MATIÈRE / ENERGIE / MOUVEMENT Existe-t-il des solides pouvant se dissoudre dans l'eau ?

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM1.
Auteur
A. PRIAMI
Objectif
Socle commun de connaissances, de compétences et de culture :
- Savoir mener une démarche d'investigation.
- Exploiter et communiquer les résultats de mesures ou de recherches en utilisant les langages scientifiques à bon escient.

Cycle 3 - Programme 2018 :
- Connaître quelques propriétés de la matière solide ou liquide (par exemple : densité, solubilité, élasticité...).
Relation avec les programmes

Socle commun de connaissances, de compétences et de culture

  • Savoir mener une démarche d'investigation.
  • Décrire et questionner ses observations.
  • Formuler des hypothèses, les tester et les éprouver.
  • Rendre compte de sa démarche.
  • Exploiter et communiquer les résultats de mesures ou de recherches en utilisant les langages scientifiques à bon escient.

Cycle 3 - Programme 2020-2024

  • Observer des changements d’état physique et leur réversibilité.
  • Identifier les différents états physiques de la matière dans la nature, en particulier ceux de l’eau.
  • Proposer et ou suivre un protocole expérimental.
  • Formuler des hypothèses fondées et qui peuvent être éprouvées.
  • Concevoir et mettre en oeuvre des expériences ou d'autres stratégies de résolution pour tester des hypothèses.
  • Interpréter des résultats de façon raisonnée et en tirer des conclusions en mobilisant des arguments scientifiques.
  • Communiquer sur les démarches, les résultats et les choix en argumentant.
Dates
Créée le 21 décembre 2019
Modifiée le 21 décembre 2019
Statistiques
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Licence
CC-BY-NCLicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale ?.

Déroulement des séances

1

Qu’est-ce que la science ? Qu’est-ce que la démarche scientifique ? A quoi sert-elle ?

Dernière mise à jour le 21 décembre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Séances préalables afin de recueillir les représentations initiales des élèves et de les enrôler dans ce nouveau domaine qu’est la science ; de leur permettre de construire par eux-mêmes ce qu’est la science, et à quoi sert la démarche scientifique.
Durée
50 minutes (3 phases)
Matériel
- Les 7 étiquettes des phases de la démarche scientifique (en autant d'exemplaires que de groupes).
- Tableau.
- Les affiches plastifiées au format A4 de la démarche scientifique.

1. Découverte et manipulation du matériel

groupes de 4 | 10 min. | découverte
  • En groupe classe, recueil des représentations initiales.
  • Etayage, mise en relation avec d’autres disciplines, avec une démarche d’enquêteur.
  • En groupe de 4, distribution, dans le désordre, des 7 étiquettes constituant la démarche scientifique (recherche, hypothèses, conclusion, question, communication, observation, expériences). Laisser un temps de manipulation, de découverte des mots.
  • Explication des mots inconnus (par la morphologie, le contexte de façon privilégiée).

2. Recherche

groupes de 4 | 20 min. | recherche
  • Consigne : “Mettez dans le bon ordre et selon vous, les différentes étapes de la démarche scientifique”.
  • Laisser les élèves en recherche, en groupe.
  • Puis chaque groupe désigne un porte-parole et vient présenter et argumenter son enchaînement.
  • Les différentes représentations sont prises en photo pour en débattre.

 

3. Mise en commun

collectif | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation
  • Suite et fin de la séance 1.
  • Les différentes représentations sont reprises au tableau.
  • Débat régulé, jusqu’à fixation d’un consensus étayé par le PE si nécessaire.
  • Plusieurs options sont néanmoins envisagées (notamment au niveau du placement de la phase de recherche).
  • Trace écrite collective sous forme d’un affichage.
  • Traces : synthèse des séances sur “Qu’est-ce que la science ?” et “Qu’est-ce que la démarche scientifique ?”.
  • Lecture des synthèses à voix haute par des élèves.
  • A coller dans le livret de sciences.

 

2

Existe-t-il des solides pouvant se dissoudre dans l'eau ?

Dernière mise à jour le 21 décembre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Décrire les états et la constitution de la matière à l'échelle macroscopique ; répondre à une question ; rechercher ; émettre des hypothèses.
Se remémorer les précédentes séances, résumer (prélever les informations essentielles) en se faisant comprendre, évaluer les représentations et les acquis.
Durée
50 minutes (2 phases)
Remarques
Bilan:
Cette classe est définitivement très réceptive aux cours de sciences interactifs ; ils se rapportent systématiquement à la méthodologie scientifique affichée de façon permanente au tableau pour répondre aux questions, émettre et remettre en cause leurs premières hypothèses.

