COMMENT LAVER L EAU?

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1 Sciences. Atelier professionnel organisé par Jean-Pierre Geslin, professeur d IUFM, dans la classe de CE1 de Martine Salm, M.A.T. à l Ecole d application Benoit Malon de Livry-Gargan. Janvier COMMENT LAVER L EAU? Séquences menées par Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet (PE 2 ) et Martine Salm (professeur des Ecoles). Compte-rendu de Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin. Dessins : Shadoks de Jacques Rouxel et lapins du site :

2 Cycle et niveau : cycle 1, CE1. I- FICHE DE PREPARATION : Discipline : «Découvrir le monde» Intitulé de la séquence (= ensemble de séances) : «L eau dans la vie quotidienne». (Cf. programmes Situation problème prévue Comment nettoyer l eau? Objectifs : De Conceptuels : Distinguer eau propre (d'aspect limpide) et eau potable (= consommable). savoir De connaissance : De savoir faire Techniques : De savoir être Découvrir que les eaux usées (eaux d égouts), avant d être rejetées dans les rivières subissent une épuration (" tamisage" + "décantation" + "écumage"). Découvrir que l eau prélevée dans le sol, les sources et rivières, avant d arriver aux robinets, subit : tamisage + filtration + décantation mais de plus doit être traitée pour éliminer les microbes. Méthodologiques (Observer, analyser, expérimenter, représenter ) : = de comportement : objectivité, sens de la preuve, sens du projet, respect de l opinion d autrui Trouver des solutions pour épurer l eau (tamisage, filtration, décantation, écumage ). Coopérer au sein d une équipe. Acquérir un comportement respon-sable vis à vis de l environnement. Formulation pour les enfants (faire partager les enjeux, le pourquoi) : «Comment allez-vous faire pour obtenir une eau propre à partir de cette eau sale?» Déroulement prévu : entourer en vert la phase d expression des représentations, en rouge les étapes ou l enfant est en situation de recherche (observation, expérimentation, recherche doc., enquête), en bleu celles où il agit. Souligner les traces écrites. Marquer les limites entre les différentes séances par un double trait. Etapes : * Consignes et * interventions de l enseig nant (questions Organisation pédagogique (groupes, équipes, posées par exemple). ateliers, collectif, individuel ). Disposition spatiale des enfants. Durée en mn Phase Echange et discussion autour d un thème d actualité Temps collectif Disposition «en 5 mn. d enrôlement : les conséquences du tsunami en Asie. rectangle». 1) Observation, «Vous observer votre bouteille puis vous en Equipes Par tables de 3 à 20 mn recensement des réalisez un schéma». de 4 ou 5. 5, les tables observations et «La bouteille doit être dessinée dressée pas dessinant un schématisation. couchée». «U». 2) Quel dispositif «Vous cherchez comment faire». «Vous Equipes Par tables 15 mn pour obtenir une pouvez dessiner ce que vous allez faire» de 3 à 5. eau propre? «Vous faites la liste du matériel dont vous (10 + 5) avez besoin puis vous me le demandez». 3) Manipulation. «Vous faites». Equipes Par tables de mn 4) Synthèse collective. «Comment avez-vous fait? Quels résultats avez-vous obtenu?» Discussion/l efficacité. Collectif. Tables disposées en «rectangle». 10 mn 5) Communication des résultats. «Le travail sera envoyé aux correspondants américains». Textes + schémas individuels. Tables disposées en rangées. 1 heure Matériel : 1 bouteille de 5 litres d eau sale et 5 bouteilles de 1,5 litres d eau sale. Bouteilles en plastique cou-pées pouvant servir d entonnoirs, passoires et tamis, filtres à café, coton, chaussettes propres une petite bouteille renfermant du sable et une autre du gravier. Liquide vaisselle. Pointes pour percer des bouchons. Evaluation : (critères communiqués). A court terme : Conceptuelle : Orale : commenter le schéma d une station d épuration des eaux usées ou d une usine de production d eau potable d un livre de CM. Recherches concernant la sécurité à la maison. BILAN/objectifs : Difficultés rencontrées : Serpillières et éponges sont nécessaires A reprendre (remédiation) : Notion de microbes. Elèves en difficulté : Néant. Modèle de fiche de préparation : document Jean-Pierre Geslin. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 2

