Une démarche d investigation autour des solutions aqueuses : la Gironde stratifiée

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Martin Aubé
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Une démarche d investigation autour des solutions aqueuses : la Gironde stratifiée Durée : séance de 1h30 Objectifs du programme : saisir la différence entre mélanges homogène et hétérogène,

1 Une démarche d investigation autour des solutions aqueuses : la Gironde stratifiée Durée : séance de 1h30 Objectifs du programme : saisir la différence entre mélanges homogène et hétérogène, miscibilité de deux liquides Objectifs de la séance : Disciplinaires : élaborer un protocole expérimental, découvrir les termes : mélange homogène, mélange hétérogène, «être plus dense que», miscible, dilution. Transversaux : se repérer simplement sur la carte de l Aquitaine (département, fleuve et rivières, quelques villes), maîtrise de la langue écrite et parlée (lecture d un texte, interpréter une expression, élaborer une trace écrite), élaborer un dessin. Scénario La Gironde stratifiée «La salinité des eaux de mer est atténuée par les apports d eau douce des fleuves. Ainsi, dans un estuaire comme celui de la Gironde, où remontent les marées, la salinité de l eau diminue plus on rentre dans les terres. Mais particularité originale, la Gironde a des eaux stratifiées. Ainsi, à Pauillac par exemple, il est tout à fait possible de prendre un brochet (poisson exclusivement d eau douce) sous un mètre d eau et de capturer au même endroit un rouget (poisson exclusivement d eau salée) sur les vases du fond.» Extrait du journal Sud-Ouest 15 août 1998 Le document (texte et carte) est distribué. Les élèves lisent le texte et relèvent en les notant sur le cahier, les termes qu ils ne comprennent pas (stratifiée, salinité, atténuée, estuaire, vases) 1. Un élève relit ensuite à voix haute le texte. Les mots relevés par certains élèves sont ensuite expliqués, par d autres élèves souvent, ou par l enseignant qui les amène à trouver la réponse. Pour chaque mot, après explication, une phrase est élaborée par un élève, qui la dicte ensuite à la classe. 1 Le terme «stratifié» ne sera pas expliqué à ce moment-là, car les élèves auront à en proposer une définition à l issue de la séance. 1

2 Le mot «estuaire» va être l occasion de compléter avec les élèves la carte jointe au texte. La carte est projetée sous la caméra et l enseignant questionne les élèves sur les différentes parties de la carte. Vont être ainsi localisés : la Garonne, le Lot, la Dordogne, la Gironde, l estuaire, les Pyrénées, l Océan, le Bassin, Bordeaux, Pauillac, et les 5 départements qui forment l Aquitaine. L enseignant demande maintenant à la classe, sur un brouillon anonyme et personnel, de «transformer» en DESSIN la dernière phrase du texte, allant de «Ainsi, à Pauillac», jusqu à «vases du fond». Les élèves ont 5 minutes, à l issue desquelles l enseignant ramasse certaines productions des élèves dans le but de les comparer. Les dessins sont projetés à la caméra ; des élèves décrivent à l oral les deux dessins : dans le 1, les deux poissons ne sont pas à la même «profondeur» (l élève dit souvent «hauteur»), et dans le 2, ils le sont, ils sont à côté l un de l autre. L enseignant demande alors quelle «partie» de la phrase n a pas été comprise de la même façon : les élèves trouvent assez vite qu il s agit de l expression «au même endroit». L enseignant fait reformuler clairement à l oral l analyse des deux dessins : dans le dessin 1, «au même endroit» veut dire «l un au dessous de l autre» et dans le dessin 2, «au même endroit» veut dire «côte à côte». Puis un élève dicte la phrase de description du document à la classe, soulevant ainsi le problème : «Est-ce que dans le texte, «au même endroit» veut dire «l un au dessous de l autre» (dessin 1) ou «côte à côte» (dessin 2)? Les hypothèses étant les dessins des élèves, l enseignant les invite donc à inventer un protocole d expérience afin de voir quel dessin serait correct (à ce stade-là, ils ne peuvent pas imaginer que les deux puissent être corrects et que cela dépend du degré d agitation des eaux de la Gironde). L enseignant guide la discussion, mais ce sont les élèves qui proposent le protocole : très vite, l idée de verser de l eau salée dans l eau douce émerge, ce qui soulève rapidement le problème de la distinction entre les deux eaux : il faudra donc colorer l une des deux eaux 2! L enseignant explique à la classe ensuite les consignes de manipulation : - lorsqu on verse un liquide dans un autre, il faut le faire délicatement : est présentée alors la paille comme pipette ( il est impératif que les élèves versent délicatement l eau salée colorée dans l eau douce, sans quoi la miscibilité peu apparaître et l hétérogénéité du mélange risque de ne pas être observée). - lorsque les élèves auront versé dix pipetées dans le verre contenant l eau douce, alors ils ne touchent plus à ce verre ni à son contenu! Puis chaque groupe (6 au total) vient chercher son matériel (un verre contenant une réserve d eau salée colorée, une paille, un verre vide (où ils mettront de l eau du robinet «à moitié»), un papier absorbant). Les élèves réalisent l expérience tous en même temps. Un rapporteur du groupe décrit à l oral ce qu ils observent («l eau salée est «en dessous», et l eau douce «au-dessus»). 2 Il est important de préciser que le colorant ne modifie pas les observations. 2