1. Qu’avons-nous fait durant les séances précédentes ? Qu’avons-nous appris ?

collectif | 10 min. | évaluation
  • Bilan de la séquence précédente “Comment trier la matière ?”
  • Question : “Qu’avons-nous fait durant les séances précédentes ? Qu’avons-nous appris ?”.
  • Guidage du PE (catégorisation d’objets, matière vs matériau, plusieurs séries de critères avaient été émis : [forme, couleur, élasticité, dureté] ; [matière première ou naturelle vs fabriquée ou matériau] ; [solide, liquide, gazeux, poudre]).

2. Recherche

collectif | 40 min. | recherche
  • Suite de la séquence : “Les solides sont-ils solubles dans l'eau ?”
  • Question : “Nous avons donc vu des matières et matériaux de différentes consistances et notamment des solides et des poudres. Mais existe-t-il des solides pouvant se dissoudre dans l'eau ?”.
  • Relever les représentations initiales des élèves.
  • Guider.
  • Expliciter "dissoudre" (matières solubles).
  • Dissoudre : CHIM. usuel. [L'idée dominante est celle d'une solution, d'une absorption; l'obj. désigne un corps solide ou gazeux] Faire passer à l'état de solution, au contact d'un corps liquide ou d'une source de chaleur. Dissoudre dans l'eau; dissoudre du savon. Synon. fondre.
  • Solutions : du latin solutio (« action de délier, de dissoudre », d'où aussi « action de résoudre une difficulté »)
  • Formuler des hypothèses sur des solides (se dissolvent ou non dans l’eau).
  • Introduire quelques idées de variables qui pourront remettre en cause les premières hypothèses (en particulier la température de l’eau, notamment avec le plastique par exemple).
  • Traces : collectives au tableau.
3

Comment vérifier maintenant nos hypothèses ?

Dernière mise à jour le 21 décembre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Elaboration d’un protocole expérimental par les élèves (initiation).
Durée
60 minutes (2 phases)
Remarques
Bilan :
Une séance de sciences très riche en enseignements et qui a permis de définir et d’ébaucher le protocole de la prochaine expérience.
Il me faudra davantage resserrer les consignes sur une activités comme la rédaction d’un protocole expérimental, lorsque le concept est nouveau pour les élèves (moins de solides proposés, mettre en avant les solides les plus pertinents à tester, montrer un exemple en amont…). Il conviendra alors de bien doser entre le contrat didactique et le contrat pédagogique afin de ne pas dévoyer la recherche (cf. Astolfi).

1. Elaboration d'une première ébauche de protocole expérimental

collectif | 40 min. | recherche
  • Rappel de la séance précédente
  • Affichage et rappel des hypothèses initiales (trace collective : gravier > NON ; sable > OUI/NON ; plastique > NON dans l’eau froide / OUI dans l’eau chaud…).
  • Présentation de différentes substances solides sous forme de poudre : sucre, cassonade, sable, sel, farine, semoule, talc, poivre, café (soluble), bouillon en cube, soupe déshydratée.
  • Ajustement des hypothèses.
  • Question : “Comment vérifier maintenant nos hypothèses ?”
  • Guidage du PE > il faut tester, expérimenter. Mais comment ? On teste tout, n’importe comment ? Chacun teste dans son coin selon ses propres critères ?
  • Définition de ce qu’est un PROTOCOLE EXPERIMENTAL et son utilité en sciences
  • Recherche des variables possibles (temps, température, mélange, proportion eau/matière…)
  • Recensement du matériel nécessaire
  • Trace collective : élaboration d’une première ébauche de protocole par les élèves.

