Élémentaire, mes amis! Guide d exploration et d intégration Ateliers d approfondissement La Maison Léon-Provancher, Québec 2005
Ce document a été réalisé grâce à la participation financière du Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie, dans le cadre du programme «PromoScience». Ce programme est la propriété intellectuelle de La Maison Léon-Provancher de Québec et une autorisation de reproduction pour usage pédagogique vous est donnée. Malgré les efforts apportés, il peut comporter des erreurs ou des imprécisions. Il fera l objet, comme toutes les autres productions de l organisme, de révisions périodiques afin d améliorer le contenu et la forme. Tous commentaires ou suggestions permettant son amélioration seront appréciés. Plusieurs autres thèmes ont été produits par La Maison Léon-Provancher, informez-vous! Consultez le www.maisonleonprovancher.com ou appelez au 418-650-7785. Conception, recherche, rédaction et adaptation : Jean Bérubé Geneviève Boucher Johanne Poulin Claire Truchon La Maison Léon-Provancher 1435 Provancher Cap-Rouge (Québec) G1Y 1R9 2005 Téléphone : (418) 650-7785 Télécopieur : (418) 650-1272 Courriel : semlp@total.net La Maison Léon-Provancher 1
Introduction Ce guide propose des activités d'exploration et d intégration reliées au thème des éléments (lumière, air et eau). Les jeunes pourront s'interroger sur la nécessité de ses éléments pour la vie ainsi que sur leurs différentes caractéristiques ou propriétés. Ils seront amenés à entrer dans un processus d'apprentissage par la réalisation de défis. Ces activités déclencheront un questionnement et donneront le goût d'en savoir plus sur ce sujet, permettant ainsi de se familiariser avec la démarche expérimentale. Certaines explications naissent spontanément et elles leur sont utiles pour comprendre leur environnement. D autres sont, cependant, plus éloignées de leur vécu. Les activités animées lors de la visite avec l animateur sont alors importantes afin d amener les jeunes à s approprier de nouvelles connaissances et les encourager à poursuivre leurs recherches. Ces ateliers permettent la manipulation, l expérimentation et la découverte par une approche coopérative. Les activités d intégration sont offertes afin de consolider les connaissances acquises sur le sujet et de parfaire le développement de plusieurs compétences. Cadre pédagogique du thème Pendant l exploration de ce thème, l élève pourra apprendre à... Reconnaître les constituants de la lumière blanche (couleurs). Identifier les effets de la lumière sur les objets. Connaître des caractéristiques de l air. Effectuer des expérimentations sur l air. Reconnaître des propriétés de l eau. Comprendre le cycle de l eau. Également, l élève pourra explorer des savoirs essentiels en science et technologie tels que : Classification d objets selon leurs propriétés et caractéristiques Conservation de la matière Mélanges Lumière et ombre État solide, liquide, gazeux; changements d état Transparence Eau sous toutes ses formes (nuages, pluie, rivières, lacs, océans) et mettre en œuvre différentes stratégies reliées à la pensée scientifique et technologique. La Maison Léon-Provancher 2
Tableau des compétences transversales Ordres Compétences Composantes COMPÉTENCES D'ORDRE INTELLECTUEL Compétence 1 Exploiter l'information. Compétence 2 Résoudre des problèmes. Compétence 3 Exercer son jugement critique. S'approprier l'information. Reconnaître diverses sources d'information. Tirer profit de l'information. Analyser les éléments de la situation. Imaginer des pistes de solution. Mettre à l'essai des pistes de solution. Adopter un fonctionnement souple. Évaluer sa démarche. Construire son opinion. Exprimer son jugement. Relativiser son jugement. Compétence 4 Mettre en œuvre sa pensée créatrice. S'imprégner des éléments d'une situation. Imaginer des façons de faire S'engager dans une réalisation. Adopter un fonctionnement souple. Compétence 5 Se donner des méthodes de travail efficaces. Analyser la tâche à accomplir. S'engager dans la démarche. Accomplir la tâche. Analyser sa démarche. COMPÉTENCES D'ORDRE MÉTHODOLOGIQUE