3 Les élèves font le dessin de l expérience. Un élève dicte à la classe ce qu ils ont fait, ce qu ils ont observé et ce qu ils concluent (plusieurs élèves peuvent intervenir). L enseignant, au moment opportun de ces écrits, définira «mélange hétérogène» : cette définition sera alors reprise et dictée par un élève. L enseignant revient alors sur les deux dessins : Lequel est correct? le 1 semble-t-il. Cela signifie-t-il que le n 2 est incorrect? non, car on n a pas agité les deux eaux! Comment le montrer? Élaboration rapide du protocole : agiter avec la paille le contenu du verre 3. Chaque groupe agite avec la paille le contenu du verre Description orale par les élèves de leurs observations : - les deux eaux se sont mélangées : elles sont miscibles (terme introduit par l enseignant) - on ne distingue plus l eau douce de l eau salée colorée : le mélange est devenu homogène (terme donné par l enseignant, mais souvent trouvé par un élève par opposition à hétérogène) - la couleur s est éclaircie : l eau salée a été diluée (introduit par l enseignant) Un élève dicte la classe ce qu ils ont fait, ce qu ils ont observé et ce qu ils concluent (plusieurs élèves peuvent intervenir). Retour sur les dessins et discussion sur le dessin à retenir : les deux sont corrects, tout dépend du degré d agitation des eaux de la Gironde. Cependant, les élèves font souvent remarquer que si les eaux étaient très agitées comme eux l ont fait dans le verre, il n est plus question de sortir pêcher!!! Enfin, il est temps de comprendre ce que signifie «eaux stratifiées» : l enseignant n a plus qu à dire qu à la fin dans la première expérience, les eaux dans le verre sont stratifiées! Ainsi l enfant est en mesure d élaborer une définition 3 Attention, l enseignant doit préciser de bien observer le mélange AVANT d agiter avec la paille pour que la dilution soit observable. 3

4 TRACES ECRITES D ELEVES La trace écrite correspondant au scénario précédent est donnée ci-dessous :

Article de journal support de l étude Avec cette phrase, l extrait permet de valider partiellement les expériences menées par les élèves : la Gironde stratifiée veut bien dire que l eau douce et l

5 Article de journal support de l étude Avec cette phrase, l extrait permet de valider partiellement les expériences menées par les élèves : la Gironde stratifiée veut bien dire que l eau douce et l eau salée se situent sur des couches distinctes, l eau douce étant située au-dessus de l eau salée. Malgré tout l affirmation donnée dans l article mérite à nouveau une exploration puisque le journaliste s est basé sur la notion de masse qui n est que relative. S il ne s agit pas en classe de cinquième d introduire complètement la notion de densité, une situation supplémentaire permet de réinvestir l utilisation de l éprouvette graduée et de la balance électronique pour explorer la question «l eau salée est-elle toujours plus lourde que l eau douce?».

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