Solen LM1 MEEF PE ESPE Rennes

Dossier CRPE : L'air

L'air est-il de la matière ?

CE1

a) Les propriétés de l'air …........................................................................................ 1-2

b) Le vent …........................................................................................................................ 2

a) Progression selon l'évolution des capacités cognitives des élèves ... 2-3

b) Les difficultés spécifiques relatives à l'air ….................................................... 3

c) La place de l'écrit en sciences …....................................................................... 3-4

d) La démarche d'investigation ….............................................................................. 4

e) La différenciation pédagogique en sciences …............................................... 4

f) L'évaluation en sciences …...................................................................................... 4

Sommaire

Introduction …........................................................................................................... 1

I - Synthèse des fondements scientifiques relatifs à l'air .... 1 à 4

1. Savoirs scientifiques ......................................................................................... 1-2

2. Savoirs didactiques ….................................................................................... 2 à 4

II - Séquence d'enseignement  : L'air est-il de la matière ? .... 5 à 10

1. La séquence ….................................................................................................. 5 à 8

2. Séance détaillée …........................................................................................ 8 à 10

3. Documents annexes de la séance détaillée …......................................... 10

Conclusion …............................................................................................................. 10

Bibliographie/Sitographie

Former des élèves citoyens conscients des enjeux écologiques nécessite que les élèvescomprennent le monde qui les entoure. Pour cela, il faut construire un socle deconnaissances, capacités et attitudes scientifiques. L'air est un gaz invisible et les élèves n'ont pas conscience de son existence autour d'eux.En maternelle et au CP, le travail sur l'air est essentiellement basé sur l'observation desobjets qui bougent, dehors, à cause du vent. Ainsi, au CE1, les élèves sont prêts à se posercette question : L'air est-il de la matière ?Le choix fait dans la séquence qui va être présentée est donc d'étudier l'existence et lamatérialité de l'air afin de comprendre, par l'étude de multiples objets, comment l'air les faitfonctionner. Le mode de travail sera essentiellement la démarche d'investigation.

La Terre est entourée d'une atmosphère* gazeuse formée d'air. L’air est un mélange gazeuxconstitué de : 78 % de gaz diazote, 21 % de gaz dioxygène, 1 % d’autres gaz (argon etdioxyde de carbone essentiellement).* couche gazeuse qui enveloppe certains astres

a) Les propriétés de l'air

L'air comporte quelques propriétés que l'on peut étudier à l'école primaire et au collège.

L'air est de la matière** (donc il possède les propriétés de la matière)

L'air est un gaz (donc il possède les propriétés de l'état gazeux)

L'air est un gaz particulier (donc il a des propriétés spécifiques quene possèdent pas les autres gaz)

il peut changer d'état (airliquide) il interagit avec d'autresmatières (il peut exercer une force) il se dilate il peut se déplacer il se conserve il est pesant

il n'a pas de forme propre il occupe tout le volume dont il dispose il est compressible,élastique et expansible***

c'est un mélange de gaz+ il peut être pollué il permet la respiration humaine Il entretient les combustions

il est inodore il est incolore (invisible) lorsqu'il estimmobile, on ne le sent pas

Propriétés généralement étudiées au cycle 1 Propriétés généralement étudiées au cycle 2 Propriétés généralement étudiées au cycle 3 Propriétés généralement étudiées au collège Propriétés évoquées ou étudiées dans la séquence pédagogique de la 2e partie** ce qui constitue tout corps ayant une réalité tangible (tout ce qui a une masse et occupeun volume est de la matière)*** dont le volume peut être augmenté

La matière est caractérisée par 3 états : - solide (ne concerne pas l'air)- liquide : état désordonné, qui a un volume propre mais pas de forme propre, les entitésconstitutives sont en mouvement incessant mais il existe des interactions entre elles

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Introduction

I) Synthèse des fondements scientifiques

1. Savoirs scientifiques

L'AIR N'A PAS DE FORME PROPRE

- gazeux : état désordonné, qui n'a ni volume propre ni forme propre (il occupe tout l'espacedisponible), les entités constitutives sont en mouvement incessant et il n'existe presque pasd'interactions entre elles

L'air ayant une masse, il exerce une pression sur tout corps. Et une pression est uneintensité de force par unité de surface.Lorsque l'on met les particules de l'air en mouvement, et qu'on dirige leur trajectoire vers unobjet, ces particules se comportent comme des balles que l'on jette : plus elles vont vite etplus la force qu'elles exercent est intense.

