L’exploration du Vaisseau Terrepdf.geo-science.org/quebec/FRFeb2016/Kit 1 Guide destine aux... · d’enseignement en Sciences de la Terre pour les classes primaires intitulée

L’exploration du Vaisseau TerreTrousse 1: Éléments, minéraux et cristauxGuide destiné aux enseignant(e)s

Trousse de géosciences pour l'école primaire du QuébecChristopher et Brenda BrooksTrousse de GeoAction, Éducation géoscientifique en action

L’exploration du Vaisseau TerreTrousse 1: Éléments, minéraux et cristaux

Guide destiné aux enseignant(e)s

Conforme au Programme de formation de l’ecole québécoise, domaine Science et technologie

Trousse en géoscience pour la 4e ou 5e année du primaire au Québec

parChristopher BrooksUniversité de MontréaletBrenda BrooksOrdre des enseignantes et des enseignants de l’Ontario

Ces trousses géoscientifiques sont dédiées à Marcel Tiphane (1917 - 1985), professeur au département de géologie de l'Université de Montréal.

Copyright © 2012 AESI

Tous droits réservés

Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit ou par aucun procédé sans l’accord écrit préalable de l’auteur.

Edité par Nur Erdem

Composition et illustrations parMartin Brooks SolutionsMontreal, QC, CANADÁmb-pc.com

Publié au CanadaImprimé aux États-unis

ISBN 978-0-9880224-4-7

Table des matières

1 Mission éducative

3 Objectifs et éléments pédagogiques essentiels

5 Matériel d'instruction

Ensemble-classe d'échantillons et outilsManuel de laboratoireRapport de laboratoireCorrecteur de laboratoire

9 Questions et réponses écrites

12 Sujets de culture scientifique

14 Entretien et mesures de sécurité

16 Activités supplémentaires

Atelier 1Atelier 2Atelier 3Atelier 4Atelier 5Atelier 6Atelier 7

34 Procédure détaillée de l'Atelier 1 de la Trousse 1

Mission éducativeAux Etats-Unis, en Australie, au Royaume-Uni, en Afrique du Sud et au Canada, les élèvesde la 4e année qui suivent le cours de Science et technologie sont tenus d’étudier le module « Roches et minéraux » (en abordant ou non les fossiles et l’érosion). Les professionnels de l’éducation s’accordent pour affirmer que les élèves de 9-10 ans sontsuffisamment matures pour étudier la géologie avec pragmatisme et discernement.

Faire découvrir cette science de la terre à des élèves de 2e et 3e cycles est d'une grandeimportance pour leur culture scientifique. Il incombe aux enseignants de leur presénter lesujet concrètement. Si les efforts des enseignants sont couronnés de succès, les élèvescontinueront à s’intéresser aux Sciences de la Terre pendant toute leur scolarité, et peut-être bien au delà du premier cycle universitaire. En revanche, si leurs efforts restent vains, les Sciences de la Terre garderont leur statut de « sciences mal aimées » dans lesprogrammes scolaires.

Pour que les enseignants de 2e et 3e cycles du primaire au Québec puissent enseigner lesSciences de la Terre dans des conditions adéquates, ils doivent disposer des ressourcesnécessaires pour proposer des activités pratiques dans la plus pure tradition de cettescience et ils doivent pouvoir accéder facilement aux connaissances sur lesquelles cesactivités sont fondées. Ils ont également besoin d’être encouragés et soutenus pouradhérer à cette notion selon laquelle les Sciences de la Terre ont pour objet l’étudescientifique de la Terre. En divulguant ce concept au mieux de leurs capacités et de leursconnaissances, les « graines » de savoir qu’ils sèment dans l’enseignement des Sciences dela Terre au primaire permettent aux élèves de solidifier les connaissances dont ils aurontbesoin pour poursuivre des études environnementales. C’est grâce à ces domainesd’étude que l'on pourra s’engager dans les enjeux liés au développement durable du XXIesiècle.

C’est cette idée qui nous a guidée lorsque nous avons créé et élaboré les troussesd’enseignement en Sciences de la Terre pour les classes primaires intitulée L’Exploration du Vaisseau Terre. Vous pouvez compter sur notre aide et nos encouragements pour éveiller la curiosité et l’enthousiasme des élèves de 2e et 3e cycle du primaire au Québec face aux Sciences de la Terre.

Objectifs et éléments pédagogiques essentielsLa trousse d’enseignement en Sciences de la Terre pour les classes élémentaires intitulée L’Exploration du Vaisseau Terre comprend un ensemble progressif de sept ateliers en plus une boîte de laboratoire. Chaque atelier permet aux élèves d’aborder un thème différent en étudiant les échantillons. Le manuel d'atelier offre une série d’activités et de questions à choix multiples.

