Les états de l eau. Projet scientifique au C.P. Patricia CHAMAND, Martine CAHOUR, Véronique GITTON. Circonscription de Saint Louis

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1 Sciences et technologies à l'école Les états de l eau Projet scientifique au C.P. Patricia CHAMAND, Martine CAHOUR, Véronique GITTON Circonscription de Saint Louis

2 Fiche connaissances pour l enseignant Ce qu'il faut savoir. Programme : Solides et liquides - Manipuler des solides et des liquides et repérer ce qui permet de les distinguer. Changements d états de la matière - Observer la fusion et la solidification de l eau. - Savoir que l eau, sous forme liquide et sous forme de glace, est une même substance. - Utiliser des thermomètres pour mesurer la température de l eau placée dans diverses conditions. Connaissances : La glace et l eau sont deux états physiques de l eau. Lorsqu on travaille sur l eau, on met en évidence les caractéristiques des états de la matière: les solides ont une forme propre, les liquides s écoulent ou adoptent la forme des récipients qui les contiennent, leur surface libre est alors horizontale. L eau gèle (ou reste solide) lorsqu elle est portée à une température inférieure à 0 C et réciproquement, la glace fond (ou reste solide) lorsqu elle est portée à une température supérieure à 0 C. Le mélange intime de glace et d eau est à zéro degré. La masse se conserve au cours de cette transformation. La mise en évidence de la température de fusion-solidification de l eau pure nécessite un mélange intime de glace et d eau en équilibre. Si la quantité de glace est trop faible, la température n atteindra pas l équilibre. Si la glace n est pas pilée (par exemple lorsqu on utilise un glaçon), la température risque de ne pas être homogène dans tout le récipient. Difficultés provenant des idées préalables des enfants : - Pour les élèves, la glace, l eau et la vapeur d eau sont trois substances différentes. Cette représentation est renforcée par le vocabulaire usuel (sous chacun de ses trois états, l eau porte un nom différent) et par certaines habitudes pédagogiques qui consistent à présenter l eau comme le prototype de l état liquide. - Le mot «fondre» est souvent employé à la place de «se dissoudre» : on dit «le sucre fond dans l eau» au lieu de «se dissout dans l eau». Il ne s agit pas ici d un changement d état mais de dissolution Pour en savoir plus : - Le sable coule, mais la surface libre obtenue n est pas forcément horizontale ; ce n est donc pas un liquide. - Le caractère constant de la température tout au long de la fusion de l eau est une propriété générale des changements d état d un corps pur ; il en est de même pour la conservation de la masse.

3 «Résumé-type»du cahier de l élève Ce que l élève doit retenir. Exemple de traces écrites pour les cahiers d élèves : Laisse un glaçon dans un gobelet et dessine ce que tu vois comme dans l exemple : Qu a fait le glaçon?... A ton avis, pourquoi?... Comment la glace devient-elle de l eau?... Mes conclusions :

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5 Programmation des séances Proposition de programmation Programme : L élève est capable de : Compétences: - Percevoir les changements d'états de la matière. - Mettre en place une expérimentation permettant le passage de l eau de l état liquide à l état solide - Anticiper le résultat d une expérience Attitudes : Développer : * Compétence 3 :- le sens de l observation ; - la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes naturels, l imagination raisonnée, l ouverture d esprit ; - l esprit critique : distinction entre le prouvé, le probable ou l incertain, la prédiction et la prévision, situation d un résultat ou d une information dans son contexte.ans. - l intérêt pour les progrès scientifiques et techniques. - la conscience des implications éthiques de ces changements. - l observation des règles élémentaires de sécurité dans les domaines de la biologie, de la chimie et dans l usage de l électricité. - la responsabilité face à l environnement, au monde vivant, à la santé 1 ère Niveau séance : CP ( cycle2 niveau2) Objectif : évaluation diagnostique : - mettre en évidence les représentations 4 des enfants sur l eau (eau liquide et eau solide) - savoir où l on peut rencontrer de l eau dans notre vie quotidienne 1 ère séance : Objectif : évaluation diagnostique : - mettre en évidence les représentations des enfants sur l eau (eau liquide et eau solide) - savoir où l on peut rencontrer de l eau dans notre vie quotidienne 2 nde séance Objectif : - Observer la fusion et la solidification de l eau : mettre en évidence un changement d état de l eau (fusion) : causes et conséquences - Savoir que l eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance 3 ème séance : Objectif : - utiliser des thermomètres pour mesurer la température de l eau placée dans diverses conditions. - utiliser des objets techniques simples. 4 ème séance : Objectif : - Observer la solidification de l eau : - Savoir que l eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance - Fabriquer des glaçons et rédiger la recette de fabrication.

