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1 L EAU Cycle III Module 1 : mélanges et solutions. Séquence 1 : la solubilité Séquence 2 : la miscibilité et la masse volumique Module 2 : états et changements d état de l eau. Séquence 1 : l état liquide Séquence 2 : l état gazeux, l évaporation Séquence 3 : l état solide, solidification Séquence 4 : trajet et transformation de l eau dans la nature Module 3 : la qualité de l eau. Séquence 1 : D où vient l eau du robinet? Traitement de l eau. Séquence 2 : Où vont les eaux usées? Epuration de l eau. Module 4 : l eau, une source d énergie. Séquence 1 : les différentes sources d énergie Séquence 2 : l utilisation de l eau en tant que source d énergie. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 1

2 Module 1 MELANGES et SOLUTIONS Solubilité : solide soluble et non soluble. Conservation de la masse lors de la dissolution. Miscibilité : liquide miscible ou non miscible. Ordre de superposition constant pour les liquides. Masse volumique : des volumes égaux de liquides ont des masses différentes. La solubilité CM -Avoir compris et retenu la conservation de la matière dans les mélanges et les dissolutions. - Savoir qu'une eau limpide n'est pas nécessairement pure mais qu'elle peut contenir des substances dissoutes. -Pratiquer une démarche d'investigation. savoir observer, questionner, formuler hypothèse, chercher à la valider, interpréter un résultat, conclure. -Participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés. -Manipuler et expérimenter. -Rédiger un compte rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation. Séance 1 Durée : 45 min. Organisation : classe entière puis par groupes 3 à 4 élèves. La dissolution Matériel : eau, de nombreux verres, cuillères, une balance de cuisine, sel, sucre en poudre, sucre en morceaux, riz, pâtes, bicarbonate de soude, farine, café instantané, cacao verre doseur. Objectifs : comprendre la conservation de la matière dans la dissolution. Savoir qu'une substance soluble ne l'est que jusqu'à un certain seuil (phénomène de saturation). la notion de saturation. Préparer des expériences en ne faisant varier qu un seul paramètre. Vocabulaire : solide, liquide, dissoudre, soluble, insoluble, limpide, trouble, saturation. 1) Situation problème : Que devient le sel dans l eau? Recueil des représentations : «Il fond, il disparaît, il se liquéfie» Confrontations des hypothèses. Les élèves proposent une expérience simple. Mise en place de l expérience : Certains élèves vont mélanger du sel dans un verre d eau, d autres vont observer. Résultat : Le sel fond, il se dissout. L eau est transparente (introduire le vocabulaire : limpide). Conclusion : Le sel se dissout dans l eau (corriger le vocabulaire, il ne fond pas, il se dissout). L eau est limpide. Le sel ne disparaît pas. On peut le prouver en goûtant la solution (avec l accord de l enseignant!) ou en pesant les masses respectives (le faire si besoin). L eau est limpide alors qu il y a du sel dedans! 2) Situation problème : Est-ce qu on peut dissoudre 50 g de sel dans 100 ml d eau? Travail en groupes : par 3 ou quatre, les élèves vont préparer les expériences suite à leurs hypothèses (augmenter la quantité de sel SANS varier la quantité d eau dans le verre). Mise en commun des résultats : On ne peut pas dissoudre infiniment le sel dans l eau. A partir d une certaine quantité, les grains de sel restent dans le fond du verre. On dit que l eau sature. 3) Situation problème : Tous les solides sont-ils solubles dans l eau? Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 2

