PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE

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1 PROBLÉMATIQUE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE AU PRIMAIRE Titre : Le secret de la crème glacée Thème : Matière Niveau(x) scolaire(s) : 2 e cycle Durée : 4 à 5 heures Auteures et auteur Marc Côté, enseignant, Commission scolaire de la Seigneurie-des-Mille-Îles Lyn Cousineau, enseignante, Commission scolaire de la Seigneurie-des-Mille-Îles Marie-Nadine Lévesque, enseignante, Commission scolaire de la Seigneurie-des-Mille-îles Modifications (10 octobre 2002) Annie Huberdeau et Nathalie Côté, Commission scolaire de la Rivière-du-Nord PRÉALABLES Avoir vu les différents états de la matière : solide, liquide, gazeux. Savoir utiliser un thermomètre. Matériel pour l ensemble de la problématique 4 à 5 échantillons de crème glacée (les crémeries offrent des échantillons à peu de frais) thermomètres - 20 C à 40 C foulards assiettes (écrire sur chaque assiette les numéros 1 à 5) bâtons de «popsicle» bêchers sacs Zip-Lock pour congélateur (formats grands et petits) lait, sucre, sel, extrait de vanille, glace concassée, jus de citron, vinaigre, alcool, thé glacé, Jell-O Annexes A, B et C Pistes d intégration suggérées Français : Connaissances stratégies d écriture - stratégies de planification 1

2 COMPÉTENCES EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE Compétence 1 Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d ordre scientifique ou technologique. Composantes de la compétence : Identifier un problème ou cerner une problématique. Recourir à des stratégies d exploration variées. Évaluer sa démarche. Compétence 2 Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. Composantes de la compétence : S approprier les rôles et fonctions des outils, techniques, instruments et procédés de la science et de la technologie. Relier divers outils, objets ou procédés technologiques à leurs contextes et à leurs usages. Évaluer l impact de divers outils, instruments ou procédés. Compétence 3 Communiquer à l aide des langages utilisés en science et en technologie. Composantes de la compétence : S approprier des éléments du langage courant liés à la science et la technologie. Utiliser des éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie. Exploiter les langages courant et symbolique pour formuler une question, expliquer un point de vue ou donner une explication. SAVOIRS ESSENTIELS L univers matériel Matière Les propriétés et les caractéristiques de la matière sous différents états (forme, couleur, texture, autres propriétés physiques) Les transformations de la matière sous forme de changements physiques fabrication de produits domestiques REPÈRES CULTURELS histoire de la crème glacée histoire du sel invention du réfrigérateur 2

3 COMPÉTENCES TRANSVERSALES D'ordre intellectuel Exploiter l'information Résoudre des problèmes Exercer son jugement critique Mettre en oeuvre sa pensée créatrice D'ordre méthodologique Se donner des méthodes de travail efficaces Exploiter les technologies de l'information et de la communication (TIC) D ordre personnel et social Structurer son identité Coopérer De l ordre de la communication Communiquer de façon appropriée Santé et bien-être Orientation et entrepreneuriat Environnement et consommation Médias Vivre-ensemble et citoyenneté DOMAINES GÉNÉRAUX DE FORMATION STRATÉGIES Stratégies d exploration Émettre des hypothèses. Prendre en considération les contraintes en jeu dans la résolution d un problème ou la réalisation d un objet. Réfléchir sur ses erreurs, afin d en identifier la source. Stratégies d instrumentation Recourir à des outils de consignation (ex : schémas, notes, graphique, protocole, tenue d un carnet ou d un journal de bord). Stratégies de communication Recourir à des outils permettant de représenter des données sous forme de tableaux et de graphiques ou de tracer un diagramme. Confronter différentes explications ou solutions possibles à un problème pour en évaluer la pertinence (ex : plénière). SUGGESTIONS POUR L UTILISATION DES TIC - Faire le tableau de données (annexe A) à l aide d un tableur. - Recherche d information sur la crème glacée. 3