3 II- INTRODUCTION DU SUJET : Suite à la catastrophe naturelle qui s est produite le 26 décembre 2004 en Indonésie, nous avons introduit notre séance de sciences en rappelant l événement : nous avons demandé aux élèves ce qu ils savaient concernant ce cataclysme. Les enfants nous ont dit que le «Tsunami 1» était un raz-de-marée qui avait englouti un «morceau de la Thaïlande». Nous leur avons demandé quel était le problème majeur rencontré par les habitants. Ils ont répondu dans cet ordre et en ces termes : 1. «les maladies, les microbes» 2. «les bâtiments détruits» 3. «les morts» 4. «le traitement de l eau» 5. «pas d eau à boire» Ainsi que nous l avions prévu, nous avons donc enchaîné sur le thème de l eau sale et plus précisément sur la question de savoir comment obtenir une eau claire, ayant l air propre, à partir d une eau sale contenant des feuilles, des brindilles et du polystyrène, de la boue, du sable et du gravier. La bouteille renfermait aussi un boulon, mais les enfants ne l ont pas remarqué. Nous leur avons posé la question suivante : «Comment allez-vous faire pour obtenir une eau propre à partir de cette eau sale?» Photo de la bouteille de 5 litres : En voyant la bouteille remplie d eau trouble, les enfants ont reformulé notre question en : «Comment laver l eau sale???» titre que nous avons repris pour notre polycopié! Nous avons constitué 5 groupes de 4 ou 5 élèves. Chaque groupe disposait d une bouteille remplie d eau impropre à la consommation, ici de l eau sale contenant divers éléments. 1 Les tsunamis ont diverses origines : terrestres (tremblements du fond de l océan = séismes, éruptions volcaniques sous-marines, glissement de terrain entraînant un déplacement très important d eau) parfois extra-terrestres (météorites frappant l océan). Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 3

4 III- DEROULEMENT DE LA SEANCE 1 : 1 ère phase : observation Les élèves ont d abord observé sans manipuler. Commentaires des enfants : «Y a des bouts de bois, des cailloux, du sable, des feuilles, du polystyrène, du papier». Puis, de leur propre chef, nos CE1 ont secoué les bouteilles afin de voir si l eau renfermait d autres éléments. Rapidement les éléments les plus denses ont sédimenté au fond des bouteilles tandis que les morceaux de polystyrène et des feuilles remontaient à la surface. Les enfants découvrent ainsi d emblée 2 procédés utilisés dans les stations d épuration des eaux usées : 2. «le dessablage» et «la décantation» La sédimentation permet le dépôt des sables et d autres éléments plus volumineux au fond des bassins d une part (dessablage = dessablement) et le dépôt des boues d autre part (décantation). 2. L équivalant du «déshuilage» ainsi appelé car il permet d éliminer les éléments flottants et en particulier les huiles de surface. C est une forme d écumage. Dans des classes d enfants plus âgés, certains élèves proposent de percer la bouteille latéralement et à mi-hauteur afin de récupérer une eau moins sale et de laisser les éléments surnageant et le dépôt dans la bouteille. Cela n a pas été le cas ici. Chaque enfant a noté ses observations et représenté sa bouteille sur son cahier d expérience 2. Cette phase doit être suivie d une confrontation des dessins. Phase 1 bis : schématisation reprenant l ensemble des observations La confrontation des dessins d observation nous a permis de noter les désaccords et ainsi de faire un point sur la façon de légender un dessin ou un schéma : Flèches partant des légendes pour aller vers les objets (= les pointes sont du côté des objets). Les traits de flèches ne doivent pas se croiser. Légendes écrites en script minuscule. Titre en script majuscule et souligné. Notation par Marc des observations dans le cahier d expériences. 2 ième phase : Hypothèses ( se projeter dans l avenir) et recherche d un dispositif expérimental. 2 Le cahier d expérience relate les activités scientifiques pratiquées en classe sous forme d'écrits personnels et d'écrits collectifs. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 4

