Situation déclenchante (vidéo 1 min 16) Questionnement. Réponse attendue. Résumé de la séquence pédagogique. Programmes. Travail préliminaire

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1 SÉQUENCE N 4 la MATIÈRE Situation déclenchante (vidéo 1 min 16) Le père de Zack a accepté de gonfler et de remplir d eau la petite piscine en plastique bleu dans laquelle pataugeait Zack lorsqu il était petit. Mais, en cette fin d après-midi d été, une légère brise se lève. Lorsque Zack et Kim commencent à avoir de l eau au niveau des pieds, Kim, tremblante de froid, décide de remettre sa baignade à plus tard, sur le conseil avisé de son oncle. Zack, déçu de ne pouvoir se baigner dans l instant, suit sa cousine à l intérieur de la maison. Quelques jours plus tard, les enfants décident de profiter de l eau de la piscine chauffée par le Soleil. Ils constatent alors, dépités, que la petite quantité d eau qu avait versée le père de Zack a disparu. Questionnement Qu est devenue l eau qui se trouvait dans la petite piscine de Zack? Réponse attendue L eau qui se trouvait dans la petite piscine de Zack n a pas disparu : elle s est évaporée (comme l affirme Kim). L eau a donc simplement changé d état, c est-à-dire qu elle est passée de l état liquide à l état gazeux. La vapeur d eau obtenue est un gaz invisible, incolore et inodore dont on ne perçoit la présence que lorsqu elle se condense sous forme de buée ou de brouillard. Lorsqu elle s élève dans l atmosphère, la vapeur d eau provenant de l évaporation de l eau de la piscine de Zack se refroidit puis se condense. Ce phénomène participe à la formation de nuages qui, plus tard, donneront de la pluie. L eau sur Terre effectue un cycle perpétuel appelé «cycle de l eau». À la fin de la séquence, la question posée par l animation et sa réponse construite par la classe doivent apparaître dans le cahier d expériences. Résumé de la séquence pédagogique Au cours des activités menées, l élève découvrira que l eau est en permanence présente dans l air qui nous entoure sous forme de vapeur invisible et que le passage de l eau de l état liquide à l état gazeux est un des changements d état qui intervient dans la nature et participe au cycle de l eau. Programmes Domaine : La matière. Thèmes : États et changements d état de l'eau. Le trajet de l eau dans la nature. Prérequis : cycle 2 : savoir distinguer les solides et les liquides ; séquence n 1 : fusion et solidification ; séquence n 3 : les facteurs favorisant l évaporation de l eau. Travail préliminaire Faire le point sur la séquence vidéo en invitant les élèves à résumer le plus fidèlement possible ce qu ils viennent de voir et en vérifiant que la question finale : «Qu est devenue l eau qui se trouvait dans la petite piscine de Zack?» a bien été identifiée et comprise (sans aucune interprétation ou analyse de la séquence à ce stade). L enseignant peut effectuer avec les élèves plusieurs lectures de la vidéo, s il juge qu elles sont nécessaires à une meilleure compréhension de celle-ci. 37 Modalités Durée du travail : travail préliminaire de 30 minutes + deux activités de 45 minutes chacune (cependant il faudra prévoir un temps d attente [1 à 6 heures environ] au cours de certaines expériences). Travail individuel et travail par groupes de trois élèves. Organisation des activités Travailler en deux étapes : ACTIVITÉ 1 Y a-t-il de la vapeur d eau dans l air au-dessus d un récipient contenant de l eau? ACTIVITÉ 2 Que devient la vapeur d eau lorsqu elle s élève dans l atmosphère?

