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La matière
Séquence pédagogique n°1
Comment retrouver l’eau propre ?
Objectif méthodologique
Les activités pédagogiques proposées dans ce travail permettront
aux élèves d’apprendre à :
Valider des hypothèses
Concepts travaillés
- Liquides miscibles non miscibles
- Solides solubles et insolubles
- Décantation, filtration, mélange
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Description de la séquence
Première séance : 45 minutes
A/ Annonce de l'objectif aux élèves
« Des élèves ont proposé des hypothèses et des expérimentations pour répondre à une
question posée par leur maître (voir « Fiche élèves n° 2 »), nous allons essayer de trouver
celles qui permettent de répondre à la question, et nous allons apprendre à valider des
hypothèses ».
Les élèves peuvent alors placer une croix dans la cible représentant les différentes
étapes de la démarche et donc les compétences méthodologiques à travailler : « Fiche
élèves n° 0 ».
B/ Présentation de l'activité
Les élèves lisent individuellement la « Fiche élèves n° 1 ». Le maître les accompagne en
répondant à leurs questions, en les aidant à interpréter les illustrations, en leur demandant
de reformuler ce qu’ils ont compris... (Une lecture oralisée réalisée par les élèves n'est pas
nécessaire. Hésitante, elle peut gêner la compréhension).
Avant de proposer le travail à partir de la « Fiche élèves n° 2 », un temps de débat
collectif permet aux élèves de verbaliser leurs hypothèses. Il s’agit de leur permettre de
donner leurs idées en réponse à la question « comment retrouver l’eau propre ? ». Ces
idées, écrites par l’enseignant sous la dictée et gardées en mémoire, pourront être
« discutées » (validées) en fin de séquence.
C/ Déroulement des travaux de groupes
Consignes
- sur la « Fiche élèves n °2 », choisir 2 idées à vérifier (hypothèses) puis des expériences
pour vérifier les idées que vous avez choisies. Une ou deux expériences pour chaque
idée.
- inscrivez vos choix dans les cadres de la « Fiche élèves n° 3 ». Expliquez comment
l’eau va être « nettoyée ».
Travail en groupes de trois
Le choix des hypothèses et des expérimentations à conduire se fera en interactions entre les
élèves. Les écrits sont individuels.
Pendant le travail de groupes le maître reformule les consignes et surtout, selon les besoins
des groupes, il questionne pour faire expliciter et justifier les choix d’hypothèses et
d’expérimentations.
Lors de ce questionnement ce ne sont pas des réponses justes qui sont attendues mais des
explications « logiques ». (voir exemple de questionnement p. 7). Les enfants seront invités, à la
fin de leurs expériences, à se rappeler ce qu'ils avaient alors explicité et à comparer avec les
résultats obtenus.
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Deuxième séance : 1h
A/ Préparation
Au début de la séance le maître réalise, pour et avec les élèves, différents mélanges. Ceux
proposés sur la « Fiche élèves n° 1 » et d'autres : eau et semoule, eau et café soluble, eau et
vinaigre, eau et craie, eau et lait, eau et savon en paillettes, eau et savon liquide...
Il y aura plusieurs verres d'un même mélange.
Tous les mélanges sont rassemblés dans un coin de la classe et étiquetés.
Le maître fournit le matériel nécessaire : cuvette, passoires, tamis, filtre à café, entonnoir,
coton hydrophile, serviettes démaquillantes... à chacun des groupes.
B/ Expérimentations
Consignes
« Pour chacune des expériences que vous avez prévues, choisissez deux mélanges qui
vous paraissent convenir. Vous devez pouvoir justifier votre choix avant de faire
l’expérience ».
Travail par groupes de trois
Rôle du maître
En passant dans les groupes, questionner les élèves pour faire expliciter leurs choix, leurs
observations, leurs conclusions...
Il s’agira de permettre aux élèves de revenir aux hypothèses qu’ils avaient choisies,
d’expliciter clairement leurs observations, de relancer le questionnement, d’anticiper
sur les résultats et la validation des hypothèses.
C/ Travail d’écriture
Les élèves rédigent par groupes un petit texte (quelques lignes) pour relater leurs
observations, les résultats de leurs expériences : ce qu’ils ont vu, ce qu’ils pensent de leurs
idées choisies... (un seul écrit pour chaque groupe).
Troisième séance : 1h
A/ Travail de groupes
Les groupes constitués par le maître rassemblent des élèves n’ayant pas travaillé ensemble
pour les expérimentations.