3 Conception des expériences en groupes : les élèves déterminent une liste de solides à «tester», préparer le protocole d expériences et un tableau récapitulatif (solide, notre hypothèse, l expérience, résultat, conclusion : notre hypothèse est juste ou rejetée) Mise en place des expériences proposées par les groupes d enfants : mélanger les différentes substances dans l eau, dessiner le résultat et conclure : soluble ou insoluble? Mise en commun des résultats : chaque groupe présente son tableau. Conclusion : Tous les solides ne sont pas solubles. Les grains restent visibles, et finissent par tomber au fond de l eau. L eau se trouble un peu. Substances solubles : on ne peut plus les distinguer dans l'eau. Le mélange obtenu est parfaitement homogène et le reste tout le temps. Séance 2 Récupérer les solides dissous. Durée : 45 min. Organisation : classe entière puis par groupes 3 à 4 élèves. Matériel : sel, sable, eau, casserole, plaque chauffante, filtre, balance. Objectifs : comprendre la conservation de la matière dans la dissolution. Vocabulaire : solide, liquide, dissolution, ébullition, évaporation. 1) Situation problème : Peut-on récupérer le sel dissout dans l eau? Recueil des représentations : «Non, on ne peut pas. Oui on peut : on le filtre, on le goûte, on laisse évaporer, on chauffe, on attend que le sel tombe au fond ) Mise en place des expériences : Expérience 1 : on filtre le mélange eau/sel d une part, eau/sable d autre part. Les élèves dessinent le résultat, et rédigent une conclusion. On peut récupérer le sable, mais pas le sel, car le sel est dissous dans l eau. Expérience 2 : on laisse près du radiateur un récipient rempli d eau salée, le niveau du liquide ayant été repéré ou alors on chauffe de l eau salée. Les élèves dessinent le résultat, et rédigent une conclusion. On peut récupérer le sel en laissant l eau s évaporer à l air libre ou en chauffant. Prolongements : A-t-on récupéré tout le sel? (peser le sel avant et après l évaporation) Faire des expériences pour accélérer l évaporation. Evoquer les méthodes employées pour récupérer le sel utilisé en cuisine, les marées salantes. Nutrition des végétaux : substances dissoutes dans l eau. Nutrition des animaux : rôle de l intestin. Les eaux minérales. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 3

4 La miscibilité CM -Avoir compris et retenu la miscibilité : liquide miscible ou non miscible et la constance de l ordre de superposition des liquides. -Pratiquer une démarche d'investigation. savoir observer, questionner, formuler hypothèse, chercher à la valider, interpréter un résultat, conclure. -Participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés. -Manipuler et expérimenter. -Rédiger un compte rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation, tableau. Séance 1 Durée : 40 min. Organisation : classe entière puis par groupes. Mélanger deux liquides Matériel : verres, différentes huiles, sirop, eau, vin, vinaigre, crème liquide, cuillères, éponges. Objectifs : comprendre la notion de miscibilité, propriété relative aux deux liquides mélangés. Vocabulaire : miscible, superposition. 1) Situation problème : Que se passe-t-il lorsque je mets de l eau et de l huile dans un verre? Et si je mets de l eau et du sirop? Emission d hypothèses : «Ca se mélange, il faudra agiter,» Expériences : par groupes, les élèves réalisent les expériences sous-jacentes, dessinent les résultats et concluent. Il faudra faire noter l ordre dans lequel les liquides ont été ajoutés, s il y a eu agitation ou non. Et redessiner les verres après quelques minutes de repos. Mise en commun : L eau et l huile ne se mélangent pas, on dit qu ils ne sont pas miscibles. Si on les agite, il se forme des bulles, c est ce qu on appelle une émulsion. Mais si on laisse le verre quelques minutes, l huile et l eau se séparent. L huile est au dessus de l eau. Par contre, le sirop et l eau sont miscibles. Il faut tout de même agiter un peu si on verse le sirop puis l eau. 2) Réinvestissements : Voici plusieurs liquides. Dites lesquels sont miscibles à l eau, lesquels ne le sont pas. Les élèves travaillent par groupes, toujours de la même manière et présentent leurs résultats dans un tableau : liquide présent dans le verre, liquide ajouté, mon hypothèse, premier résultat avant agitation, résultat après agitation, résultat après repos, conclusion. Mise en commun, conclusion générale. Séance 2 Durée : 40 min. Organisation : groupes de 3 ou 4 élèves. Toujours la même superposition des liquides Matériel : eau, huile, seringues ou compte-gouttes, balances, verres identiques en grand nombre, cuillères, éponges. Objectifs : expliquer l ordre de superposition des liquides en fonction de leur masse volumique, Les résultats ne dépendent ni de l'ordre de versement, des quantités ( ), mais seulement des deux liquides mélangés. 1) Situation problème : Lors de la séance précédente, vous avez constaté que l huile se trouve au-dessus de l eau. Qu est-ce que nous pourrions faire pour qu elle se retrouve en dessous, changer l ordre de superposition? Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 4