Les objectifs principaux de cette trousse d’enseignement en Sciences de la Terre sont les suivants :

➤ permettre aux élèves de 9 à 10 ans d’étudier les sciences de manière concréte, en faisant des observations pratiques sur un ensemble d’échantillons géologiques ;

➤ inciter les élèves à adopter une démarche scientifique empirique en les amenant à faire des observations et à utiliser celles-ci pour faire des déductions simples et pour en tirer des conclusions ;

➤ proposer aux élèves une méthode de travail passionnante et stimulante pour aborder le module Minéraux du domaine de la Terre et de l’Espace ;

➤ offrir une trousse pédagogique facile à utiliser, dont les enseignants puissent l'exploiter en toute confiance, qu’ils aient un bagage scientifique ou non.

Les objectifs et les éléments pédagogiques essentiels de cette trousse d’enseignement en Sciences de la Terre sont de :

➤ Fournir les connaissances et le bagage pédagogique nécessaire pour garantir que la formation du domaine de la Terre et de l’Espace destinée aux élèves de 2e et 3e cycles de primaire est complète, stimulante et enrichissante, comme le programme de formation précise ;

➤ Intègrer les sujets des autres domaines de la Science et Technologie ainsi que eux de l'Univers Social et de la Mathématique ;

➤ Permettre aux élèves de travailler en équipes coopératives (trois élèves par groupe) ;

➤ Permettre un apprentissage progressif grâce à la succession des ateliers ;

4 ➤ Permettre aux élèves de progresser à leur propre rythme en faisant appel à des

résolutions de problèmes structurés, grâce à une série de questions à choix multiples relatives aux échantillons;

➤ Permettre aux élèves d’apprendre en corrigeant eux-mêmes leur travail à l’aide du Manuel « Correcteur de laboratoire », ce qui donne une plus grande liberté à l’enseignant pour circuler dans la classe et aider les élèves ;

➤ Fournir à l’enseignant et aux élèves tous les outils et les échantillons nécessaires à l’exception de quelques articles périssables qu’ils peuvent se procurer facilement, comme la gomme ;

➤ Proposer des activités incluant des lectures scientifiques, des cartes conceptuelles progressives et des sujets de culture scientifique en classe et sur le tableau d’affichage;

➤ Apprendre aux élèves à manipuler les matériaux en toute sécurité tout en éveillant leur sens de l’observation au service des sciences appliquées ;

➤ Permettre à tous les élèves intégrés de participer simultanément aux mêmes activités scientifiques pratiques ;

➤ Proposer des activités d'enrichissement sur le thème des différents ateliers pour les élèves qui terminent leur travail plus rapidement;

Matériel d'instructionConçue pour être utilisée par les équipes de trois élèves, la trousse d’enseignement enSciences de la Terre pour les classes de 4e ou 5e année primaire est intitulée L’Exploration du Vaisseau Terre. En plus de le guide destiné aux enseignant(e)s, il comprend les éléments suivants :

➤ Ensemble-classe d'échantillons et outils

➤ Manuel de laboratoire

➤ Rapport de laboratoire

➤ Correcteur de laboratoire

Manuel de laboratoire

Ce manuel comporte un ensemble de sept ateliers individuels.

Atelier 1: Solides simples sur le Vaisseau Terre

Permet aux élèves de découvrir les propriétés physiques des solides du verre, de la cire et de la céramique.

Atelier 2: Tu es fait de matière stellaire

Présente les éléments constitués de substances pures tels le graphite, le silicium et l’aluminium, et des modèles simple d'atomes d’hydrogène et de carbone au moyen de billes métalliques et de morceaux de coton.

Atelier 3: Le plomb des crayons en bois, un mélange très mystérieux

Utilise les substances présentes dans les crayons en bois (graphite et argile) pour étudier les mélanges chimiques et physiques simples.

Atelier 4: Deux superbes minéraux métalliques

Présente les minéraux en tant que composés constitués d’atomes dans la pyrite (fer et soufre) et la galène (plomb et soufre). Inclut l'hématite.

6Atelier 5: Et bien sûr, le quartz !

Examine quartz blanc et quartz gris, la symétrie des cristaux de quartz et les endroits où ils se forment.

Atelier 6: Allez minéral, casse-toi !

Décrit la manière dont la galène, la pyrite et la calcite cassent pour étudier la force des liaisons atomiques.

Atelier 7: Dur Dur

L'étude de la dureté des minéraux utilisés comme abrasifs dans le dentifrice et le papier - émeri (papier sablé) .