Chaque élève peut utiliser ses écrits : la « Fiche élèves n° 3 » et le document réalisé par son
groupe (photocopies) en fin de travail d’expérimentation.
Chaque groupe échange pour chercher des réponses aux questions de la « Fiche élèves
n° 4 ». Le travail de rédaction sur la fiche n’est pas obligatoire.
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Les élèves peuvent ensuite écrire leurs "trouvailles" sur des affiches (une par question) afin
de préparer la mise en commun.
B/ Mise en commun
La mise en commun débutera par une lecture des affiches (lecture silencieuse puis par le
maître).
Consignes de lecture
« Retrouver sur chaque affiche ce que tous les groupes ont trouvé, les hypothèses ou
idées qui étaient bonnes… ».
A la suite du débat entre les élèves, le maître proposera une phrase synthèse pour chaque
affiche afin de valider les hypothèses.
Il sera alors possible d’afficher aussi les hypothèses données par les élèves lors de la
première séance. Ils mettront en évidence celle qu’ils valident, celles qu’ils ont oubliées…
Les élèves seront alors amenés à utiliser du vocabulaire tel que : décantation,
filtration.
Les différentes phrases de synthèse pourront être recopiées au dos de la « Fiche élève
n°4 ».
Quatrième séance : 45 minutes
A/ Lecture individuelle Les élèves choisissent un texte (ou un extrait) à lire dans une liste proposée par le maître,
ou lisent un seul texte imposé. Ces textes pourront être choisis dans la documentation pour
les élèves ci-après (p 11). Il pourra s’agir de :
- eau potable et pollution : l’eau du robinet et l’eau calcaire ;
- l’eau de la mer : la lutte contre les marées noires, la mer un réservoir d’eau salée ;
- une prison pour la saleté.
Il sera intéressant que tous les élèves ne lisent pas le même texte afin de rendre l’échange
collectif enrichissant. On pourra aussi différencier les difficultés des textes en fonction du
niveau de lecture des élèves. En cas de difficulté, le texte peut aussi être lu par
l’enseignant.
B/ Discussion collective Les élèves sont invités à relater ce qu’ils retiennent des textes et les liens qu’ils font entre
ces textes et les expériences qu’ils ont conduites.
Au cours de cette quatrième séance il sera aussi intéressant de proposer aux élèves
d’autres expériences pour découvrir des procédés qui facilitent la séparation de corps
mélangés à des liquides :
- L’eau peut être séparée du sable mélangé par ajout d’eau savonneuse. En agitant l’eau,
le savon mousse et les particules de minerai sont « capturées » par la mousse du savon.
Il suffit alors d’enlever délicatement la mousse qui se trouve à la surface de l’eau ;
- Pour un mélange similaire, en ajoutant du blanc d’œuf, celui-ci emmène les impuretés
au fond du récipient ;
- Pour un mélange d’eau et de vin, on pourra aussi procéder par solidification en faisant
geler le liquide au congélateur. Le vin sera alors séparé de l’eau.
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Fiche du maître
Exemple de questionnement conduit par le maître lors du choix des
hypothèses (Il s’agit, au début du travail, d’aider l’élève à réfléchir plutôt que de rechercher, voire d’induire des
réponses justes)
* Si vous faites cette expérience, comment l'eau va-t-elle pouvoir être
propre ?
* Qu'est-ce qui va se passer pour que l'eau devienne propre dans cette
expérience ?
* A la fin de l'expérience, qu'aurez-vous obtenu ? Comment sera l’eau ? Où
sera la saleté ?...
Exemple de questionnement conduit par le maître lors des expérimentations
* Etes-vous certains que cette expérience marchera pour ce mélange ?...
* L'eau est-elle propre ? Qu'avez-vous fait ? Aviez-vous déjà fait ceci pour
nettoyer quelque chose d’autre ?
* Quelle était votre idée ? Était-elle bonne ? Est-ce toujours une bonne idée ?
* Et si vous essayiez d'autres mélanges ?...
Exemples de phrases synthèses Précautions importantes
Les textes ci-dessous ne sont que des exemples. Dans tous les cas, les textes écrits devront correspondre aux
« trouvailles » des élèves pendant le travail. Les formulations resteront donc très proches des écrits des élèves
réalisés sur les affiches. Le vocabulaire “scientifique” ne sera introduit que comme un outil pour expliciter ce qui a
été observé et questionné.