4 ACTIVITÉS FONCTIONNELLES PRÉPARATION BUT Exploration par les sens des composantes de la matière. NATURE DES ACTIVITÉS Activité A : Dégustation de crème glacée Pour cette activité, nous suggérons de placer les élèves en équipe de 4. L enseignante ou l enseignant numérote les assiettes de crème glacée, afin de pouvoir les identifier après l activité de dégustation. L élève cache ses yeux avec le foulard et déguste chaque crème glacée. Une coéquipière ou un coéquipier lui met la crème glacée dans la bouche à l aide d un bâton de popsicle. Une autre coéquipière ou un autre coéquipier note ses observations dans le tableau de l annexe A. Il est recommandé de faire goûter les crèmes glacées dans le désordre, car l élève les a vues avant la dégustation. Chaque élève fait cette dégustation à tour de rôle et note ses observations. L enseignante ou l enseignant fait un retour sur l activité et dévoile le nom des différentes saveurs de crème glacée. Établir, avec les élèves, une liste d ingrédients qu on retrouve dans la crème glacée. L enseignante ou l enseignant note les hypothèses au tableau. Il demande aux élèves de recopier la liste d ingrédients que l on retrouve sur le contenant de crème glacée à la maison. On procède ensuite à l interprétation de la liste selon l ordre des ingrédients : tous les ingrédients apparaissent par ordre proportionnel de la plus grande à la plus petite quantité. MATÉRIEL 4 ou 5 échantillons de crème glacée foulards assiettes bâtons de popsicle ou cuillères annexe A SÉCURITÉ Alerte aux arachides, aux noix et aux produits laitiers. 4

5 ACTIVITÉS FONCTIONNELLES BUTS PRÉPARATION - Éveiller la curiosité sur le phénomène de la fabrication de la crème glacée de façon artisanale. - Susciter un questionnement sur la substance que l on ajoute à la glace permettant d atteindre la température idéale. NATURE DES ACTIVITÉS Les élèves inscrivent dans la colonne Projet # 1 de l annexe C, leur proposition de recette de crème glacée, qu ils peuvent tester à la maison ou que l on fait en classe. La recette qui revient le plus souvent est de mélanger les ingrédients, de les placer au congélateur et d attendre que ça «prenne». En démonstration : A) Mélanger les ingrédients dans le petit sac Zip-Lock et fermer hermétiquement. Mélanger le sel et la glace dans le gros sac Zip-Lock (en cachant la substance que l on ajoute à la glace). Placer le petit sac dans le gros, fermer hermétiquement, puis brasser pendant quelques minutes. Récupérer le petit sac, l ouvrir et déguster! Transcrire la recette, l observation et la conclusion à Projet # 2 à l annexe C. B) Faire la même démonstration sans ajouter le sel à la glace. Comparer les résultats. Quelle est la substance ajoutée à la glace qui permet la fabrication de la crème glacée? MATÉRIEL Pour la classe : 125 ml de lait/de crème glace concassée 2 à 3 c. à thé de sucre 8 à 10 c. à tb. de sel ½ c. à thé de vanille 1 gros sac Zip-Lock 1 petit sac Zip-Lock SÉCURITÉ S assurer que les sacs sont hermétiquement fermés. Utiliser des sacs Zip-Lock pour congeler, car ils sont plus résistants. Placer une nappe en plastique sur le bureau pour minimiser les dégâts. PROBLÈME 5

