayon...
Conceptions des planètes individuelles et collectives. Possible lien avec les arts visuels.
Pour comprendre la représentation de la trajectoire des planètes selon les différents points de vue
Cette activité est en lien avec une autre partie du programme. B.O 2023 différents types de mouvements: " Observer et identifier le mouvement circulaire d’un objet, en précisant le point de vue.
Les trajectoires des planètes sont quasi circulaires. La vue de dessus est fidèle à cette représentation. La vue de côté a tendance à "écraser " les distances : les trajectoires des planètes apparaissent davantage elliptiques.
Placer les planètes à la bonne distance du soleil
Si les élèves utilisent la même échelle pour représenter les tailles des planètes et les distances des planètes au Soleil alors la maquette sort de la classe et même de l’école ! Les élèves devront placer les planètes sur une reproduction du plan du quartier. Différentes compétences liées à des divers enseignements sont développées. C'est un véritable travail transdisciplinaire.
1) Les élèves commencent à placer les planètes qu'ils ont construites à la bonne distance du soleil dans la cour de récréation (mètre,...). Ils se rendent compte rapidement qu'il faut sortir de la cour pour placer des planètes. 2) Le travail se poursuit donc en classe sur un plan de leur ville centré sur l'école. Les élèves mesurent, utilisent le compas pour tracer les trajectoires des planètes (connaissances mathématiques relatives aux échelles et mesures de longueur).
Signal et information: la lumière. utiliser un gnomon pour comprendre l'alternance du jour et de la nuit
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1. Situation de départ
5. Institution- nalisation
2. Question- nement
8. Institution- nalisation
6. Hypothèses Conception
3. Hypothèses Conception
7. Investigation
4. Investigation
Observation du mouvement apparent du soleil et relevé d'ombres: utilisation d'un gnomon
Modélisation du mouvement apparent du soleil en classe : obtention avec une lampe torche des ombres observées au Soleil
Modélisation de l'alternance jour et nuit
Point de vigilance: -Nécessité d'orienter la feuille toujours de la même façon et deconnaître les points cardinaux - Avoir déjà été sensibilisé à des jeux sur les ombres
Maternelle: mon ombre au soleil
Les séances centrées sur l’observation des ombres se déroulent essentiellement sous forme de jeux de courte durée, suivies de discussion sur ce qu'il s’est passé. Ces temps de verbalisation permettent d’engager les élèves dans un questionnement, et ainsi leur permettre d’observer plus finement. Après chaque temps d'observation, les élèves doivent représenter leur ombre et faire évoluer leur dessin au fur et à mesure de la séquence. La comparaison des dessins entre eux, à des photographies permet d’engager des discussions sur les points suivants : forme, taille et couleur des ombres, points de contact entre l’ombre et l’enfant.
Exemple de jeu:« Chat ombre »: Le chat doit toucher les souris ; une souris à l’ombre est intouchable. Dans la variante « Chat ombre », on est attrapé si le « Chat » marche sur notre ombre.
Construire un OFNI
La construction de cet objet technologique nécessite des connaissances en lien avec le programme sur la matière (ce qui flotte, ce qui coule...).
PROJET: construire un habitat écologique
Comment produire de l'électricité à partir de sources énergétiques renouvelables?
Situation déclenchante Problématisation
Comment isoler un habitat?
Comment chauffer l'eau en utilisant l'énergie solaire?
Quels matériaux? Habitat collectif ou individuel?
Comment économiser l'eau?
- Introduire progressivement les différentes formes d’énergie: de pesanteur (potentielle), cinétique, chimique, thermique, électrique, nucléaire et lumineuse (par le biais de leurs conversions et de leurs transferts dans des contextes concrets)
Le concept d'énergie étant abstrait, l'aborderavec une situation expérimentale ("Cratères et météorites")
- Distinguer les énergies qui peuvent être stockées (énergies de pesanteur, cinétique, chimique, nucléaire, thermique) de celles qui correspondent à des transferts énergétiques (travail électrique, travail mécanique, rayonnement, chaleur). - La réalisation de maquettes simples permet de modéliser des dispositifs où interviennent des conversions ou des transferts d’énergie.
Ex.1: conversion d’énergie chimique en énergie cinétique dans un dispositif constitué d’un moteur.
Ex.2: transfert d’énergie électrique vers une lampe (énergie lumineuse) ou un autre appareil
- Veiller à la rigueur du langage utilisé pour rendre compte des conversions et des transferts d’énergie : « au cours de la chute d’un objet, son énergie de pesanteur est convertie en énergie cinétique », « dans un véhicule équipé d’un moteur à essence, de l’énergie chimique est convertie en énergie cinétique », « la Terre reçoit de l’énergie du Soleil par la lumière qu’il émet ». - Les élèves sont sensibilisés au caractère renouvelable ou non, à l’échelle temporelle de la vie humaine, des ressources en énergie.
Exemple d'ateliers pour étudier l'énergie (lumière, électricité, transfert...) et le mouvement
Atelier 4
Atelier 3
Atelier 2
Atelier 1
Atelier 8
Atelier 6
Atelier 5
Atelier 7
Activités sur l'énergie. Fabriquer une voiture, une maison écologique (matériaux, énergie, électricité).
Fabriquer des poulies, des engrenages: objets techno, mouvement et énergie.
Fabriquer des avions: objets technologiques et mouvement. Air.
Fabriquer un gnomon.Lumière et mouvement apparent du soleil.
Fabriquer un jeu électrique: énergie, circuits électriques
Point sur les programmes
Ateliers
Un point sur les programmes
Les avions: démarche scientifique et technologique.
1. Quels éléments du programme sont visés? (tous cycles) 2. Quels sont les liens avec les autres enseignements? 3. Quelles sont les situations déclenchantes possibles? 4. Quel est le questionnement initial possible? 5. Quels sont les concepts clés de cette séquence? 6. Quelles activités peuvent être proposées?
Activités scientifiques
Activités technologiques
Défi technologique
Consignes possibles: Construire un avion en papier qui plane le plus longtemps. Construire un avion en papier qui va le plus loin. Conduire un avion en papier le plus précis possible: comment le faire virer à droite, à gauche, le faire piquer pour atteindre au plus près le plot placé au sol.
Construction d'avions en papier par ateliers ou petits groupes. Des parents peuvent égalemement encadrer ces activités. La feuille de départ est une feuille A4. Variable: modèles d'avion (formes de l'aile,de l'aileron...) Tests: Les élèves testent ensuite les avions dans la cour de récréation par groupes. Si la condition est la plus grande distance, les élèves sont sur la même ligne et les distances parcourues seront mesurées et analysées, les variables des avions discutées.Si c'est le temps, un chronomètre sera utilisé et arrêté quand le dernier avion touchera le sol (temps à battre). Les élèves améliorent leur avion selon les hypothèses données lors des bilans et les testeront de nouveau... L'impulsion donnée à l'avion compte également. Il faut laisser les élèves s'entrainer individuellement avec le même avion avant de faire le test mesuré (longueur, temps, poistion de l'atterrissage.)
Référence:https://classe.de.c.guillou.free.fr/articles.php?pg=668&lng=fr
Après différents tests, un concours final peut être organisé. Les avions peuvent être aussi décorés. Une autre séance peut ensuite être consacrée pour apprendre à faire virer ou piquer un avion.