6 1 ère séance Objectifs: évaluation diagnostique: - mettre en évidence les représentations des enfants sur l eau (eau liquide et eau solide) - savoir où l on peut rencontrer de l eau dans notre vie quotidienne Matériel: - une feuille A3 - une feuille photocopiée avec les différentes images DEROULEMENT DE LA SEANCE Durée Déroulement Observations Nous allons travailler sur l eau. Nous allons voir où l on peut trouver 10min de l eau et ce que l on peut en faire. Représentations collectives des élèves sur l eau : Avant de commencer ce travail sur l eau, vous allez me dire ce que vous savez sur l eau. Noter ce que les élèves disent sur une feuille A3 (on y reviendra à la fin de la séquence pour voir l évolution de leurs représentations : les valider, les invalider, les modifier, les compléter). Faire le récapitulatif avec eux pour valider ce qu ils ont dit et pour voir s ils ont tout dit. Représentations individuelles des élèves sur l eau : 10min Je vais maintenant vous donner une feuille sur laquelle il y a plusieurs dessins : lorsque vous pensez que ce qui est représenté est de l eau, vous l entourez. Sinon, vous le barrez. Je veux juste savoir ce que vous savez sur l eau et je sais que vous savez tout plein de choses. S assurer que les élèves ont bien compris la consigne et identifient bien chaque dessin (parapluie, pluie, fumée d un feu ; glaçons ; igloo, robinet ; bouteille d eau, rivière, nuage ; fleur ; cire de bougie, lave volcanique, bateau, mer; fer à repasser, marmite à riz). En binôme et il y aura un rapporteur 20min Maintenant vous allez ranger vos crayons et vos gommes et vous allez me donner vos réponses pour chaque image en justifiant votre réponse. On va expliquer le mot justifier, ce mot est un mot qu ils vont devoir apprendre. Groupe classe On commence par la première image, on en interroge quelques uns qui doivent répondre aux questions : - est ce de l eau? - pourquoi? - comment peux-tu faire pour le vérifier, quelle expérience peux-tu faire pour cela? Est-ce possible de le vérifier? Et avec leurs réponses, on remplit le tableau qui sert de récapitulatif et qu on ressortira à chaque fois pour valider les réponses ou non. On recommence cette démarche avec chaque image.

7 IMAGES SEANCE 1

8 2ème séance Objectifs: Observer la fusion et la solidification de l eau : Savoir que l eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance - mettre en évidence un changement d état de l eau (fusion) : causes et conséquences Matériel: - 12 gobelets et des glaçons - des petits objets : tissus, lampes, DEROULEMENT DE LA SEANCE Durée Déroulement Observations Consigne 10min L autre jour vous m avez dit que le glaçon c est de l eau et pour le prouver il faut le faire fondre. Donc maintenant, je vais vous proposer un défi : vous devez essayer de faire fondre ce glaçon le plus rapidement possible. Vous devez faire 2 expériences et noter celle qui va le plus vite. Vous disposerez de 2 gobelets avec un glaçon par groupe. Groupes de 4 ou PS : Vous n avez pas le droit de le mettre dans la bouche. 5 15min Anticipation : - Vous devez, dans un premier temps, réfléchir avec votre groupe à la manière dont vous allez relever le défi. - Mise en commun rapide des hypothèses, avec toute la classe. Ainsi, les élèves prennent conscience que certaines expériences ne sont pas réalisables en classe (ex. mettre dans un four) Manipulation : - Les élèves utilisent le matériel à disposition pour vérifier leurs propositions d expériences: vous disposez de glaçons et de 2 gobelets pour tester vos hypothèses. Faire entrer les enfants en activité. 10min 5min Confrontation des résultats : Mise en commun des expériences réalisées et des résultats obtenus. Les enfants doivent essayer d expliquer pourquoi une expérience a mieux marché qu une autre. Structuration: pour faire fondre un glaçon, il faut de la chaleur. Un glaçon fondu donne de l eau liquide. Un glaçon est donc de l eau mais à l état solide. Dessine les différentes étapes de l expérience que tu as faite: Mon glaçon au départ, ce que j ai fait pour qu il fonde rapidement, mon glaçon à l arrivée.

