Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culturescientifique et technologique :

L'isolation thermiquecycle 3 - niveaux : cm1-cm2

Compétences du socle commun visées

Palier 2: LA MAÎTRISE DE LA LANGUE FRANÇAISEDire :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, débattreParticiper 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 TECHNOLOGIQUEEn 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.

Programmes du cycle 3

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.

CM2 :

Besoins en énergie, consommation et économies d'énergie.

- Comprendre la notion d'isolation thermique

- Comprendre et mettre en œuvre des gestes citoyens pour faire des économies d'énergie dans lessituations de la vie quotidienne ( à la maison, dans les transports, … )

Vocabulaire : économie d'énergie, isolation, matériau isolant.

Environnement et développement durable

- Comprendre l'impact de l'activité humaine sur l'environnement

Proposition de séances

séances préalables : Exemples simples de sources d'énergie :– Connaître différentes énergies, leur source et savoir que certaines sont

épuisables.– Classer les énergies selon qu'elles soient ou non renouvelables.– Comprendre l'impact de l'activité humaine sur l'environnement.

séance 1 : Comprendre l'utilité de l'isolation thermique.

Séance 2 :Élaborer un dispositif expérimental pour comparer différents matériaux isolants.

Séance 3 : Expérimentation des dispositifs élaborés à la séance n° 2

séance 4 : Compte rendu des expériences effectuées à la séance n°3 et conclusions.

prolongements : Mettre en œuvre des gestes citoyens pour faire des économiesd'énergie.

Séance 1 : Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Séance 5 : Séance 6 : Séance 7 :

L'isolation thermique - séance n° 1Comprendre l'utilité de l'isolation thermique.

Compétences de fin de CycleMaîtrise de la langue française

– S'exprimer à l'oral comme à l'écrit dans un vocabulaire approprié et précis.– Comprendre des mots nouveaux et les utiliser à bon escient.

Principaux éléments de mathématiques et culture scientifique et technologique– Comprendre des informations numériques données sous forme de pourcentages.– Pratiquer une démarche d'investigation : savoir observer, questionner.

Objectifs pour l’enseignant- Comprendre les notions de : chaleur, température, échanges thermiques.- Savoir ce qu'est un isolant thermique et comprendre la nécessité de l'isolation thermique.

Vocabulaire- pourcentage, chaleur, température, isolation thermique, matériau isolant.

Pré requisénergie, source d'énergie, consommation d'énergie, coût de l'énergie ( financier et écologique ),économie d'énergie.

Matériel

Vidéo-projecteur + schéma des pertes énergétiques d'une maison individuelle. Livre de sciences CM de Tavernier + cahier d'activités.

Déroulement

Étapes de la situation d’apprentissageDurée

organisationPhases de la conduite de classe

Étape 1 : Observation d'un schéma montrant les pertes énergétiques d'une habitation.

collectif 10'

Observer ce schéma et expliquer ce qu'il montre. Que signifient les chiffres indiqués ?

Étape 2 : Intervention d'AlexandreExplication des notions de chaleur,

température et échanges thermiques.Réponses aux questions des élèves

collectif 20'

Poser des questions sur ce qui n'a pas été compris

Étape 3 : Trace écrite : individuel 15' A partir du schéma étudié, écrire un texte explicatif ayant pour titre : Pourquoi et comment la chaleur « s'échappe »-t-elle d'une maison ?

Récré

Étape 1 : Comment pourrait-on limiter les pertes énergétiques constatées lors de la première partie de la séance ?

Collectif : 5' Comment feriez-vous pour limiter les pertes énergétiques montrées par le schéma ?Faire émerger la notion d'isolant thermique

Étape 2 : Quelles sont les caractéristiques d'un isolant thermique ?

collectif : 25' Utilisation des documents du livrede sciences CM de Tavernier.Réponses collectives aux questions posées sur les divers documents.Réalisation collective des deux expériences proposées.

Étape 3 : Réinvestissement Individuel : 15' Fiche du cahier d'activités : répondre aux consignes.Conclusion : Un isolant thermiquene chauffe pas, il ralentit simplement les échanges thermiques entre deux objets de températures différentes.