Pour travailler les autres compétences en technologie, l'histoire de l'aviation pourra être abordée (avec classement chronologique d'avions...). Un"c'est pas sorcier" sur le thème peut être aussi visionné.
Défi scientifique
Questionnement et investigation 1) Qu’est-ce qui permet à l’avion de voler ? Expérimentation: à l’aide d’une feuille de papier, étudier la portance de l’air. 2) Quel est le rôle de l’aile de l’avion ? Expérimentation: la classe manipule pour comprendre l’importance de la forme de l’aile. 3) Comment un avion est-il propulsé ? Expérimentation: une manipulation permet de comprendre le phénomène
Hypothèse: qu'est-ce qui permet à l'avion de voler?
Hypothèses possibles: le vent, les hélices, le moteur, l’élan, les ailes, la vitesse, les réacteurs…
Afin de bien différencier ce qui est nécessaire au vol de ce qui permetd’avancer, demander : « Que se passe-t-il si le moteur s’arrête ? ». Conclusion: l’avion a besoin d’une force exercée par l’air ( il a besoin de la force de l’air…). Expérimentation: tenir une feuille de papier dans sa main et demander aux élèves : "Que se passe-t-il si on souffle par en-dessous ?" Sans difficulté, ils répondent que la feuille va se soulever. "Et si on souffle par au-dessus ?" La classe est plus partagée ; certains élèves pensent que la feuille va se soulever, et d’autres qu’il ne va rien se passer.
Comment le moteur fait-il avancer l'avion?
Hypothèses: ne pas hésiter à reprendre les photos des différents avions présentés. À quoi sert l’hélice ? Que fait-elle ? Que devient l’air aspiré ? (rôle du sèche-cheveux qui aspire de l’air d’un côté pour le rejeter de l’autre).
Expérimentation: comment faire avancer une paille sur une corde sans la toucher ni souffler dessus?Mise en commun: faire ressortir quelques différences dans les dispositifs réalisés par les élèves : si le ballon est posé perpendiculairement à la paille, rien ne se passe. Idem si sa fixation empêche l’air de s’échapper.
Matériel: une paille, un ballon de baudruche, une petite pince, 5 mètres de ficelle, du ruban adhésif
Après avoir schématisé l’expérience réalisée, les élèves énoncent ce qu’ils ont compris en se replaçant dans le contexte de l’avion.La classe élabore une conclusion collective: pour se propulser, l’avion aspire de l’air à l’avant et le rejette vers l’arrière.
Les élèves réalisent la manipulation proposée. Ils comparent le résultat à leurs hypothèses et complètent leurs réponses.
Cette manipulation montre que le mouvement de l’air au-dessus de la feuille permet de la soulever.
L’enseignant montre que si l’on déplace la feuille horizontalement, elle se soulève également. Oralement, les élèves cherchent comment ce principe pourrait s’appliquer à l’avion. Introduire la notion de portance. Conclusion collective: l’avion subit une force, appelée portance, exercée par l’air en mouvement. Cette force est dirigée vers le haut et permet à l’avion de voler
Quel est le rôle de l'aile de l'avion?
L’enseignant ne réalise pas l’expérience, mais demande aux élèves : À votre avis, que va-t-il se passer si j’allume le sèche-cheveux ?Les élèves notent leurs hypothèses individuellement. Expérimentation.
Dispositif: 2 pics à brochettes plantés verticalement sur un support en polystyrène.• Une feuille pliée de façon à imiter le profil d’une aile, et percée de 2 trous dans lesquels on a fixé 2 morceaux de paille verticalement (les pailles vont coulisser sur les pics à brochette).
Comment peut-on faire pour que la feuille vole plusfacilement ? • la forme de l’aile (une feuille plus bombée, ou une section plus profonde) ;• la surface de l’aile (une aile plus grande) ;• le poids de la feuille (une feuille plus légère) ;• la vitesse de l’air (un sèche-cheveux plus puissant).
Défi scientifique
Questionnement et investigation 1) Qu’est-ce qui permet à l’avion de voler ? Expérimentation: à l’aide d’une feuille de papier, étudier la portance de l’air. 2) Quel est le rôle de l’aile de l’avion ? Expérimentation: la classe manipule pour comprendre l’importance de la forme de l’aile. 3) Comment un avion est-il propulsé ? Expérimentation: une manipulation permet de comprendre le phénomène
Lien avec l'astronomie: impact de météorites et énergie potentielle.
Une situation déclenchante pour travailler les angles: reproduire des constellations.
Construire un jeu électrique
Avant de commencer, les règles de sécurité: attention aux courts-circuits;
Le plan de séquence au cycle 2: - défi 1:allumer une ampoule. - défi 2: brancher un interrupteur: circuit ouvert et fermé. - défi 3 tester des matériaux: conducteurs ou isolants - défi technologique: construire un jeu électrique: questions/ réponses
Défi technologique pour le cycle 3Installer la lumière dans sa maison écologique (circuit en parallèle ou en série). -
Quelques supports autour de la séquence
Mesure: masse et capacité. Fabrication de potions.
Suite à la lecture d'un extrait faisant référence à une potion, proposer aux élèves de fabriquer des potions. Mathématiques en lien avec les sciences (solubilité et densité): les élèves apprennnet à mesurer des volumes et à faire quelques conversions pour faire "leur potion". D'autres potions demandent de mesurer des masses et d'utiliser des balances.
Carnets de sorcier en CE1. Mise en valeur des activités des différents enseignements, dont certaines en sciences.
Questions posées aux élèves : • Pourquoi l'ombre change-t-elle de direction? • Pourquoi est-elle plus grande le matin et le soir et plus courte à 14 heures (à 13H en hiver)? • Pourquoi les longueurs d'ombre ne sont-elles pas toujours les mêmes suivant les heures, en fonction des jours? • Pourquoi l'ensoleillement dans la classe s'agrandit-il ? • Que s'est - il passé vers le 24 septembre, puisqu'il y a eu autant d'heures de jour que de nuit? • Pourquoi la durée du jour diminue-t-elle? • Pourquoi le Soleil n'est - il pas toujours à la même hauteur suivant les heures et suivant les jours ?. ..
Conversion et transfert d'energie.
Réaliser différents dispostifs présentant un transfert ou une conversion d'énergie. Schématiser les dispositifs. Faire un schéma énergétique pour chacun des disposifs (exigible qu'en 6ème) ou expliquer par des phrases les transformations énergétiques repérées.
Après avoir rappelé les observations faites lors de la séance précédente et en particulier que le Soleilse lève à l'Est et se couche à l'Ouest, l'enseignant annonce que l'on va maintenant essayerd'expliquer pourquoi la nuit et le jour se succèdent à intervalles plus ou moins réguliers (on simplifiera dans un premier temps à 12 heures de jours qui succèdent à 12 heures de nuit). Receuils des conceptions initiales des élèves (dessins, phrases...) Proposition d'expérimentation (modéliser la Terre par une balle de tennis et le Soleil par la lampe torche) pour expliquer l'alternance du jour et de la nuit.