6 RÉALISATION QUESTION Pour la fabrication artisanale de la crème glacée, que doit-on ajouter à la glace pour avoir une température idéale? CONCEPTIONS FRÉQUENTES CHEZ LES ÉLÈVES Lors d une dissolution, le changement physique qui se produit (état solide à liquide) se fait toujours sans variation de température. CONCEPTS SCIENTIFIQUES La dissolution (changement physique) d un soluté (sel) dans un solvant (eau) produit une solution qui peut produire un changement de température. Selon le soluté et le solvant en cause, la variation de température peut différer. Le changement physique ne change pas la composition moléculaire d une substance tandis que le changement chimique la transforme ; on peut quand même noter une variation de température lors d un changement physique. La glace qui gèle libère de la chaleur donc réchauffe l environnement qui l entoure. La glace qui fond, au contraire, utilise de la chaleur donc refroidit ce qui l entoure. On peut observer ces deux phénomènes dans la nature : lors du gel d un lac à l automne, la température ambiante est plus douce. C est le contraire au printemps lors du dégel. Le sel abaisse le point de fusion de la glace qui devient liquide à -10 C environ. Cette baisse graduelle de température jumelée à une meilleure surface de contact entre la crème et l eau salée froide favorise la solidification de la crème. Le fait de brasser les sacs pendant le refroidissement confère au mélange une texture onctueuse. MATÉRIEL Eau glace jus de citron savon lave-vaisselle Sel sucre Thé glacé Vinaigre alcool Jell-O APPROCHES ET SOLUTIONS POSSIBLES Former des équipes de deux et distribuer un «Cahier d expérience» (annexe B) par équipe. Après avoir noter leurs hypothèses, les élèves prennent connaissance des étapes du protocole et déterminent le matériel qu ils auront besoin pour le suivre. Ils exécutent ensuite les étapes du protocole. Rappeler l unité de mesure utilisée lorsqu on parle de température : degré Celsius. SÉCURITÉ Les mélanges ne sont pas toxiques, mais éviter d en ingurgiter. ACTIVITÉS DE STRUCTURATION 6

7 INTÉGRATION BUTS A) Tirer des conclusions de l expérience de dissolution (variation de température). B) Voir en réalité le procédé industriel de fabrication de la crème glacée. C) Découvrir d autres applications du concept d échange de chaleur (arrosage des orangeraies en Floride, utilisation des sels de déglaçage). NATURE DES ACTIVITÉS A) Dans la section «Mes découvertes» de l annexe B, les élèves notent ce qu ils comprennent de l expérience et du lien avec la fabrication de la crème glacée. B) Visite organisée d une crémerie, recherche documentaire, vidéogramme, personneressource invitée en classe. C) Compléter la partie «Le secret» de l annexe C pour vérifier la compréhension des élèves. MATÉRIEL Annexes B et C 7

8 ENRICHISSEMENT, ÉVALUATION ET RETOUR ENRICHISSEMENT POSSIBLE Visiter une crémerie. Présenter le projet aux groupes de la maternelle et leur offrir une dégustation de la crème glacée. Faire l historique de la crème glacée. Découvrir les différents métiers reliés à cette industrie. MOYENS D'ÉVALUER LES APPRENTISSAGES DES ÉLÈVES Les annexes B et C peuvent devenir de bons outils d évaluation selon les critères choisis. On peut observer les élèves en action lors de leur expérimentation avec des critères précis. COMMENTAIRES DES ÉLÈVES J aime beaucoup les sciences maintenant. J ai bien aimé la dégustation. J ai trouvé ça intéressant, parce que j ai appris à faire de la crème glacée. J ai beaucoup apprécié ça, parce que j étais certaine qu on ne pouvait pas faire de la crème glacée sans machine. J aime beaucoup qu on ne me donne pas la façon de faire l expérimentation et que je dois la trouver avec mon équipe. VOTRE PROPRE ÉVALUATION DE L'ENSEMBLE DE CETTE PROBLÉMATIQUE C est une belle activité. Facile à organiser et très sécuritaire. Les élèves sont très motivés et aiment énormément les sciences. Ils s assurent toujours d avoir le matériel nécessaire à la réalisation du projet. 8

9 BIBLIOGRAPHIE LIVRES, VIDÉOS, CD-ROMS, AUTRES Site Internet : Un excellent texte qui relate l histoire de la crème glacée. LEXIQUE Colorant : Substance colorée naturelle ou synthétique, utilisée pour donner un support ou à un matériau une coloration durable. Crème Fusion Glace Sel Soluté Solvant : Matière grasse du lait, dont on fait le beurre. : Union de plusieurs atomes légers en un atome plus lourd. Passage d un corps solide à l état liquide sous l action de la chaleur. : Eau congelée, liquide solidifié par l action du froid. : Substance cristallisée, friable, soluble dans l eau, composée pour l essentiel de chlorure de sodium. : Substance dissoute par un solvant. : Substance pouvant en dissoudre une autre et ainsi former une solution. Changement physique : Transformation qui ne change pas la composition chimique d une substance. Dissolution : Disparition de particules d un soluté dans un solvant lors de la formation d une solution. 9