Fonctionnement du moteur à réaction (avions)Ces moteurs utilisent la force d'éjection du gaz pour propulser l'engin. Deux phénomènesinterviennent pour accélérer les particules : - la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur : le gaz est stocké, compressé. Ladifférence de pression entre l'intérieur et l'extérieur est donc importante. Le gaz se déplacedes hautes pressions vers les basses pressions : il est violemment éjecté lors de salibération. Ce phénomène est observable avec un ballon de baudruche qui se propulselorsqu'on le lâche.- dans les moteurs à réaction, l'accélération des particules est plus importante que celleengendrée par la différence de pression. Le gaz est tellement compressé dans le moteur qu'ildevient presque liquide. Libéré, il repasse de l'état liquide à l'état gazeux. Ce changementd'état ajoute à la force d'expulsion du gaz lorsqu'il est relâché.Cette force d'expulsion est toujours accompagnée par une force qui lui est opposée : la forcede « poussée ». Celle-ci augmente avec la masse du projectile et sa vitesse initiale. Celaentraîne la propulsion de l'appareil.

b) Le vent

Une masse d'air froid s'appelle un « anticyclone » (hautepression) et une masse d'air chaud une « dépression »(basse pression).L'air se déplace des hautes pressions vers les bassespressions (donc de l'air froid vers l'air chaud). Les massesd'air se déplacent donc de cette manière. Le vent est créépar les déplacements de ces masses d'air.

a) Une progression selon l'évolution des capacités cognitives des élèves

C'est le stade pré-opératoire chez Piaget. On étudie souvent les propriétés del'air qui donnent lieu à des manifestations directement perceptibles (le vent quisouffle dehors, bulles dans l'eau,...). L'objectif est de faire comprendre que despropriétés bien connues de la matière sont aussi des propriétés de l'air. Exemple d'activité : pousser un ballon de baudruche avec ses mains (ou unbâton) puis en soufflant dessus. Effectuer la même action motrice avec sa mainou avec de l'air va progressivement fonder un parallélisme entre un objetmatériel, et l'air (également un « objet matériel »).

Au CE1 (7 ans) commence le stade des opérations concrètes. L'enfant est deplus en plus capable de se décentrer et d'effectuer des opérations mentales.Cependant ces opérations mentales ont besoin d'être très concrétisées(matériel, …). L'état gazeux représente donc une part très spécifique des apprentissages(notamment pour la notion de conservation), par rapport à celle des solides et

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2. Savoirs didactiques

CYCLE 1

CYCLE 2

L'AIR PEUT INTERAGIR AVEC D'AUTRES MATIERES (L'AIR PEUT EXERCER UNE FORCE)

Carte isobare (Météo France, s.d.)

des liquides (visibles et palpables). Dans cette tranche d'âge, les lois deconservation de la matière (substance, poids, volume) ne sont pas encoreconstruites. Les apprentissages nécessitent donc des traitements didactiquesparticuliers. Le piège pour un enseignant est de passer trop de temps sur les« non-propriétés » (invisibilité, non-palpable), ce qui renforce le blocage del'élève pour considérer l'air comme de la matière.

