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Moi
Machine à écrire
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Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Enseigner les sciences à l'école primaire…

Introduction

J'ai plaisir à vous adresser ce complément du dossier " Enseigner les sciences àl'école primaire " dans le domaine du monde des objets et de la matière.

Ces outils présentés sous forme de fiches d'activités ont été élaborés par leGroupe de Pilotage des programmes rénovés de l'enseignement des sciences et de latechnologie à l'école.

Le Groupe de Pilotage s'est appuyé sur des exemples mis en œuvre dans lesclasses pour les définir. Comme vous le savez, les connaissances sont d'autant mieuxconstruites qu'elles sont nées de questions que se sont posées les enfants à l'occasion demanipulations, d'observations, d'expérimentations, de réalisations.

Je compte sur vous pour faire découvrir à vos élèves les sciences et latechnologie conformément aux programmes et leur donner une base solide de culturescientifique et technique. Dans notre département, un effort particulier doit en effetporter sur l'éducation scientifique comprenant les mathématiques, pour lesquelles deréels progrès sont attendus.

Roger VrandInspecteur d'Académie,

D.S.D.E.N. de la Somme

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Les aimants – cycle 1

Objectifs :

Découvrir les propriétés des aimants (attraction métaux ferreux).

Reconnaître des matériaux ferreux.

Distinguer objets et matériaux.

Situation de départ :

Jeux spontanés avec les aimants du tableau sur différents supports.

Projet des élèves :

Construire un jeu de circuit magnétique.

Matériel :

Boîtes d'aimants, différents matériaux (tissu, plastique, bois, verre, liège, fer…),différents objets (écrous, vis, boulons, trombones…), plaque de carton ou debois mince, dessin de labyrinthe,…

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable de découvrir les propriétés de certains matériaux.

Transversales : Etre capable d'émettre des hypothèses, d'anticiper sur le comportement d'un

objet. Etre capable d'exercer son adresse. Etre capable de structurer un espace.

Maîtrise des langages : Avoir compris et retenu un vocabulaire spécifique (ex. : passer de " ça colle " à

" ça attire ").

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Pour les enfants : " ça colle, mais pas partout ".

Formulation du problème :

Quand est-ce que ça colle et quand est-ce que ça ne colle pas ?

Formulation des hypothèses :

Orientées sur la couleur, la nature, la forme, la fonction du support.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Plusieurs situations conduisent à la notion d'attraction magnétique :

Manipulation libre du matériel : essais sur différents supports, recherches àplusieurs.

Expérience proposée par l'enseignante : " Je fais voler un objet ".

Fabrication et utilisation d'un jeu : " Le labyrinthe ".(Déplacer un personnage, sans le toucher, à l'aide d'un aimant, au travers d'unsupport cartonné).

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Photos pour mémoire, règle du jeu.

Evaluation :

Reconnaissance de métaux ferreux grâce à l'aimant.

Prolongements :

Possibilité de transfert sur d'autres jeux.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Construire un objet pour mesurer une durée – cycle 1

Objectifs :

Découverte d'un objet technique.

Notion de durée.

Situation de départ :

Mesurer une durée pour effectuer un trajet en E.P.S.

Projet des élèves :

Construire des grands sabliers.

Matériel :

Bouteilles plastiques, sable, grains de riz, semoule, farine, sable mouillé, terresèche, terre humide, papier collant, bouchons percés pré-assemblés.

Compétences visées :Disciplinaires :

Etre capable d'ordonner les étapes de la réalisation.

Etre capable d'opérer un choix pertinent du matériau à utiliser.

Transversales :

Etre capable de relier cause à effet.

Maîtrise des langages :

Avoir compris et retenu un vocabulaire précis.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

" Si on en fait un grand, ça va durer plus longtemps. "

Formulation du problème :

" Qu'est-ce qu'on met dedans pour que ça marche ? "

" Faut-il en mettre beaucoup ? "

Formulation des hypothèses :

" Le sable ne coule pas vite parce qu'il est mouillé ou parce qu'il a des saletés ".

" Ça coule moins vite parce que la bouteille a un petit trou ".

" Ça coule plus vite avec un grand trou ".

" Ça coule plus longtemps si tu en mets beaucoup ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Essais avec les différents matériaux.

Comparaison des durées d'écoulement.

Synchronisation des retournements.

Choix du matériau le plus adapté.

Utiliser le sablier le plus approprié en fonction de la durée à mesurer dansl'activité.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Dessins.

Apport de vocabulaire.

Evaluation :

Parmi une série d'objets pouvant faire fonction de sablier, sélectionner ceux quifonctionnent.

Etude de couples de sabliers avec modification d'un seul paramètre (quantité desable, diamètre du trou, nature du matériau…).

Prolongements :

Concevoir un autre sablier pour une autre activité.

Introduire la notion de comptage en dénombrant les retournements pour évaluerune longue durée.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

L'air en mouvement – cycles 1-2

Objectifs :

Suite à une prise de conscience de " l'existence de l'air " lors de séancesantérieures, mettre en évidence que l'air en mouvement peut provoquer ledéplacement d’un objet.

Faire prendre conscience que l’on peut produire du vent mais pas de l’air.

Situation de départ :

Festival du film " La mouette et le chat " : on fabrique des mouettes pour lesfaire voler (voir fiche activités).

Les premières mouettes, (celles qui ne volent pas bien) sont alors accrochéesdans la classe, pour la décorer :

- ceci, pour inciter les enfants à en fabriquer de nouvelles (en prenant encompte les modifications à apporter pour qu’elles volent bien).