2. Pourquoi doit-on mettre en place un protocole expérimental ?

groupes de 4 | 20 min. | recherche
  • Rappel de la séance précédente > Mise en place d’un protocole expérimental avant de lancer des expériences.
  • Question : “Pourquoi doit-on mettre en place un protocole expérimental ?”
  • Guidage du PE > afin de pouvoir comparer les résultats, d’avoir suffisamment de résultats pour conclure…
  • Affichage et rappel des traces des premiers éléments de réflexion : solides à tester, matériel nécessaire, variables (temps, température, mélange, proportion eau/solide, densité du solide…).
  • En groupe de 4, sur une affiche, mettre en place un protocole expérimental reprenant le matériel, les variables…
  • Utiliser en priorité le dessin.
  • Le PE donne un exemple au tableau.
  • Les élèves travaillent en petit groupe. Un scripteur est désigné par groupe.
  • Trace collective : les premières ébauches sont passées en revue collectivement.
4

Expérimentation

Dernière mise à jour le 21 décembre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Faire manipuler et expérimenter les élèves.
Durée
60 minutes (2 phases)
Matériel
- Autant de récipients transparents que de groupe.
- Idem pour les mélangeurs.
- Un chronomètre.
- De l'eau à température ambiante.
- Des matières solides à tester.
- Un petit coin "Expériences en cours".
Informations théoriques
Mathématiques : aborder les fractions et les proportions au travers les quantités de matière / d’eau.
Remarques
Bilan :
Une séance d’expérience très concluante. La classe, malgré un démarrage compliqué en raison de certaines individualités (Nikola, Hind et Nathan), s’est très bien tenue. Les expériences ont été menées jusqu’au bout, rapidement, sans incident. Les élèves étaient très enthousiastes. Nous avons beaucoup échangé sur le contenu de l’expérience 2 qui tiendra compte des résultats de l’expérience 1 (conseil donné au groupe “gros sel” : faire varier la “densité” de sel (proportion sel/eau) plutôt que la température (exemple de la Mer Morte) ; conseil donné au groupe “café moulu” : faire varier le solide et remplacer par du café soluble… différences à expliquer).

1. Finalisation du protocole expérimental par groupe

groupes de 4 | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation
  • Rappel de la séance précédente.
  • Reprise des premières affiches de description des protocoles.
  • Trace : finalisation des affiches selon modèle / guidage du PE :
    • 2 expériences.
    • Quelques contraintes imposées.
    • Variables laissées en libre choix : quantité d’eau et de solide, temps, mélange.
  • La mesure des quantités est l’occasion d’une introduction concrète aux fractions :
    • Remplir le verre au ¼, au ⅓ . Que représente 4/4 du verre ?
    • Représentation initiale avec un camembert partagé en 4 puis transposition avec le niveau d’eau dans le verre.
  • Illustration par des dessins explicatifs, à main levée.
  • Validation par le PE des protocoles.

2. Expérimentation

groupes de 4 | 40 min. | recherche
  • Démarrage des expériences :
    • Mise à disposition du matériel par groupe. 
    • Un responsable de groupe va remplir la quantité d’eau prédéfinie.
    • La quantité de solide est mesurée et mise de côté. 
    • Chaque groupe note le temps de son expérience.
    • Le PE démarre le chronomètre. Les groupes mélangent (ou non) leur solution.
    • A la fin des durées d’expérience, mise en commun des résultats en regroupement. Comparaison des solutions obtenues.
    • Traces : premiers résultats photographiés.
  • Une 2e expérience sera menée pendant un temps plus long (durant la nuit, les solutions seront mises de côté afin que les élèves puissent observer les éventuelles évolutions le lendemain).
  • A cette occasion, un petit coin “expériences” est mis en place.
5

Evaluation et trace finale

Dernière mise à jour le 21 décembre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Evaluer les acquis des élèves en matière de mise en oeuvre d’une expérience scientifique.
Durée
60 minutes (2 phases)
Matériel
- un exemplaire de "Mon cahier d'expériences" par élève.

1. Evaluation

individuel | 40 min. | évaluation
  • Distribution de “Mon cahier d’expériences” et des photographies des mélanges.
  • Explicitation de la consigne par le PE : “Vous allez décrire et raconter votre expérience dans ce cahier : la question initiale, les hypothèses, votre expérience, vos observations et votre conclusion par rapport à la question.”
  • “Je vais évaluer votre compréhension de la démarche expérimentale au travers votre production”.
  • Expliciter au travers plusieurs exemples concrets.
  • Laisser du temps, répondre aux questions au fur et à mesure.
  • Ramasser pour correction.

2. Trace finale

collectif | 20 min. | remédiation

Mise en commun des productions après correction.

Explicitation des erreurs récurrentes.

Remédiation individuelle.

Distribution de la trace finale reprenant les traces collectives photographiées et les expériences en groupe.