Le problème de la matérialité de l'air n'est, en général, pas résolu à la fin ducycle 2. Les élèves s'appuient encore, pour raisonner, sur leurs expériencessensibles (par exemple : ils estiment qu'un ballon bien gonflé est plus légerqu'un ballon dégonflé puisque les rebonds sont meilleurs). C'est pourquoi lesactivités en rapport avec la conservation de l'air sont toujours intéressantes aucycle 3, bien qu'elles intéressent essentiellement le cycle 2.

b) Les difficultés spécifiques relatives à l'air

La principale difficulté des élèves est de réussir à voir l'air comme de la matière. Cettedifficulté est renforcée par le langage courant ainsi que par les représentations du mondepréalables des élèves.→ « aller prendre l'air » sous-entend que l'air se trouve à l'extérieur et pas à l'intérieur→ « un courant d'air » renforce l'idée que l'air n'existe que lorsque l'on sent sa présence→ on dit souvent qu'on « manque d'air » quand on a trop chaud dans une pièce fermée→ un récipient (verre, bouteille, …) est souvent qualifié de « vide » lorsqu'il n'y a pas deliquide dedans. Or ce récipient est en fait rempli d'air. Dans le langage courant, par « vide »est entendu l'absence de matière solide ou liquide. Cependant dans le langage scientifique,par « vide » est entendu l'absence de matière solide, liquide ou gazeuse.

Les élèves ont des a priori sur le monde et son fonctionnement qu'il faut progressivementfaire évoluer : ils ne conçoivent que ce qu'ils perçoivent avec leurs organes des sens.Au cycle 3, ils sont suffisamment familiarisés avec l'air pour ne pas mettre en doute sonexistence. Mais l'air n'a pas pour autant acquis le statut de matière (conçue implicitementcomme visible, palpable,...).

c) Les écrits en sciences

Ils permettent une élaboration plus structurée de la pensée (mieux définir son point de vue etsa représentation) un retour réflexif et une obligation d'organiser son raisonnement.

Le dessin d'observation est une représentation la plus fidèle possible de la réalité. Le schéma est fonctionnel. C'est une représentation simplifiée et symbolique d'un objet.Cela demande un fort engagement cognitif (notamment l'abstraction) qui doit se mettre enplace de façon progressive chez l'enfant. Dans la séquence (partie II) est introduite pour la première fois la notion de « schéma ».

Cette notion relève donc plus (dansle cadre de la séquence) de règlesde représentation, plutôt que deschématisation : → emploi de mots justes (bassine,eau, bulles d'air)→ codage (flèches, couleurs),→ légende→ dessiner l'essentiel (ce qu'on voit

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CYCLE 3

DU DESSIN D'OBSERVATION A LA SCHEMATISATION

DIFFICULTES DUES AU VOCABULAIRE COURANT : LES EXPRESSIONS DE LA VIE QUOTIDIENNE

DIFFICULTES DUES AUX REPRESENTATIONS DES ELEVES SUR LE MONDE

1er dessin d'observation d'un élève de CE1 en février

et non pas ce qu'on fait).

Cette première introduction à la schématisation sera une base sur laquelle pourronts'appuyer les enseignants (renforcer, ajouter, améliorer) dans les années de scolaritésuivantes.

Elle permet à l'enseignant de confronter des représentations différentes et de s'appuyer surces représentations pour élaborer ses séances.Pour le schéma, elle permet de déterminer les manques (flèches, codage, mots, légende) etde supprimer les détails inutiles (personnage, main) pour aller à l'essentiel (fonctionnalité).

C'est un document progressivement élaboré et complété par l'élève au cours de sa scolarité.Il rassemble tous les écrits réalisés pendant les séances de sciences en classe. Il faitcoexister deux sortes d'écrits :

– les écrits personnels (où l'élève explicite ce qu'il pense, ce qu'il a compris, cela luipermet de structurer sa pensée)

– les écrits collectifs (produits par un groupe ou par la classe entière) qui serontcomparés au savoir établi. Dans les écrits collectifs, on trouve les écritsvalidés/institutionnalisés, qui sont corrigés.

d) La démarche d'investigation

C'est une démarche d'enseignement composée de plusieurs phases : – situation-problème, appropriation du problème– formulation de protocoles possibles et d'hypothèses – investigation, confrontation des résultats aux prévisions– structuration des connaissances (formulation écrite, élaborée par les élèves avec

l'aide de l'enseignant, des connaissances nouvellement acquises)C'est un moyen de prendre en compte les représentations des élèves.