5 3 ième phase : manipulation Comme disaient les Shadoks par la voix de Claude Piéplu en mai 1968 : «Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué!» mais aussi : «En essayant continuellement on finit par réussir. Donc : plus ça rate, et plus on a de chances que ça marche.» Nous nous sommes installés dans une salle particulière que le directeur de l école, directeur d application, Serge Benetti destine à devenir une salle de manipulations et d expérimentations. Disposition de la classe lors de la recherche : Groupe de Julie, Titouan, Daniel + Alexandre. Groupe de Théo, Florine, Marie et Alexandre. Groupe de Youcef, Arnaud, Joris et Marc. Groupe de Dylan, Alicia et Solenne. Groupe de Pierre, Maurane et Sarah. Cécile Bodson Table des maîtres. Martine Salm Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 5

6 Voici les démarches des différents groupes : Groupe de Dylan, Alicia, Kenza et Solenne (groupe 1) Méthode utilisée : - Etape 1 : la passoire dans un premier temps. - Etape 2 : l eau récupérée dans la bassine, sous la passoire, est reversée dans une bouteille. C est son contenu qui est transvasé dans un filtre à café maintenu en place par un tronçon de bouteille. Le filtre s est rapidement déchiré sous le poids de l eau et des particules en suspension. Le dispositif initial schématisé par Dylan (étapes 1 et 2). - Etape 3 : l eau de l étape 2 est à nouveau reversée dans la passoire mais «les saletés passent à travers». - Etape 4 : filtrage manuel : l eau clarifiée est refiltrée en mettant la main dessous et en écartant légèrement les doigts. Les enfants n ont pas été satisfaits de leur technique!! - Etape 5 : Une ½ bouteille formant entonnoir est munie d un bouchon percé (d un seul trou) Le dispositif initial schématisé par Kenza (étapes 1 et 2). disposé vers le bas. Ce filtre primitif qui s encrasse est rapidement abandonné. Dylan maintient la passoire tandis que Solenne assure le versement. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 6

7 Groupe de Théo Florine, Marie et Alexandre (groupe 2) : - L eau sale est transvasée dans le haut d une bouteille munie d un bouchon percé (avec une pointe de ciseau) puis s écoule dans une passoire. - Un élève a voulu laver l eau récupérée dans le récipient situé sous la passoire en ajoutant du liquide-vaisselle que de mousse!!! Florine maintient la passoire, Théo nous montre le bouchon percé et Marie s occupe de la bouteille. Compte-rendu réalisé par Marie. Groupe Julie, Titouan, Daniel et Alexandre (groupe 3) : - Utilisation de la passoire à deux reprises (les 2 étapes successives sont représentées sur le même schéma par Julie). - puis l eau récupérée est versée dans un gobelet percé d un petit trou (à l aide d une pointe de ciseaux). Schéma de Julie. Titouan verse, Julie maintient la passoire tandis que Daniel stabilise le bac de récupération de l eau. Raté? Non mais la filtration est insuffisante et le savon est à éviter Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 7

8 Groupe de Youcef, Arnaud, Joris et Marc (groupe 4) Matériel et traitements utilisés : - Une passoire a assuré l élimination des plus gros déchets. - Du liquide vaisselle a été ajouté à l eau récupérée puis les enfants ont mélangé avec une cuillère encore plus de mousse! - Ils ont demandé à la maîtresse si par hasard, elle n avait pas d eau de javel! Objectif : tuer les microbes. Compte-rendu d Arnaud. Compte-rendu de Marc. Filtration : Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 8

