Centre Départemental de Ressources en Sciences de l'YONNE
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Rubrique Continuité des apprentissages

C2 - L’AIR - CYCLE 2 (CP/CE1/CE2)

Le 11 mai 2020 - Bruno HENNOQUE


L’AIR, SES PROPRIÉTÉS


Madame, Monsieur, chers parents d’élèves,

Afin de vous aider à assurer la continuité des apprentissages, le centre départemental de ressources en Sciences de la DSDEN de l’Yonne vous propose cette courte progression traitant de l’air et de quelques-unes de ses propriétés. Elle s’adresse directement à vous car c’est à vous qu’il revient de la mettre en œuvre.
Les activités proposées nécessiteront votre présence (celle d’un adulte) aux côtés de l’enfant. Elles ont été choisies car elles ne nécessitent qu’un matériel simple à se procurer.
Ce "parcours" est indicatif et devra, bien évidemment, être adapté au contexte où il sera mis en œuvre et aux besoins de l’élève à qui il est destiné, comme c’est le cas en classe. Des éléments de pédagogie de l’enseignement des Sciences vous sont présentés en préambule, très peu rassurez-vous, notamment les étapes de ce que doit être la démarche d’investigation. Cette démarche sera votre fil conducteur tout au long de ce travail.
Bonnes séances de Sciences !

Bruno Hennoque - CP Sciences 89


Les programmes de sciences du cycle 2 (extrait concernant le thème présenté)



Les étapes de la démarche


Fiche élève Sciences (à imprimer ou recopier)


Matériel nécessaire :
1 bac si possible transparent (saladier, petit aquarium, bac plastique de rangement, etc.), de l’eau, une bouteille plastique d’eau minérale vide avec son bouchon, de quoi la couper en deux, un objet flottant (balle de ping-pong, bouchon en liège, cochonnet de pétanque, etc.)
Vous pourrez, si vous le souhaitez, imprimer certains des documents qui vous sont proposés mais ce n’est pas indispensable.


1ère étape : un temps pour découvrir et se questionner...

de 10 à 15 minutes

La situation déclenchante, qui doit être motivante et susciter la curiosité...

La situation "déclenchante" va, pour ce nouveau thème, consister à présenter à l’enfant un dispositif constitué d’une demi-bouteille plastique dont on a gardé la partie supérieure munie de son bouchon, d’un bac d’eau et d’un objet flottant (ex. balle de ping pong).

Poser l’objet flottant sur l’eau et approcher la demi-bouteille jusqu’à la surface en faisant très attention ne de pas l’enfoncer dans l’eau devant l’enfant, comme sur cette illustration :

Cette étape est celle qui consiste à faire émerger un questionnement scientifique.

Soumettre alors à l’enfant la question suivante :

"Que va-t-il se passer, selon toi, si je pousse la bouteille vers le fond, si je l’enfonce verticalement (de haut en bas) dans l’eau ?"

🖉 Sur la fiche élève, l’enfant note le titre "L’air" et décrit dans le cadre qui suit la situation de départ "Je dois imaginer ce qui va se produire au cours d’une expérience.", par exemple.

La présentation du problème à résoudre

Demander à l’enfant de proposer une formulation de la question que vous lui avez posée. Au besoin, aidez-le.

Cette question pourra être du type :

"Que va-t-il se passer quand je vais plonger la demi-bouteille vers le fond du bac d’eau ?"

🖉 Cette question, à laquelle il doit proposer une (ou des) réponse(s), est copiée par l’enfant sur la fiche élève dans la rubrique "le problème posé".


2ème étape : un temps pour exprimer ses idées

de 15 à 20 minutes

Les réponses de l’enfant

Vous pouvez éventuellement laisser, dans un premier temps, l’enfant vous livrer oralement ses représentations sur la question posée mais vous ne devez en aucun cas influencer ses représentations.

Donnez-lui ensuite la consigne suivante :

"🖉Représente, sur ta fiche dans la rubrique "mes hypothèses", à gauche, la situation de départ que je t’ai présentée, puis, dans la même rubrique à droite ce qui va selon toi se passer."

Après réflexion, l’enfant note ses hypothèses 🖉 sur sa feuille.

Lorsque ce travail est terminé, précisez-lui que l’étape suivante permettra de vérifier si ses hypothèses sont justes ou non.


3ème étape : un temps pour chercher...

de 15 à 20 minutes

L’investigation scientifique

Le contexte a été posé, le problème énoncé par l’adulte ("Que va-t-il se passer au cours de cette expérience ?") et les hypothèses émises par l’enfant. Il est temps maintenant de vérifier ces hypothèses, de les valider ou non...

Les hypothèses émises par l’enfant sont rappelées. L’adulte lui explique alors qu’elles doivent être validées, vérifiées, et que, pour cela, il va maintenant pouvoir disposer du matériel qui va lui permettre de vérifier ce qu’il a imaginé.

L’enfant effectue alors l’expérience et observe le résultat produit.

L’adulte contrôle le travail effectué. Accompagne au besoin l’enfant dans ses manipulations.

(Classe de Mme Lorne, cycle 2, École publique Saint Siméon, Auxerre (89))

Mais qu’est-ce qui peut expliquer ce résultat ? Interroger l’enfant à ce sujet.
"Ce résultat correspond-il à ce que tu avais imaginé ? Te surprend-il ? Comment expliques-tu ce phénomène ?"