e) La différenciation pédagogique en sciences

Selon P. Perrenoud, « Différencier, c’est organiser les interactions et les activités de sorteque chaque élève soit constamment ou du moins très souvent confronté aux situationsdidactiques les plus fécondes pour lui ». (Perrenoud, 1995)

La différenciation pédagogique peut s'opérer à travers différents dispositifs : les contenus(objectifs, matériel, niveau de complexité, aménagement du cahier), les processus (ladémarche des élèves pour accomplir la tâche, qui demande de mettre en place desstratégies pédagogiques), les productions (la manière de présenter les apprentissages desélèves) et l'environnement (physique : groupements d'élèves variés, affichages,accessibilité du matériel / affectif : documents qui reflètent une variété de cultures, ...).

f) L'évaluation en sciences

L'évaluation des connaissances peut être effectuée en fin (sommative), au début(diagnostique) ou en cours de séquence (formative). Elle peut prendre la forme d'unerestitution orale ou écrite (schémas, QCM, questionnaires, ...). Mais elle doit être en liendirect avec les exercices proposés auparavant dans la séquence.

Les capacités et les attitudes, ne font pas systématiquement l'objet d'une évaluation (par ex,la démarche d'investigation doit avoir été pratiquée plusieurs fois avant d'être évaluée).

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LE CARNET DE SCIENCES/CAHIER D'EXPERIENCES

L'ANALYSE COLLECTIVE DES ECRITS

J'ai testé cette séquence dans une classe de CE1 fin février. Le niveau était homogène et lesfamilles étaient issues pour la plupart de milieux sociaux favorisés. Cette classe avait déjàtravaillé sur le vent au CP. Les élèves avaient, pour la plupart, une culture et desconnaissances déjà bien en place sur le sujet. Ils possédaient un cahier « Questionner lemonde » avec une partie sciences, dont ils se sont servis pour coller les feuilles distribuéeset écrire les traces écrites. Après avoir été élaborées collectivement, les traces écrites sontcopiées à un autre moment de la journée, dans le cadre du français : L'écrit.

Séquence : L'air est-il de la matière ? Durée : 3 h 40 min

Programme Cycle 2 (2016) Socle commun

Questionner le mondeQuestionner le monde du vivant, de lamatière et des objets→ Qu'est-ce que la matière ?« Mettre en œuvre des expériences simplesimpliquant l'air. Existence, effet et quelquespropriétés de l'air (matérialité etcompressibilité de l'air) »Français- Comprendre et s'exprimer à l'oral- ÉcrireEMC- Exprimer son opinion et respecter l’opiniondes autres- Être capable de coopérer- Se sentir membre d’une collectivité - Confronter ses jugements à ceux d’autruidans une discussion ou un débat argumentéet réglé- Savoir s’intégrer dans une démarchecollaborative et enrichir son travail ou saréflexion grâce à cette démarche

D1 : Les langages pour penser etcommuniquer.→ Comprendre, s'exprimer en utilisant lalangue française à l'oral et à l'écrit → Comprendre, s'exprimer en utilisant leslangages mathématiques, scientifiques etinformatiquesD2 : les méthodes et outils pour apprendre→ Coopération et réalisation de projetsD3 : La formation de la personne et ducitoyen→ Expression de la sensibilité et desopinions, respect des autres→ Réflexion et discernement → Responsabilité, sens de l'engagement etde l'initiative D4 : Les systèmes naturels et lessystèmes techniques→ Démarches scientifiques → Conception, création, réalisation D 5 : les représentations du monde etl'activité humaine → Invention, élaboration, production

Objectifs générauxde la séquence

Compétences associées

- Aborder lamatérialité de l'air : ilrésiste, il occupe toutl'espace, il peutexercer une force- Mettre en œuvre desexpériences simplesen pratiquant ladémarched'investigation- rencontrer la notionde « schéma » et enconnaître quelquescaractéristiques

Connaissances :- avoir conscience de l'existence de l'air même lorsqu'il est immobile- avoir conscience de la matérialité de l'air lorsqu'il est enmouvement et lorsqu'il est immobile (on peut le capturer, ledéplacer, il peut exercer une force)- connaître et différencier quelques objets qui fonctionnent grâceaux mouvements d'air et des objets qui produisent des mouvementsd'air- connaître quelques caractéristiques du schémaCapacités :- réaliser et interpréter quelques expériences simples montrantl'existence de l'air- réaliser un schéma clair et lisibleAttitudes :

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II – Séquence d'enseignement : L'air est-il de la matière ?