Chaque atelier présente la liste des éléments de l'ensemble-classe dont les élèves ont besoin, accompagnée d’une photo de chacun de ces éléments. Puis suit une brève introduction du sujet traité. Les élèves sont ensuite invités à effectuer une série d’activités en utilisant les échantillons et les outils.

Chaque activité décrit l’exercice à faire puis demande aux élèves de répondre à des questions à choix multiples sur des feuilles de réponse insérées dans le Rapport de laboratoire. Dans chaque atelier, les termes scientifiques qui apparaissent pour la première fois sont indiqués en caractères gras et sont définis dans le texte ainsi que dans un glossaire au début du Rapport de laboratoire.

La dernière activité de chaque atelier consiste à élaborer une carte conceptuelle rassemblant les connaissances acquises dans l’atelier. Aprés, les élèves doivent remettre les échantillons et les outils à leur enseignant(e).

7Les échantillons des ateliers

Atelier 11. verre2. cire

3. céramique

Atelier 24. six morceaux de coton

5. graphite 6. silicium 7. aluminium

Billes de métal:8. grande 9. petite

10. crayon 2H 11. crayon 2B

Atelier 312. plomb 13. argile

14. céramique noire15. enveloppe de sable

blanc

Atelier 416. boule de fer

17. soufre18. pyrite19. galène

20. hématite

Atelier 521. quartz blanc22. quartz gris

23. géode24. cristal de quartz 25. Pâte à modeler

Atelier 626. rhomboèdre de calcite

Enveloppes de morceaux de:

27. quartz 28. galène 29. calcite

Atelier 730. gravier à grenat

31. feldspathPapier émeri (sablé):

32. grains fin33. grains gros

Épilogue34. plaque en cuivre

35. chalcopyrite36. plaque en acier

inoxydable37. pyrrhotite

38. bauxite

Outils:40. aimant

41. plaque en verre42. plaque en porcelaine

blanche43. loupe44. clou

45. pièce en cuivre

Rapport de laboratoire

Chaque atelier invite les élèves à effectuer des activités, à faire des observations, à tirer des conclusions et à répondre à des questions à choix multiples. Ils consignent leur réponse dans leur Rapport de laboratoire. Des photocopies des feuilles de réponse peuvent être effectuées. Les feuilles de réponse de chaque Rapport de laboratoire se terminent par les activités suivantes :

8Carte conceptuelle de Greloton : cette activité permet aux élèves d’organiser les nouvelles connaissances qu’ils ont acquises dans l’atelier . Quand ils passent à un nouvel atelier, soit les élèves complètent des arbres à ballons préexistants, soit ils commencent un nouvel arbre à ballons dédié à un nouveau concept. Les cartes conceptuelles peuvent être completées en équipes ou en groupe - classe.

Casse-tête: Situés à l’avant-dernière page de chaque atelier, ces casse-tête sont destinés aux élèves qui finissent les ateliers en avance ou bien ils peuvent être donnés en devoir.

➤ Atelier 1: Mots croisés

➤ Atelier 2: Mots cachés

➤ Atelier 3: Mots mêlés

➤ Atelier 4: Mots mêlés


➤ Atelier 6: Mots cachés


Correcteur de laboratoire

A la fin de chaque atelier, quand les élèves ont terminé les activités prévues, l’enseignant peut ramasser leurs Rapports de laboratoire pour les corriger. Pour varier, l’enseignant peut aussi fournir aux élèves une copie du Correcteur de laboratoire qui contient la réponse à tous les exercices et à toutes les questions à choix multiples. La correction des ateliers peut également être l’occasion de passer en revue les activités au sein de la classe, d’examiner les cartes conceptuelles des élèves et les connaissances qu’ils ont acquises en terme de culture scientifique générale.

Matériel supplémentaire nécessaire

La boîte 'ensemble-classe' contient tous les échantillons et outils essentiels nécessaires à la réalisation des ateliers.

Questions et réponses écritesDans chaque atelier, une série de questions est proposée afin de fournir du travail supplémentaire aux équipes qui finissent l’atelier plus rapidement ou comme travail à la maison. Les questions sont indiquées ci dessous.

Questions écrites

Atelier 1

1. Choisis l’une des propriétés physiques des solides suivantes et définis-la à l’aide d’une phrase: (i) opaque (ii) translucide (iii) fracture.

2. Pourquoi appelons-nous notre planète le « Vaisseau Terre » ? 3. Comment fabrique-t-on la céramique ?

Atelier 2

1. Pourquoi dit-on que les dents de Grand-mère sont faites de matière stellaire ?2. Qu’est-ce qu’un élément ?3. Que signifie le mot « atome » ?