Compétence 6 S'approprier les technologies de l'information Exploiter les technologies et de la communication. de l'information Utiliser les technologies de l'information et de la communication. et de la communication pour effectuer une tâche. Évaluer l'efficacité de l'utilisation de la technologie. COMPÉTENCES D'ORDRE PERSONNEL ET SOCIAL Compétence 7 Structurer son identité. S'ouvrir aux stimulations environnantes. Prendre conscience de sa place parmi les autres. Mettre à profit ses ressources personnelles. Interagir avec ouverture d'esprit Compétence 8 dans différents contextes. Coopérer. Contribuer au travail collectif. Tirer profit du travail en coopération. COMPÉTENCE Compétence 9 Établir l'intention de la communication. DE L'ORDRE DE Communiquer de façon Choisir le mode de communication. LA COMMUNICATION appropriée. Réaliser sa communication. Les activités vécues lors de la visite et les activités suggérées dans ce guide visent le développement de chacune de ces compétences et de leurs composantes respectives. La Maison Léon-Provancher 3
Activités d exploration ou d intégration suggérées Ces suggestions d activités peuvent servir à préparer la visite ou à poursuivre les apprentissages à la suite de celle-ci. Elles se réalisent sous forme de projets à travailler en équipe. Bonnes découvertes! C est fort! Éveil ou retour sur l atelier «Et la lumière fut...» Déroulement : À l aide de la page annexe 1, faire des roulettes de couleurs. Colorer chaque portion du cercle d une couleur de l arc-en-ciel en les séparant d une portion restée blanche. Pour maximiser le résultat, disposer les couleurs selon lordre de l arc-en-ciel : rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet). Ensuite percer le centre du cercle d une punaise de jeu «lightbright» ou d un petit crayon bien taillé. Faire tourner la roulette en lui donnant une impulsion en rotation. La roulette peut être tournée en la collant sur le bout d un vilebrequin manuel. Trucs pédagogiques Réaliser des oeuvres de découpage à l aide de carton de construction coloré. Placer ces cartons au soleil et vérifier l effet de la lumière sur les objets. Inventer des noms de couleur, à la mode des noms de couleur de peinture, pour des objets de la classe (avocat glacé, melon d hiver, etc.). Fabriquer un kaléidoscope ou un périscope. Rechercher des trucs que les peuples ont développé pour se protéger des effets du soleil (couleur de la peau, habillement, climatisation, crème solaire, lunettes solaires, etc.). Utiliser les TIC pour planifier, chercher et traiter l information. Voici quelques suggestions d adresses : www.jecris.com/txt/jeux/color/color1.html (mélange de couleurs) www.jecolorie.com/jeux/memory/index.php (jeu de mémoire) La Maison Léon-Provancher 4
Meunier tu dors, ton moulin va trop vite... Éveil ou retour sur l atelier «L air de rien» Déroulement : inviter les jeunes à fabriquer un moulin pour détecter le vent. Le vent est la manifestation la plus visible de la présence de l air. Il est facile d observer les effets du vent sur les objets. Utiliser le modèle de la page annexe 2 pour la fabrication du vire-vent. Reproduire le tracé de la page annexe 2 sur un carton de construction de la couleur désirée. Couper le contour du carré et également le long des diagonales jusqu à deux centimètres du centre. Perforer les coins 1, 2, 3 et 4 et les replier sur le centre. Les fixer à l aide d une agrafeuse. Insérer une attache parisienne au centre du moulin et dans une extrémité d une paille. Trucs pédagogiques Classer, sous forme de tableau, différents objets se déplaçant dans l air (parapente, deltaplane, parachute, graines, animaux, etc.). Discuter des problèmes reliés à la pollution de l air comme l asthme, allergies, propagation des virus, etc. Emprisonner de l air en fabriquant des bulles. Faire des concours de grosseur, de durée, etc. Utiliser les TIC pour planifier, chercher et traiter l information. Voici quelques suggestions d adresses : pst.chez-alice.fr/svtiufm/air.htm terre.haplosciences.com/vents.html (contenu sur le vent) perso.wanadoo.fr/vansnickt/constrcv/initcv.html (fabrication de cerf-volant) La Maison Léon-Provancher 5