- ceci nous permettra de voir que les mouettes suspendues au plafond, sontparfois en mouvement. Pourquoi ? " Elles battent des ailes, elles tournent, alorsque nous n’y avons pas touché. "

Projet des élèves :

Comprendre pourquoi les mouettes bougent.

Matériel :

Bougie ou sèche cheveux (air chaud ou air froid).

Compétences visées :

Disciplinaires :

Avoir compris et retenu que l'air est mouvant et peut provoquer un mouvement.

Transversales :

Etre capable d’adopter une démarche d’investigation.

Maîtrise des langages :

Oral : Expliquer, argumenter, produire un compte rendu.

Ecrit : Formuler, écrire, schématiser les essais et le résultat final.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

" Les mouettes battent des ailes ".

" Elles tournent, alors que nous n’y avons pas touché ".

" Elles tournent parce qu’à chaque fois que l’on passe en dessous, il y a du ventet ça les fait tourner ; c’est parce qu’on a mis de l’air ; c’est drôle, parce qu'onne le sent pas le vent ; c’est comme le serpent au-dessus de l’ordinateur, il tournetrès vite (mais uniquement quand l’ordinateur est allumé) ; si on souffle dessous,il tourne encore plus vite ".

Formulation du problème :

Pourquoi des objets suspendus au plafond (mouettes, serpents) tournent-ils ?

Formulation des hypothèses :

" Il y a du vent…, le vent, c'est peut-être de l'air, de l'air qui bouge ? "

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Observation avec formulation " d'explications " par les enfants et rattachementau problème initial :

Si on souffle sur les objets, ils bougent d'autant plus vite que l'on souffle plusfort (c'est comme quand on souffle dans l'eau, mais ici on fait des vagues d'air) ;cf. lien avec la respiration : quand on souffle, on expire de l'air (qui gonfle lesbaudruches).

Quand on agite les bras sous ces objets sans les toucher, ils bougent quandmême, comme quand on fait des vagues dans une bassine d'eau ; ça fait bougerles objets dans l'eau parce qu'on déplace de l'eau ; nous, on déplace l'air, on faitdes courants d'air, c'est du vent, et ça fait bouger nos oiseaux et aussi nosserpents (hélicoïdaux).

C’est comme la fenêtre que l'on ouvre et nos dessins qui s'envolent, le cahierque l'on ferme brusquement et le papier qui s'envole, la porte qui claque…

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Reformulation, compte rendu verbal.

Dessin de l'expérience, écriture de la formulation du résultat final : " si l'airbouge, il peut provoquer un mouvement ".

Evaluation :

Classement de photos illustrant la présence d’air en mouvement ou non.

Evaluation orale : commenter des images ou des situations.

Prolongements :

Pourquoi les objets placés au-dessus d'une source de chaleur bougent-ils plusvite que les autres ?

Les principales propriétés de notre oiseau pour qu'il vole bien : symétrie desailes, nez lesté…

Aller vers un projet d'apprentissage " plus léger, plus lourd que l'air ". Lesmontgolfières.

Les structures à vent : un jardin du vent à l'école.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Les engrenages – cycle 2

Objectif :

Découverte d'un mode de transmission du mouvement : les engrenages.

Situation de départ :

Manipulation d'un matériel nouveau et essais de construction.

Projet des élèves :

Construire un objet qui tourne.

Matériel :

Boîtes Lego Dacta.

Compétences visées :Disciplinaires :

Etre capable de choisir un " outil " en fonction de son usage et mener à bien uneconstruction simple.

Etre capable d'analyser des " pannes " dans des dispositifs simples.

Transversales :

Etre capable de travailler en groupe.

Etre capable d'approcher une démarche technologique.

Maîtrise des langages :

Etre capable de formuler des hypothèses et de poser des questions, de tirer desconclusions.

Etre capable de verbaliser son action et la représenter.

Etre capable d'utiliser un vocabulaire précis : roue, dent, axe, engrenage,manivelle, sens,…

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

" S'il y a une manivelle, ça tourne ".

" Un engrenage c'est une roue dentée ".

Formulation du problème :

Comment placer les roues pour les faire tourner ?

Formulation des hypothèses :

" Elles ne tournent pas parce qu'il n'y a pas de manivelle ".

" Les roues ne tournent pas parce qu'elles n'ont pas la même taille ".

" Les roues ne tournent pas parce qu'elles ne se touchent pas ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Expérimentation avec des manivelles :

- en variant la taille des roues.

- en variant la place des roues.

- en variant le nombre de roues.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Dans un engrenage, une roue qui tourne en entraîne une autre.

On peut prévoir (dans un même plan) le sens de rotation en fonction du nombrede roues.

Evaluation :

Etre capable de verbaliser son action, de la représenter en montrant le sens derotation.

Construire un montage défini au préalable (on doit pouvoir faire tourner une ouplusieurs roues à l'aide d'une manivelle et d'un axe).

Prolongements :

Après observation d'objets simples (essoreuse à salade, batteur à main),construction d'un objet commun à la classe : un moulin.

Rechercher des objets utilisant les engrenages et faire des observations sur lesvitesses de rotation.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Engrenages, axes et poulies – cycle 2

Objectif :

Notion d'engrenage.

Situation de départ :

Découverte du matériel " Lego Dacta 9654 ".

Activité libre de découverte (sans fiche technique) : que peut-on faire avec lesobjets de la boîte Lego ?

Constat : les éléments sont utilisés pour construire des objets figés (château,fleur,…).

Projet des élèves :

Construire un objet animé.

Matériel :

" Lego Dacta 9654 ".

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable d'analyser quelques objets : usages et maniement. Etre capable d'analyser les causes des échecs. Etre capable d'utiliser des engrenages pour mettre en mouvement un objet.

Transversales : Etre capable de travailler en groupe. Etre capable d'acquérir des méthodes de travail.