Exemple n° 1
- Il existe des barrages pour les saletés qui permettent de retrouver l’eau propre. Pour séparer
des mélanges, on peut utiliser des filtres, des passoires... C’est la filtration. Elle peut se faire
lorsque des solides sont mélangés dans un liquide.
- Lorsque l’eau se repose, on peut la nettoyer. Il faut la faire couler lentement si c’est un
mélange d’un solide insoluble dans un liquide (le dépôt reste au fond ou en surface comme
pour les lentilles par exemple). Il faut enlever la saleté à la surface dans le cas d’un mélange
d’un liquide non miscible dans un autre liquide. C’est la décantation.
- Pour certains mélanges, nous n’avons pas trouvé de solutions pour retrouver l’eau propre.
C’est dans les cas où le liquide se mélange bien à l’eau, ou lorsque les solides ne se voient
plus (le mélange est homogène). Peut-être qu’il existe des solutions ?
Exemple n° 2
- Les barrages pour la saleté fonctionnent si la saleté se voit, ou si les deux produits mélangés
ne se ressemblent pas. Les filtres, les passoires sont des barrages pour la saleté.
- Laisser l’eau se reposer permet aussi de retrouver de l’eau propre.
Si les saletés tombent au fond, il faut enlever l’eau. Exemples : le sable, les cailloux...
Si les saletés restent à la surface, il faut enlever la saleté.
- On n’a pas trouvé de “produits” pour “laver” l’eau. Peut-être qu’ils existent ?
Fiche élèves n° 0 Je travaille la démarche scientifique
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Pour chaque question tu pourras noter avec une croix les étapes de la démarche
que tu vas travailler.
Observer un phénomène,
poser une question
CM2
Expliciter une ou
plusieurs idées pour
répondre au
problème. Faire des
hypothèses
CM1
CE2
CE2
CM1
CM2
CE2
CM1
CM2
Inventer et réaliser
des expériences
Présenter et
communiquer
des résultats
CM2
CM1
CE2
CE2
CM1
CM2
Interpréter
des résultats
Fiche élèves n° 1 Comment retrouver de l’eau propre ?
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Dans une école des élèves avaient fait différents mélanges :
un verre d'eau avec du sucre
un verre d'eau avec du sable
un verre d'eau avec du sel
Leur maître leur a alors demandé de chercher comment retrouver l’eau
propre qu’ils avaient au départ.
Les élèves ont alors cherché ce qui nettoie l’eau. Ils ont fait une liste d’idées à
vérifier. Ce sont des hypothèses.
Ensuite, ils ont cherché des choses à faire à l’école pour être sûrs que ce qu’ils
ont dit est vrai. Ils ont fait une liste d’expériences pour vérifier.
Tu trouveras ces deux listes sur la « Fiche élèves n°2 ».
un verre d'eau et de sirop de grenadine
un verre d'eau avec de l'huile
un verre d'eau et du café non soluble
Fiche élèves n° 2 Comment retrouver de l’eau propre ?
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Liste d’idées à vérifier (hypothèses)
- Pour nettoyer l’eau, il faut faire un barrage rien que pour la saleté.
- A la mer, quand il fait beau le sable n'est pas avec l'eau. Elle ne bouge pas.
Elle est propre et l'on peut voir les poissons. Pour nettoyer l'eau, il faut
peut-être attendre qu’elle ne bouge plus ? La saleté s’en va.
- Parfois il est possible de nettoyer l’eau, mais, d’autres fois, non.
- Pour nettoyer l’eau, il faut faire fondre la saleté.
Liste des expériences inventées par les élèves
- Ils ont passé le mélange d'un verre dans une passoire très très fine.
- Ils ont fait des mélanges dans un verre et ont attendu longtemps.
- Ils ont essayé de passer l'eau avec un tamis.
- Ils ont versé le verre dans une grande cuvette et l'ont remplie d'eau chaude.
- Ils ont mis du savon liquide dans l’eau puis ils ont bien mélangé.
- Ils ont attaché une bouteille d’eau boueuse à une ficelle et ils l’ont fait
tourner très vite sans la lâcher.
Fiche élèves n° 3 Comment retrouver de l’eau propre ?
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Écris ici les idées (hypothèses) que tu choisis dans la « Fiche élèves n° 2 » pour les vérifier.