5 Recueil des hypothèses : «On peut changer l ordre : agiter plus, chauffer le mélange, mettre plus d huile Ou on ne peut pas, le liquide le plus lourd ira au fond.» Mise en place des expériences : les groupes peuvent être constitués selon les réponses des enfants. Expériences envisagées (ou suggérées) : - agiter longtemps, - mettre une goutte d eau dans l huile, - mettre plus d huile, - chauffer le verre (prévoir une casserole et une plaque chauffante), - peser les liquides (leur demander un procédé : prélever toujours le même volume ou remplir des verres jusque la même hauteur ). 2) Comptes-rendus : Chaque groupe pourra remettre un compte rendu rédigé en faisant apparaître les différentes phases de la démarche d investigation. Conclusion après une mise en commun des résultats : Les liquides se superposent toujours dans le même ordre, les liquides les plus lourds restent au fond. On ne peut pas inverser cela. Prolongements : superposer plus de deux liquides. Expliquer le rôle des détergents pour enlever les taches de graisses. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 5

6 Module 2 ETATS et CHANGEMENTS D ETAT de l EAU L état liquide L état gazeux : évaporation L état solide : solidification, sublimation. Trajet et transformation de l eau dans la nature : le cycle de l eau L état liquide CM Connaître les trois états physiques de l'eau et les températures de changement d'état. -Pratiquer une démarche d'investigation. savoir observer, questionner, formuler hypothèse, chercher à la valider, interpréter un résultat, conclure. -Participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés. -Manipuler et expérimenter. -Rédiger un compte rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation, tableau. Séance 1 Durée : 40 min. Organisation : groupes de 3 ou 4 élèves, puis classe entière. Objectifs : donner les caractéristiques des liquides. Les liquides Matériel : eau, huile, sirop, lait, sable, pâte à sel, riz, billes, beurre, tissus, bouchons Différents récipients (verres, flûtes, assiette, ). Entonnoirs. Papier affiche. Vocabulaire : liquide, horizontale. 1) Recherche : Voici une liste de produits que vous devrez classer en deux colonnes, en justifiant votre choix. Chaque groupe d élèves dispose de l intégrité des produits et récipients. Ils présenteront leur classement sur une feuille grand format. Mise en commun : Chaque groupe expose son tableau et une discussion est engagée. Les élèves doivent argumenter. Institutionnalisation : 2 colonnes : les liquides et les autres. Demander aux élèves des termes que l on pourrait associer à «liquide». Les liquides coulent et prennent la forme des récipients qui les contiennent. Leur surface est horizontale. 2) Elargissement : Quels liquides connaissez-vous? En classe, chez vous? Séance 2 Durée : 45 min. Organisation : groupes 3 ou 4 élèves. L eau liquide Matériel : gros feutres, papiers affiches. Objectifs : - Lister les différents lieux où l on constate la présence d eau. - Dire ce qu peut faire avec de l eau : l utilisation de l eau. - Prendre conscience de l importance de l eau dans la vie quotidienne - Réfléchir sur la notion de gestion de l eau. 1) Racherche : En petit groupe, repérez tous les endroits où l eau est présente (la salle de classe, les sanitaires, la cuisine, la cour de l école, maison, nature...) Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 6

7 2) Idem avec les usages de l eau. A quoi sert l eau? 3) Chaque groupe présente le fruit de ses recherches. 4) Bilan : préparation du panneau récapitulatif. L eau Les machines qui utilisent de l eau. Hygiène et toilette. Alimentation. Transport. Loisirs. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 7

