Comment la mère de Zack peut-elle savoir que la nourriture est mauvaise en regardant simplement l eau dans la bouteille?

Transcription

1 SÉQUENCE N 1 Tout est bon à jeter! Tout est bon à jeter! la MATIÈRE Situation déclenchante (vidéo 1 min 34) Quelques instants avant le départ pour les grandes vacances, la mère de Zack ouvre le congélateur et place en position horizontale la bouteille d eau gelée qui s y trouvait. Lorsqu un mois plus tard Zack et sa famille rentrent de vacances, un simple regard sur la bouteille d eau à l intérieur du congélateur suffit à la mère pour décider de jeter immédiatement tous les aliments à la poubelle. Zack et Kim, qui observent la scène, s étonnent de la réaction de la mère Questionnement Comment la mère de Zack peut-elle savoir que la nourriture est mauvaise en regardant simplement l eau dans la bouteille? Réponse attendue La mère de Zack comprend que la nourriture n est plus consommable car elle aurait dû retrouver dans le congélateur, après un mois de vacances, la bouteille d eau avec un contenu identique. Or, elle constate que le niveau de l eau gelée, qui était vertical dans la bouteille couchée dans le congélateur avant les vacances, est maintenant horizontal. Elle comprend que la chaîne du froid a été rompue pendant l absence de la famille (par une coupure d électricité dans le quartier par exemple) puisque l eau de la bouteille a subi une fusion et à nouveau une solidification. À la fin de la séquence, la question posée par l animation et sa réponse construite par la classe doivent apparaître dans le cahier d expériences. Résumé de la séquence pédagogique Sachant que la glace et l eau liquide sont deux états différents d un même corps, l élève découvrira, au cours des activités menées, que l on peut passer d un état à un autre en agissant sur la température. Il déterminera alors expérimentalement les températures de fusion et de solidification de l eau. Programmes Domaine : La matière. Thème : États et changements d état de l eau : fusion, solidification. Prérequis de cycle 2 : connaître les différents états de l eau ; savoir utiliser un thermomètre (complément professeur n 1). Travail préliminaire Faire le point sur la séquence vidéo en invitant les élèves à résumer le plus fidèlement possible ce qu ils viennent de voir et en vérifiant que la question finale : «Comment la mère de Zack peut-elle savoir que la nourriture est mauvaise en regardant simplement l eau dans la bouteille?» a bien été identifiée et comprise (sans aucune interprétation ou analyse de la séquence à ce stade). L enseignant peut effectuer avec les élèves plusieurs lectures de la vidéo, s il juge qu elles sont nécessaires à une meilleure compréhension de celle-ci. Modalités Durée du travail : travail préliminaire de 20 minutes + quatre activités de 45 minutes chacune. Travail individuel et travail par groupes de trois élèves. Organisation des activités Travailler en quatre étapes : ACTIVITÉ 1 Que s est-il passé dans la bouteille pendant que la famille de Zack était en vacances? ACTIVITÉ 2 À quelle température la glace se transforme-t-elle en eau liquide? ACTIVITÉ 3 À quelle température l eau liquide se transforme-t-elle en glace? ACTIVITÉ 4 Récapitulons le déroulement des événements survenus dans le congélateur au cours des vacances. 23

2 ACTIVITÉ 1 fiche élève n 1 à coller dans le cahier d expériences Que s est-il passé dans la bouteille pendant que la famille de Zack était en vacances? Cette activité permet de mettre en évidence les premières représentations des élèves sur les événements observés dans la vidéo et sert de point de départ aux activités 2, 3 et 4. Dans la partie 1 de la fiche élève n 1, les élèves dessinent les niveaux de l eau gelée dans les deux bouteilles vides tels qu ils les ont observés dans la vidéo, puis ils comparent leurs dessins, argumentent, et tentent d accorder leurs observations. Dans la partie 2, ils apportent une explication à l évolution du contenu de la bouteille pendant que la famille de Zack était en vacances. Savoir observer Mobiliser ses connaissances Rédiger un texte de quelques lignes (compétence 1) Il dessine fidèlement les deux niveaux de la glace dans les bouteilles B et C, sur la fiche élève n 1 : bouteille A : niveau vertical ; bouteille B : niveau horizontal. Pour expliquer les phénomènes observés, l élève utilise des connaissances scientifiques bien ciblées (exemple : la glace a fondu car il faisait trop chaud dans le congélateur). Il tient compte de l avis de ses camarades et modifie ses propositions (si nécessaire) pour que celles-ci soient acceptées par tous. Toutes les informations permettant d apporter un éclairage utile à la résolution du problème figurent dans son texte. Il utilise un vocabulaire scientifique adapté. Un élève rapporteur par groupe lit, pour l ensemble de la classe, le texte qu il vient d écrire. Lorsque des mots ou expressions liés aux changements d état de l eau sont formulés par les élèves rapporteurs, l enseignant les note au tableau. Exemple : «la glace a fondu», «chaleur», «température», «l eau a coulé», «l eau a changé de forme», «solide», «liquide», «froid», «transformation», «l eau a gelé», etc. Si le mot «température» n a pas été prononcé par les élèves, l enseignant, en s appuyant sur les mots-clés notés au tableau, tente de le faire émerger. La classe se met d accord sur le déroulement global le plus probable des événements survenus dans le congélateur. Afin de préciser ce déroulement, l enseignant conduit la classe vers la nécessité de s interroger : sur la température moyenne à l intérieur d un congélateur (complément professeur n 2) ; sur la température qu a dû atteindre le congélateur pour que : la glace fonde (voir «Activité 2») ; l eau liquide devienne à nouveau de la glace (voir «Activité 3»). 24