- Idée n° 1 :
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- Idée n° 2 :
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Écris ici les expériences que tu choisis sur la « Fiche élèves n° 2 » et qui te permettront de
vérifier si tes idées pour retrouver de l’eau propre sont bonnes.
Explique par une phrase ce qui va se passer quand tu vas faire l’expérience.
- Pour l’idée n° 1
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...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
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- Pour l’idée n° 2
...........................................................................................................................................................
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Fiche élèves n° 4 Comment retrouver de l’eau propre ?
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Pour réfléchir tu peux te servir de ce que tu as écrit à la fin des expériences.
Écris ici les réponses que ton groupe donne à ces questions.
- Quelles sont les différentes actions qui permettent de nettoyer l’eau. Classe-
les en rassemblant celles qui se ressemblent. Quelles étaient les “idées” à
retenir ?
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...........................................................................................................................................................
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- Quels sont les mélanges que l’on peut séparer ? Que peut-on faire pour les
séparer ?
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- Quels sont les mélanges où l’on n’a pas réussi à nettoyer l’eau ? Sont-ils
différents des autres ?
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Documentation pour l’élève
Une prison pour la saleté1
La saleté nous colle à la peau. Heureusement le savon est là pour nous en
débarrasser. A ce petit jeu, il est bien meilleur que l’eau.
Tu râles quand on te dit de te laver les mains avant d’attaquer ton assiette de
frites ? Sûrement un petit peu. Et comme beaucoup d’enfants, tu essaies parfois de
tricher. Tu passes rapidement tes menottes sous l’eau, sans les savonner, ni vu ni
connu. Tu crois que ça revient au même. Eh bien non ! Arrêtes-toi deux minutes
devant le lavabo pour faire l’expérience.
Frotte tes mains sous l’eau. Que vois-tu ? L’eau ressort presque claire. Fais pareil
avec du savon. Beurk ! le « jus » qui coule est tout noir.
Ta savonnette n’est pas magique. Elle a seulement fait fuir la saleté de ta peau.
1 Sciences et vie : de 8 à 12 ans, n° 4, mars 1999, p. 41 à43
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Le savon a capturé la saleté. Mais comment fait-il ?
Le savon est fait de plein de molécules à deux têtes, serrées les unes contre les
autres. L’une de ces têtes a une passion pour l’eau, l’autre pour le gras qui recouvre
ta peau et retient la saleté. Dès qu’elles en voient, elles sont attirées. Quand le
savon est mélangé à de l’eau, toutes ses molécules se séparent. Elles partent
aussitôt en chasse jusqu’à ce qu’elles dénichent une belle tâche appétissante.
Si c’est une saleté bien grasse, elles s’y accrochent en enfonçant à l’intérieur la tête
qui aime le gras. Elles s’agrippent si fort qu’elles arrivent même à décoller la saleté
de ta peau. Résultat les molécules entourent complètement leur proie.
Et les saletés non grasses ? Elles sont capturées par l’autre tête, celle qui aime l’eau
et déteste tout ce qui poisse. Du coup, toutes les saletés finissent piégées dans des
petites cages de savon.
Tu ouvres le robinet et hop ! le tour est joué : l’eau qui coule emporte tous les
prisonniers au fond de l’évier.
Molécule
Une molécule est la plus petite partie
d’un corps.
Une goutte d’eau est un assemblage
de nombreuses molécules d’eau.
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Documentation pour l’élève
Eau potable et pollution
L'eau du robinet
L'eau potable que tu peux boire sans risque ne contient ni microbes, ni bactéries,
ni produits dangereux pour ta santé.
L'eau que tu peux boire provient des nappes d’eau qui sont dans le sol et qui
forment les rivières.
Avant d'être acheminée vers les villes, l’eau est rendue potable dans des stations
d'épuration.
L'épuration se fait en plusieurs étapes. Les gros débris sont arrêtés par des grillages
qui servent de filtres. On laisse l'eau dans de grands bassins pour que le sable, la
terre, l'argile..., insolubles, se déposent au fond de l'eau. L'eau devient claire. On
ajoute alors un produit désinfectant pour tuer les microbes. On peut encore filtrer
l'eau une dernière fois, cette fois-ci à travers des filtres très fins.
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Documentation pour l’élève
Les eaux minérales
L'eau du robinet, les eaux minérales du commerce contiennent de nombreux
solides dissous, en très petite quantité. Ce sont les sels minéraux. Ils se sont
dissous dans l'eau quand elle a traversé le sol (infiltration). Ce sont ces solides
dissous qui donnent son goût à l'eau minérale et qui la rendent agréable à boire.