8 L état gazeux CM Connaître les trois états physiques de l'eau et les températures de changement d'état. -Pratiquer une démarche d'investigation. savoir observer, questionner, formuler hypothèse, chercher à la valider, interpréter un résultat, conclure. -Participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés. -Manipuler et expérimenter. -Rédiger un compte rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation, tableau. Séance 1 Durée : 40 min. Organisation : classe entière, puis par groupes de 3 ou 4 élèves. L évaporation Matériel : eau, récipients de formes et dimensions différentes, feutre pour marquer le niveau de l eau, un verre doseur ou une balance, sèche-cheveux, radiateur. Objectifs : Trouver expérimentalement les facteurs accélérant l'évaporation : élévation de température (prioritaire), renouvellement de l'air (aération), surface de contact avec l'air Reproduire une expérience en ne faisant varier qu un seul paramètre. Vocabulaire : évaporer, vapeur, gaz, accélérer la vitesse d évaporation, chaleur, aération. Situation problème : Que sont devenues les flaques d eau de la cour? Recueil des représentations : «elle a disparu, elle est montée dans les nuages, elle est devenue de la buée, ou de la vapeur» Mise en place des expériences : Montrer la coupelle remplie d eau. Voici une coupelle d eau, considérons que ce soit une flaque d eau. Comment faire pour que le niveau de l eau diminue le plus vites possible? Les élèves écrivent leurs hypothèses, conçoivent leurs protocoles d expériences : chauffer, poser près d un radiateur, mettre à l extérieur de la classe, souffler avec un sèche-cheveux, mettre dans un récipient plus ou moins large Méthode : expérience avec témoin et séparation des variables Passer dans les groupes et amener les élèves à marquer le niveau premier du liquide, étiqueter les récipients (date, heure, volume d eau, nom du groupe, expérience en cours). Bien faire sentir la nécessité d avoir le même volume d eau dans chaque récipient et la même durée d expérience. Séance 2 L évaporation, suite Durée : 40 min. Organisation : groupes 3 ou 4 enfants puis collective. Matériel : Comptes-rendus d expériences. Objectifs : Trouver expérimentalement les facteurs accélérant l'évaporation : élévation de température (prioritaire), renouvellement de l'air (aération), surface de contact avec l'air Rédiger un compte-rendu d expériences. Vocabulaire : évaporer, vapeur, gaz, accélérer la vitesse d évaporation, chaleur, aération. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 8

9 Cette séance est destinée à la rédaction des comptes-rendus d expériences chaque groupe. Apporter le vocabulaire au sein des groupes : s évaporer, accélérer, vapeur Puis, chaque groupe exposera (communiquera) ses conclusions : L eau s est évaporée, c est-à-dire qu elle est devenue un gaz. Ce gaz s appelle «vapeur d eau». Celle-ci est invisible à l œil nu. On peut accélérer l évaporation en augmentant la température (principe du sèche -linge), en soufflant sur le récipient (comme le vent qui sèche le linge, c est l aération), en augmentant la surface de l eau en contact avec l aire (on étend le linge mis à sécher). Séance 3 Durée : 45 min. Organisation : classe entière L ébullition Matériel : Un ballon en pyrex (la transparence rend visible l apparition des bulles), une source de chaleur, deux thermomètres, une plaque en verre ou une assiette. Objectifs : comprendre le changement d état de l eau lors de l ébullition. Observer le palier d'ébullition à une température voisine de 100 C. Lire un thermomètre. Savoir que l'eau qui s'évapore ne disparaît pas : on peut la récupérer (liquéfaction), notamment sur des parois froides. Vocabulaire : ébullition, bulles d air, température d ébullition, vapeur, vaporisation, brouillard, buée, condensation (liquéfaction). 1) Situation problème : Que se passe-t-il quand on fait chauffer de l eau? Quelle est la température la plus élevée que l eau peut atteindre lorsqu on chauffe un récipient sans couvercle? Les élèves proposent un protocole expérimental qui permette de répondre aux deux questions : faire chauffer de l eau dans un récipient et observer. Y mettre deux thermomètres (les enfants voyant la température stabiliser pensent souvent que le thermomètre est défectueux ) Les observations peuvent être recueillies dans un tableau. L expérience sera réalisée par l enseignant et un périmètre de sécurité autour du ballon qui chauffe sera prévu. Conclusion : Pendant toute la durée de l ébullition, la température de l eau reste constante (environ 100 C), mais le volume d eau diminue. 2) Situation problème Qu est devenue l eau qui a disparu? On laisse les élèves émettre des suppositions. Ensuite, on place une assiette à 20 ou 30 cm au-dessus de l ouverture du ballon : de la buée se forme. Quelle est l origine de cette buée? Sous quelle forme était l eau pendant l ébullition? Réponse attendue : Pendant l ébullition, l eau s échappe du récipient sous forme de vapeur invisible. C est de l eau sous forme de gaz. Ce changement d état s appelle la vaporisation. A cette température, 100 C, coexistent les deux états. La buée provient de la condensation de cette vapeur au contact de l assiette dont la température est plus basse. La vapeur d eau devient de liquide : c est la liquéfaction. Trace écrite sur le cahier d expériences. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 9