Maîtrise des langages : A l'oral et à l'écrit : être capable d'émettre des hypothèses, d'expliciter, de

commenter, de débattre, de tirer des conclusions… Avoir compris et retenu un vocabulaire spécifique : axe, poulie, roue dentée,

manivelle, engrenage…

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Construction d'une " toupie " avec toutes les roues sur un même axe (pour lesenfants, un objet animé est intégralement en mouvement ; ils ne distinguent passystématiquement partie fixe et partie mobile).

Formulation du problème :

Inventer une machine munie d'une manivelle. Comment faire tourner un autreobjet en agissant sur la manivelle ?

Formulation des hypothèses :

" On doit utiliser les bâtons pour accrocher la manivelle ".

" Les bâtons tournent dans les trous des Lego rouges ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Expérimentation - 3 groupes :

Groupe 1 : " Le moulin magique " - on tourne une manivelle et deux roues tournent.Groupe 2 : " Ecrase terre " - on tourne la manivelle et une roue dentée tourne.Groupe 3 : " Machine à trois roues " - on tourne la manivelle et trois roues tournent.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Les " bâtons " sont des axes.

La manivelle peut faire tourner un ou plusieurs axes.

Les roues dentées s'entraînent l'une l'autre, c'est un engrenage.

Les axes tournent facilement dans les briques percées.

Evaluation :

Construction d'un objet : construire une voiture. On doit pouvoir faire tournerune ou plusieurs roues à l'aide d'une manivelle.

Annotation d'un schéma.

Prolongements :

Visite d'un chantier de construction (bétonnière, Manitou).

Remplacer la manivelle par un moteur électrique.Problème : difficilement adaptable sur le matériel Lego Dacta 9654.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

L'air – cycle 2

Objectif :

Prendre conscience de la matérialité de l'air : il peut être transvasé, il résiste.

Situation de départ :

Visite du " jardin du vent " présenté par l'association " Les vents courtois " dansle cadre de la Fête de la Science.

Projet des élèves :

Fabriquer des moulins sonores pour agrémenter l'espace cour.

Matériel : pour un groupe de 4 / 5 élèves

1 bac transparent, 2 gobelets plastique, 1 mouchoir en papier, papier essuie-tout,1 éponge, 1 paille coudée, 2 marqueurs indélébiles de couleurs différentes.

Compétences visées :Disciplinaires : Avoir compris et retenu qu'il y a de l'air dans les endroits clos. Etre capable de mettre en place une expérience.

Transversales : Etre capable de travailler en groupe. Etre capable d'acquérir une démarche expérimentale.

Maîtrise des langages : Etre capable de rapporter les paroles du groupe (discours explicatif). Etre capable d'écrire un compte rendu d'expérience. Etre capable d'acquérir un vocabulaire spécifique : air, aération.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

L'air c'est le vent.

Les ventilateurs fabriquent l'air.

Il y a de l'air partout, sinon on ne pourrait pas respirer.

Formulation du problème :

Pourquoi les moulins ne tournent-ils pas dans la classe ?

Quand il n'y a pas de vent, y a t'il de l'air ?

Formulation des hypothèses :

Il y a de l'air partout même si on ne le voit pas.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Expérience 1 : Un verre " vide " contient de l'air.On peut le prouver en mettant un mouchoir au fond du gobelet et en plongeant legobelet à l'envers dans un bac d'eau. Le mouchoir reste sec car l'air empêchel'eau d'entrer.

Expérience 2 : Immerger un verre vide, ouverture vers le bas et l'incliner : miseen évidence de la formation des bulles.

Expérience 3 : Transvasement d'air d'un récipient à un autre :Comment transvaser l'air contenu dans le verre marqué d'une croix rouge dans leverre marqué d'une croix bleue ?Chaque groupe disposera d'un bac plein d'eau et de deux verres marqués d'unecroix de couleur différente.Défi : le verre rouge est plein d'eau tandis que le bleu est plein d'air et ils sonttous les deux plongés dans l'eau.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite : synthèse collective

Sous l'eau, il est facile de voir l'air sous forme de bulles. Sinon l'air est invisibleet on peut le sentir lorsqu'il bouge (ex. : le vent).

Evaluation :

Relater une expérience faite en classe.Consigne : dessine ou décris une expérience qui prouve l'existence de l'air.

Prolongements :

La conservation de l'air lors d'un déplacement.

Référence :

Document application " Fiches connaissance C2 et 3 " pages 12 et 13 - Fiche 3.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Flotte ou coule - L'eau, les matériaux, les objets techniques – cycle 2

Objectifs :

Notion de flottabilité d'un objet.

Notions de propriétés de la matière.

Notion d'équilibre.

Méthodologie : première approche de l'expérimentation.

Situation de départ :

Découverte de notre environnement : la rivière " la Selle ".Au cours d'une sortie, nous nous sommes arrêtés pour regarder flotter desfeuilles, des brindilles, différents objets et les enfants ont remarqué que lescailloux restaient au fond.

Projet des élèves :

Imaginer et construire : bateaux en papier, radeaux, sous-marins.

Matériel :

Aquarium, bacs en plastique, boîtes vides, tuyaux transparents, pailles, pâte àmodeler, bouteilles plastique, clous, polystyrène.

Différents matériaux : sable, graines riz, farine, coton, sable, sel.

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable d'observer, de comparer, de classer des objets selon qu'ils flottent

ou coulent.Transversales : Etre capable de confronter et de communiquer des idées. Etre capable de s'interroger, de construire des apprentissages en étant acteurs. Etre capable d'agir de manière raisonnée.