Le manège
- Construire le manège. - Répondre aux questions de la fiche technique (sens de rotation, vitesse...)
Quels matériaux?
Les élèves étudient le cycle de vie de quelques matériaux (béton, terre, bois) pour comprendre l' impact environnemental de certains d'entre eux est bien plus important que d’autres.
Vitesse des engrenages
Construire le mécanisme suivant et comprendre son intérêt. Expliquer pourquoi les roues jaunes ne tournent pas à la même vitesse.
Charrette et levier
Construire la charrette et comprendre la notion de levier pour soulever des charges et les transporter en réalisant les expériences ci-dessous.
1) Comment chauffer de l’eau avec le Soleil ? Savoir qu’on peut chauffer de l’eau avec le soleil; savoir qu’une surface sombre se réchauffe davantage qu’une surface claire; comprendre le fonctionnement d’une serre 2) Concevoir un chauffe-eau solaire: connaître les contraintes propres à la conception d’un chauffe-eau solaire : entrée/sortie, étanchéité, orientationFabriquer et tester un chauffe-eau solaire; construire, tester et comparer les différents chauffe-eau solaires réalisés en classe
Partir d'une situation d'actualité liée au réchauffement climatique ou d'un album de jeunesse
Faire dessiner aux élèves leur habitat idéal respectant l'environnement.
Définir les fonctions de l’habitat, vitales et non vitalesFaire émerger les représentations des élèves sur l’habitat idéal et écologique
Reproduire avec une lampe (téléphone) le mouvement apparent du soleil au cous de la journée en reproduisant le relevé d'ombres .Décrire la course du soleil au cours de la journée en le liant à l'orientation et la longueur de l' ombre portée du clou.
Modélisation de l'alternance jour et nuit. Retrouver le sens de rotation de Terre d'après les observations faites précédemment en utilisant un clou avec une orientation. Faire un schéma de l'expérience.
Suite à un défi scientifique ou un questionnement spontané des élèves sur l'espace, il s'agit de répondre à leurs diverses questions (sur le jour et la nuit, les saisons..). "Comment peut-on répondre à ses questions? "(aller dans un livre, prendre une fusée et aller dans l'espace,...) Quel astre peut-on oberver facilement sur Terre ? (revoir les règles de sécutité). Il s'agit donc tout d'abord d'observer le soleil, en utilisant un gnomon. Dans la cour, un jour ensoleillé, les enfants vont repasser toutes les heures sur une feuille de papier la longueur de l'ombre portée d'un clou en prenant soin d’y noter l'heure.- Parallèlement à ce relevé, un autre groupe placera les gommettes sur un saladier en utilisant un viseur afin de comprendre directement le mouvement apparent du soleil dans le ciel.
Hypothèses: recueil des conceptions initiales des élèves suite à leur questionnement. Comment faire pour modéliser le mouvement apparent du soleil en classe? Choix du matériel pour modéliser le soleil, la Terre...
Réalisez d'abord une maquette du jeu (pour 3 questions et trois répones). Rédigez ensuite un plan de séquence (les différentes séances et leur objectif, les phases des séances, l'organisation matérielle, pédagogique).
La trotinette et mouvement.
- Construire le trotinette. - Trouver un point de la trotinette qui reste fixe pour l'observateur (préciser où se trouve l'observateur). - Trouver un point de la trotinette dont le mouvement est rectiligne pour l'observateur (préciser où se trouve l'observateur). - Trouver un point de la trotinette dont le mouvement est circulaire pour l'observateur (préciser où se trouve l'observateur).
Levier: charrette
Construire la charrette en suivant les plans de constructions. Comprendre la notion de levier de la charrette: tests avec tube de colle, grande règle et petite règle, pâte à modeler ou poids.
Défi: éclairer la maison (pile, panneaux solaires)
1) Activité : Qu’est-ce qu’un isolant thermique ?Comprendre qu’un isolant thermique ne chauffe pas mais limite les échanges de chaleur : isoler un logement permet de se protéger du chaud comme du froid2) Quels sont les isolants utilisés dans l’habitat ?Découvrir qu’il existe plusieurs types d’isolants pour l’habitat; 3) Comment orienter sa maison ? Comprendre qu’une maison orientée au sud permet de mieux profiter de l’énergie du Soleil.
Programme BOn°25 du 22 juin 2023La partie relative à la lumière aborde la formation d’ombres dès le cours moyen à partir de l’observation du phénomène. Les connaissances ainsi acquises sont réinvesties pour modéliser et expliquerl’alternance du jour et de la nuit. La variation des durées du jour et de la nuit au cours des saisons résulte de la variation de l’inclinaison apparente du Soleil pour un observateur placé en un point donné de la surface du globe. Il est par exemple possible, pour un élève en position d’observation, de suivre l’évolution, au cours de plusieursjournées ensoleillées, de l’ombre portée d’un bâton sur le sol, et de comparer les résultats obtenus à différents moments de l’année. Les activités de modélisation qui s’appuient sur la réalisation de dispositifs simples sont encouragées, car elles permettent de s’approprier un phénomène et d’en prévoir les effets. Produire expérimentalement une ombre (déficit de lumière associé à une source) à l’aide d’un objet opaque et distinguer ombre propre et ombre portée.Réaliser des ombres et associer leurs positions à celles de la source lumineuse et de l’objet opaque
Classe eau
1) Eaux usées, eau potable: visite d'une station d'épuration et une station de traitement de l'eau potable. + séquence sur la matière "nettoyer l'eau" (filtage, décantation...) Schématiser le circuit d'eaux usées et potable dans une maison. 2) Comment économiser l'eau dans une maison? (ateliers métropole)
Présentation enseigner sciences
celine.angebault
Created on August 29, 2024
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Transcript
ENSEIGNER LES SCIENCES
Matière, energie, information, objets techniques
Point didactique et programmes
1.
Le carnet de chercheur
2.
3.
L'évaluation
Enseigner les sciences
4.
Les partenaires
5.
Projets interdisciplinaires
Le vivant
6.
Mouvement, énergie, information
7.
8.
Lumière, la planète Terre
9.
Matière
Mise en oeuvre en classe de la démarche d'investigation
1. Situation de départ
4. Investigation
5. Institution- nalisation
3. Hypothèses Conception
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3 Write your title hereí
4 Write your title here
5 Write your title here
2. Question- nement
Dispositifs pédagogiques
Dispositifs pédagogiques
Le travail par ateliers facilite la réalisation des expériences, la verbalisation et la participation des élèves, la gestion du matériel, l'accompagnement de l'enseignant. Les autres ateliers seront des ateliers en autonomie: lecture documentaire en sciences, construction d'objets techniques (legos,...), ateliers autonomes dans d'autres enseignements.
Visionnage de vidéos en classe de CE1 (accès restreint)
L'évaluation en science...
L'évaluation prédictive
L'évaluation formative des compétences scientifiques
L'évaluation sommative
En début de séquence, elle permet à l'enseignant de faire un point sur les connaissances des élèves dans un domaine afin de ne pas enseigner ce qui est déjà connu en partie par la classe.
Elle évalue les connaissances ou les compétences techniques et scientiques des élèves en fin de séquence. Il est intéressant que les élèves soient partie prenante de leur évaluation en utilisant ds grilles d'autoévaluation.