2 Laisser émerger les premières hypothèses des élèves en réponse au problème de Zack et les noter au tableau (compléments professeur n 1 et n 2) : l eau a disparu ; l eau s est évaporée ; l eau est montée dans les nuages ; l eau est devenue de la buée ; l eau est devenue de la vapeur ; l eau est devenue du brouillard ; etc. L hypothèse suivante : «Il y a un trou dans la piscine et l eau est partie dans le sol.» n est pas recevable ici puisque la piscine en plastique semble toujours très bien gonflée tout au long de la séquence vidéo. Lors de cet échange en classe entière, les mots «évaporer» ou «évaporation» vont être prononcés par les élèves puisque : ils les ont découverts dans la séquence n 3 qui est ici un prérequis ; Kim utilise le verbe «s évaporer» à deux reprises dans la vidéo. Le rôle de l enseignant consiste alors à donner du sens au verbe «s évaporer». Pour les élèves (comme pour Zack), «s évaporer» signifie souvent «disparaître», la confusion entre ces deux verbes étant facilitée par le fait que la vapeur d eau est un gaz invisible. L enseignant, au cours de cet échange, aide les élèves à établir un lien entre les mots «s évaporer» et «vapeur» puis entre «vapeur» et «état gazeux». Il définit ensuite avec eux le phénomène d évaporation comme étant le passage de l eau de l état liquide à l état gazeux. À la fin de la discussion, les élèves s accordent sur le fait suivant : si l on veut confirmer que l eau de la piscine de Zack s est bien évaporée (comme l assure Kim), il est nécessaire de faire en classe une expérience permettant de mettre en évidence la présence de vapeur d eau au-dessus d un récipient contenant de l eau (activité 1). Cette étude sera suivie par une réflexion sur le devenir de la vapeur d eau dans l atmosphère et sur les différents changements d état qui en découlent tout au long du cycle de l eau (activité 2). 38

3 Y a-t-il de la vapeur d eau dans l air au-dessus d un récipient contenant de l eau? Déroulement Phase 1 travail collectif Les élèves, guidés par l enseignant, réfléchissent à la façon de mettre en évidence la présence de vapeur d eau formée par évaporation de l eau liquide. Le mot «buée» leur vient vite à l esprit et ils décrivent aisément un certain nombre de situations de la vie courante présentant le phénomène de buée. Exemples : je peux voir de la buée : sur les lunettes quand je souffle dessus par temps froid ; sur les vitres froides de la voiture ; sur la vitre froide de la cuisine ; sur le miroir de la salle de bain quand je prends une douche chaude ; etc. L enseignant insiste sur le fait que la buée est de l eau à l état liquide alors que la vapeur d eau est de l eau à l état gazeux (complément professeur n 2). Au cours de la réflexion, les élèves déduisent que la buée s obtient en «piégeant» de la vapeur d eau. Une discussion sur les conditions de formation de la buée s engage et la nécessité d un support froid au contact d un air ambiant plus chaud s impose. L enseignant utilise les mots «condensation» ou «se condenser» lorsqu il parle du passage de l eau de l état gazeux à l état liquide (complément professeur n 3). ACTIVITÉ 1 Matériel Pour la classe : 1 rouleau de «film plastique» 1 lot de récipients de matières différentes (céramique, plastique, verre) et de formes différentes (étroits, larges, profonds, peu profonds) + plaques de verre un peu larges ou à défaut des miroirs + eau du robinet (chaude et froide) 1 congélateur (peut s avérer utile suivant les propositions expérimentales des élèves) Pour chaque élève : fiche élève n 1 à coller dans le cahier d expériences la matière Prendre la parole devant les autres, écouter autrui, formuler et justifier un point de vue (compétence 1) Respecter les autres (compétence 6) Il prend la parole à bon escient et participe aux échanges de manière constructive en apportant des arguments. Il prend la parole à son tour en respectant ses camarades. Phase 2 Par groupes de trois élèves Sur le cahier d expériences, chaque membre du groupe recherche, sous forme d un dessin ou d une phrase, un dispositif permettant de répondre à la question de l activité 1 (complément professeur n 4). Le groupe s accorde ensuite sur le dispositif de l expérience à réaliser ainsi que sur le matériel à utiliser (chaque groupe vient prélever ce dont il a besoin parmi le matériel préparé par l enseignant pour la classe). Les élèves complètent alors individuellement les cadres 1, 2 et 3 de la fiche élève n 1. Une fois la manipulation réalisée par le groupe et l analyse des résultats effectuée en son sein, les élèves complètent les cadres 4 et 5 de cette même fiche. L hypothèse émise sous forme d un dessin dans le cadre 3 devra être validée ou invalidée dans le cadre 4 après la manipulation. Prévoir un dispositif d expérimentation Il propose par écrit dans son cahier : une expérience permettant de répondre à la question (phrase, schéma, dessin ) ; l ensemble du matériel nécessaire pour la mettre en œuvre. 39