10 On expliquera aussi aux élèves la nature des différentes bulles (bulles de vapeurs d eau) qui apparaissent dans le récipient lorsque la température augmente. Insister sur ces différents points : -la source de chaleur permet de monter l eau à ébullition et d entretenir le changement d état. -le passage de l eau de l état liquide à l état gazeux : la vapeur est un gaz. -il est capital de faire distinguer la différence entre «brouillard» qui est un ensemble de gouttelettes d eau en suspension visibles à l œil nu et «vapeur» qui est invisible. -la vapeur se condense au contact de l assiette car la température est plus basse. (comme l apparition de buée sur les vitres en hiver ) Prolongements : On peut aussi évoquer des situations de la vie quotidienne : le rôle du sèche-cheveux, du sèche linge, du linge qui sèche moins vite en hiver, la disparition des flaques d eau Faire l analogie avec les substances invisibles mais odorantes (parfum, alcool ) Transpiration des êtres vivants, formation des nuages Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 10

11 L état solide CM -Savoir que la température de solidification ou de fusion de l'eau est à 0 C. -Percevoir que le changement d'état est progressif (coexistence des états liquide et solide) -Pratiquer une démarche d'investigation. savoir observer, questionner, formuler hypothèse, chercher à la valider, interpréter un résultat, conclure. -Participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés -Manipuler et expérimenter. - Rédiger un compte rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation. Séance 1 Durée : 50 min. Organisation : classe entière puis par groupes de 3 ou 4 élèves.. La solidification Matériel : - un thermomètre, un verre en plastique transparent, bol pouvant contenir le petit récipient Une montre ou un chronomètre. Papier à petits carreaux. Un mélange réfrigérant fait avec : de la glace (500g) pillée, gros sel (2 à 3 poignées) Bien mélanger glace et gros sel Objectifs : Savoir que l eau pure se solidifie à 0 C et progressivement. Constater la réversibilité du changement d état de l eau.utiliser un thermomètre et mesurer la température de fusion d un glaçon. Savoir construire un graphique de température en fonction du temps Vocabulaire : température, température constante, solide, liquide, solidification, mélange réfrigérant, fusion. 1) Situation problème : Qu est-ce qu un glaçon? Après discussion, le fait qu il s agit de l eau placée au congélateur arrive vite. Vous savez que la l eau devient de la glace, mais à quelle température? Recueil des représentations : les élèves proposent des températures qu il reste à vérifier. Mais comment? Propositions des élèves : placer au congélateur, refroidir l eau, relever la température avec un thermomètre Mise en place des expériences : chaque groupe possède un thermomètre, 100 ml dans le verre plastique et un bol contenant de la glace pillée mélangée salée. Les groupes mettent en place l expérience décrite par l enseignant : plonger le thermomètre dans les 100mL d eau. Le petit récipient sera placer dans le bol contenant le mélange réfrigérant. 2) Suivi des expériences : la tâche de chaque groupe est de reporter dans un tableau le temps (toutes les 5 min), la température, l état de l eau et éventuellement des remarques. Temps écoulé Température Etat de l eau remarques 3) Représentation graphique. Les élèves tracent individuellement la courbe température en fonction du temps. 4) Mise en commun des résultats : l eau se fige lentement. Elle se solidifie progressivement, vers 0 C : ce phénomène est dit solidification. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 11

12 Au bout d un certain temps, comme il fait chaud dans la classe, toute la glace fond, l eau redevient liquide. On appelle ce phénomène la fusion. Prolongements : évaluation faire le relevé de température lorsque la glace fond. Faire peser l eau liquide et la glace obtenue pour mettre en évidence la conservation de la matière lors du changement d état. Séance 2 CONCLUSION BILAN Durée : 30 min. Organisation : classe entière Matériel : traces écrites précédentes. Objectifs : connaître les 3 états physiques de l'eau et les températures de changement d'état ; Construire un diagramme récapitulatif. Généraliser le changement d état à toutes les substances. Rappel des expériences et conclusions précédentes. Bilan : Tracer le digramme récapitulatif des changements d état de l eau. Les élèves le complètent. Généralisation : Connaissez-vous d autres substances qui changent d état? Toutes les substances changent d'état : chocolat, cire de bougie (fabrication en classe d'objets moulés), métaux (démonstration pour la soudure, et recherche documentaire), l'air, Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 12