1. Séquence pédagogique

simples - travailler en groupe

Pré-requis/Compétences utilisées pendant la séquence

- le vent s'observe dehors et fait bouger des choses sensibles (cycle 1, CP)- donner son point de vue et argumenter, écouter les idées des autres et en tenir compte

Objectifs et Compétences spécifiques associées

Déroulement

Séance 1 : L'air occupe tout l'espace disponible (35 min)

Aborder la matérialité de l'air, etle fait qu'il occupe tout l'espacedisponible

Connaissance(s) : comprendreque l'air est matériel (on peut leprendre et l'enfermer dans unsac) et qu'il occupe tout l'espace

* L'air est partout autour denous même si on ne le voitpas. On peut le capturer dansun sac.

Mise en situation : Les sacs mystérieux« Que contiennent ces 3 sacs ? » (eau, sable, air)→ les sacs sont fermés, discussion : le sac d'air résistecomme le sac d'eau et de sable, donc il y a bien quelquechose à l'intérieur (on valide en perçant le sac près duvisage d'un élève)« Il y a bien de l'air dans le sac. Qu'est-ce que l'air ? »→ Réalisation d'un affichage avec les représentationsinitiales et les questions des élèves.

Recherche : Expérience pour répondre à : « Est-ce qu'ily a de l'air seulement dans le sac? Est-il partout dans laclasse ?» : par binômes : remplir un sac d'air à un endroitdifférent dans la classe. Dessin de l'action réalisée.Mise en commun : rassemblement des sacs : on peutprendre de l'air partout. Observation de quelquesdessins, 1ères remarques sur leur fonction de mémoireet les informations nécessaires ou inutiles.Institutionnalisation : Trace écrite collective (*)

Séance 2 : Quelques expériences qui montrent l'existence de l'air – début (45 min)

- pratiquer les premières étapesd'une démarche d'investigation :situation-problème, appropriationdu problème, formulation deprotocoles possibles etd'hypothèses - commencer à verbaliser lescaractéristiques du schéma

Connaissance(s) : lister les

Mise en situation : Rappel séance 1. Reprise de laquestion de l'affiche (séance 1) « Peut-on voir l'air ? ».Est-ce que l'on pourrait trouver un moyen de montrer qu'ily a de l'air même si on ne le voit pas ? » Discussion dansla classe. A disposition : du matériel préalablementpréparé par l'enseignant (bassines, seau, cure-dent,pailles, bouteilles, ballons de baudruche, sac plastique) → liste collective de 5 expériences qui permettraient de« voir ou sentir de l'air » (en garder une trace écrite)Discussion : l'expérience envisagée sera présentée auxautres groupes (écriture du matériel, schéma, prévisions)Recherche (groupes) : schéma individuel puis collectifde l'expérience à réaliser + hypothèses sur le résultatattendu (voir les prévisions, séance détaillée)Mise en commun : deux rapporteurs nommés danschaque groupe : ils présentent le travail réalisé.

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Affiche sur les représentations initiales et les questions des élèves sur l'air

caractéristiques principales d'unschémaCapacité(s) : - produire un schéma en tenantcompte des caractéristiqueslistées- élaborer un protocoleexpérimental- langage oral : produire unénoncé clair en tenant comptedu sujet et des autres élèvesAttitude(s) : Travailler engroupe, prendre en compte l'avisde chacun

Commentaire sur le schéma par le groupe classe(Analyse, désaccord, propositions).« Que doit contenir un schéma pour être compris par lesautres? » (construction d'une fiche de référence)Attendus : dessiner l'essentiel - donner un titre etlégender avec des mots justes - codage (flèches)Institutionnalisation : Reprise de l'un des dessinsd'observation sur le tableau en le schématisant