Maîtrise des langages : S'initier à un usage particulier de l'écriture : établissement de listes, de tableaux,

de textes documentaires.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Premier classement des objets.Ex. : " tout ce qui est en fer coule ", " tout ce qui est lourd coule",…

Formulation du problème :

Quels sont les critères de flottabilité d'un objet ?

Formulation des hypothèses :

Si un objet flotte, ça dépend de sa matière, de sa forme, de sa masse, de laqualité de l'eau, de la quantité d'eau ?

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Observation de la rivière.

Expérimentations :

- Influence de la forme de l'objet sur la flottabilité.- Influence de la masse de l'objet sur la flottabilité.- Existence de l'air. Essayons de faire couler un objet qui flotte.- Influence de l'eau sur la flottabilité.- Influence de la quantité d'eau.- Influence de l'eau douce et de l'eau salée.- Réalisation d'un bateau en papier.- Construction d'un sous-marin.

Documentation :- " Faire des sciences à l'école " cahier n°2.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Vérification des hypothèses suite aux observations.

Dessins, schémas, textes collectifs.

Prise régulière de photos.

Evaluation :

Questionnaire (vrai-faux).

Prolongements :

L'eau dans notre environnement.

Activités à la piscine.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Electricité : motorisation d'un engrenage – cycle 2

Objectifs :

Notion de circuit électrique.

Notion de transmission de mouvement.

Situation de départ :

Suite à des réalisations techniques utilisant les engrenages, on a voulu motoriserles réalisations afin de ne plus actionner les systèmes manuellement.

Projet des élèves :

Motoriser un système d'engrenages.

Matériel :

Matériel Celda : les engrenages.

Mallette Jeulin : électricité.

Compétences visées :Disciplinaires :

Etre capable de réaliser un circuit électrique simple.

Etre capable de mener à bien une construction qui associe un montage électriqueet un système mécanique.

Transversales :

Etre capable de mener un travail à son terme, de travailler en groupe, deréinvestir des acquis.

Maîtrise des langages :

Etre capable de décrire une manipulation (à l'oral ou par écrit), faire un compterendu d'observation simple.

Acquérir un vocabulaire spécifique.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Comment faire tourner les engrenages ? > On " n'a qu'à " utiliser un moteur.

Comment fonctionne un moteur ? > " Avec du courant ".

Comment réaliser un montage électrique comprenant un moteur ?

Formulation du problème :

Comment intégrer un moteur électrique dans une réalisation avec engrenages ?

Formulation des hypothèses :

" On peut mettre le moteur dans la roue ".

" On doit mettre des piles pour que le moteur tourne ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Travail de recherche par groupes : avec le matériel disponible, réaliser unmontage > le moteur ne tourne pas. Pourquoi ? Il faut mettre la pile et le moteurensemble. Comment ?

Réaliser des montages électriques simples : pile + fils + ampoule (notion decircuit électrique).

Remplacer l'ampoule par un moteur (l'axe du moteur peut provoquer unmouvement).

Placer le circuit électrique avec un moteur dans la réalisation avec engrenages.

Utilisation des poulies pour faire la liaison moteur - engrenages avec desélastiques.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Vocabulaire utilisé : circuit électrique, engrenage, poulie, axes, transmission.

Comptes rendus d'expériences + croquis.

Représentation du circuit électrique.

Evaluation :

Arriver à faire tourner sa réalisation mécanique grâce au moteur électrique.

Anticiper le fonctionnement ou le dysfonctionnement d'un montage.

Prolongements :

Réaliser un manège type grande roue.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Equilibre : de la balançoire à la balance – cycle 2

Objectifs :

Construction d'un objet technique : maquette de balançoire.

Conditions d'équilibre.

Situation de départ :

Observation et description d'une photo représentant deux enfants qui jouent à labalançoire (une planche sur un rondin).

Projet des élèves :

Construire une balançoire avec du matériel Lego à partir de l'observation d'unebalançoire réelle.

Réaliser des équilibres et provoquer des déséquilibres.

Matériel :

Matériel Lego.

Photo d'une balançoire construite avec du matériel Lego.

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable d'analyser des principes d'équilibre à bras égaux. Etre capable de réaliser des objets techniques simples utilisant les conditions

d'équilibre. Etre capable de représenter un objet technique.

Transversales : Etre capable d'observer et d'analyser un document.

Maîtrise des langages : Etre capable d'acquérir un vocabulaire spécifique : balançoire, balance, poids.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Il faut " pousser " sur ses jambes pour utiliser une vraie balançoire.

" Ça penchera toujours du côté du plus lourd ".

Formulation du problème :

Comment réaliser une balançoire à partir du matériel disponible (Lego).

Formulation des hypothèses :

" Il faut poser deux morceaux l'un sur l'autre : un qui bouge et un qui ne bougepas ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Fabrication d'une balançoire horizontale par groupe, avec le matériel Lego.

Discussion collective sur le fonctionnement des balançoires proposées par lesdifférents groupes.

Recherche d'un équilibre pour réaliser une balance.

Recherche des différences d'usage en comparant les fonctionnements d'unebalançoire et d'une balance.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Représentation des balançoires fabriquées dans la phase de recherche.

Représentation des balances dans les recherches d'équilibre.

Conclusions sur les conditions de l'équilibre.

Evaluation :

Retrouver des situations d'équilibre parmi plusieurs propositions (sur une feuilleavec des dessins).

Prolongements :

Approfondir la notion d'équilibre avec la balance de Roberval.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Mécanismes : la transmission du mouvement - la télécabine – cycle 3

Objectifs : Découvrir, étudier le mouvement et la transmission du mouvement.

Situation de départ : Découverte de la mallette sur les engrenages. Mise en relation avec le projet classe de neige (remontées mécaniques).