9 3ème séance Objectifs: - utiliser des thermomètres pour mesurer la température de l eau placée dans diverses conditions. - utiliser des objets techniques simples. Matériel: - 6 thermomètres - 6 gobelets avec de la glace pilée - cahier d expériences, crayons de couleurs et crayons à papier DEROULEMENT DE LA SEANCE Durée Déroulement Observations Rappel de la séance précédente : 5min Qu avons-nous fait la fois précédente? Nous avons fait fondre des glaçons le plus vite possible de différentes manières. Qu avons-nous appris? Pour faire fondre un glaçon, il faut de la chaleur. Un glaçon fondu donne de l eau liquide. 10min 20min Phases de recherche et d expérimentation Consigne Comment peut-on savoir à quelle température le glaçon se liquéfie (devient de l eau liquide)? On va utiliser le thermomètre. Leur expliquer comment on lit la température (leur montrer un thermomètre réel et le schéma d un thermomètre). Leur demander de lire la température de la classe (thermomètres dans la classe) et la température extérieure à la classe (thermomètres dehors). La PE note les températures sur le schéma du thermomètre intérieur et du thermomètre extérieur (température chiffrée + mercure). Quelle est la température qui indique qu il fait le plus chaud? Chaque élève devra lire la température indiquée par le thermomètre de son groupe. Manipulation : Je vais vous donner un gobelet de glace pilée (c est la même chose que le glaçon (eau à l état solide) mais c est plus facile pour prendre la température. Vous allez prendre la température de la glace pilée. Comment? En mettant le thermomètre dans le gobelet. Vous dessinerez dans votre cahier d expériences le gobelet avec la glace pilée, vous collerez le schéma d un thermomètre colorié avec la température que vous avez mesurée et vous écrirez la température relevée. Vous allez devoir recommencer la même chose toutes les 5min. A votre avis pourquoi la glace fond-elle dans la classe? A quelle température n aurons nous que de l eau? Chaque groupe aura en charge de prendre d autres températures : - l eau de l aquarium, - l eau du seau, - l eau des plantes,

10 - l eau du robinet, - l eau qui est dans le frigo - l eau chaude du robinet. 10min Confrontation des résultats : Bilan des expériences réalisées et des résultats obtenus. Trace écrite, les élèves complètent les schémas durant l expérience On fait une mise en commun des résultats : Glace pilée :.. C ; Au bout de 5 min :.. C ; 5 min après :.. C ; ; Plus que de l eau : C. Structuration : La glace (eau à l état solide) est à une température de... La glace fond avec la chaleur et devient de l eau à l état liquide. La glace fondue est à une température de 0 C