4 Exploiter les résultats d une expérience S impliquer dans un projet collectif (compétence 7) Il propose une explication pertinente et claire des résultats expérimentaux obtenus. Le dispositif qu il propose émane bien d une discussion des différents membres du groupe et respecte les décisions prises par ce dernier. Phase 3 Mise en commun Un élève rapporteur par groupe expose oralement au tableau, devant l ensemble de la classe (avec dessins ou schémas si nécessaire), l expérience mise en œuvre et les résultats obtenus. L enseignant facilite la confrontation des différents résultats puis guide la classe vers la rédaction collective, sur le cahier d expériences, d une trace écrite répondant à la question de l activité 1. Les mots-clés de cette activité peuvent être notés dans le cahier d expériences : s évaporer, évaporation, vapeur d eau, état gazeux, état liquide, condensation, se condenser, liquide, gaz, buée. ACTIVITÉ 2 Matériel Pour chaque élève : fiches élève n 2a et n 2b à coller dans le cahier d expériences Pour la classe : le montage du minicycle de l eau (complément professeur n 6) Que devient la vapeur d eau lorsqu elle s élève dans l atmosphère? Déroulement Phase 1 travail collectif L'enseignant attire l'attention des élèves sur le fait que la vapeur d eau provenant de la petite piscine de Zack se mélange dans l atmosphère à la vapeur d eau provenant d autres sources. Il propose à la classe de lister dans un premier temps au tableau les réservoirs d eau présents sur Terre susceptibles de s évaporer sous l action du Soleil : mers, océans, rivières, fleuves, lacs, étangs, glaciers, transpiration des végétaux (= évapotranspiration). La classe réfléchit ensuite sur le devenir de la vapeur d eau formée par évaporation : nuages, pluie, grêle, brouillard, neige, givre, rosée, verglas et constitue au tableau une deuxième liste (complément professeur n 2). Remarque : si trop de mots de cette liste sont mal connus des élèves, il est intéressant ici de prendre le temps de faire des recherches (Internet ou encyclopédie) et de bien préciser, dans chaque cas, l état liquide ou solide de l eau. L enseignant distribue ensuite les fiches élève n 2a et n 2b qui vont permettre aux élèves de découvrir par eux-mêmes que l eau dans la nature suit un cycle perpétuel et que c est toujours la même eau qui est présente sur Terre depuis sa création (complément professeur n 5). Phase 2 Par groupes de trois élèves Chaque groupe étudie attentivement le paysage de la fiche élève n 2a puis le complète et l analyse en suivant les différentes étapes proposées sur la fiche élève n 2b. Sur cette fiche, les élèves vont devoir réinvestir les connaissances acquises sur les changements d état dans la séquence n 1 «Tout est bon à jeter!» qui est ici un prérequis. 40

5 Comprendre des mots nouveaux et les utiliser à bon escient (compétence 1) Exploiter les résultats d une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique S impliquer dans un projet collectif (compétence 7) Sur la fiche élève n 2a, il place au bon endroit les mots de la liste fournie. Il sait expliquer que l eau dans la nature suit un cycle de transformations. Il tient compte de l avis de ses camarades et modifie ses propositions (si nécessaire) pour que celles-ci soient acceptées par tous. la matière Phase 3 Mise en commun Une affiche grand format représentant le paysage sur lequel les élèves viennent de travailler est fixée au tableau par l enseignant. Celui-ci, ayant favorisé la confrontation des différentes réponses portées par les élèves sur la fiche élève n 2a, charge un (ou plusieurs) élève(s) de compléter la grande affiche du tableau avec les bonnes réponses. L enseignant propose alors de réutiliser une des expériences de l activité 1 (voir fiche corrigée n 1 et complément professeur n 4) et de l améliorer afin de créer un minicycle de l eau (complément professeur n 6). Il guide ensuite la classe vers la rédaction d une trace écrite collective sur le cahier d expériences résumant le cycle de l eau. Les mots-clés de cette activité peuvent être notés dans le cahier d expériences : état gazeux, état liquide, état solide, solidification, fusion, condensation, évaporation. Pour clore la séquence, les élèves, guidés par l enseignant, s accordent sur la rédaction, dans leur cahier, d une réponse complète à la question posée par la vidéo : «Qu est devenue l eau qui se trouvait dans la petite piscine de Zack?» (voir «Réponse attendue»). 41