En voyage Éveil ou retour sur l atelier «Goutte à goutte» Déroulement : chaque jeune imagine qu il est une goutte d eau. À l aide de la page annexe 3 qui présente un résumé du cycle de l eau, les jeunes se questionnent sur les endroits qu ils pourraient visiter. Sous quelles formes voyageraient-ils? Quels objets seraient rencontrés durant leur voyage (poussière, miroir, etc.)? Ensemble, les jeunes s interrogent : L eau est-elle toujours pareille? L eau possède-t-elle toujours les mêmes caractéristiques? Qu est-ce qui différencie l eau potable des autres eaux? Inviter les jeunes à dessiner une étape de leur voyage et à commenter leur dessin. Trucs pédagogiques Rechercher dans des revues et des catalogues des illustrations d objets qui utilisent l eau sous toutes se formes (lessiveuse, douche, verre, fontaine, etc.). Trouver des expressions qui utilisent le mot «eau» ou tout autre mot en lien avec lui (rivière, lac, nuage, etc.) et chercher leur signification. Rechercher d où vient l eau des robinets de l école ou de la maison. Imaginer une journée sans eau. Trouver des alternatives. Utiliser les TIC pour planifier, chercher et traiter l information. Voici quelques suggestions d adresses : www.ec.gc.ca/water/f_main.html (site canadien) www.cieau.com/junior/index.htm (site français) www.aquajunior.fr/ (site français) www.eau-rhin-meuse.fr/hector/index2.htm (site français) mrw.wallanie.be/dgrne/education/eau (site français) La Maison Léon-Provancher 6
Animation offerte Ateliers Et la lumière fut... Effet de la lumière sur les objets. Les couleurs cachées dans la lumière blanche. La réflexion de la lumière. L air de rien Caractéristiques de l air. Formation du vent et ses utilités. Goutte à goutte Propriétés de l eau. Son poids et sa force. Explication du cycle de l eau. La Maison Léon-Provancher 7
Activités d intégration Ces suggestions visent à favoriser la réalisation de projets, leur diffusion et l évaluation. Échanger sur l importance de la crème solaire et les conséquences si elle n est pas utilisée. Proposer un défi : réaliser une oeuvre collective en gouache avec seulement, à la base, les trois couleurs primaires. Les jeunes devront mélanger les couleurs afin d en obtenir d autres. Jouer avec des miroirs. Créer de nouvelles images en utilisant les symétries. Tenter de marcher de reculons avec l aide d un miroir. Fabriquer des cerfs-volants et les essayer. Faire un concours de fabrication de petits parachutes et trouver les caractéristiques qui permettent au gagnant d être celui qui est le mieux porté par l air. Organiser une course de petits papiers. À l aide d une paille, les jeunes «aspirent» un petit papier qu ils doivent déplacer le plus rapidement possible. Expérimenter les solutions. L eau est un solvant car il permet le mélange avec d autres substances. Essayer le sucre, le sel, le poivre, etc. Fabriquer une spirale de papier pour observer le phénomène de l air chaud, plus léger que l air froid (voir page annexe 4). Organiser des courses de plumes bougées par un carton. La Maison Léon-Provancher 8
CONTENU NOTIONNEL Les éléments essentiels à la vie Les facteurs écologiques sont des conditions dont l ensemble contrôle l activité normale des êtres vivants. Les quatre éléments essentiels à la vie sont l eau, l air, l énergie et le sol. Le sol est le support des êtres vivants producteurs : les plantes. Les trois autres éléments sont les sujets de ce thème. La lumière La lumière est un des éléments essentiels à la vie. En effet, la lumière provenant de notre étoile le Soleil permet aux plantes vertes de fabriquer leur nourriture. C est la base de l alimentation des animaux. Sans énergie de la lumière, la Terre n est pas réchauffée et la température est trop basse pour permettre la vie. La lumière blanche qui provient du Soleil est composée de trois couleurs primaires : rouge, bleu et jaune. En se mélangeant en égale quantité, trois autres couleurs sont formées : orange (rouge + jaune), vert (jaune + bleu) et violet (bleu + rouge). La lumière, en traversant un prisme ou une goutte d eau se décompose