Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique - Cycle III niveau : CM2 Programmes : Cycle III - Sciences expérimentales et technologies Les sciences expérimentales et les technologies ont pour objectifs de : comprendre et décrire le monde réel, celui de la nature et celui construit par l'homme, d'agir sur lui maîtriser les changements induits par l'activité humaine Observation, questionnement, expérimentation et argumentation pratiqués sont essentiels pour atteindre ces buts. Un exemple : l'esprit de la Main à la pâte. C'est pourquoi les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d'une démarche d'investigation. Ces recherches développent la curiosité, la créativité, l'esprit critique et l'intérêt pour le progrès scientifique et technique. Compétences du socle commun visées : Palier 2: LA MAÎTRISE DE LA LANGUE FRANÇAISE Dire : Prendre la parole en respectant le niveau de langue adapté : - Prendre la parole devant d autres élèves et à bon escient : adapter ses propos en fonction de ses interlocuteurs et de ses objectifs. Prendre part à un dialogue : prendre la parole devant les autres, écouter autrui, formuler et justifier un point de vue : Échanger, débattre Participer aux échanges de manière constructive : - demander et prendre la parole à bon escient ; - questionner pour mieux comprendre ; - rester dans le sujet ; - situer son propos par rapport aux autres ; - apporter des arguments ; - mobiliser des connaissances ; - respecter les règles habituelles de la communication. Lire : Lire seul et comprendre un énoncé, une consigne : - Comprendre des textes scolaires (énoncés de problèmes, consignes, leçons et exercices des manuels). Repérer dans un texte des informations explicites : - Repérer dans un texte des informations explicites. Effectuer seul, des recherches dans des ouvrages documentaires (livres, produits multimédia) - Effectuer, seul, des recherches dans des ouvrages documentaires (livres, produits multimédia). Ecrire : Répondre à une question par une phrase complète à l écrit - Dans les diverses activités scolaires, proposer une réponse écrite, explicite et énoncée dans une forme correcte. Rédiger un texte d une quinzaine de lignes (récit, description, dialogue, texte poétique, compte-rendu) en utilisant ses connaissances en vocabulaire et en grammaire LES PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE MATHÉMATIQUES ET LA CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE En mathématiques, en s'appuyant sur la maîtrise du calcul et des éléments de géométrie, l élève apprend à mobiliser des raisonnements qui permettent de résoudre des problèmes. En ce qui concerne la culture scientifique et technologique, l élève étudie : la structure et le fonctionnement de la Terre et de l Univers la matière et ses propriétés physiques et chimiques, l'énergie les caractéristiques du vivant (cellule, biodiversité, évolution des espèces) la conception, la réalisation et le fonctionnement des objets techniques Il est initié à la démarche d'investigation tout en acquérant des connaissances et apprend à agir dans une perspective de développement durable.
Objectif spécifique du module : Pratiquer une démarche d investigation Connaître des exemples de sources d énergie, leurs utilisations et leurs limites Mobiliser ses connaissances dans des contextes scientifiques et dans des activités de la mettre en œuvre des gestes citoyens (économie d énergie) Support utilisés : B.O. H.S. n 3 du 19 juin 2008 B.O. N 1 du 5 janvier 2012 Le socle commun de connaissance et de compétences, décret du 11 juillet 2006. Grilles de référence pour l évaluation et la validation des compétences du socle commun palier 1 et 2. Proposition de séances Séance 1 : Découverte des utilisations de l énergie, sensibilisation à la surconsommation d énergie et présentation de la problématique Séance 2 : Recherche par groupe d un projet d investigation + réalisation de la fiche expérience Séance 3 : Réalisation des prototypes et premiers essais Séance 4 : Présentation des fiches expériences au groupe classe + bilan sur les différentes sources d énergie Séance 5 : Poursuite des réalisations Séance 6 : Restitution collective : présentation des réalisations et bilan + bilan sur la démarche d investigation et sur les avantages et les limites des sources d énergie Séance 7 : Evaluation
