Programmes : Cycle III Sciences expérimentales et technologie

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1 Compétence 3 du socle commun: Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique : Cycle 3 niveau : CM2 Faire bouillir de l'eau avec la lumière du soleil Programmes : Cycle III Sciences expérimentales et technologie Au C.E.2, C.M.1 et au C.M.2, les activités scientifiques offrent souvent la possibilité de travailler l'organisation et la gestion de données. Celles-ci pourront être directement issues des mesures réalisées durant les observations, des calculs effectués dans le cadre de l investigation. Elles pourront également figurer dans les documents fournis aux élèves. Elles seront présentées sous forme de tableaux, simples ou à double entrée et de graphiques. L interprétation de ces données aidera à la validation des hypothèses de départ et à la formulation des conclusions. Des liens sont parfois proposés avec les autres domaines du programme de sciences et avec «Apprendre à porter secours» (APS). Compétences du socle commun visées : Palier2 : LA MAÎTRISE DE LA LANGUE FRANÇAISE Dire : S exprimer clairement à l oral en utilisant un vocabulaire approprié : - S exprimer avec précision pour se faire comprendre dans les activités scolaires. Lire : Lire seul et comprendre un énoncé, une consigne simple Écrire : Écrire de manière autonome un texte de cinq à dix lignes : - Concevoir et écrire de manière autonome un texte narratif ou explicatif de cinq à dix lignes. LES PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE MATHÉMATIQUES Organisation et gestion de données : Utiliser un tableau, un graphique : - Utiliser un tableau, un graphique. Organiser les données d un énoncé : - Compléter un tableau dans des situations concrètes simples. - Organiser les informations d un énoncé. LA CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE Savoir que la matière se présente sous une multitude de formes : - La matière peut se transformer et réagir. Pratiquer une démarche scientifique : - Savoir observer, questionner, formuler une hypothèse et la valider, argumenter ; modéliser de façon élémentaire. Manipuler et expérimenter en éprouvant la résistance du réel : - Participer à la conception d'un protocole et le mettre en œuvre en utilisant les outils appropriés, y compris informatiques.

2 Objectifs spécifiques du module : - Connaître les différentes sources d énergie (fossiles et renouvelables). - Mettre en évidence les potentialités de l énergie solaire. - Mettre en œuvre une démarche d investigation pour répondre à un défi scientifique : «Peut-on faire bouillir de l eau avec la lumière du soleil?» - Construire un objet technique. Supports utilisés : - Cahiers d expériences - Association «Petits Débrouillards» - Documentations diverses - Ressources Tice - Proposition de séances Séance 1 : L énergie et les sources d énergie Séance 2 : L énergie solaire Séance 3 : «Peut-on faire bouillir de l eau avec la lumière du soleil?» (1) Séance 4 : Construction de fours solaires Évaluation finale : grille d évaluation individuelle Pratiquer une démarche scientifique : - Savoir questionner, formuler une hypothèse et la valider, argumenter.. (Axe( 2, objectif 2 du COS du RRS) Manipuler et expérimenter en éprouvant la résistance du réel : - Concevoir un protocole. (Axe 2, objectif 2 du COS du RRS)

3 Séance 1 : Titre de la séance : L énergie et les sources d énergie Compétences de fin de Cycle : - connaître différentes sources d'énergie utilisables et leur nécessité pour le chauffage, l'éclairage et la mise en mouvement. -savoir que certaines sources d'énergie sont épuisables et qu'il convient donc de les économiser et de recourir à des formes d'énergie renouvelable. - Utiliser les langages scientifiques à l écrit et à l oral. Objectifs pour l enseignant : - Faire émerger chez les élèves la notion d énergie au sens large. Comprendre que rien ne peut se produire sans énergie. Comprendre qu une énergie peut revêtir différentes formes. - Savoir identifier les sources d énergie et les classer en deux catégories : renouvelables à l échelle humaine / non renouvelables à l échelle humaine. Vocabulaire : Force chaleur travail mouvement lumière - Energie musculaire ; énergie fossile ; énergie renouvelable ; charbon ; pétrole ; gaz ; énergie nucléaire ; minerai ; uranium ; biomasse ; biocarburants ; électricité ; géothermie ; sources d énergies primaires ; sources d énergies secondaires ; Pré requis : Son expérience personnelle Matériel : - frise chronologique - livre d histoire - livre de sciences Étape 1 : Lieu : Classe «Pour vous, qu est- ce que l énergie?» Étapes de la situation d apprentissage L enseignant demande à chaque élève de donner une définition du mot «énergie» par écrit. Mise en commun des représentations. Organisation Durée 30 min Individuel L enseignant fait une synthèse des différentes propositions «C est ce qui permet de faire des choses, des actions, du travail» Les élèves écrivent la définition sur leur cahier d expérimentation : «l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, de fabriquer de la chaleur, de la lumière et de produire un mouvement. Rien ne peut se produire sans énergie. L énergie se trans- Collectif

4 forme». Étape 2 : «Vous allez faire la liste toutes les sources d énergie que l homme a utilisées, de la préhistoire à nos jours» - A l aide d une frise chronologique et du livre d histoire, les élèves sont invités à faire la liste des sources d énergie que les hommes ont utilisées. - Mise en commun au tableau de toutes les énergies utilisées par l homme. - Commentaires. Individuel Collectif 30 min Étape 3 : «Vous allez classer ces énergies en deux groupes : celles qui sont renouvelables et celles qui ne le sont pas» - Les élèves sont invités à faire une dichotomie à partir les éléments se trouvant au tableau. - Correction collective + remarques. - Trace écrite Individuel Collectif 30 min Étape 4 : - «Mobiclic» sur les sources d énergie + fiche - «C est pas sorcier» sur les nouvelles énergies - Animations flash (CEA ; ADEME) - Recherches documentaires sur Internet Collectif Individuel