en six couleurs de l arc-en-ciel. La lumière rebondit sur les objets, c est pour cette raison que l on voit des couleurs. Sur certains, comme les miroirs, la lumière est réfléchie parfaitement ce qui permet de voir une image inversée. La réflexion par les miroirs est un phénomène intéressant. Il permet de comprendre, entre autres, la symétrie. L air L air est essentiel à la vie, puisque tous les êtres vivants ont besoin d air pour respirer et ainsi oxygéner leurs cellules. Le vent (l air en mouvement) est un élément primordial pour plusieurs plantes et animaux. Certains végétaux disséminent leurs graines grâce au vent. Des animaux utilisent l air pour se déplacer (voler et planer). L air est un mélange de gaz qui est inodore, insipide, informe, transparent et incolore. Il a également un poids (pression). La Maison Léon-Provancher 9
L eau L eau constitue un facteur de premier ordre. La vie est née dans l eau et les êtres vivants sont formés d eau dans une très forte proportion. L eau est aussi capable de dissoudre d autres substances et devient ainsi le moyen idéal pour transporter les matières alimentaires et les déchets des êtres vivants. L eau est présente sous ses trois états sur notre planète : gazeux, liquide et solide. Elle voyage constamment formant ce qu on appelle le cycle de l eau. L eau liquide des plans d eau se transforme en gaz (évaporation) grâce à l énergie du Soleil. Il y a ensuite formation de nuages (condensation) par la transformation de la vapeur en petites gouttelettes d eau soutenues par des poussières froides dans l air. Le poids de cette eau provoque sa précipitation et la pluie, la neige ou la grêle retombe sur la Terre. L eau possède un poids et exerce une pression sur tous les objets immergés. Sa force est considérable lorsqu elle tombe par gravité ou qu elle est transformée et pressée sous forme de vapeur. La Maison Léon-Provancher 10
Annexe 1 Modèles de roulettes de couleurs (A) (B) 1) Colorier les roulettes (A) avec deux couleurs primaires en alternance. OU 2) Colorier les roulettes (B) avec toutes les couleurs de l arc-en-ciel : rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet. Ajouter une portion blanche et recommencer à nouveau. Coller un crayon au centre en dessous et le rouler entre les deux mains pour faire le mélange. La Maison Léon-Provancher 11
Annexe 2 Modèle d un vire-vent Matériel nécessaire : Carton souple en forme de carré (15 cm x 15 cm) Attache parisienne Crayon avec gomme à effacer au bout Poinçon Agrafeuse Ciseaux Règle Étapes à suivre : 1) Tracer les diagonales du carré comme sur le dessin. Les enfants coupent le carton le long de ces lignes jusqu à environ 2 cm du centre. 2) Percer les coins aux mêmes endroits que sur le dessin. Ensuite, replier les coins du carton vers le centre. 3) Fixer à l aide de l agrafeuse. Insérer l attache parisienne au centre du moulin pour le faire tenir sur la gomme à effacer du crayon. La Maison Léon-Provancher 12
Annexe 3 Cycle de l eau Les étapes du cycle de l'eau se résument par l'évaporation, la condensation et les précipitations. Elles peuvent se dérouler simultanément. Lors de l'évaporation, l'eau à l'état liquide absorbe l'énergie environnante et devient alors à l'état gazeux, c'est-à-dire en vapeur d'eau. Lors de la condensation, l'énergie contenue dans la vapeur d'eau est absorbée par un objet plus froid et entraîne la formation de gouttelettes sur celui-ci. Les nuages se forment en altitude, tandis que le brouillard et la brume au ras du sol. Pour qu'il y ait formation d un nuage, il faut un support sur lequel la vapeur se condense : ce sont les poussières dans l'air. Lorsque ces gouttelettes sont trop nombreuses et grosses pour être portées par l'air, elles tombent et ce sont les précipitations. Si le point de condensation est sous 0 C, les précipitations seront en neige. Quand l'humidité de l'air est élevée, les gouttelettes deviennent gouttes qui tomberont en pluie. Les variations de pression atmosphérique influencent beaucoup les précipitations. La Maison Léon-Provancher 13
Annexe 4 Fabrication d une spirale La Maison Léon-Provancher 14