Projet des élèves : Construire une télécabine.

Matériel :

Mallettes Lego Dacta C2 C3. Matériel de récupération (bois, élastiques, trombones, bouchons,…).

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable d'imaginer et de réaliser un dispositif susceptible de répondre aux

questions qu'on se pose, en s'appuyant sur des observations. Avoir compris et retenu les principes élémentaires de fonctionnement de

systèmes de transmission de mouvement (rotation, translation). Etre capable de formuler des questions précises et cohérentes à propos d'une

situation d'observation ou d'expérience.Transversales : Etre capable d'analyser des erreurs, de critiquer, d'argumenter pour améliorer

progressivement le fonctionnement de la construction.Maîtrise des langages : Etre capable de lire, de comprendre et d'utiliser une fiche technique. Avoir compris et retenu un lexique spécifique au domaine technologique.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :Question de départ : Comment ça marche une télécabine ?

Représentations : " avec un câble qu’on fait rouler " " avec des roues, on fait rouler le câble " " des roues qui font actionner le câble " " en appuyant sur un bouton " " avec un moteur " …

Formulation du problème : Comment est produit le mouvement de la télécabine ?

Formulation des hypothèses :Dans le mouvement produit : C'est le câble qui bouge en entraînant la cabine. C'est la télécabine qui se déplace sur le câble.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :Différentes propositions de montages des élèves (progression par essais erreurs) :

1 – 2 roues en rotation vont permettre un mouvement de translation avec un lien : 2 pots de colle reliés par un élastique (un trombone pour télécabine). 2 boîtes de fromage avec un câble (un trombone pour télécabine). 2 bouchons enfilés dans des supports bois reliés par un élastique (un trombone

pour télécabine).

2 – Montage sur structure bois avec manivelle : 2 roues, 1 élastique - 1 simulation cabine : la manivelle actionne le mouvement.

3 – Montage sur structure bois avec dénivellation : Manivelle. 2 roues à différentes hauteurs > dénivellation.

4 – Montage avec 1 Meccano, 2 jeux Kenex avec moteur : Observation des différents montages, de leur dysfonctionnement en vue d'une

amélioration du mécanisme

En parallèle : observation, analyse du fonctionnement de machines (machine àcoudre, vélo).

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite : Schématisation en cours de projet permettant la mise en place d'une critique

constructive. Compte rendu.

Evaluation :

Réinvestissement dans un montage analogue avec Lego (valise cycle 3). Analyse de schéma : analyse du fonctionnement, acquisition du vocabulaire.

Prolongements : Autres montages, autres mécanismes (vis sans fin, engrenages,…).

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Le ciel et la Terre - la lumière et les ombres – cycle 3

Objectif :

Notion d'ombre et de lumière.

Situation de départ :

Observation, dans la cour, des ombres de différents objets.

Projet des élèves :

A partir des observations de départ, comprendre le phénomène des ombres et dela lumière.

Matériel :

Projecteur de diapositives, lampes de bureau (sources lumineuse puissantes),craie ou papier blanc, bâtons, ballons, balles de différents diamètres.

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable de caractériser les ombres (taille, orientation, netteté). Etre capable de visualiser la zone d'ombre d'un objet. Avoir compris et retenu la différence entre ombre propre et ombre portée.

Transversales : Etre capable de mettre en place des dispositifs qui permettent d'aborder des

réponses au questionnement. Etre capable d'élaborer un compte rendu.

Maîtrise des langages : Etre capable d'utiliser un vocabulaire spécifique. Etre capable de communiquer des résultats.

Conceptions initiales :

L'ombre, c'est quand la lumière ne passe pas.

Plus l'objet est grand, plus l'ombre est grande.

Formulation du problème :

Pourquoi un même objet peut-il avoir des ombres de tailles différentes ?

Formulation des hypothèses :

La taille de l'ombre varie-t-elle avec la position de l'objet ? la position de lasource ? les caractéristiques de la source ?

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Dans la cour avec la lumière naturelle du soleil : relever différentes ombres àplusieurs moments de la journée. Observer les variations : longueurs avec prisesde mesures, orientation, relation entre la taille de l'objet et la taille de l'ombre, lanetteté (haies, barrières, arbres, poteau planté dans le sol…).

Dans la classe, dans le noir, avec des lumières artificielles : production d'ombresavec différents objets. Mise en évidence de la propagation rectiligne de lalumière.

> analyse des constats effectués :- la taille de l'ombre varie en fonction de la position de la sourcelumineuse par rapport à l'objet,- l'ombre est à l'opposé de la source lumineuse,- les contours de l'ombre portée sont d'autant plus nets que la source delumière est ponctuelle (source éclairante de taille réduite).

> apport de vocabulaire spécifique :- ombre propre, ombre portée, zone d'ombre, ligne terminateur (limite entrel'ombre propre et la face éclairée).

Matérialisation de la zone d'ombre en pulvérisant un produit sous forme depoudre très fine (farine, craie écrasée…) entre la source lumineuse et l'écran.

Mise en évidence de la variation de la taille de l'ombre en fonction de la distanceentre l'objet éclairé et la source lumineuse (déplacement d'un enfant entre sourcelumineuse et écran).

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Compte rendu des expériences mettant en évidence les apprentissages réalisés(schémas, textes).

Evaluation :

Trouver l'ombre qui correspond à un objet selon la position du soleil.

Légender un schéma pour réinvestir le vocabulaire spécifique.

Prolongements :

Fabrication d'un gnomon, d'un bâton de Jacob, d'un cadran solaire.

Mouvement apparent du soleil.

Phases de la lune.