11 4ème séance Objectifs: - Observer la solidification de l eau : - Savoir que l eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance - Fabriquer des glaçons et rédiger la recette de fabrication Matériel: - des bouteilles (plastique et verre), des sachets (plastique et papier), des boites en carton, de la pate à modeler. - bouteille d eau, plateau DEROULEMENT DE LA SEANCE Durée Déroulement Observations Rappel de la séance précédente : 10min Collectif - Qu est-ce que nous avons fait les fois précédentes? Nous avons fait fondre les glaçons le plus vite possible. Comment? Nous avons pris la température de la glace. - Qu est-ce que nous avons appris? Le glaçon fond à une température supérieure à 0 environ ; plus la température est élevée, plus le glaçon fond rapidement ; le glaçon lorsqu il fond devient de l eau liquide. L eau du glaçon et l eau liquide représentent donc la même eau mais dans une forme différente : une fois on la retrouve sous forme liquide (eau liquide) et une autre fois on la retrouve sous forme solide (glaçon) 15min Expérimentation : comment fabriquer un glaçon? Consigne - 1ère étape: La dernière fois nous avons transformé nos glaçons (eau à l état solide) en eau à l état liquide. Cette fois, votre mission est de transformer l eau liquide en eau solide? Comment allons-nous pouvoir refaire nos glaçons? Par groupe de 4 ou 5 Anticipation : Les enfants soumettent à l ensemble de la classe leurs idées pour y parvenir ; conclusion : il faut de l eau, un moule, un congélateur. Je n ai pas les moules à glaçons. Comment va t-on pouvoir faire? Les enfants émettent des hypothèses en fonction du matériel dans la classe, il y aura dans la classe des bouteilles (plastique et verre), des sachets (plastique et papier), des boites en carton, de la pâte à modeler. Manipulation : - 2ème étape: expérimentation des élèves : Et bien, avec ce matériel vous devez trouver un moyen de fabriquer un glaçon et un morceau de glace par groupe. Ne pas donner d indication supplémentaire. 10min Confrontation des résultats : - 3ème étape: mise en commun: Chaque groupe présente aux autres groupes son expérimentation : comment il a fait? pourquoi? qu est-ce que ça va devenir? Les moules en pâte à modeler remplis

12 10min d eau sont ensuite mis dans un plateau ainsi que tout ce qui doit être mis au congélateur. Le plateau est ensuite placé dans le freezer ou au congélateur. Combien de temps à votre avis va-t-il falloir laisser nos récipients au freezer? Un groupe va voir ce qui ce passe tous les ¾ d heure et l on dessine ce qui ce passe. On notera l heure de début ainsi que l heure à laquelle le glaçon était totalement formé. On regardera si le temps est le même quelque soit le récipient. Structuration : Synthèse écrite collective La recette sera rédigée collectivement par les élèves en vue d une réalisation par une autre classe.

13 Annexe 1 PROLONGEMENTS TRANSDISCIPLINAIRES - Comment économiser l eau dans notre quotidien? - La pollution de l eau : que faire pour l éviter? Les

14 Annexe 2 PREMIER PALIER POUR LA MAÎTRISE DU SOCLE COMMUN Compétences attendues à la fin du CE1 Compétence 1 : La maîtrise de la langue française L'élève est capable de : S exprimer clairement à l oral en utilisant un vocabulaire approprié. Compétence 3 : Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique A) Les principaux éléments de mathématiques L'élève est capable de : lire, nommer des nombres entiers naturels inférieurs à 1000 B) La culture scientifique et technologique L'élève est capable de : - Observer et décrire pour mener des investigations. - Attitudes : Développer : - le sens de l observation ; - la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes naturels, l imagination raisonnée, l ouverture d esprit ; - l esprit critique : distinction entre le prouvé, le probable ou l incertain, la prédiction et la prévision, situation d un résultat ou d une information dans son contexte. - l intérêt pour les progrès scientifiques et techniques - la conscience des implications éthiques de ces changements - la responsabilité face à l environnement, au monde vivant, à la santé Compétence 5 : La culture humaniste L'élève est capable de : S exprimer par le dessin, le volume. Compétence 6 : Les compétences sociales et civiques L'élève est capable de : Participer à un échange verbal en respectant les règles de la communication Compétence 7 : L'autonomie et l'initiative L'élève est capable de : - échanger, questionner, justifier un point de vue. - travailler en groupe dans un projet. - écouter pour comprendre, interroger, répéter, réaliser un travail ou une activité.

15 ÉLÉMENTS DE BIBLIOGRAPHIE ET DE SITOGRAPHIE SITES INTERNET :