Séance 3 : Quelques expériences qui montrent l'existence de l'air (suite) (40 min)

Voir séance détaillée ci-après

Séance 4 : Les objets mis en mouvement par l'air (40 min)

- faire la différence entre lesobjets qui fonctionnent grâce auxmouvements d'air et ceux quiproduisent des mouvements d'air- étudier un objet technique : lemoulinetConnaissance(s) : - reconnaître et nommerquelques objets qui fonctionnentgrâce aux mouvements d'air etquelques objets qui produisentdes mouvements d'air- savoir que le souffle et le ventsont des déplacements d'air(comparaison entre souffle etvent)Capacité(s) : - être capable de dessiner unschéma lisible - manipuler un objet afin d'enobserver des propriétés

Mise en situation : Tri d'objets à partir d'images surdeux diaporamas : établir plusieurs catégories.- Attendus pour le 1er diaporama : Les objets ayant unrapport avec l'air (ex : avion, moulin) et ceux n'ayant pasde rapport avec l'air (ex : table)- Attendus pour le 2nd diaporama : objets qui fonctionnentgrâce aux mouvements d'air et quelques objets quiproduisent des mouvements d'airRecherche : Étude d'un objet fonctionnant grâce auxmouvements de l'air : Distribution d'un moulinet parbinômes. Les élèves étudient l'objet dehors (vent) puisdans la classe (souffle) → schéma du fonctionnementMise en commun : quelques volontaires présentent leurschéma. Commentaire par le groupe classe.Comparaison entre vent et souffle : le vent et le soufflesont des déplacements d'air.Institutionnalisation : trace écrite construitecollectivement : « L'air peut exercer une force quand ilest en mouvement. Le vent et le souffle sont desmouvements d'air.» (copiée à un autre moment de lajournée)

Séance 5 : Construction d'un objet qui fonctionne grâce à l'air : une voiture àpropulsion (45 min)

- construire un objet qui utilise laforce de l'air pour fonctionner- comprendre l'utilité de chaqueélément d'un objet techniqueConnaissance(s) : l'air peutexercer une force et mettre desobjets en mouvementCapacité(s) : - mener une observationorganisée et ciblée sur un objetpour le reproduire à l'identique- identifier un problème defabrication et proposer des

Mise en situation : Rappel sur les séances précédentes.Présentation et démonstration du modèle de voiture àpropulsion fabriqué par l'enseignant. Discussion avec laclasse pour déterminer comment la voiture marche : l'airqui sort du ballon propulse la voiture.Construction : construction individuelle parmanipulations et observations sur le modèle. Essais desvoitures.Problèmes techniques : chercher à les résoudre seul,puis avec aide (voisin ou enseignant). Exemple : lavoiture n'avance pas car le ballon gonflé traîne derrière :le frottement avec le sol annule la force de propulsion del'air qui sort.

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Affiche schématisant le dessin d'observation du groupe 1

Dessin d'observation du groupe 1

pistes pour le résoudreAttitude(s) : travailler en autonomie * L'air qui sort du ballonpropulse la voiture. L'airexerce une force.

Mise en commun : retour sur les problèmes techniquesrencontrés lors de la fabrication : problèmes résolus (et lamanière dont ils l'ont été), puis problèmes non-résolus,dont le groupe classe discute. Institutionnalisation : trace écrite construitecollectivement et écrite individuellement (*)

Séance 6 : Évaluation (20-25 min)

Compétences évaluées :Connaissances : connaître aumoins une expérience simplemontrant l'existence de l'airCapacité(s) : produire le schémad'une expérience simple

- Faire le schéma d'une expérience réalisée en direct parl'enseignant- répondre (par écrit pour les élèves à l'aise et par oralpour les élèves en difficultés) à la question : « Commentpeut-on faire pour montrer l'existence de l'air ? »

Dans cette séance sont réalisées 5 expériences (une par groupe) proposées par les élèvesdans la séance 2 à partir du matériel mis à disposition par l'enseignant :

• Expérience 1 (bouteille d'eau sans bouchon et ballon de baudruche) : on enfile leballon de baudruche sur le goulot de la bouteille. En appuyant sur la bouteille, leballon se gonfle.