Travail décalé Visionner les épisodes de la série de la télévision canadienne « Eurêka french » qui traitent de la chaleur et la température.

Séance 1 : Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Séance 5 : Séance 6 : Séance 7 :

L'isolation thermique - séance n° 2

Élaborer un dispositif expérimental pour comparer différents matériauxisolants

Compétences de fin de CycleMaîtrise de la langue française

– s'exprimer à l'oral comme à l'écrit dans un vocabulaire approprié et précis.– Rédiger un texte explicatif.

Principaux éléments de mathématiques et culture scientifique et technologique– Pratiquer une démarche d'investigation : savoir observer, questionner.– Mettre à l'essai plusieurs pistes de solution.

Objectifs pour l’enseignantFaire produire un texte expliquant le dispositif expérimental et le mode opératoire utilisés par chaque groupe d'élève pour comparer différents isolants thermiques.

Vocabulaire- réinvestissement du vocabulaire acquis lors de la première séance

Pré requisséance 1 + réécritures des textes produits lors de la première séance.

Matériel

Textes produits lors de la première séance. Vidéo projecteur et ordinateur connecté à Internet.

Déroulement

Étapes de la situation d’apprentissageDurée

organisationPhases de la conduite de classe

Etape 1 : Prendre en compte les remarques de notre intervenant

Individuel et collectif

30'

Nous allons présenter à Alexandrequelques un des textes que nous avons produits.Les volontaires exposent oralement à Alexandre ce qu'ils ont écrit. Echange oral sur le contenu des différents textes étudiés.

Etape 2 : Comprendre que tous les isolants n'ont pas les mêmes caractéristiques.

Collectif 15' Pour éviter les pertes d'énergie dans une maison, il faut utiliser des matériaux isolants. Mais lesquels ?Sugérer que l'on peut trouver une liste de matériaux isolants sur Internet. Consultation de sites Internet. Exemple : http://conseils-thermiques.org/contenu/isolation_materiaux_isolants.php. Il est difficile de prévoir les questions que ce site va susciter.

Récré

Etape 1 : Élaboration d'un dispositif expérimental.

Groupes de 3 25' Par groupe vous allez inventer une

expérience qui nous permettra de classer les matériaux isolants trouvés sur Internet. Attention : certains matériaux sont souples et d'autres non. Il faut que le dispositif soit facile à mettre en œuvre. Chaque groupe va-t-il tester plusieurs isolants ou bien unseul ?

Etape 2 : Présentation des propositions. Groupes de 315'

Chaque groupe présente au reste de la classe et à Alexandre son dispositif expérimental.

Etape 3 : Conclusion. Collectif5'

Il ne faut faire varier qu'un seul paramètre : le type d'isolant.Chaque groupe utilisera donc le même dispositif expérimental et testera un seul isolant.On pourra également tester plusieurs épaisseurs du même isolant.

Travail décalé collectif Ramener à l'école des matériaux isolants différents et réaliser les dispositifs expérimentaux.

Séance 1 : Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Séance 5 : Séance 6 : Séance 7 :

L'isolation thermique - séance n° 3

Utilisation des dispositifs expérimentaux élaborés à la séance n° 2

Compétences de fin de CycleMaîtrise de la langue française

– s'exprimer à l'oral comme à l'écrit dans un vocabulaire approprié et précis.– Rédiger un texte explicatif.

Principaux éléments de mathématiques et culture scientifique et technologique– Pratiquer une démarche d'investigation : savoir observer, questionner.– Mettre à l'essai plusieurs pistes de solution.– Construire quelques représentation simples : tableaux, graphiques.

Objectifs pour l’enseignant- Trouver une échelle commune pour graduer les axes d'une courbe.- Interpréter les résultats d'une expérience

Vocabulaire- réinvestissement du vocabulaire acquis lors des séances précédentes.

Pré requis- Réécritures des textes produits lors de la deuxième séance.