13 Module 3 QUALITE de L EAU D où vient l eau du robinet? Traitement de l eau. Où vont les eaux usées? Epuration de l eau. Traitement de l eau CM Sensibiliser les élèves aux notions d'environnement : la pollution et la dépollution de l'eau. - Leur faire prendre conscience des dégradations infligées par l'homme à cet environnement. - Connaître le rôle de l homme sur le cycle naturel de l eau. - Trouver des solutions pour retrouver une eau de qualité. - Définir la notion d eau potable. - Connaître le fonctionnement d une station de traitement de l eau et d une station d épuration. - Comprendre le rôle du sol et du sous-sol en tant que gigantesques filtres à eau. - Générer des comportements responsables. - Devenir acteur dans la résolution d'une problématique. -Pratiquer une démarche d'investigation. savoir observer, questionner, formuler hypothèse, chercher à la valider, interpréter un résultat, conclure. -Participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés. -Manipuler et expérimenter. -Rédiger un compte rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation, tableau. Séance 1 Durée : 40 min. Organisation : classe entière puis par groupes. L eau potable : débat Matériel : papier affiche Objectifs : Participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances scientifiques Savoir se servir des échanges verbaux dans la classe dans des situations de dialogue collectif ou lors de travaux de groupes. Comprendre qu une eau limpide n est pas forcément une eau potable. Vocabulaire : eau claire, eau limpide, eau potable, eau usée, matière dissoute, pollution. Séance d émergence des représentations des élèves : 1) Situation problème : D où vient l eau du robinet? 2) Situation problème : Qu est-ce que l eau potable? 3) Situation problème : Qu y a-t-il dans l eau? 4) Situation problème : Où va l eau utilisée? (l eau du bain, celui de la vaisselle ) Laisser pour chaque question un temps de recherche personnelle où chaque enfant écrit sa réponse. Puis, une mise en commun s impose. Chaque élève expose ses conceptions. L enseignant peut orienter le débat, faire reformuler, inviter les autres élèves à réagir sur ce qu un enfant propose Poser si besoin différentes questions : «Peut-on boire n importe quelle eau? Est-ce important pour la santé? Estce qu on peut voir à l œil nu si l eau est consommable ou pas? Que faut-il faire pour rendre une eau potable?» Préparer un panneau sur lequel on reportera la définition de «eau potable», proposée par les enfants. Ecrire aussi sous forme de tableau ce qu il peut y avoir comme «pollution» dans l eau (graisses, bouteilles vides, Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 13

14 sable, engrais ) et ce que l on trouve dans une eau potable (se référer à des étiquettes d eaux minérales ou de source du commerce). Rajouter les différentes questions restées sans réponse ou qui posent problème aux enfants. Ce panneau restera affiché dans la classe, complété, modifié progressivement. Séance 2 Le circuit de l eau dans la ville Durée : 40 min. Organisation : individuelle, collective puis par groupes de 3 ou 4 élèves. Matériel : schéma du trajet de l eau «trajet de la rivière à la maison et de la maison à la rivière», format A3, un exemplaire par groupes et un exemplaire A4 par élève. Objectifs : Connaître le fonctionnement du circuit de l eau domestique avec ses différentes étapes. Lire et interpréter un schéma. Vocabulaire : eau sale, eau potable, eau usée, station de traitement, station d épuration. 1) Rappel, introduction : Après un bref rappel des conclusions de la séance précédente sur la définition de l eau potable, demander aux élèves de lister les diverses utilisations de l eau, aussi bien individuelle (lavage, boisson, arrosage ) que collective, à l intérieur des bâtiments, à l extérieur Mise en commun après 5 min de réflexion personnelle. 2) Recherche : Consigne : A l aide de ce schéma, vous allez essayer de dessiner le trajet que l eau emprunte pour venir jusqu au robinet et celui qu elle emprunte pour repartir après être utilisée. Distribuer aux élèves le schéma. Les élèves travaillent individuellement : ils reconnaissent et identifient sur le schéma les différentes utilisations collectives et individuelles de l eau qu ils ont citées. Puis, en recherche individuelle, chaque élève complète le schéma (trajet de la rivière à la maison et de la maison à la rivière), les élèves travailleront par groupes et se mettront d accord sur la réalisation d un seul schéma. L enseignant circulera dans les groupes pour répondre aux différentes questions ou aider à au dessin. Il apporte aussi le vocabulaire. 3) Mise en commun : les différents schémas sont exposés, explicités par les auteurs et confrontés. Les élèves notent les points communs et les différences. Après discussion et l apport de vocabulaire, chaque élève complète à présent son schéma définitif. Séance 3 Nettoyage de l eau sale 1 Durée : 1 heure. Organisation : groupes de 3 ou 4 élèves. Matériel : bouteilles d eau «sale» (avec de la terre, du sable, des détritus, des graisses, des végétaux, de l encre ) (eau prélevée dans la nature) Béchers, serpillière. Selon les expériences prévues par les enfants : filtre à café, passoire, tamis, javel Objectifs : Comprendre qu une eau limpide n est pas forcément une eau potable. Concevoir et mettre en place une expérience. Comprendre que les filtres domestiques usuels ne suffisent pas à l obtention d une eau potable Découvrir expérimentalement différents procédés pour rendre une eau sale plus limpide. Situation problème : Voici une bouteille d eau. Comment rendre cette eau plus claire? Recherche : les élèves imaginent et dessinent des protocoles expérimentaux pour relever ce défi. Ils remettent à Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 14