Ces compétences sont évaluables en continue toute l'année durant les séquences de science. Des traces sont laissées dans le carnet de chercheur ou d'expériences (dessins d'observation, conceptions d'expérience, analyses de résultats,...).
Aussi, les conceptions initiales des élèves sont observables lors de la formulation des hypothèses pour répondre à un problème donné.
5.
Le carnet de chercheur ou d'expériences
Il s'agit d'un carnet qui permet aux élèves de noter et suivre leur démarche d'investigation (représentations initiales, situation de départ, formulations d'hypothèses, recherches documentaires , expériences, dessins d'observation, résultats et analyses, conclusions et institutionnalisations de connaissances.....)Les activités doivent permettre aux élèves de dépasser leurs représentations initiales en observant et en manipulant, d’acquérir des repères dans les domaines scientifiques et de maîtriser le vocabulaire spécifique correspondant. Ce cahier permet également à l'enseignant de pouvoir évaluer formativement chaque élève sur des compétences scientifiques bien spécifiques (rédiger des hypothèses, faire un schéma d'observation, imaginer une expérience...)
Les formes de carnet d'expérience
Il peut être un cahier petit format, grand format, un classeur ou un lutin, ou des feuilles qui sont ensuite reliées pour chaque projet... Outre les écrits collectifs, il doit contenir des notes individuelles de l'élève et accepter les erreurs: elles font partie prenante de la démarche scientifique. Il est conseillé de pouvoir distinguer les deux parties (couleurs, idéogramme, page de droite et de gauche...) . Les différentes phases de la démarche scientifique doivent être également lisibles sur le cahier (hypothèses, expérimentation,...) soit par un titre , une couleur, un idéogramme...
Exemple de code couleur utilisé
Exemples d'idéogrammes
Les différentes traces laissées dans un carnet d'e chercheur, d'expériences
Quelques traces du carnet de chercheur en CE1
Quelques traces du carnet de chercheur en CE1
4.
Les partenaires
De nombreux partenaires de l'école peuvent vous aider à enseigner les sciences, à vous former, à vous accompagner dans la réalisation de projets scientifiques...
5.
Exemples de séquences LAMAP
sur le site de LAMAP
5.
Exemples de projets interdisciplinaires
Objets techniques
4.
Cours de potion pour découvrir la matière
Situation déclenchante: elle doit être motivante et amener les élèves à se poser des questions sur le thème étudié
- A quel projet de classe pourrait être rattachée cette séquence en sciences? - Faites l'expérience et rédigez vos hypothèses. - Au vue de la situation déclenchante, quelles sont les connaissances et les compétences visées par l'enseignant dans cette séquence? - Que proposeriez-vous comme séances suite à cette première séance?
Séance 1
Tâtonnement expérimental et explication:
Des bulles d'un gaz sont créées suite à une réaction chimique. Elles remontent à la surface du liquide car elles sont, en autres, moins denses que le liquide.
Éléments du programme:
- Explorer la matière (cycle 1) - Identifier les trois états de la matière (cycle 2 et 3); mettre en œuvre des expériences simples impliquant l’eau et/ou l’air; connaitre quelques propriétés des solides, des liquides et des gaz; connaître l'existence et quelques propriétés de l’air (matérialité et compressibilité de l’air).
Notions visées: propriétes des gaz, notamment de sa matérialité dans un liquide
Les hypothèses des élèves vont devoir répondre aux questions suivantes : que contiennent les bulles ? Pourquoi remontent-elles à la surface du liquide? Les séances qui suivent cette situation seront donc les réalisations d'expérience permettant de mettre en évidence la matérialité et la densité d'un gaz dans un liquide.
Et d'autres potions pour travailler d'autres notions relatives à la matière
Exemple de séquence sur la matière "les potions "
Séance 1: situation déclenchante. 1) Réalisation de la potion Volcanox. Observation et description de ce qu'il se passe. Recueil des conceptions initiales: les élèves expliquent spontanément ce qu'ils voient et donnent une première explication (ça a fait du savon, le vinaigre avait envie de sortir, c'est de la magie,...). Formulation du problème: que sont ces bulles qui apparaissent? Pourquoi remontent-elles à la surface du liquide?
Démarche d'investigation: Expérimentaion 1 De quoi sont faites les bulles qui apparaissent dans le liquide? Emission d'hypothèses par les élèves. Répertorier les réponses des élèves selon s'il s'agit d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz . Discuter de la différence entre ces 3 états de la matière. Comment se comporte un liquide dans un liquide? Un solide dans un liquide? un gaz dans un liquide? Tâtonnement expérimental les élèves imaginent un protocole expérimental pour répondre au problème posé. Ex: les élèves vont mettre un liquide dans de l'eau, de l'air dans l'eau...
Analyse des résulats. Validation ou invalidation de certaines hypothèses Ex: quand on injecte de l'air au fond de l'eau, on voit des bulles qui remontent: lorsque l'on injecte un liquide (eau, savon liquide...) au fond de l'eau, on ne voit pas de bulles. Conclusions. Ces expériences peuvent amener les élèves à se poser d'autres questions (solubilité d'un solide dans un liquide, miscibilité des liquides...). Ces questions peuvent être notées sur une affiche et pourront être exploitées ultérieurement (d'autres potions pour y répondre pourront par exemple être réalisées).
Expérimentation 2: Pourquoi les bulles d'air remontent-elles à la surface de l'eau? (exemple de l'air et de l'eau). Concept scientifique: la masse volumique d'un gaz est toujours beaucoup plus petite que celle de l'eau. - Emission d'hypothèses. - Réalisation d'expériences afin de tester les hypothèses. Les élèves comparent la masse de l'air et celle de l'eau à volume égal. Les élèves utilisent une balance (lien avec les mathématiques et les mesures de masse). - Résultats et conclusion. Institutionnalisation (présence d'un gaz dans un liquide).
Synthèse.Les élèves expliquent ce qu'il s'est passé lorsque le vinaigre est entré en contact avec le bicarbonate de soude (généralisation de ce qui a été expérimenté avec l'eau et l'air). Le lexique et les connaissances scientifiques sont réinvestis. Une réaction chimique se produit: on voit des bulles d'un gaz qui est créé. Le gaz remonte à la surface du liquide car il est plus léger (moins dense) que le liquide. Les nombreuses bulles de gaz qui remontent entrainent avec elles le liquide qui déborde du verre." D'autres potions peuvent être réalisées afin de travailler par exemple sur la densité des liquides et leur miscibilité (réalisation de la potion "Arc en ciel")
Evaluation Evaluation formative et continue des compétences scientifiques à partir des traces laissées sur le cahier de chercheur (savoir faire le schéma d'une expérience, savoir noter des observations, savoir formuler des hypothèses, imaginer une expérience, utiliser un instrument de mesure...).
Évaluation des connaissances Exemple possible : lire la potion et utiliser ses connaissances pour anticiper sur ce qu'il va se passer.Vérifier en faisant la potion. Par exemple, pour réinvestir la matérialité de l'air, proposer l'expérience du bateau.
Les mélanges en maternelle
Fiche d'observation
Un autre thème: autour de l'eau ce qui flotte, ce qui coule...