Recueillir les propositions de l’enfant
1er cas : Il donne l’explication juste. C’est l’air piégé dans la demi-bouteille qui se comprime et pousse l’eau et la balle vers le fond.
2nd cas : L’explication donnée par l’enfant n’est pas juste. Lui proposer alors d’incliner la demi-bouteille quand elle est enfoncée dans l’eau. Il remarque alors que des bulles s’en échappent et remontent à la surface. Il identifie ces bulles comme étant des bulles d’air...

Dans les deux cas, amener l’enfant à la conclusion attendue (1er cas présenté ci-dessus), que l’air, ce n’est pas "rien". Si l’air exerce une poussée sur la surface du liquide, c’est que même s’il n’est pas visible, il est constitué de matière et donc, qu’il possède diverses propriétés.

L’expérience terminée, il faut en rédiger sur la fiche un court compte rendu.

"🖉Complète maintenant les rubriques "mes recherches" et "les résultats obtenus". Représente ce qui s’est réellement déroulé lors de l’expérience par un dessin. Tu peux compléter en expliquant avec un court texte ce que tu as observé."


4ème étape (jour 4) : un temps pour conclure...

de 20 à 30 minutes

La synthèse des nouvelles connaissances

L’étape de la vérification expérimentale terminée, il faut faire le bilan de ce que l’on a appris, confronter les résultats obtenus et les hypothèses, et élaborer un savoir mémorisable.

La conclusion (élaborée avec l’enfant) est à noter sur la fiche élèves 🖉. Voici quelques éléments qui vous aideront à la rédiger :
- La balle descend au fond du bac tout en restant à la surface de l’eau.
- Elle semble "poussée" vers le fond par quelque chose d’invisible : c’est de l’air.
- L’air est invisible, incolore et inodore.
- Il est présent partout autour de nous.
- L’une de ses propriétés est qu’il se comprime (la même quantité d’air prend moins de place). C’est le cas dans cette expérience, lorsqu’il se retrouve piégé dans la demi-bouteille.
- L’air peut également exercer une force (ici, il pousse l’eau et la balle vers le fond du bac).
- L’air ce n’est pas "rien" puisque, comme les autres matières, il a des propriétés (il a une masse, occupe un volume, peut exercer une force, etc.). L’air, c’est de la matière.


A la fin de cette progression, il est indispensable de reprendre la fiche élève et passer en revue avec l’enfant les différentes étapes qui ont jalonné sa réflexion.


Expérimentation suivante

env. 1h

Il s’agit ici de reproduire la progression de la première expérience en proposant à l’enfant une nouvelle problématique qui permet d’évaluer sa compréhension du phénomène observé.

Pour cela, vous pouvez imprimer la fiche suivante ou lui demander de la recopier :

1. Lui demander de vous rappeler l’expérience menée précédemment et à quelles conclusions vous êtes parvenus.
2. Lui soumettre le nouveau problème à résoudre :

"Lors de l’expérience précédente, la demi-bouteille a entraîné l’eau et la balle au fond du bac. Voici une nouvelle question à laquelle tu vas devoir répondre : Si, lorsque la balle est au fond de l’eau, je dévisse le bouchon de la demi-bouteille, que se passe-t-il ?"


3. L’enfant complète les différentes rubriques tout au long de la progression de cette nouvelle investigation.
4. Il copie la question qu’il aura reformulée avec votre aide. Elle pourra être du type : "Que se passe-t-il maintenant si je dévisse le bouchon de la demi-bouteille quand la balle est au fond de l’eau ?"
5. Il représente son (ou ses) hypothèse(s) en réponse à cette question dans la rubrique "Ce que je pense".
6. Il vérifie en expérimentant avec le matériel. Puis, représente le résultat obtenu dans la rubrique suivante "Ce qui se passe".
7. Enfin, et avec votre aide, il formule une nouvelle conclusion. Elle pourra être du type : "Lorsque j’ai dévissé le bouchon, l’eau et la balle sont remontées dans la demi-bouteille. L’air comprimé qui les repoussait au fond s’est échappé et ils ont pu reprendre leur place."
Faites la démonstration que de l’air s’échappe de la demi-bouteille lorsqu’on l’enfonce dans l’eau en fixant sur le bouchon un ballon de baudruche ou en plongeant préalablement le goulot de la bouteille dans de l’eau savonneuse. L’un et l’autre se gonflent au fur et à mesure que l’on enfonce la bouteille dans l’eau.

(Classe de Mme Lorne, cycle 2, École publique Saint Siméon, Auxerre (89))

Pour toute remarque, question ou pour faire partager des photos de vos expériences à la maison : cms89@ac-dijon.fr


Si vous souhaitez aller plus loin...

- D’autres expériences simples permettant de démontrer la matérialité de l’air

- Une vidéo présentant quelques pistes supplémentaires de travail sur l’air et des apports théoriques.

- Un défi à proposer en réinvestissement (C3 mais adaptable aisément pour le cycle 2) :

- Démontrer expérimentalement une autre propriété de l’air : il se transvase

- Démontrer expérimentalement une autre propriété de l’air : il a une masse