15 l enseignant la liste de matériel. Expériences : les élèvent réalisent leurs expériences. Mise en commun des résultats : L eau obtenue est plus claire, est-elle potable? Que faut-il pour cela? Que font-ils dans une station de traitement de l eau? Séance 4 Nettoyage de l eau sale 2 Durée : 45 min. Organisation : collective Matériel : document descriptif des étapes (sans précisions) du nettoyage de l eau dans une usine de traitement. Objectifs : Découvrir expérimentalement différents procédés pour rendre une eau sale plus limpide. Avoir compris et retenu les différentes phases de traitement de l eau potable et des eaux usées. Lire et comprendre un document scientifique, un schéma. Dégrillage Décantation Déshuilage Séance 5 Nettoyage de l eau sale 3 Durée : 1 heure. Organisation : groupes de 3 ou 4 élèves. Matériel : Objectifs : Avoir compris et retenu le rôle d une usine de traitement des eaux. Comprendre qu une eau limpide n est pas forcément une eau potable. Avoir compris et retenu les différentes phases de traitement de l eau potable et des eaux usées. Découvrir expérimentalement différents procédés pour rendre une eau sale plus limpide. Comprendre que les filtres domestiques usuels ne suffisent pas à l obtention d une eau potable. Floculation Filtre à sables Filtre à charbon Séance 6 Nettoyage de l eau sale 4 Durée : 1 heure. Organisation : groupes de 3 ou 4 élèves. Matériel : Objectifs : Objectifs : Avoir compris et retenu le rôle d une usine de traitement des eaux Comprendre qu une eau limpide n est pas forcément une eau potable. Avoir compris et retenu les différentes phases de traitement de l eau potable et des eaux usées Découvrir expérimentalement différents procédés pour rendre une eau sale plus limpide Comprendre que les filtres domestiques usuels ne suffisent pas à l obtention d une eau potable Enlever les sels Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 15

16 Enlever les bactéries : boues actives, la javel. Séances 7 et 8 Durée : 1h30 puis 30 min en classe. Organisation : classe La station de traitement de l eau Matériel : cahier d expériences. Objectifs : Avoir compris et retenu le rôle d une usine de traitement des eaux Formuler des questions pertinentes Prendre des notes lors d une observation, d une expérience, d une enquête ou d une visite Dégager une courte synthèse à partir des informations recueillies. Rédiger la légende d un document iconographique ou écrire un texte scientifique. Participer à la rédaction collective d un compte rendu d enquête ou de visite. Visite d une station de traitement de l eau. Retour en classe : les élèves rédigent individuellement un bref compte-rendu de visite (sous forme de texte ou de schéma). Synthèse collective. Séance 9 Le château d eau : son fonctionnement Durée : 40 min. Organisation : indiv puis groupes de 3 ou 4 élèves. Matériel : bouteilles, tuyaux, eau. Bouteille sur laquelle ont été dessinées des fenêtres et indiqués des étages. Objectifs : Imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma Comprendre le fonctionnement du château d eau. Réaliser une maquette d un château d eau. Participer à la rédaction collective d un compte rendu d enquête ou de visite. Situation problème : demander aux élèves de décrire le château du village. Et les autres châteaux d eau qu ils connaissent. Comment l eau du château d eau parvient-elle jusqu aux habitations? Hypothèse : les élèves répondent individuellement dans leur cahier d expériences par un texte ou un schéma (pompage, écoulement, vases communicants ) Expériences dans chaque groupe, les enfants confrontent leurs réponses. Les groupes d élèves imaginent, dessinent, écrivent des protocoles expérimentaux. L enseignant met à disposition des groupes le matériel : une bouteille symbolisant le château d eau, des tuyaux, une autre bouteille symbolisant un immeuble à plusieurs étages. Les enfants réalisent leurs expériences, notent leurs observations et les résultats et concluent. Mise en commun : conclusion attendue : Les châteaux d eau sont en hauteur, plus haut que les habitations pour que l eau puisse monter jusque dans les robinets des différents étages. Ce n est pas un système de pompage qui permet Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 16