Visionnez cette vidéo qui montre des activités possibles sur le thème de la flottaisson en classe.Construisez un plan de séquence détaillé pour enseigner sur ce thème soit au cycle1, au cycle 2 ou au cycle 3.
Projet autour de l'eau: "les classes eau "
Projet autour des objets techniques
L' étude d'objets techniques doit être mise en relation avec les besoins humains et tenir compte des enjeux de la transition écologique et du développement durable (cycle 3). La production d’une solution technique par les élèves eux-mêmes, par exemple par la réalisation d’une maquette, est vivement encouragée. Il s’agit d’identifier plusieurs solutions à un problème technique et d’amener les élèves à faire un choix raisonné et argumenté de la solution la plus adaptée aux besoins. La réalisation d’un projet est recommandée, car elle permet d’engager les élèves dans la démarche technologique, mais aussi de faire un lien entre les différentes thématiques du programme. Un carnet de projet peut être construit individuellement et recueillir les différentes traces des élèves.
Jeu électrique
Maison écologique
Ofni
06
Les plantes
Cycle 1 et 2: compétences liées aux connaissances sur le vivant •Construire une frise chronologique ou le cycle de vie d’un végétal à partir d’observations de cultures ou de végétaux dans les jardins sur des temps longs (une année scolaire voire plusieurs)• Ranger chronologiquement des photos; identifier les étapes clés. •Connaitre les besoins vitaux des plantes (cycle 2). Cycle 2 et 3: compétences liées à la pratique de démarches scientifiques.
Exemple de séquence pour découvrir comment faire germer les graines.
06
Il s'agit d'une séquence où il est facile de faire comprendre aux élèves qu'il faut faire varier un seul facteur pour trouver les conditions nécessaires et suffisantes de la germination des graines. Elle demande peu de matériel.
Il est préférable de la proposer l'hiver lorsqu'il fait froid afin de pouvoir faire varier la température lors des expérimentations (le réfrigérateur fait varier
souvent deux facteurs n'ayant pas de lumière, porte fermée).
1) Plusieurs situations déclenchantes sont possibles: amener, ramasser des graines lors d'une sortie; lecture d'un livre en rapport avec le thème (le haricot magique)...
2) Questionnement possible: Qu'est-ce qu'une graine? Que contient-elle ? Comment une graine germe-t-elle? De quoi a-t-elle besoin pour germer?
3) Investigation 1: Qu'est-ce qu'une graine? Que contient-elle? Hypothèses des élèves sur ce que contient une graine et investigation en ouvrant une graine après l'avoir préalablement trempée. Les élèves peuvent observer à la loupe et apprendre à faire un dessin d'observation.
Les élèves observent une plante miniature dans la graine et et émettent des hypothèses quant au devenir des différentes parties (début de l'investigation "Comment une graine germe-t-elle?)
3) Investigation 2: avant de chercher à savoir comment germe une graine, il faut tout d'abord répondre à la question: de quoi une graine a-t-elle besoin pour germer? Demander aux élèves d'émettre les hypothèses quant aux conditions nécessaires à la germination: Les hypothèses proposées seront ainsi l'expérience témoin.
Tester les hypothèses en réalisant l'expérience témoin, en mettant plusieurs graines à chaque fois dans le pot. Attendre et constater. Analyser et poursuivre l'expérimentation: (Rappel: les conditions nécessaires à le germination sont la chaleur et l'eau). Conditions insuffisantes: si les conditions proposées ne sont pas suffisantes (ex: eau, terre, lumière), il ne se passe rien. Les élèves devront réfléchir à une autre condition et l'ajouter à leur expérience témoin (ex: chaleur) pour trouver les conditions nécessaires à la germination.
Conditions non nécessaires parmi les hypothèses proposées: la graine germe (ex: eau, terre, chaleur, lumière) mais certaines conditions proposées par les élèves ne sont pas nécessaires (terre, lumière): il faudra alors les identifier en les retirant une à une de l'expérience témoin. Le carnet d'expériences sera agrémenté de photos, de dessins d'expériences, de petits textes explicatifs... 4) Investigation 3: comment une graine germe-t-elle? Les élèves essaient de répondre à la question en s'appuyant sur les premières investigations..
Les élèves observent la germination de la graine chaque jour, font des dessins d'observation ou prennent en photo. On confronte les observations aux hypothèses pour faire un blian de séquence.
Si on laisse les graines germer dans les différentes conditions expérimentales, on constate que celle dans le coton depérit alors que celle dans la terre continue à pousser. Aussi, celle qui est dans le noir (armoire) germe correctement mais dès que les premières feuilles appraissent, la croissance ralentit; la plante finit par déperir également. Ces constatations vont amener les élèves à se poser des nouvelles questions et à formuler des nouvelles hypothèses. Il s'agira d'entamer une nouvelles séquence sur les besoins des plantes "vertes".
Exemple dans une classe de CE1
Hypothèses et expérience témoin 1: eau, lumière, terre, chaleur. La graine germe. Toutes les conditions sont-elles nécessaires à la germination? Questionnement: l'eau est-elle aussi nécessaire à la germination? Comment faire pour savoir? Expérience 2: terre, lumière, chaleur. Il ne se passe rien. L'eau est donc nécessaire à la germination.
Questionnement: la terre est-elle nécessaire à la germination?Expérience 3: eau, chaleur, lumière. La graine germe sans la présnece de terre. La terre (sels minéraux) n'est pas nécessaire.
Questionnement: la terre est-elle nécessaire à la germination?Expérience 4: eau, chaleur, lumière. La graine germe sans la présnece de terre. La terre (sels minéraux) n'est pas nécessaire. Faire de même pour la lumière.
En maternelle, procèder à un tri de graines (comment savoir que c'est une graine?), tester l'eau comme condition nécessaire à la germination
Comprendre la digestion.
Objectif des programmes: Identifier et localiser la transformation des aliments dans l’appareil digestif (mastication par les dents,changements de texture lors du trajet).
Situation déclenchante: lors d'un goûter, de la semaine du goût (découverte de fruits) par exemple, demander aux élèves "où va le morceau de pomme que vous venez de mettre dans votre bouche?" Proposer une silhouette pour que les élèves puissent dessiner le trajet de l'aliment puis analyser les productions pour suciter le questionnement.
Comprendre la digestion.
Objectif des programmes: Identifier et localiser la transformation des aliments dans l’appareil digestif (mastication par les dents,changements de texture lors du trajet).
Proposer un puzzle des organes de la digestion pour apprendre à les identifier et à légender. S'appuyer sur une page documentaire.
Quelques expériences pour comprendre la digestion.
Comprendre l'action de la salive sur les glucides.
Comprendre comment "la bouillie" progresse dans les intestins.
Objectif des programmes: Identifier et localiser la transformation des aliments dans l’appareil digestif (mastication par les dents,changements de texture lors du trajet).
Faire une synthèse des informations apprises lors de la séquence.
Faire une maquette du système solaire
Des exemples de maquettes réalisées dans les classes...
Que respectent bien ces modélisations du système solaire ? Quelles informations étaient utilies aux élèves pour construire ces maquettes?