9 Groupe de Pierre, Maurane et Sarah (groupe 5) Les différentes étapes du traitement - Etape 1 : passoire. - Etape 2 : cuillère pour enlever les saletés dans l eau récupérée sous la passoire. - Etape 3 : l eau subit une opération supplémentaire : passage dans un gobelet percé d un petit trou. - Etape 4 : du liquide vaisselle est ajouté à l eau traitée en 3 puis on remue. - Etape 5 : l eau de l étape 4 est versée dans un filtre à café : elle coule goutte à goutte et apparaît propre mais l empressement des élèves a fait qu ils ont mis trop d eau dans le filtre qui a cédé. Les élèves ont refait l expérience avec un nouveau filtre et ont pris soin de transvaser l eau avec une petite cuillère! Cette méthode s est révélée être la plus pertinente. La filtration est efficace. Nous leur avons demandé : «Comment faire pour obtenir de l eau encore plus propre?» et Marie de répondre : «On a qu à mettre deux filtres!». Afin d être encore plus prudents, pour que les filtres ne se déchirent pas, finalement «nous avons mis trois filtres»! Marie a continué consciencieusement à transvaser l eau à la petite cuillère. Sarah nous présente les étapes 4 et 5 du traitement. Pierre Pierre, Maurane et Sarah. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 9

10 4 ième phase : synthèse collective Chaque groupe a présenté son dispositif censé nettoyer l eau. Il apparaît que le fait de mettre du savon, pourtant ici très utilisé, ne correspond pas à une bonne méthode car il se forme de la mousse. Après avoir observé la technique employée par le groupe de Pierre, un enfant a fait la remarque Joris suivante : «l eau paraît propre mais il peut y avoir encore des microbes, on ne peut pas la boire». Julie nous présente la filtration sur papier filtre. Théo verse l eau avec précaution à l aide d une cuillère. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 10

11 V- DEROULEMENT DE LA SEANCE 2 : 5 ième phase : communication écrite des résultats Cette deuxième séance effectuée l après-midi même, a été assurée par Martine Salm. Les enfants disposent de la liste des mots utilisés le matin et peuvent s en inspirer. La classe de Martine Salm (en présence de Cécile Bodson). eau pot filtrer feuille gobelet verser polystyrène cuillère laver brindille bouchon égoutter terre bac déchirer sable récipient utiliser caillou(x) trou mélanger saleté main remplir bouteille savon prendre papier qualité remuer filtre propre trouble café sale claire passoire percé déchiré Consignes : «Je raconte à l aide d un schéma, le dispositif que j ai imaginé pour " laver" l eau». J explique, à l aide d un petit texte, comment j ai fait. Ce travail personnel pourra être envoyé à mon correspondant. Remarque : ces textes et ces schémas sont insérés dans les pages 6 à 10. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 11

12 CONCLUSION : Nous concluons alors «une eau claire n est pas forcément potable, il faut faire attention!» Une station d épuration récupère les eaux usées (= les eaux d égouts) et les nettoie (un peu comme nous l avons fait ) avant de les renvoyer à la rivière. En effet, l eau sale passe à travers des grilles de plus en plus fines qui retiennent les saletés puis le sable tombe au fond (décantation) et les éléments qui flottent sont enlevés (écumage). Une usine de production d eau potable pompe l eau de la rivière ou d une source ou du sol et la rend buvable, c est-à-dire potable. Pour cela, l eau passe par plusieurs filtres fins différents et les microbes sont tués avec de l eau de Javel (ou un autre procédé). Le groupe de Youcef, Arnaud, Joris et Marc avait donc raison d en demander. L eau est pompée dans une rivière, un lac ou une source, ou encore dans le sol (eau souterraine) avant d être traitée par une usine de production d eau potable. L eau potable est ensuite dirigée vers un château d eau puis vers nos robinets. Jean-Pierre Geslin. «S il n y a pas de solution, c est qu il n y a pas de problème». Dylan, Alicia, Pierre, Solenne et Kenza : moment de synthèse avec Fabrice. Cécile Bodson, Nathalie Pesse, Fabrice Payet et Jean-Pierre Geslin : «Comment laver l eau?» 12