5 Séance 2 : Titre de la séance : L énergie solaire Compétences de fin de Cycle : - connaître différentes sources d'énergie utilisables et leur nécessité pour le chauffage, l'éclairage et la mise en mouvement. -savoir que certaines sources d'énergie sont épuisables et qu'il convient donc de les économiser et de recourir à des formes d'énergie renouvelable. - Utiliser les langages scientifiques à l écrit et à l oral. Objectifs pour l enseignant : Comprendre les différentes exploitations technologiques de l énergie solaire : Vocabulaire : Panneau photovoltaïque ; effet de serre ; four solaire ; Pré requis : Matériel : Calculatrices solaires ; panneaux photovoltaïques ; Étapes de la situation d apprentissage Organisation durée Étape 1 : Lieu : Classe Comment peut-on utiliser l énergie du soleil? A quelles fins? - A partir de différents documents, les élèves doivent dégager les deux grandes exploitations de l énergie solaire (la transformation en électricité et la production de chaleur). - Chaque rapporteur vient au tableau expliquer les résultats des recherches. - Explications et synthèse du maître. - Trace écrite + schémas : «On utilise l'énergie solaire en captant les rayons du soleil et en les transformant en électricité ou en utilisant leur chaleur. Il existe trois types d'énergie solaire. Énergie solaire photovoltaïque : Des panneaux solaires piègent les rayons du soleil qui sont ensuite transformés par des absorbeurs métalliques en électricité. Les énergies solaires servent à fournir de l'électricité dans les maisons. Énergie solaire thermique : Dans ce cas, les panneaux servent à capter de la chaleur pour fournir notamment de l'eau chaude. Énergie solaire thermodynamique : Ici les rayonnements du soleil chauffent de l'eau qui est ainsi transformée en vapeur. Cette vapeur fait tourner une turbine : l'énergie de la turbine en Par groupes Un rapporteur par groupe 45 min

6 mouvement est transformée en énergie électrique».

7 Séance 3 : Titre de la séance : «Peut-on faire bouillir de l eau avec la lumière du soleil?» Compétences de fin de Cycle : - pratiquer une démarche d investigation : savoir observer, questionner, formuler une explication possible ( hypothèse), en utilisant éventuellement un modèle simple et chercher à la valider ; - manipuler et expérimenter : - participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en œuvre en utilisant les outils appropriés, y compris informatiques, - exprimer et exploiter les résultats d une mesure ou d une recherche : - utiliser les langages scientifiques à l écrit et à l oral, - maîtriser les principales unités de mesure des grandeurs inscrites au programme, - effectuer une recherche en ligne ; - regrouper dans une même document du texte et des images. Objectifs pour l enseignant : - Etablir un protocole permettant d obtenir de l eau la plus chaude possible en utilisant uniquement la lumière du soleil. - Comprendre la notion de variable en sciences expérimentale. - Développer la rigueur scientifique. - Vocabulaire : Variable ; hypothèse ; protocole d expérience ; Pré requis : - savoir remplir un tableau à double entrée - savoir reporter des données d un tableau pour réaliser un graphique Matériel : - des pots de yaourt en verre et en plastique de différentes couleurs - Un thermomètre - Papier aluminium - Isolant - Film plastique - Miroirs Étape 1 : Étapes de la situation d apprentissage «Comment allons-nous faire pour chauffer de l eau avec le soleil?» - dans leur cahier d expériences, les élèves sont appelés à formuler des hypothèses (avec éventuellement des schémas) qui permettraient de chauffer de l eau à une température élevée. Organisation durée -Individuel

8 - Mise en commun - Nouvelles hypothèses (ne retenir que les hypothèses positives) - Lister les paramètres pouvant influer sur la température. Étape 2 : «Est-ce que la couleur va influer sur la température?» - Conclusion Étape 3 : «Est-ce que la matière va influer sur la température?» - Conclusion Étape 4 : «Est-ce que le fait de obturer influer sur la température?»

9 - Conclusion Étape 5 : «Est-ce que l inclinaison influer sur la température?» - Conclusion Étape 6 : «Que se passe-t-il si on amène plus de rayon vers l objet?» - Conclusion Étape 7 : «Que se passe-t-il si on isole l objet?» - Conclusion

10

11 Séance 4 : Titre de la séance : Construction de fours solaires Compétences de fin de Cycle : Savoir concevoir et réaliser un objet technique. Objectifs pour l enseignant : - confirmer ou infirmer les hypothèses et les résultats obtenus par une réalisation technologique. - Comprendre la notion de «modèle» - Savoir être critique sur les méthodes utilisées et sur les résultats obtenus. Vocabulaire : Pré requis : Matériel : Étapes de la situation d apprentissage Organisation durée Étape 1 : Lieu : «Nous allons construire deux fours solaires : un four parabolique et un four à effet de serre : comment allons-nous procéder? De quoi a-t-on besoin?» - Les élèves proposent des modèles pour les deux types de fours, en fonction des expériences réalisées aux séances précédentes. - Collectif - Mise en commun Étape 2 : - Recherches sur Internet Étape 3 : - Formalisation des projets. Étape 4 : - Construction des fours. Individuel et groupes - Collectif -Par groupes Étape 5 : - Evaluation des objets réalisés. - Collectif

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