Théâtre d'ombres.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Le ciel et la Terre - le mouvement apparent du Soleil – cycle 3

Objectif :

Mettre en évidence le mouvement apparent du soleil à partir de l'utilisation d'ungnomon (stylet planté dans le sol, permettant d'établir un lien entre la longueurde l'ombre d'un objet et l'heure).

Situation de départ :

Jeux d'ombres.

Exploitation d'un événement vécu par les élèves les jours de soleil : gêne causéepar le soleil qui oblige la fermeture des volets, gêne qui disparaîtra au cours de lajournée.

Projet des élèves :

Comprendre l'évolution de l'ombre d'un même objet au cours de la journée.

Matériel :

Valise astronomie (boules polystyrène Terre – Lune, lampes de poche, bâton(gnomon), boussoles, feuilles blanches pour les relevés.

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable de s'orienter. Etre capable d'utiliser la boussole. Avoir compris et retenu quelques phénomènes astronomiques (course du

soleil,…).Transversales : Etre capable de constituer des relevés précis. Etre capable d'analyser et d'interpréter ses résultats.

Maîtrise des langages : Etre capable de communiquer ses résultats. Etre capable d'acquérir un vocabulaire spécifique.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Pourquoi l'ombre grandit-elle ?

Pourquoi l'ombre se déplace-t-elle ?

Formulation du problème :

Quel est le mouvement qui explique l'évolution des ombres ?

Formulation des hypothèses :

Le soleil " bouge ".

Le soleil " avance ".

Le soleil fait grandir l'ombre.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Tracés des ombres tout au long d'une journée ensoleillée (indiquer l'heure, lalongueur du tracé) :

- l'ombre d'un élève au sol, à la craie, puis à la peinture.- l'ombre d'un gnomon.

Report des mesures dans un tableau.Conditions de réussite à faire découvrir aux enfants :

- endroit ensoleillé et dégagé toute la journée.- repérage au sol de l'emplacement du dispositif.

Analyse des relevés par réflexion des élèves ou par questionnaire.

Expérimentation en classe avec tige et lampe de poche.

Observation de contrôle les jours suivants.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Ombre et source ont toujours des directions opposées par rapport à l'objetéclairé.

Plus la source a une position haute par rapport au sol, plus l'ombre est courte.

Le soleil se lève vers l'Est et se couche vers l'Ouest.

Le soleil est au plus haut dans le ciel (culmination) à 14 h, heure d'été soit12 h au soleil (midi solaire).

A midi solaire, le soleil est plein sud.

Le soleil semble se déplacer au cours de la journée.

Evaluation :

Compléter un document en indiquant les points cardinaux à partir d'un relevéd'ombres avec indications horaires ou inversement.

Prolongements :

Le jour, la nuit (alternance jour - nuit).

Recherche documentaire ; approche historique (Copernic).

Dans le cadre d'une progression : est-ce vraiment le soleil qui se déplace ?

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

L'évaporation de l'eau – cycle 3

Objectifs :

Notion de changement d'état : évaporation.

Méthodologie : les différentes étapes de la démarche expérimentale.

Situation de départ :

Questionnaire écrit sur les changements d'état (La Main à la Pâte).

Projet des élèves :

Répondre aux questions que les enfants se posent concernant l'évaporation (ex. :Que devient l'eau du tableau qu'on efface ? Que devient la flaque d'eau dans lacour ?…).

Matériel :

Mallette " Changements d'état " (La Main à la Pâte), un sèche-cheveux.

Compétences visées :Disciplinaires : Avoir compris et retenu ce qu'est l'évaporation. Etre capable d'imaginer et de réaliser un dispositif expérimental concernant les

facteurs d'évaporation (température, aire de la surface libre, aération) en nemodifiant qu'un seul facteur à la fois.

Etre capable de passer du dessin d'observation au schéma.Transversales : Etre capable de s'interroger, d'émettre des hypothèses, d'observer, d'anticiper un

résultat.Maîtrise des langages : Etre capable de rendre compte de ses observations (à l'oral et à l’écrit). Avoir compris et retenu le vocabulaire adéquat : évaporation, ébullition.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

" Il n'y a que l'eau bouillante qui s'évapore ".

" L'eau disparaît, elle monte dans le ciel et elle va dans les nuages ".

" L'eau disparaît, elle s'infiltre ".

" L'eau devient de l'air ".

" L'eau est partie sur les vitres pour faire de la buée ".

" L'eau sèche ".

" S'il y a de l'eau dans la maison et s'il fait chaud, l'eau part ".

Formulation du problème :

Pourquoi l'eau s'évapore-t-elle ?

Que devient l'eau qui s'évapore ?

Formulation des hypothèses :

L'eau s'évapore avec la chaleur, le vent.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Mise en place d'expériences " libres " sur le facteur température (par groupes de3 ou 4 élèves).

Analyse critique des expériences : tous les groupes ont changé plusieursparamètres à la fois.

Mise en place collective de l'expérience " scientifiquement correcte ".

Expériences (par groupes) sur un autre facteur d'évaporation (vent) etobservation des résultats.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Elaboration de comptes rendus intégrant des schémas d'expérience.

Evaluation :

Evaluation de la capacité à réinvestir : isoler une variable dans une expériencescientifique analogue (ex. : le rôle de l'aire de la surface libre dans l'évaporation).

Exercice de réinvestissement écrit (passage à l'abstraction).

Evaluation de l'acquisition de la notion d'évaporation.

Prolongements :

Etude des autres changements d'état qui permettront de réinvestir la démarcheexpérimentale.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Leviers et balances : Equilibre - la balance romaine – cycle 3

Objectifs :

Analyse des principes d'équilibre.

Réalisation d'un objet technologique.