Séance menée conjointement avec le chercheur du CEA Titre de la séance : Les différentes utilisations de l énergie et la surconsommation. - Exprimer et exploiter les résultats d une mesure en utilisant un vocabulaire scientifique - Besoins en énergie, consommation et économie d énergie - Pratiquer une démarche d investigation Objectifs : - Découvrir les différentes utilisations de l énergie - Sensibiliser à la surconsommation actuelle - Poser la problématique - Présenter la démarche d investigation Vocabulaire : source d énergie, électricité, transformation, lumière, chaleur, mouvement, (sur)consommation, économie d énergie Matériel : TBI et documents CEA Affiche Avant cette séance, il a été demandé aux élèves de dénombrer le nombre d objets donnant l heure à la maison, et les résultats ont été transmis au chercheur. Étape 1 : Analyse des résultats de l enquête Consigne «Observez ce graphique et dites ce que vous constatez» Observation et discussion collective autour du graphique représentant les résultats de l enquête: mise en évidence de la surconsommation flagrante sur cet exemple simple Comparaison du «besoin» actuel (x montres) avec le «besoin» passé (1 clocher) Étape 2 : Recherche des besoins en énergie Consigne «Prenons par exemple le moment de la journée commençant à votre levé et allant jusqu à votre arrivée à l école. Quand utilisez-vous de l énergie, pour faire quoi?» Relevé des actions qui consomment de l énergie et regroupement en trois domaines d utilisation : éclairer, chauffer, mettre en mouvement. Remarques sur les utilisations non indispensables 10 min 20 min Étape 3 : Généralisation du constat de surconsommation énergétique
10 min Observation et discussion collective autour du powerpoint élaboré par le chercheur sur la consommation d énergie, son évolution, la surconsommation actuelle. Étape 4 : Bilan et trace écrite Consigne : «Nous allons maintenant écrire ce que nous devons retenir. Qu avez-vous appris?» Bilan collectif et élaboration de la trace écrite : définition de l énergie, ses utilisations, la surconsommation Réflexions cognitive, métacognitive 10 min Étape 5 : Problématique de notre recherche et présentation de la démarche Consigne «Au cours des séances prochaines, vous allez devoir essayer, par groupes, de concevoir un objet permettant de mesurer une. Cherchons ensemble les étapes nécessaires pour parvenir à ce travail» Présentation de la problématique Appropriation par les élèves Recherche collective des étapes nécessaires à cette démarche + élaboration d une affiche 20 min
Titre de la séance : Choix du projet et fiche expérience - Pratiquer une démarche d investigation - Connaître des exemples de sources d énergie, leur utilisation - Effectuer des recherches dans des ouvrages documentaires - Rédiger un texte (compte-rendu ) Objectifs : - Formuler des hypothèses, des protocoles possibles - Faire des recherches, élaborer des expériences - Réaliser une fiche d expérience décrivant la solution envisagée Matériel : Affiches + matériel divers apporté par les élèves selon leurs besoins Étape 1 : Rappels Consigne «Qu avons-nous appris la dernière fois? Que devonsnous faire aujourd hui?» Rappels sur ce qu on a appris, sur notre problématique et sur la démarche à suivre 10 min Étape 2 : Travail de recherche par groupes Consigne «Chaque groupe va réfléchir à son projet. Vous pouvez effectuer les recherches nécessaires. Vous devrez commencer votre fiche expérience et la remplir au fur et à mesure de l avancée de votre projet» Chaque groupe choisit son projet (plusieurs pistes possibles : horloge solaire, clepsydre, sablier, piles, système mécanique ) Il rédige sa fiche expérience, fait des recherches éventuelles, liste le matériel nécessaire et le réunit si possible. Certains groupes peuvent commencer la construction de leur prototype Étape 3 : Mise en commun Consigne : «Chaque groupe va brièvement présenter son projet à la classe» Chaque groupe présente son projet à la classe Mise en commun Par groupes de 3 ou 4 40 min 10 min
Titre de la séance : Réalisation des prototypes et premiers essais - Pratiquer une démarche d investigation - Connaître des exemples de sources d énergie, leur utilisation - Effectuer des recherches dans des ouvrages documentaires - Rédiger un texte (compte-rendu ) Objectifs : - Réaliser des expériences, exploiter des résultats, les confronter aux hypothèses - Réaliser une fiche d expérience décrivant la solution envisagée et les résultats obtenus Matériel : Matériel divers apporté par les élèves Étape 1 : Réalisation des prototypes Consigne : «Vous allez reprendre vos fiches expériences et réaliser vos chronomètres à partir du matériel que vous avez apporté» Chaque groupe fabrique son chronomètre à l aide du matériel disponible L enseignant circule de groupe en groupe pour s assurer de la sécurité dans les manipulations et apporte son aide si nécessaire. Par groupes 60 min Étape 2 : Consigne : «Vous allez maintenant arrêter, pour aujourd hui, vos expériences afin de compléter les fiches expériences que vous présenterez à vos camarades la semaine prochaine» Chaque groupe fait le point sur son travail et complète la fiche expérience : schémas, résultats et conclusions (s il y en a déjà) Évaluation de la recherche Réflexions cognitive, métacognitive Par groupes