• Expérience 2 (ballon de baudruche) : sentir l'air sortir d'un ballon de baudruche.• Expérience 3 (Bouteille d'eau vide et seau d'eau): plonger la bouteille dans l'eau et

la faire bouger. On observe des bulles.• Expérience 4 (sac plastique, bassine d'eau, cure-dent) : plonger le sac dans la

bassine, le trouer sous l'eau, appuyer dessus : des bulles sortent du trou dans l'eau.• Expérience 5 (paille et bassine d'eau) : souffler dans l'eau avec la paille : on

observe des bulles.

Niveau : CE1 Séquence : L'air est-il de la matière ? Durée totale : 3h40min 25 élèves

Séance n°3 : Quelques expériences quimontrent l'existence de l'air (suite)

Organisation de classe :En classe entière

Durée : 40 min

Objectifs de la séance Compétences associées

- pratiquer les dernièresétapes d'une démarched'investigation : inves-tigation, confrontationdes résultats auxprévisions, structurationdes connaissances

Connaissance(s) : - Savoir que l'air existe en tant que matière- Savoir donner quelques caractéristiques du schémaCapacité(s) : - réaliser un schéma clair et lisible- Réaliser, observer et interpréter quelques exemplesd'expériences simples qui mettent en évidence l'existence de l'airAttitude(s) : réaliser un travail en groupe en étant organisé et enfaisant attention à ce que tous les membres soient actifs

Programme Socle commun

Voir trame de séquence au dessus (partie 1. Séquence pédagogique)

Déroulement Tâches de l'enseignant

Tâchesdesélèves

1) Rappel (2 min) - Classe entière - oral

Rappel : « Comment peut-on montrer que l'air existe ? »- Les élèves rappellent (oral) les expériences et leursprévisions

Reformuler, préciser le vocabulaire

Sesouvenir,expliquer

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2. Séance détaillée : Séance n°3

2) Réalisation des expériences : préparation (5 min) – classe entière – oralFiche n°1 – Fiche n°2

- Présentation de la fiche trace écrite (fiche n°1 en annexen°1): question, prévisions, schéma, observation, conclusion

- Relire l'affiche sur le schéma élaborée à la séance 2

- Distribution et rappel de la fiche EMC « pour bien travailleren groupe » (fiche 2) élaborée en EMC et utilisée à chaquetravail de groupe en sciences depuis le début de l'année→ à compléter après avoir rendu la fiche trace écrite

Expliquer, reformuler les consignes, afficher les mots nouveaux/utiles : bulles d'air, bout-eille, bassine, sac plastique, eau, air, ballon, paille, cure-dent

Lire,expliquer

3) Réalisation des expériences par les élèves (20 min) - groupes – oral/écritFiche n°1 + matériel des expériences (1 expérience par groupe)

- les élèves se répartissent les rôles- les élèves réalisent les expériences→ à disposition des élèves : matériel de l'expérience, cahierde sciences (pour les essais de schéma), fiche trace écrite(annexe n°1), fiche EMC « pour bien travailler en groupe »→ à disposition au tableau : la liste des expériences, l'afficheréférence « schéma »→ Guidage par l’enseignant : organisation dans le groupe,difficultés rencontrées, observations, confrontation avec lesprévisions, rappel aux fiches de référence- travail personnel sur le schéma (cahier de sciences),puis discussion sur la trace qui sera présentée à la classeL’enseignant favorise l’interprétation du schéma individuel parle voisin pour mettre en évidence les points positifs et négatifs.- les élèves complètent la fiche EMC « Travailler engroupe » (annexe n°2)

Aider, guider, préciser le vocabulaire, favoriser les échanges Prendre des photos des groupes.