Situation de départ :

Recherche de documents présentant la balance romaine ou étude d'une balanceromaine.

Projet des élèves :

Construire une balance romaine et élaborer un système de graduation.

Tester la fiabilité de l'objet.

Matériel :

Matériel de récupération : baguette de bois, ficelle, boîte (type couvercle boîte àfromage), masse (pierre), fil de fer.

Outillage : petite vrille.

Compétences visées :Disciplinaires : Etre capable de réaliser des équilibres en faisant varier longueur et masse. Etre capable de mettre en œuvre une construction simple.

Transversales : Etre capable d'observer un objet technologique. Etre capable d'émettre une hypothèse sur son fonctionnement.

Maîtrise des langages : Etre capable de produire un compte rendu d'expériences. Avoir compris et retenu un vocabulaire spécifique : équilibre, bras de levier,

masse, axe.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Comment fonctionne la balance ?

Pourquoi c'est en équilibre ?

Pourquoi utiliser la balance ? Utilisation sociale de l'outil.

Comment réaliser une graduation pour peser ?

Quelles sont les limites d'utilisation ?

Formulation du problème :

Comment fabriquer une balance fonctionnelle et fiable ?

Formulation des hypothèses :

Hypothèse(s) sur le rapport de la position relative des composants de la balance.

Hypothèse(s) sur le dispositif d'étalonnage.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Fabrication de la balance.

Etude de l'équilibre en accrochant des objets de différentes masses et en faisantvarier la longueur du bras de levier.

Etalonnage de la balance en équilibrant avec des masses connues.

Utilisation de la balance pour peser des objets divers.

Analyse et comparaison des différents résultats (différents groupes).

Vérification de la justesse de l'outil : comparaison avec une autre balance.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Fiche de fabrication.

Croquis de la balance.

Tableau de nomenclature pièce / rôle.

Fiche d'analyse des résultats.

Evaluation :

Savoir utiliser l'outil.

Savoir expliquer les principes d'équilibre d'une balance romaine.

Prolongements : Fabrication de mobiles. Utilisation du fonctionnement du bras de levier dans différentes objets de la vie

courante. Voir documents d’application des nouveaux programmes :

Enseigner les sciences, page 47 – Fonctionnement du levier. Fiche connaissance n°24, page 44 – Leviers et balances.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Balances et leviers – cycle 3

Objectif :

Notion d'équilibre.

Situation de départ :

Fiche technique conduisant à la réalisation d'une balance.

Projet des élèves :

Construire une balance simple et la tester.

Réaliser des mobiles plus ou moins complexes.

Matériel :

Fiche technologique, planchette, clous, rondelles (masses), outillage.

Compétences visées :Disciplinaires :

Etre capable de mettre en œuvre une construction simple à partir d'une fichetechnique.

Etre capable de réaliser des équilibres en faisant varier longueur et masse.

Etre capable de représenter par un modèle simple le principe de fonctionnement.

Transversales :

Etre capable d'observer et d'analyser un document scientifique.

Maîtrise des langages :

Etre capable de faire un compte rendu d'expériences.

Avoir compris et retenu un vocabulaire spécifique.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Comment fonctionne une balance ?

Fiabilité des mesures ?

Formulation du problème :

Comment fabriquer une balance fiable ?

Formulation des hypothèses :

" Il faut que ce soit le même " poids " de chaque côté ".

" Il faut que ce soit la même longueur de chaque côté ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Amener les élèves à chercher une relation entre la masse et la distance pourtrouver une condition d'équilibre.

Amener les élèves à prendre conscience de la nécessité d'être précis dans laconstruction (position des clous) pour obtenir une fiabilité des mesures.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Compte rendu et schémas dégageant le rôle des variables.

Evaluation :

Proposition de situations problèmes à soumettre à d'autres élèves.

Valider des situations problèmes nouvelles par l'utilisation de l'outil.

Mettre en œuvre le principe d'équilibre dans la réalisation de mobiles plus oumoins complexes.

Prolongements :

Utilisation du principe du bras de levier dans différents outils de la vie courante(démultiplication des forces).

Utilisation sociale de la balance (historique, vie courante,…).

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Electricité : jeux électriques – cycle 3

Objectifs :

Notion de circuit électrique.

Distinction objet / matériau.

Notion de conducteurs et d'isolants.

Situation de départ :

Apport en classe d'un jeu de questions réponses.

Projet des élèves : Fabrication d'un jeu électrique pour la kermesse. Fabrication d'un jeu électroquizz pour une classe ou une rencontre défi lecture.

Matériel :

Lampes, piles plates, piles rondes, fils de connexion, pinces (permettantde faciliter les manipulations), supports de lampes.

Compétences visées :Disciplinaires : Avoir compris et retenu ce qu'est un circuit électrique ouvert – fermé. Avoir compris et retenu ce que sont les isolants, les conducteurs. Etre capable de réaliser un montage.

Transversales : Etre capable de présenter les résultats d’une expérience sous forme d’un tableau,

d’un schéma. Etre capable d'approcher une démarche expérimentale.

Maîtrise des langages : Etre capable de formuler des hypothèses. Acquérir un vocabulaire spécifique. Etre capable de justifier la démarche choisie.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

" L’électricité, c’est dangereux ".

" Le plastique, ça arrête le courant ".

Comment fonctionne le jeu ?

Quel matériel sera nécessaire ?

Comment fait-on pour allumer une lampe ?

Formulation du problème :

Quel montage réaliser pour que la lampe s'allume seulement quand la réponseest juste ?

Quel montage réaliser pour que la lampe s'allume seulement quand on a perdu ?

Formulation des hypothèses :

" Il faut mettre en contact les bornes de la pile et la lampe ".