Séance menée conjointement avec le chercheur du CEA Titre de la séance : Présentation des fiches-expérience et bilan sur les différentes sources d énergie - Prendre la parole devant d autres élèves - Echanger, débattre - Connaître des exemples de sources d énergie, leurs utilisations Objectifs: - Travailler la démarche d investigation et accompagner les élèves sur les pistes envisagées - Identifier les différentes sources d énergies : d abord celles utilisées ici puis les autres existantes - Observer la pile électrique Vocabulaire : sources d énergie, transformation d énergie, électricité, énergie mécanique, thermique, hydraulique, solaire, éolienne, nucléaire, biomasse, musculaire Matériel : Affiches / TBI / Piles Étape 1 : Présentation des fiches expériences Consigne «Chaque groupe va venir présenter sa fiche expérience, expliquer où il en est, parler de ses difficultés, de ses réussites. Ensuite vous pourrez poser vos questions, faire vos remarques» Chaque groupe présente son projet en décrivant les étapes. Il peut montrer son prototype s il le souhaite. A la fin de chaque présentation, un débat a lieu sur le projet : remarques, questions, conseils L enseignante et le chercheur interviendront pour apporter des précisions si nécessaire Le chercheur donnera des conseils sur la démarche pour la poursuite du travail d investigation Étape 2 : Bilan sur les sources d énergies Consigne : «Nous allons maintenant faire le point. Quelles sont les sources d énergie que vous avez utilisées? Quelles autres sources existe-t-il?» Une liste est faite de toutes les énergies connues des élèves avec des exemples concrets d utilisation. L enseignante et le chercheur apportent des précisions pour chacune, ainsi que les termes scientifiques adaptés. Nous aborderons aussi la notion de transformation d énergie. Une trace écrite est élaborée Étape 3 : Observation de la pile électrique Le chercheur décrira la pile électrique aux enfants, présentera son fonctionnement et procédera à des expériences Mise en commun Réflexions cognitive, métacognitive Groupes / 1h 30 min
Titre de la séance : Poursuite des réalisations - Pratiquer une démarche d investigation - Connaître des exemples de sources d énergie, leurs utilisations - Rédiger un texte (compte-rendu ) Objectifs : - Réaliser des expériences, exploiter des résultats, les confronter aux hypothèses - Réaliser une fiche d expérience décrivant la solution envisagée et les résultats obtenus Matériel : Matériel divers apporté par les élèves Étape 1 : Rappels Rappels collectifs sur la séance précédente : les sources d énergie, la transformation d énergie Rappel également sur les conseils donnés par le chercheur. Étape 2 : Fin des réalisations Consigne «Vous allez aujourd hui terminer vos chronomètres et effectuer les derniers essais. Ensuite vous terminerez vos fiches-expériences pour le bilan de la semaine prochaine» Chaque groupe termine la réalisation de son chronomètre, procède à différents essais et en tire les conclusions nécessaires. La fiche expérience est définitivement complétée afin d être présentée lors de la séance de restitution finale Passation des consignes (reformulation, explications par les élèves) Par groupes 1h15
Séance menée conjointement avec le chercheur du CEA Titre de la séance : Restitution + Bilan - Prendre la parole devant d autres élèves - Echanger, débattre - Connaître des exemples de sources d énergie, leurs utilisations et leurs limites Objectifs: - Faire un bilan sur la démarche d investigation - Comprendre les avantages et les limites des différentes sources d énergie - Classer les énergies selon qu elles sont épuisables ou renouvelables Vocabulaire : énergie épuisable, renouvelable, stockage Matériel : Affiches Étape 1 : Restitution Consigne «Chaque groupe va présenter son chronomètre en expliquant les étapes de sa démarche et les difficultés rencontrés» Chaque groupe présente son chronomètre, son affiche et fait le bilan de son travail. Étape 2 : Bilan / Evaluation de la démarche Consigne «Quelles ont été les étapes importantes de votre travail? Quelles ont été les difficultés? Comment avez-vous trouvé des solutions? Que retenez-vous de cette démarche» Discussion collective et commentaire du chercheur sur le travail des enfants Mise en commun Par groupe 45 min Étape 3 : Bilan sur l énergie Consigne «Revenons plus précisément sur vos chronomètres. Quelques sont ceux qui fonctionnent bien, pourquoi? Quels sont ceux qui posent des problèmes, lesquels, pourquoi? Discussion collective à propos des réalisations des élèves. Relevé des différentes énergies utilisées et/ou connues Recherche de leurs limites : pas de solution parfaite, problème de stockage, énergies renouvelables et épuisables Bilan collectif et élaboration de la trace écrite Étape 4 : Expérience sur le stockage d hydrogène Le chercheur abordera les pistes d amélioration et procédera à des expériences sur le stockage de l hydrogène Évaluation de la recherche Réflexions cognitive, métacognitive 30 min