Sur les étiquettes des bouteilles d'eau minérale tu peux voir les solides dissous dans
l'eau.
Eau de Badoit
Minéralisation en mg/litre
Calcium
Sodium
Magnésium
Potassium
190
150
85
10
Bicarbonates
Chlorures
Sulfates
Fluorures
1300
40
40
1
Silice 35
Eau de Volvic
Minéralisation en mg/litre
Calcium
Magnésium
Sodium
Potassium
9,9
6,1
9,4
5,7
Chlorures
Nitrates
Sulfates
Silice
8,4
6,3
6,9
30,0
Bicarbonates 65,3
Eau d’Evian
Minéralisation en mg/litre
Calcium
Magnésium
Sodium
Potassium
78
24
5
1
Bicarbonates
Sulfates
Chlorures
Nitrates
357
10
4,5
3,8
Silice 13,5
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Documentation pour l’élève
L'eau et le calcaire
A la maison, on dit parfois que l'eau du robinet est "calcaire". Cela veut dire
qu'elle contient beaucoup de sels minéraux dissous (surtout du carbonate de
calcium).
L'eau calcaire peut endommager les machines à laver, les fers à repasser et tous les
appareils ménagers parce que le calcaire se dépose à l'intérieur quand on fait
chauffer l'eau.
Pour les fers à repasser on achète de l'eau distillée (sans calcaire) pour éviter de les
détériorer.
Dans les grottes souterraines, quand
l’eau glisse sur les parois, le calcaire
dissous se dépose progressivement.
Après plusieurs siècles, il peut former
des stalactites ou des stalagmites.
(In : sciences, cycle 3, niveau 1, Hachette)
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Documentation pour l’élève
La mer, un réservoir d'eau salée
Il est plus facile de flotter (de se laisser flotter) dans l’eau de mer que dans une
rivière où à la piscine, parce que l'eau de mer contient du sel dissous. Elle est salée.
La mer Morte est une mer intérieure située en Israël.
Pourquoi est-il difficile de s’y baigner ?
L'eau de la mer Morte
provient uniquement
des précipitations (la
pluie) et de l'apport
d'un fleuve, le
Jourdain.
Or, en Israël,
l'évaporation de
l’eau de la mer est
intense à cause de la
chaleur.
Dans le Jourdain,
les pompages sont de
plus en plus
importants pour
irriguer les cultures
qui manquent d’eau (à cause de la chaleur et des terrains très arides). L’eau va dans
les champs cultivés, elle n’arrive plus jusqu’à la mer Morte.
Aussi, le niveau d’eau de la mer Morte baisse car elle contient de moins en
moins d’eau. Mais la quantité de sel contenue dans la mer reste la même.
La concentration de sel dans l'eau augmente.
Elle empêche la vie des poissons.
Il ne faut pas rester trop longtemps dans l’eau lors d’une baignade car le sel brûle
la peau.
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Documentation pour l’élève
La lutte contre les marées noires
Lorsqu'un pétrolier fait naufrage, le déversement du pétrole dans la mer provoque
une marée noire.
En Bretagne, avec la marée noire causée par le naufrage de l'Amoco Cadiz en
1978, 360 Kms de côtes ont été polluées par 200 000 tonnes de pétrole. Ensuite
d’autres marées noires ont été provoquées par le pétrolier Erika et par le Prestige.
Le pétrole n'est pas miscible dans l'eau. Il forme des nappes qui surnagent sur
l'eau et se déplacent au gré des vents et des courants. La présence de ces nappes
empêche le renouvellement de l'oxygène dans l'eau. Les coquillages, les
poissons meurent et ne peuvent plus être consommés. Les oiseaux de mer
s'engluent les ailes et ne peuvent plus voler.
Plusieurs moyens sont utilisés pour lutter contre les marées noires, par
exemple :
- si l'eau est calme, les barrages flottants empêchent le pétrole de se
répandre. Il sera ensuite pompé à la surface de l'eau ;
- le pétrole peut aussi être précipité au fond de la mer par de la craie ;
- le pétrole peut être rendu biodégradable grâce à des substances chimiques
ou des bactéries.
ISSN : 022-349X ISBN : 2-907756-76-1 REPRODUCTION INTERDITE SANS AUTORISATION
2003