" Il faut utiliser des fils pour la pile ronde ".

" On va voir si ça s'allume quand ça touche ".

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Démonter des jeux.

Allumer une lampe avec une pile plate, avec une pile ronde.

Utiliser des fils.

Associer plusieurs piles.

Recherche de matériaux conducteurs ou isolants.

Fabriquer le jeu.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Tableau (isolant, conducteur), schémas de circuits réalisés.

Photos + textes explicatifs et textes de synthèse.

Evaluation :

Monter un autre circuit.

Recherche d'une panne dans un montage élémentaire avec explicitation.

Prolongements :

Ajouter d'autres composants que la lampe (interrupteurs).

Complexifier les jeux (construire un feu tricolore).

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

Les engrenages – cycle 3

Objectifs :

Découverte d'objets mécaniques.

Réalisation technique.

Situation de départ :

Les enfants de Naours connaissent l'existence des moulins de leur village.

Projet des élèves :

Découvrir le fonctionnement d'un moulin.

Qu'y a-t-il entre les ailes et la meule ?

Matériel :

Boîtes de Lego techniques.

Objets apportés par les enfants.

Compétences visées :Disciplinaires :

Etre capable d'imaginer et de réaliser un dispositif expérimental.

Avoir compris et retenu les principes de fonctionnement du système detransmission de mouvement.

Transversales :

Etre capable de travailler en groupe.

Etre capable de réinvestir des acquis.

Maîtrise des langages :

Etre capable de poser des questions précises et cohérentes à propos d'unesituation d'observation ou d'une expérience.

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

Comment passer du mouvement des ailes au mouvement de la meule ?

Quelle roue du mécanisme tourne le plus vite ?

Comment ça fonctionne ?

Formulation du problème :

Comment le mouvement des ailes se transmet-il à la meule ?

D'où vient la variation de la vitesse ?

Formulation des hypothèses :

" Plus les ailes tournent vite, plus la meule tourne vite. "

Il y a un lien entre les ailes et la meule (chaîne, corde, courroie, autre ?).

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

Vérification des hypothèses par la visite aux moulins de Naours.

Amélioration des représentations initiales dessinées.

Documentation B.C.D.

Trace écrite n°1 : " Expliquer par écrit le mécanisme du moulin après la visite ".

Travail de groupe : fiches mouvement / rotation / vitesse (avec les Legos).

Montage : modélisation avec les legos du mécanisme du moulin.

Montage : modélisation avec les legos des objets amenés par les enfants ainsique d'autres systèmes d'engrenages.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

Trace écrite n°2 : schéma + vocabulaire spécifique.

Trace écrite n°3 : se rendre compte que les engrenages sont responsables parleur nombre de dents de la variation de la vitesse.

Evaluation :

Cf. document en ligne : réinvestissement des acquis (final).

Réalisation de montages différents mettant en place des systèmes d'engrenagesdans des plans différents.

Prolongements :

Le vélo.

Groupe de Pilotage Départemental Sciences 80

L'air – cycle 3

Objectifs :

Comprendre que l'air est une " matière ".

Situation de départ :

Participation au projet " Un ballon pour l'école " en partenariat avec le C.N.E.S.qui fournit le ballon stratosphérique.

Projet des élèves :

Mener des expériences sur l'air en altitude, à l'aide d'une nacelle.

Matériel :

Expérience 1 - l'air occupe une place : récipients de grande taille, eau, verres,éponge sèche, bouchon en liège.

Expérience 2 - l'air a une masse : ballon de foot, pompe à vélo, balance,…

Compétences visées :Disciplinaires :

Avoir compris et retenu la matérialité de l'air : l'air est pesant, l'air oppose unerésistance à l'eau.

Transversales :

Etre capable d'acquérir une démarche expérimentale, de respecter un protocoled'expérience, de travailler en équipe.

Maîtrise des langages :

Avoir compris et retenu un vocabulaire scientifique, être capable decommuniquer les résultats d'une expérience avec rigueur (oralement, parschéma).

Conceptions initiales ou questionnement des élèves :

L'air n'est pas associé au terme " gaz ".

" L'air c'est de l'oxygène, c'est autour de nous. "

" On ne le voit pas. "

" Dans une bouteille vide il n'y a rien. "

Formulation du problème :

Comment démontrer l'existence de l'air ?

Formulation des hypothèses :

1 - L'air est partout, tout autour de nous.

2 - L'air a une masse, c'est une matière.

Expérimentation / Observation / Documentation / Recherche :

1 - Expérience : Verre vide retourné dans l'eau.Mise en place d'un protocole d'expérience (1 par équipe).Emission d'hypothèses sur le résultat attendu.Manipulation.Validation ou invalidation de l'hypothèse.

2 - Expérience : Peser un ballon de foot a) dégonflé b) gonflé.Comparer les masses.Validation ou invalidation de l'hypothèse.

Synthèse / Structuration des apprentissages / Trace écrite :

1 - Schémas des expériences puis conceptualisation écrite :

" L'air est un gaz invisible qui occupe un espace et oppose une résistance. "

2 - Schémas des expériences puis conceptualisation écrite :

" L'air a une masse. Il est pesant. "

Evaluation :

Proposer aux élèves différents schémas expérimentaux dont certains sonterronés, leur demander de repérer ceux qui correspondent à la réalitéscientifique.

Compléter des énoncés en utilisant les termes scientifiques appropriés.

Prolongements :

Lecture du baromètre.

Fabrication d'un baromètre témoin des variations de pression atmosphériqueselon l'altitude (placé dans la nacelle d'un ballon stratosphérique).

Référence :

Document d'application des nouveaux programmes " Sciences et technologie –cycle 3 " page 13.