Expéri-menter,discuter,écrire,réfléchir

4) Mise en commun/correction (10 min) - Collectif – oral

- Les rapporteurs de chaque groupe montrent lesexpériences, expliquent les schémas et les résultats. Les autres élèves peuvent apporter des informationscomplémentaires ou dire pourquoi ils ne sont pas d’accord.→ Pour le groupe qui a le ballon de baudruche : faireobserver aux élèves le comportement du ballon lâché : il sepropulse (notion qui sera réutilisée dans la séance 5)

Préciser le vocabulaire, fairecommenter expériences, schémas, résultats, travail de groupe

rapporterobserverdiscuter,proposer

5) Trace écrite (5 min) - collectif – écrit (écrite à un autre moment de la journée)

Résumé élaboré collectivement à copier dans le cahier desciences. Exemple : « L'air se voit dans l'eau sous forme de bullesou dans un ballon gonflé. On peut aussi sentir de l'air surnotre peau. »

Aider à l'organisation desphrases, et à leurreformulation

Proposerrésumer,reformu-ler

Différentiation

Les élèves plus en difficultés sont dans un groupe. L'expérience du ballon debaudruche leur est attribuée (simple et rapide). Passer du temps avec eux sur le schéma etle raisonnement.

Les élèves en difficultés de compréhension sont sollicités lors des reformulations deconsignes.

Les groupes qui ont terminé avant réfléchissent à une manière de communiquer leursrésultats aux autres classes (affiche).

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Les élèves ont abordé la matérialité de l’air. Ils savent reconnaître sa présence malgré soninvisibilité. Ils connaissent son rôle dans le fonctionnement de différents objets. Ils ontdéveloppé le raisonnement, l’esprit critique et la curiosité. Ils ont utilisé le langage oral etécrit pour communiquer entre eux. Par une première approche de la démarche expérimentale et de la notion de « schéma», ilsont à présent à disposition les premiers outils pour mieux structurer leur pensée.En complément de cette séquence, on pourrait imaginer travailler sur la communication desobservations et des résultats obtenus au travers d'affichages, ou de la création d'un blog.Ce travail sur la matérialité de l'air pourrait également ouvrir sur une première réflexion surles pollutions de l'air (apprentissage que l'on rendra explicite au cycle 3). L'album Ma planèteet moi (Sylvia Vaisman et Bruno Heitz) ainsi que la vidéo « Un dispositif pour mesurer lapollution de l'air » (FTV Éducation, 2019) sont deux supports pouvant être utilisés pouraborder ce thème.

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Fiche n°2Fiche n°1

Difficultés éventuelles Remédiations possibles

Phase 3 : trop de tempsest passé sur lesmanipulations

Vérifier que chacun a manipulé et faire passer le groupe dans lecoin rédaction (qu'ils ont délimité avant l'expérience - fiche n°2).Ils pourront manipuler après.

Phase 3 : temps prévupas assez long pourcertains groupes

Vérifier qu'ils ont fait le schéma en commun. Le reste sera dit àl'oral par les rapporteurs. Il sera de toute façon écrit par lesgroupes sur les affiches lors d'une autre séance.

Phase 3 : Les expériences ne marchent pas

Faire discuter les élèves sur les raisons pour lesquellesl'expérience n'a pas fonctionné, et en proposer une autre, enchangeant pour qu'elle marche.

Conclusion

3. Documents annexes de la séance détaillée

Académie de Bordeaux. (2019). Différenciation pédagogique. Récupéré de https://ent2d.ac-bordeaux.fr/disciplines/sciences-physiques/differenciation-pedagogique/

Courant, F., Gonner, B., & Gourmaud, J. (2016, 16 août). Comment l'air exerce-t-il de laforce? - C'est pas sorcier [Fichier vidéo]. Récupéré de https://www.youtube.com/watch?v=AU1rrJVShw0

Direction de l'enseignement scolaire (Eduscol). Fiche 3 Air. Consulté sur http://pedagogie.ac-limoges.fr/physique-chimie/IMG/pdf/air.pdf

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FTV Education. (2019, 16 janvier). Un dispositif pour mesurer la pollution de l'air. Récupéréde https://education.francetv.fr/matiere/decouverte-des-sciences/ce1/video/un-dispositif-pour-mesurer-la-pollution-de-l-air

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Bibliographie / sitographie