Fiche 1 : Enoncé destiné à l élève

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1 Nicolas di Scala TP de quatrième (4 ème ) qui rentre dans la partie du programme : «A. De l air qui nous entoure à la molécule». Il s agit d un TP évalué où les élèves doivent réaliser une expérience par petits groupes (le barème n est pas précisé explicitement, l enseignant est libre de choisir la répartition de points qu il souhaite). Fiche 1 : Enoncé destiné à l élève Le port d une blouse correctement attachée, le port de lunettes et de gants sont obligatoires en TP de physique - chimie. But de la manipulation / problématique Comment se comporte un volume d air en fonction de sa température? On s appuiera sur l activité documentaire (distribuée en fin de séance précédente) : «Mémoire sur la combustion des chandelles dans l air atmosphérique, et dans l air éminemment respirable» d Antoine Lavoisier. Lire en particulier le texte allant de la ligne «Presque tous ceux qui se sont occupés d expériences sur la combustion [ ]» à la ligne «[ ] et il en résulte une nouvelle cause d adhésion du récipient à la platine.», page 185 du document original. Bibliographie récupérable gratuitement sur le site: A. Lavoisier, "Mémoires de l Académie des sciences", année 1777, p. 195 Quelques conseils avant de commencer Vous n avez que 30 minutes pour effectuer chaque partie (du point de vue manipulation) : on conseille 20 minutes pour la partie manipulation, et 10 minutes pour la partie interprétation des résultats. Au bout de 30 minutes, on conclue tous ensemble sur le TP. Après avoir manipulé, vous pourrez continuer à répondre aux questions de la feuille de réponses. Chaque fois que vous avez un temps d attente, n oubliez pas de répondre aux questions de la feuille de réponses. Avant de quitter la salle, chaque groupe n oubliera pas de nettoyer et ranger la paillasse. La liste de matériel ci-dessous n est prévue que pour un groupe de TP. Liste du matériel Pour chaque poste (3 à 4 élèves par poste) : Sur la paillasse de l élève: 1 bouteille de verre 1 ballon de baudruche 1 cristallisoir 1 entonnoir à liquide 1/5

2 Sur le bureau du professeur: De l eau chaude Papier essuie tout Travail à effectuer I. Formuler différentes hypothèses possibles répondant à la problématique - - II. Protocole expérimental (Partie distribuée après la formulation des hypothèses, de telle sorte que la réflexion des élèves ne soit pas biaisée par le protocole. De surcroît, en fonction du niveau de la classe, soit on leur fait faire le protocole fournit, soit on les guide dans la recherche de leur propre protocole.) Placer sur la bouteille de verre le ballon de baudruche. Remplir le cristallisoir d eau chaude. Appeler le professeur pour récupérer l eau chaude au bureau Placer la bouteille de verre dans le cristallisoir : la bouteille est ainsi plongée à moitié dans l eau chaude. Attendre quelques minutes. Observer ce qui se passe. Représenter votre observation à l aide de schémas. Retirer la bouteille du cristallisoir. Attention à ne pas se brûler en touchant la bouteille en verre!! Attendre quelques minutes. Observer à nouveau ce qui se passe. Représenter votre observation à l aide de schémas. III. Conclusion Conclure sur vos hypothèses de départ et répondre à la question posée dans la problématique. Nettoyer le matériel utilisé et ranger le matériel sur la paillasse. Manipulation : / 8 Interprétations : / 12 Note proposée : / 20 2/5

3 Fiche 2 : Descriptif du sujet destiné au professeur Niveau concerné Classe de quatrième (4 ème ) Référence du B.O. Bulletin Officiel spécial n 6 du 28 Août 2008 «Programme de l enseignement Physique-Chimie au collège.» Classe de quatrième, partie «De l air qui nous entoure à la molécule». Prérequis Notion de volume et de température vu en cinquième (5 ème ) dans la partie «L eau dans l environnement mélanges et corps purs». Mise en œuvre - cette manipulation se déroule en classe entière, par groupes de 3 ou 4 élèves. - la durée du TP est d une heure. - elle s effectue en salle de TP. - le matériel à prévoir est celui de la liste du matériel multiplié par le nombre de groupes + 1 bouilloire pour l eau chaude au niveau du bureau du professeur. Démarche Dans ce sujet, on demande au candidat : - réaliser une expérience simple. Compétences évaluées Déroulement de l'épreuve Notation - savoir prendre les précautions nécessaires à l utilisation de l eau chaude. Les manipulations proposées permettent d évaluer les savoir-faire expérimentaux suivants : - suivre un protocole et utiliser le matériel prescrit. - valider ou invalider une hypothèse. - réalisation d une chromatographie sur couche mince. Il est prévu un appel de la part des élèves lors de l utilisation de l eau chaude, en prélevant cette dernière à la paillasse du professeur. La manipulation est notée sur 8 durant la séance. La partie écrite est notée sur 12 après la séance. Si un élève n appelle pas et semble en échec, le professeur lui apporte l aide nécessaire. Les points ne lui sont pas attribués. Si lors d un appel l élève n a pas su réaliser le travail demandé, le professeur lui donne la solution. Les points ne lui sont pas attribués. Si, par défaut d observation, le professeur a un doute quant à l évaluation d une tâche, les points sont attribués. 3/5

4 Fiche 3 : Fiche scénario de la séance Etape de la séance Durée Activité des élèves Activité du professeur Lire le texte + formulation de la problématique 10 minutes Lecture Formule la problématique Formulation des hypothèses 5 minutes Formulation des hypothèses Expérimentation 20 minutes Manipulation Résultats Conclusions Ouvertures 10 minutes 5 minutes 5 minutes Schématiser leurs observations Conclure sur leurs hypothèses de départ Travail à la maison : répondre à la question posée par le professeur Aider les élèves en difficultés Faire chauffer l eau pour les élèves --- surveiller --- aider les élèves en difficultés / Conclusion générale du TP «Est-ce qu il fait plus chaud ou plus froid en haut d une pièce fermée?» Proposer une expérience 4/5

5 Fiche 4 : Bilan de la séance Quel est l écart avec le scénario attendu? En fonction du déroulement de la séance, voir ce qui a cloché par rapport à ce que l on attendait. De la même façon noter les points positifs où les élèves ont mieux réussi que prévu. Cette partie possède un caractère d optimisation en deux temps : - d une part à court terme pour la prochaine fois où l on refera cette séance expérimentale (avec une autre classe de 4 ème par exemple), - et d autre part à long terme en déterminant les capacités des élèves et ainsi en ajustant nos énoncés de TP par la suite. Se préparer au(x) question(s) inattendue(s) Du type par exemple : «N est-ce pas seulement l air chaud qui monte dans le ballon?» Il faut alors penser à des réponses théoriques et pratiques, par exemple en mettant de la fumée dans une bouteille reliée à un ballon, ou encore la bouteille peut-être chauffée puis retournée en un temps très court. Apports du texte historique Connaissances scientifiques de l époque, Protocoles expérimentaux, Exploitation et analyse critique des observations, Enjeux scientifiques pour défendre Recherches historiques possibles à faire en amont pour placer le texte dans son contexte : 1. Quelles étaient les théories dominantes en chimie au XVIIIème siècle? 2. Quelles sont les découvertes des scientifiques antérieurs à Lavoisier? 3. Quels étaient les travaux antérieurs à 1777 réalisés par Lavoisier? 4. Faire un historique des travaux de Lavoisier après /5