3 À quelle température la glace se transforme-t-elle en eau liquide? Sur le cahier d expériences, chaque membre du groupe émet une hypothèse en réponse à la question de l activité 2, puis recherche sous forme d un dessin, d un schéma ou de phrases, un dispositif permettant de la tester. Chaque groupe s accorde ensuite sur le dispositif de l expérience à réaliser ainsi que sur le matériel à utiliser (complément professeur n 3). Formuler une hypothèse Il propose une hypothèse en relation directe avec la question posée. Expérimenter Il propose par écrit dans son cahier : une expérience en relation avec l hypothèse formulée (phrases, schéma, dessin ) ; une liste complète du matériel nécessaire pour la mettre en œuvre. ACTIVITÉ 2 Tout est bon à jeter! Par groupes de 3 élèves : 1 thermomètre 1 petit récipient (flacon ou tube à essais) contenant une petite quantité de glace finement pilée et sortant du congélateur (complément professeur n 3) 1 chronomètre ou 1 montre Pour la classe : 1 congélateur fiche élève n 2 à coller dans le cahier d expériences la MATIÈRE Le dispositif qu il propose émane bien d une discussion des différents membres du groupe et respecte les décisions prises par ce dernier. Il assure la tâche qui lui a été attribuée par le groupe. Les élèves découvrent ici la fiche élève n 2 mais, avant qu ils ne réalisent l expérience, l enseignant provoque un débat sur la gestion des résultats qui seront obtenus : que doit-on noter? quand doit-on relever la température? quand commencer? quand s arrêter? y a-t-il autre chose à repérer et à noter en dehors des températures et des temps? (compléments professeur n 4 et n 5). L expérimentation ne commence que lorsque toute la classe a bien compris que les relevés de températures et les observations doivent se faire de manière régulière au cours du temps. Phase 3 Par groupes de trois élèves Les élèves réalisent leur expérience et exploitent les résultats en complétant la fiche élève n 2. Chaque groupe s accorde sur le tracé de la courbe représentant l évolution de la température en fonction du temps. Exercer des habiletés manuelles, réaliser certains gestes techniques Exprimer les résultats d une mesure Il utilise correctement l instrument de mesure dont il a la charge. Au cours de l expérience, il complète régulièrement et avec précision le tableau de valeurs de la fiche élève n 2. 25

4 Savoir organiser des informations numériques Exploiter les résultats d une mesure Il reporte avec exactitude, sur les thermomètres dessinés sous le tableau, les différentes températures (sous forme de points ou de croix). II relie avec soin les différents points afin d obtenir une courbe. Sur chacune des trois parties de la courbe obtenue, il inscrit l état physique correspondant de l eau. Phase 4 mise en commun L enseignant dessine au tableau l allure des courbes obtenues par les différents groupes, puis provoque un débat sur les ressemblances, les différences ou les incohérences de celles-ci. La classe s accorde sur une courbe type et l enseignant demande à un élève de venir au tableau indiquer, sur les différentes parties de la courbe, les différents états de l eau au cours du temps. Il guide ensuite la classe vers la rédaction d une trace écrite collective sur le cahier d expériences (complément professeur n 6). Pour confirmer les résultats, l enseignant propose aux élèves de faire une vérification dans une encyclopédie (papier ou en ligne). Pour terminer cette activité, chaque élève, sur son cahier, valide ou non son hypothèse. Les mots-clés de cette activité peuvent être notés dans le cahier d expériences : solide, liquide, transformation, chaleur, température, degré, fusion, fondre. ACTIVITÉ 3 Par groupes de 3 élèves : 1 thermomètre 1 petit récipient (A) (flacon étroit ou tube à essais) contenant une très petite quantité d eau liquide 1 récipient (B) plus gros que le précédent (pot de confiture) qui contiendra le mélange réfrigérant (complément professeur n 7) 1 chronomètre ou 1 montre Pour la classe : 1 congélateur fiche élève n 3 à coller dans le cahier d expériences À quelle température l eau liquide se transforme-t-elle en glace? Sur le cahier d expériences, chaque membre du groupe émet une hypothèse en réponse à la question de l activité 3, puis recherche sous forme d un dessin, d un schéma ou de phrases, un dispositif permettant de la tester. Chaque groupe s accorde ensuite sur le dispositif de l expérience à réaliser ainsi que sur le matériel à utiliser (complément professeur n 7). Formuler une hypothèse Il propose une hypothèse en relation directe avec la question posée. 26