17 à l eau de monter mais un système de vases communicants. Prolongement : Exercices de réinvestissement : faire indiquer le niveau de l eau sur des schémas. Séance 10 Durée : 30 minutes puis 1h30 de visite Organisation : collective, puis par groupes de 2 Visite du château d eau Objectifs : Découvrir le rôle de la commune dans la gestion de l eau. Recenser des informations dans un environnement familier. Matériel : questionnaire, cahier d expériences. Réaliser un questionnaire puis interroger une personne pour obtenir des réponses. Ecrire un compte-rendu de visite. Préparer avec les enfants le questionnaire qui sera soumis au maire et à la personne chargée de l eau potable, lors la visite du château d eau de la commune. Ex : - d où vient l eau de la commune? - qui est responsable de la qualité de l eau? - la qualité de l eau du robinet est-elle contrôlée? quand? comment? combien de fois? - où les eaux usées de la commune sont-elles épurées? Visite du château d eau. Retour en classe : - faire le point sur les réponses au questionnaire, synthèse. - les élèves rédigent par groupes de deux un compte-rendu de visite. Séance 11 Economisons l eau, protégeons-là! Durée : 1 heure Organisation : collective puis groupes de 3 ou 4 élèves. Objectifs : connaître les utilisations domestiques de l eau. Prendre conscience de notre consommation d eau. Calculer sa propre consommation d eau et celle de sa famille. Matériel : document sur la consommation d une famille, par jour. Participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances scientifiques Savoir se servir des échanges verbaux dans la classe dans des situations de dialogue collectif ou lors de travaux de groupes. Identifier les sources de gaspillage de l eau à la maison. Mettre en évidence les bons comportements à adopter pour limiter le gaspillage de l eau dans nos usages quotidiens. Rédiger une chartre des bons comportements pour l eau. Après avoir fait le calcul de la consommation d eau pour une journée pour une famille de quatre personnes, puis sur une année, faire réfléchir les élèves sur les possibilités de réduire cette consommation, éviter le gaspillage. Après un temps de recherche individuelle, des échanges oraux, sous forme de débats sont envisagés. Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 17

18 Ecrire au tableau les propositions des élèves : une colonne pour le gaspillage, une autre pour les moyens mis en œuvre pour l éviter. Rajouter une colonne pour les pollutions à éviter. A la fin de la discussion, chaque groupe rédigera une chartre des bons comportements pour l eau, chartre qui peut être reproduite et distribuée, affichée dans l école, vers les points d eau Séance 12 Traitement des eaux usées, la pollution de l eau Organisation : groupes de 3 ou 4 Durée : 40 min. Matériel : élèves. Objectifs : Avoir compris et retenu les risques de pollution de l eau et ses conséquences sur l environnement. Avoir compris et retenu le rôle des actions humaines sur les modifications de l environnement et leurs conséquences. Lire et comprendre un ouvrage documentaire de niveau adapté. Connaître le fonctionnement d une usine de traitement des eaux usées. Situation problème : Sur son chemin, l eau peut subir des pollutions, lesquelles? L eau usée, l eau polluée, doit être nettoyée. Comment? Emergence des représentations : écrire au tableau les réponses des enfants, en essayant de les classer. - pollution agricole - pollution industrielle - pollution domestique - pollution biologique Le fonctionnement d une station d épuration : Les différents groupes d élèves doivent à présent réinvestir ce qu ils ont appris du fonctionnement d une station de traitement de l eau pour schématiser le fonctionnement d une station d épuration. Ils peuvent ajouter du texte. Séance 13 Durée : 40 min. Organisation : Matériel : L eau qui rend malade Kadriye Lemoine animatrice sciences POMPEY Page 18