Matériel

Textes produits lors de la deuxième séance. Vidéo projecteur et ordinateur connecté à Internet. Matériel de test pour chaque matériau isolant testé : fabrication assurée, par sécurité, par l'enseignant.

Dispositif expérimental et mode opératoire

Déroulement

Étapes de la situation d’apprentissageDurée

organisationPhases de la conduite de classe

Etape 1 : Prendre en compte les remarques de notre intervenant

10' Un groupe d'élève présente à notre intervenant le dispositif expérimental utilisé et le mode opératoire ( voir texte séance 2 ).Chaque groupe de 3 élèves testeraun seul matériau isolant. Tous les groupes disposeront du même matériel de test.On relèvera également la température d'une bouteille dans un carton sans isolant autour et celle d'une bouteille seule.

Etape 2 : Relevés de température et élaboration de l'échelle utilisée pour la représentation graphique.

Groupes de 3 35'

Nous allons, par groupe de trois, relever la température de l'eau dans les bouteille toutes les 5 minutes.Pour faciliter l'utilisation des résultats, il faudra représenter ces données sur un graphique.Chercher, par groupe, un système de graduation des axes qui permette une bonne visualisation des données.

Récré

Etape 1 : Groupes de 3 25'

Chaque groupe élabore un graphique différent mais avec le même système d'axes.Comment les comparer facilementavec du papier calque ?

Etape 2 : Conclusion. Collectif20'

Il suffit de reporter chaque courbesur le papier calque et la comparaison est immédiate.Interprétation des premiers résultats : classement des différents isolants thermiques.

Les meilleurs isolants thermiques sont ceux qui conservent la température la plus élevée.

Travail décalé individuel Rédiger, individuellement, un compte rendu de l'expérience.

Séance 1 : Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Séance 5 : Séance 6 : Séance 7 :

L'isolation thermique - séance n° 4

Compte rendu des expériences effectuées à la séance n°3 et conclusions.

Compétences de fin de CycleMaîtrise de la langue française

– s'exprimer à l'oral comme à l'écrit dans un vocabulaire approprié et précis.– Rédiger un texte explicatif.

Principaux éléments de mathématiques et culture scientifique et technologique– Pratiquer une démarche d'investigation : savoir observer, questionner.– Interpréter quelques représentation simples : tableaux, graphiques.

Objectifs pour l’enseignant

- Interpréter les résultats d'une expérience.- Comprendre comment la physique essaie d'expliquer les phénomènes que nous obervons.

Vocabulaire– réinvestissement du vocabulaire acquis lors des séances précédentes.– Résistance et conductivité thermique.

Pré requis- Séances précédentes.

Matériel

Documents 1, 2, 3 et 4 Vidéo projecteur.

Déroulement

Étapes de la situation d’apprentissageDurée

organisationPhases de la conduite de classe

Etape 1 : Analyse des résultats des expériences.

Collectif

15' Projection du document 1 qui montre les résultats de l'expérience sur plusieurs heures.Projection du document 2 rappelant les dispositifs expérimentaux utilisés.Faire constater que l'épaisseur du matériau semble avoir une influence sur ses performances en terme d'isolation thermique.

Etape 2 : Explication physique des résultats obtenus

Collectif 30'

Intervention d'Alexandre et présentation des notions de résistance et de conductivité thermique.Expliquer ce que veut dire « inversement proportionnel »

Récré

Etape 1 : Analyse d'un catalogue d'un magasin de bricolage présentant différents matériaux isolants.

Collectif 25'Projection du document 3.D'où provient ce document ? Quelles informations donne-t-il ?

Repérer :Le type d'utilisation de

chaque isolant ( combles, plancher, etc …)

La valeur de la résistance thermique donnée pour chaque matériau.

Etape 2 : Comparer les performances des matériaux présentés aux pertes énergétiques dans une maison.

Collectif20'

Projeter le document 4.Les performances thermiques présentées par le catalogue correspondent-elles aux pertes constatées dans une maison non isolée ?

Travail décalé individuel Rédiger, individuellement, un compte rendu résumant ce qui a été vu lors de cette séance.