5 Tout est bon à jeter! Expérimenter Il propose par écrit dans son cahier : une expérience en relation avec l hypothèse formulée (phrases, schéma, dessin ) ; une liste complète du matériel nécessaire pour la mettre en œuvre. la MATIÈRE Le dispositif qu il propose émane bien d une discussion des différents membres du groupe et respecte les décisions prises par ce dernier ; Il assure la tâche qui lui a été attribuée par le groupe. L enseignant confirme la nécessité d un «dispositif qui refroidit» (proposé par les élèves) et introduit la possibilité de réaliser un «mélange réfrigérant» pour remplir ce rôle (complément professeur n 7). Les élèves découvrent ici la fiche élève n 3. Entraînés à gérer leurs résultats au cours de l activité 2, ils s organisent seuls dans la conduite de l expérience de l activité 3 (complément professeur n 4). Cependant, l utilisation du mélange réfrigérant étant un élément nouveau par rapport à l activité 2, l enseignant vérifie, avant l expérimentation, que toute la classe a bien compris que le chronomètre doit être déclenché à l instant où le petit récipient, contenant l eau liquide et le thermomètre, est installé à l intérieur du gros récipient contenant le mélange réfrigérant. Phase 3 Par groupes de trois élèves Les élèves réalisent leur expérience et complètent la fiche élève n 3 pour exploiter leurs résultats. Exercer des habiletés manuelles, réaliser certains gestes techniques Exprimer les résultats d une mesure Savoir organiser des informations numériques Exploiter les résultats d une mesure Il utilise correctement l instrument de mesure dont il a la charge. Au cours de l expérience, il complète régulièrement et avec précision le tableau de valeurs de la fiche élève n 3. Il reporte avec exactitude, sur les thermomètres dessinés sous le tableau, les différentes températures (sous forme de points ou de croix). Il relie avec soin les différents points afin d obtenir une courbe. Sur chacune des trois parties de la courbe obtenue, il inscrit l état physique correspondant de l eau. Phase 4 Mise en commun Lorsque les élèves de chaque groupe se sont accordés sur le tracé de leur courbe, un élève rapporteur par groupe vient dessiner au tableau l allure de celle-ci en précisant, sur les différentes parties, les différents états de l eau au cours du temps. L enseignant provoque un débat sur les ressemblances, les différences ou les incohérences entre les résultats obtenus, puis guide la classe vers la rédaction d une trace écrite collective, sur la fiche élève n 3 (complément professeur n 6). 27

6 Pour confirmer les résultats, l enseignant propose aux élèves de faire une vérification dans une encyclopédie (papier ou en ligne). Pour terminer cette activité, chaque élève, sur son cahier, valide ou non son hypothèse. Les mots-clés de cette activité peuvent être notés dans le cahier d expériences : solide, liquide, transformation, froid, température, degré, solidification, se solidifier. L enseignant profite de l échange en classe entière pour comparer la courbe obtenue dans l activité 3 à celle obtenue dans l activité 2. ACTIVITÉ 4 fiche élève n 4 à coller dans le cahier d expériences Récapitulons le déroulement des événements survenus dans le congélateur au cours des vacances Après avoir mené une réflexion à trois, les élèves complètent les bulles de la fiche élève n 4 afin d obtenir le déroulement complet et précis des événements survenus dans le congélateur. Exploiter les résultats d une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique Il tient compte des résultats obtenus dans les activités précédentes en complétant les bulles de la fiche élève n 4. Il utilise un vocabulaire scientifique adapté. Il apporte des idées qui feront avancer la réflexion du groupe. La classe s accorde sur le contenu des bulles de la fiche élève n 4. Enfin, pour clore la séquence, l enseignant guide la classe vers la rédaction collective, sur le cahier d expériences, d une réponse complète à la question posée par la vidéo : «Comment la mère de Zack peut-elle savoir que la nourriture est mauvaise en regardant simplement l eau dans la bouteille?» (voir «Réponse attendue»). 28