Quelles fausses représentations peuvent-elles générer chez les élèves? Quelles informations supplémentaires faut-il apporter aux élèves? Quelles connaissances et compétences ont-ils besoin de maitriser pour construire une modélisation plus fidèle de la réalité? D'après vous, peut-elle être faite en classe?
Séquence pour modéliser le système solaire
Il est intéressant pour ce début de séquence de recueillir les conceptions initiales des élèves. Elles peuvent être résistantes car les images du système solaire que les élèves rencontrent le plus souvent ne sont pas à l'échelle.
Le soleil est représenté en 2D par un disque de diamètre 14 cm. Les élèves doivent dessiner la Terre, Jupiter, Mercure en respectant les proportions des planètes entre elles. On peut demander ensuite aux élèves de placer les planètes dessinées à la bonne distance du Soleil (si cela est possible)... Et vous , quelles sont vos conceptions initiales sur le système solaire?
Séquence pour modéliser le système solaire
Se situer dans l’espace et dans le temps:Maîtriser les notions d’échelles spatiale et en citer quelques ordres de grandeur caractéristiques Pratiquer des langages- Rendre compte de ses activités en utilisant un vocabulaire précis - Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau).- Utiliser différents modes de représentation (schéma, dessin, croquis, texte ..) Concevoir, créer, réaliser Concevoir et réaliser une maquette pour modéliser un phénomène naturel Connaissances: situer la Terre dans le système solaire Connaissances mathématiques: les grands nombres,les nombres décimaux, la proportionnalité et les échelles, la division par des puissances de dix, les mesures de longueurs et les conversions, diques et boules, diamètre et rayon...
Conceptions des planètes individuelles et collectives. Possible lien avec les arts visuels.
Pour comprendre la représentation de la trajectoire des planètes selon les différents points de vue
Cette activité est en lien avec une autre partie du programme. B.O 2023 différents types de mouvements: " Observer et identifier le mouvement circulaire d’un objet, en précisant le point de vue.
Les trajectoires des planètes sont quasi circulaires. La vue de dessus est fidèle à cette représentation. La vue de côté a tendance à "écraser " les distances : les trajectoires des planètes apparaissent davantage elliptiques.
Placer les planètes à la bonne distance du soleil
Si les élèves utilisent la même échelle pour représenter les tailles des planètes et les distances des planètes au Soleil alors la maquette sort de la classe et même de l’école ! Les élèves devront placer les planètes sur une reproduction du plan du quartier. Différentes compétences liées à des divers enseignements sont développées. C'est un véritable travail transdisciplinaire.
1) Les élèves commencent à placer les planètes qu'ils ont construites à la bonne distance du soleil dans la cour de récréation (mètre,...). Ils se rendent compte rapidement qu'il faut sortir de la cour pour placer des planètes. 2) Le travail se poursuit donc en classe sur un plan de leur ville centré sur l'école. Les élèves mesurent, utilisent le compas pour tracer les trajectoires des planètes (connaissances mathématiques relatives aux échelles et mesures de longueur).
Signal et information: la lumière. utiliser un gnomon pour comprendre l'alternance du jour et de la nuit
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1. Situation de départ
5. Institution- nalisation
2. Question- nement
8. Institution- nalisation
6. Hypothèses Conception
3. Hypothèses Conception
7. Investigation
4. Investigation
Observation du mouvement apparent du soleil et relevé d'ombres: utilisation d'un gnomon
Modélisation du mouvement apparent du soleil en classe : obtention avec une lampe torche des ombres observées au Soleil
Modélisation de l'alternance jour et nuit
Point de vigilance: -Nécessité d'orienter la feuille toujours de la même façon et deconnaître les points cardinaux - Avoir déjà été sensibilisé à des jeux sur les ombres
Maternelle: mon ombre au soleil
Les séances centrées sur l’observation des ombres se déroulent essentiellement sous forme de jeux de courte durée, suivies de discussion sur ce qu'il s’est passé. Ces temps de verbalisation permettent d’engager les élèves dans un questionnement, et ainsi leur permettre d’observer plus finement. Après chaque temps d'observation, les élèves doivent représenter leur ombre et faire évoluer leur dessin au fur et à mesure de la séquence. La comparaison des dessins entre eux, à des photographies permet d’engager des discussions sur les points suivants : forme, taille et couleur des ombres, points de contact entre l’ombre et l’enfant.
Exemple de jeu:« Chat ombre »: Le chat doit toucher les souris ; une souris à l’ombre est intouchable. Dans la variante « Chat ombre », on est attrapé si le « Chat » marche sur notre ombre.
Construire un OFNI
La construction de cet objet technologique nécessite des connaissances en lien avec le programme sur la matière (ce qui flotte, ce qui coule...).
PROJET: construire un habitat écologique
Comment produire de l'électricité à partir de sources énergétiques renouvelables?
Situation déclenchante Problématisation
Comment isoler un habitat?
Comment chauffer l'eau en utilisant l'énergie solaire?
Quels matériaux? Habitat collectif ou individuel?
Comment économiser l'eau?
- Introduire progressivement les différentes formes d’énergie: de pesanteur (potentielle), cinétique, chimique, thermique, électrique, nucléaire et lumineuse (par le biais de leurs conversions et de leurs transferts dans des contextes concrets)
Le concept d'énergie étant abstrait, l'aborderavec une situation expérimentale ("Cratères et météorites")
- Distinguer les énergies qui peuvent être stockées (énergies de pesanteur, cinétique, chimique, nucléaire, thermique) de celles qui correspondent à des transferts énergétiques (travail électrique, travail mécanique, rayonnement, chaleur). - La réalisation de maquettes simples permet de modéliser des dispositifs où interviennent des conversions ou des transferts d’énergie.
Ex.1: conversion d’énergie chimique en énergie cinétique dans un dispositif constitué d’un moteur.
Ex.2: transfert d’énergie électrique vers une lampe (énergie lumineuse) ou un autre appareil
- Veiller à la rigueur du langage utilisé pour rendre compte des conversions et des transferts d’énergie : « au cours de la chute d’un objet, son énergie de pesanteur est convertie en énergie cinétique », « dans un véhicule équipé d’un moteur à essence, de l’énergie chimique est convertie en énergie cinétique », « la Terre reçoit de l’énergie du Soleil par la lumière qu’il émet ». - Les élèves sont sensibilisés au caractère renouvelable ou non, à l’échelle temporelle de la vie humaine, des ressources en énergie.
Exemple d'ateliers pour étudier l'énergie (lumière, électricité, transfert...) et le mouvement
Atelier 4
Atelier 3
Atelier 2
Atelier 1
Atelier 8
Atelier 6
Atelier 5
Atelier 7
Activités sur l'énergie. Fabriquer une voiture, une maison écologique (matériaux, énergie, électricité).
Fabriquer des poulies, des engrenages: objets techno, mouvement et énergie.
Fabriquer des avions: objets technologiques et mouvement. Air.
Fabriquer un gnomon.Lumière et mouvement apparent du soleil.
Fabriquer un jeu électrique: énergie, circuits électriques
Point sur les programmes
Ateliers
Un point sur les programmes
Les avions: démarche scientifique et technologique.
1. Quels éléments du programme sont visés? (tous cycles) 2. Quels sont les liens avec les autres enseignements? 3. Quelles sont les situations déclenchantes possibles? 4. Quel est le questionnement initial possible? 5. Quels sont les concepts clés de cette séquence? 6. Quelles activités peuvent être proposées?
Activités scientifiques
Activités technologiques
Défi technologique
Consignes possibles: Construire un avion en papier qui plane le plus longtemps. Construire un avion en papier qui va le plus loin. Conduire un avion en papier le plus précis possible: comment le faire virer à droite, à gauche, le faire piquer pour atteindre au plus près le plot placé au sol.
Construction d'avions en papier par ateliers ou petits groupes. Des parents peuvent égalemement encadrer ces activités. La feuille de départ est une feuille A4. Variable: modèles d'avion (formes de l'aile,de l'aileron...) Tests: Les élèves testent ensuite les avions dans la cour de récréation par groupes. Si la condition est la plus grande distance, les élèves sont sur la même ligne et les distances parcourues seront mesurées et analysées, les variables des avions discutées.Si c'est le temps, un chronomètre sera utilisé et arrêté quand le dernier avion touchera le sol (temps à battre). Les élèves améliorent leur avion selon les hypothèses données lors des bilans et les testeront de nouveau... L'impulsion donnée à l'avion compte également. Il faut laisser les élèves s'entrainer individuellement avec le même avion avant de faire le test mesuré (longueur, temps, poistion de l'atterrissage.)
Référence:https://classe.de.c.guillou.free.fr/articles.php?pg=668&lng=fr
Après différents tests, un concours final peut être organisé. Les avions peuvent être aussi décorés. Une autre séance peut ensuite être consacrée pour apprendre à faire virer ou piquer un avion.
Pour travailler les autres compétences en technologie, l'histoire de l'aviation pourra être abordée (avec classement chronologique d'avions...). Un"c'est pas sorcier" sur le thème peut être aussi visionné.
Défi scientifique
Questionnement et investigation 1) Qu’est-ce qui permet à l’avion de voler ? Expérimentation: à l’aide d’une feuille de papier, étudier la portance de l’air. 2) Quel est le rôle de l’aile de l’avion ? Expérimentation: la classe manipule pour comprendre l’importance de la forme de l’aile. 3) Comment un avion est-il propulsé ? Expérimentation: une manipulation permet de comprendre le phénomène
Hypothèse: qu'est-ce qui permet à l'avion de voler?
Hypothèses possibles: le vent, les hélices, le moteur, l’élan, les ailes, la vitesse, les réacteurs…
Afin de bien différencier ce qui est nécessaire au vol de ce qui permetd’avancer, demander : « Que se passe-t-il si le moteur s’arrête ? ». Conclusion: l’avion a besoin d’une force exercée par l’air ( il a besoin de la force de l’air…). Expérimentation: tenir une feuille de papier dans sa main et demander aux élèves : "Que se passe-t-il si on souffle par en-dessous ?" Sans difficulté, ils répondent que la feuille va se soulever. "Et si on souffle par au-dessus ?" La classe est plus partagée ; certains élèves pensent que la feuille va se soulever, et d’autres qu’il ne va rien se passer.
Comment le moteur fait-il avancer l'avion?
Hypothèses: ne pas hésiter à reprendre les photos des différents avions présentés. À quoi sert l’hélice ? Que fait-elle ? Que devient l’air aspiré ? (rôle du sèche-cheveux qui aspire de l’air d’un côté pour le rejeter de l’autre).
Expérimentation: comment faire avancer une paille sur une corde sans la toucher ni souffler dessus?Mise en commun: faire ressortir quelques différences dans les dispositifs réalisés par les élèves : si le ballon est posé perpendiculairement à la paille, rien ne se passe. Idem si sa fixation empêche l’air de s’échapper.
Matériel: une paille, un ballon de baudruche, une petite pince, 5 mètres de ficelle, du ruban adhésif
Après avoir schématisé l’expérience réalisée, les élèves énoncent ce qu’ils ont compris en se replaçant dans le contexte de l’avion.La classe élabore une conclusion collective: pour se propulser, l’avion aspire de l’air à l’avant et le rejette vers l’arrière.
Les élèves réalisent la manipulation proposée. Ils comparent le résultat à leurs hypothèses et complètent leurs réponses.
Cette manipulation montre que le mouvement de l’air au-dessus de la feuille permet de la soulever.
L’enseignant montre que si l’on déplace la feuille horizontalement, elle se soulève également. Oralement, les élèves cherchent comment ce principe pourrait s’appliquer à l’avion. Introduire la notion de portance. Conclusion collective: l’avion subit une force, appelée portance, exercée par l’air en mouvement. Cette force est dirigée vers le haut et permet à l’avion de voler
Quel est le rôle de l'aile de l'avion?
L’enseignant ne réalise pas l’expérience, mais demande aux élèves : À votre avis, que va-t-il se passer si j’allume le sèche-cheveux ?Les élèves notent leurs hypothèses individuellement. Expérimentation.
Dispositif: 2 pics à brochettes plantés verticalement sur un support en polystyrène.• Une feuille pliée de façon à imiter le profil d’une aile, et percée de 2 trous dans lesquels on a fixé 2 morceaux de paille verticalement (les pailles vont coulisser sur les pics à brochette).
Comment peut-on faire pour que la feuille vole plusfacilement ? • la forme de l’aile (une feuille plus bombée, ou une section plus profonde) ;• la surface de l’aile (une aile plus grande) ;• le poids de la feuille (une feuille plus légère) ;• la vitesse de l’air (un sèche-cheveux plus puissant).
Défi scientifique
Questionnement et investigation 1) Qu’est-ce qui permet à l’avion de voler ? Expérimentation: à l’aide d’une feuille de papier, étudier la portance de l’air. 2) Quel est le rôle de l’aile de l’avion ? Expérimentation: la classe manipule pour comprendre l’importance de la forme de l’aile. 3) Comment un avion est-il propulsé ? Expérimentation: une manipulation permet de comprendre le phénomène
Lien avec l'astronomie: impact de météorites et énergie potentielle.
Une situation déclenchante pour travailler les angles: reproduire des constellations.
Construire un jeu électrique
Avant de commencer, les règles de sécurité: attention aux courts-circuits;
Le plan de séquence au cycle 2: - défi 1:allumer une ampoule. - défi 2: brancher un interrupteur: circuit ouvert et fermé. - défi 3 tester des matériaux: conducteurs ou isolants - défi technologique: construire un jeu électrique: questions/ réponses
Défi technologique pour le cycle 3Installer la lumière dans sa maison écologique (circuit en parallèle ou en série). -
Quelques supports autour de la séquence
Mesure: masse et capacité. Fabrication de potions.
Suite à la lecture d'un extrait faisant référence à une potion, proposer aux élèves de fabriquer des potions. Mathématiques en lien avec les sciences (solubilité et densité): les élèves apprennnet à mesurer des volumes et à faire quelques conversions pour faire "leur potion". D'autres potions demandent de mesurer des masses et d'utiliser des balances.
Carnets de sorcier en CE1. Mise en valeur des activités des différents enseignements, dont certaines en sciences.
Questions posées aux élèves : • Pourquoi l'ombre change-t-elle de direction? • Pourquoi est-elle plus grande le matin et le soir et plus courte à 14 heures (à 13H en hiver)? • Pourquoi les longueurs d'ombre ne sont-elles pas toujours les mêmes suivant les heures, en fonction des jours? • Pourquoi l'ensoleillement dans la classe s'agrandit-il ? • Que s'est - il passé vers le 24 septembre, puisqu'il y a eu autant d'heures de jour que de nuit? • Pourquoi la durée du jour diminue-t-elle? • Pourquoi le Soleil n'est - il pas toujours à la même hauteur suivant les heures et suivant les jours ?. ..
Conversion et transfert d'energie.
Réaliser différents dispostifs présentant un transfert ou une conversion d'énergie. Schématiser les dispositifs. Faire un schéma énergétique pour chacun des disposifs (exigible qu'en 6ème) ou expliquer par des phrases les transformations énergétiques repérées.
Après avoir rappelé les observations faites lors de la séance précédente et en particulier que le Soleilse lève à l'Est et se couche à l'Ouest, l'enseignant annonce que l'on va maintenant essayerd'expliquer pourquoi la nuit et le jour se succèdent à intervalles plus ou moins réguliers (on simplifiera dans un premier temps à 12 heures de jours qui succèdent à 12 heures de nuit). Receuils des conceptions initiales des élèves (dessins, phrases...) Proposition d'expérimentation (modéliser la Terre par une balle de tennis et le Soleil par la lampe torche) pour expliquer l'alternance du jour et de la nuit.
Le manège
- Construire le manège. - Répondre aux questions de la fiche technique (sens de rotation, vitesse...)
Quels matériaux?
Les élèves étudient le cycle de vie de quelques matériaux (béton, terre, bois) pour comprendre l' impact environnemental de certains d'entre eux est bien plus important que d’autres.
Vitesse des engrenages
Construire le mécanisme suivant et comprendre son intérêt. Expliquer pourquoi les roues jaunes ne tournent pas à la même vitesse.
Charrette et levier
Construire la charrette et comprendre la notion de levier pour soulever des charges et les transporter en réalisant les expériences ci-dessous.
1) Comment chauffer de l’eau avec le Soleil ? Savoir qu’on peut chauffer de l’eau avec le soleil; savoir qu’une surface sombre se réchauffe davantage qu’une surface claire; comprendre le fonctionnement d’une serre 2) Concevoir un chauffe-eau solaire: connaître les contraintes propres à la conception d’un chauffe-eau solaire : entrée/sortie, étanchéité, orientationFabriquer et tester un chauffe-eau solaire; construire, tester et comparer les différents chauffe-eau solaires réalisés en classe
Partir d'une situation d'actualité liée au réchauffement climatique ou d'un album de jeunesse
Faire dessiner aux élèves leur habitat idéal respectant l'environnement.
Définir les fonctions de l’habitat, vitales et non vitalesFaire émerger les représentations des élèves sur l’habitat idéal et écologique
Reproduire avec une lampe (téléphone) le mouvement apparent du soleil au cous de la journée en reproduisant le relevé d'ombres .Décrire la course du soleil au cours de la journée en le liant à l'orientation et la longueur de l' ombre portée du clou.
Modélisation de l'alternance jour et nuit. Retrouver le sens de rotation de Terre d'après les observations faites précédemment en utilisant un clou avec une orientation. Faire un schéma de l'expérience.
Suite à un défi scientifique ou un questionnement spontané des élèves sur l'espace, il s'agit de répondre à leurs diverses questions (sur le jour et la nuit, les saisons..). "Comment peut-on répondre à ses questions? "(aller dans un livre, prendre une fusée et aller dans l'espace,...) Quel astre peut-on oberver facilement sur Terre ? (revoir les règles de sécutité). Il s'agit donc tout d'abord d'observer le soleil, en utilisant un gnomon. Dans la cour, un jour ensoleillé, les enfants vont repasser toutes les heures sur une feuille de papier la longueur de l'ombre portée d'un clou en prenant soin d’y noter l'heure.- Parallèlement à ce relevé, un autre groupe placera les gommettes sur un saladier en utilisant un viseur afin de comprendre directement le mouvement apparent du soleil dans le ciel.
Hypothèses: recueil des conceptions initiales des élèves suite à leur questionnement. Comment faire pour modéliser le mouvement apparent du soleil en classe? Choix du matériel pour modéliser le soleil, la Terre...
Réalisez d'abord une maquette du jeu (pour 3 questions et trois répones). Rédigez ensuite un plan de séquence (les différentes séances et leur objectif, les phases des séances, l'organisation matérielle, pédagogique).
La trotinette et mouvement.
- Construire le trotinette. - Trouver un point de la trotinette qui reste fixe pour l'observateur (préciser où se trouve l'observateur). - Trouver un point de la trotinette dont le mouvement est rectiligne pour l'observateur (préciser où se trouve l'observateur). - Trouver un point de la trotinette dont le mouvement est circulaire pour l'observateur (préciser où se trouve l'observateur).
Levier: charrette
Construire la charrette en suivant les plans de constructions. Comprendre la notion de levier de la charrette: tests avec tube de colle, grande règle et petite règle, pâte à modeler ou poids.
Défi: éclairer la maison (pile, panneaux solaires)
1) Activité : Qu’est-ce qu’un isolant thermique ?Comprendre qu’un isolant thermique ne chauffe pas mais limite les échanges de chaleur : isoler un logement permet de se protéger du chaud comme du froid2) Quels sont les isolants utilisés dans l’habitat ?Découvrir qu’il existe plusieurs types d’isolants pour l’habitat; 3) Comment orienter sa maison ? Comprendre qu’une maison orientée au sud permet de mieux profiter de l’énergie du Soleil.
Programme BOn°25 du 22 juin 2023La partie relative à la lumière aborde la formation d’ombres dès le cours moyen à partir de l’observation du phénomène. Les connaissances ainsi acquises sont réinvesties pour modéliser et expliquerl’alternance du jour et de la nuit. La variation des durées du jour et de la nuit au cours des saisons résulte de la variation de l’inclinaison apparente du Soleil pour un observateur placé en un point donné de la surface du globe. Il est par exemple possible, pour un élève en position d’observation, de suivre l’évolution, au cours de plusieursjournées ensoleillées, de l’ombre portée d’un bâton sur le sol, et de comparer les résultats obtenus à différents moments de l’année. Les activités de modélisation qui s’appuient sur la réalisation de dispositifs simples sont encouragées, car elles permettent de s’approprier un phénomène et d’en prévoir les effets. Produire expérimentalement une ombre (déficit de lumière associé à une source) à l’aide d’un objet opaque et distinguer ombre propre et ombre portée.Réaliser des ombres et associer leurs positions à celles de la source lumineuse et de l’objet opaque
Classe eau
1) Eaux usées, eau potable: visite d'une station d'épuration et une station de traitement de l'eau potable. + séquence sur la matière "nettoyer l'eau" (filtage, décantation...) Schématiser le circuit d'eaux usées et potable dans une maison. 2) Comment économiser l'eau dans une maison? (ateliers métropole)