Atelier 3

1. Quelle est la substance mystérieuse que l’on trouve dans les crayons gris ?2. En quoi les crayons gris tendres sont-ils différent des crayons gris durs ? 3. De quoi le graphite est-il constitué ?

Atelier 4

1. Choisis l’un des mots suivants et définis-le : (i) strie (ii) composé (iii) galène.2. Qu’est-ce qu’un minéral ?3. Pourquoi appelle-t-on la pyrite « l’or des fous » ?

Atelier 5

1. Explique ce qu’est une géode.2. Décris un cristal de quartz.3. Pourquoi le « pouvoir » des cristaux est-il une pseudoscience ?

10Atelier 6

1. Qu’est-ce qu’une surface de clivage ?2. En quoi l’aspect des surfaces de fracture et des surfaces de clivage est-il différent ?3. A quoi ressemble un rhombe de calcite ?

Atelier 7

1. Pourquoi le dentifrice contient-il un abrasif ?2. Pourquoi l'abrasif des nettoyants ménagers diffère-t-il de celui du dentifrice ?3. Quelles sont les propriétés les plus importantes qu'un minéral doit posséder

pour entrer dans la composition du papier de verre ?

Réponses aux questions écrites

Atelier 1

1. La dureté définit le comportement d’un solide que l’on essaie de rayer à l’aide d’un outil tel qu’une pointe. Si la lumière ne réussit pas à traverser un solide, on dit que celui-ci est opaque (forme une ombre). Les solides translucides laissent passer une certaine quantité de lumière mais leur intérieur est trouble. La fracture est la manière dont un échantillon casse.

2. On appelle notre planète « Vaisseau Terre » parce qu’elle se déplace dans l’Espace à la manière d’un vaisseau.

3. On prépare la céramique en cuisant de l’argile. Noter que les vases, les briques etc. sont également faits d’argile.

Atelier 2

1. Parce que la matière qui constitue les dents de Grand-mère a été fabriquée dans les étoiles.

2. Un élément est une substance pure fabriquée dans les fours stellaires qui font également briller les étoiles.

3. Le mot « atome » désigne une particule indivisible (et aussi invisible à l'oeil nu).

Atelier 3

1. C’est un mélange de graphite et d’argile.2. Les crayons tendres contiennent moins d’argile, tandis que les crayons durs en

contiennent d’avantage.3. Le graphite est constitué d’atomes de l’élément (substance pure) carbone.

11Atelier 4

1. Le strie est la couleur de la marque que laisse un minéral sur une plaque d’essai à la touche. Un composé est un « mélange » chimique de deux différents atomes ou plus. La galène est un minéral constitué d’atomes de plomb et de soufre.

2. Un minéral est un composé qui se présente dans la nature sous la forme d’un solide.

3. La couleur jaune metallique de la pyrite est trompeuse et laisse les gens croire qu’ils ont trouvé de l’or.

Atelier 5

1. Une géode est une cavité rocheuse dans laquelle les cristaux ont de la place pour se développer.

2. Un cristal de quartz est fait d’un prisme à six faces et d’une pyramide à six faces (un polyèdre).

3. Parce qu’il n’existe pas une seule observation scientifique prouvant que les cristaux ont un quelconque pouvoir mystérieux sur les gens.

Atelier 6

1. Les surfaces de clivage sont des surfaces planes et brillantes.2. Les surfaces de fracture sont irrégulières et ne sont jamais parallèles, tandis que

les surfaces de clivage sont toujours planes et parallèles (note : on peut observer des marches d’escalier).

3. Un rhombe de calcite ressemble à un cube ou à un prisme que l’on a comprimé.

Atelier 7

1. Parce que nous devons débarasser nos dents des dépôts de nourriture qui s'y logent. La composition chimique de la bouche favorise la formation de dépôts.

2. Parce que les surfaces à nettoyer sont plus sales et que nous devons faire attention à ne pas endommager nos dents.

3. Dureté et fracture irrégulière (hétérogène). Il doit y avoir absence de tout clivage.

Sujets de culture scientifiqueIl est très important que les élèves baignent le plus tôt possible dans une culture scientifique générale. Des ateliers aussi simples que l’Atelier 1 permettent à l’enseignant de mettre ce processus en place. Chaque atelier permet à l’enseignant d’étudier différents sujets de culture scientifique générale en proposant à la classe les discussions complémentaires qui sont présentées ci-dessous :

Atelier 1

Demandez aux élèves s’ils ont trouvé que le verre était transparent, translucide ou opaque. Si tout va bien, les élèves répondent unanimement par « transparent » et vous pouvez vous servir de cette réponse pour montrer que différentes personnes peuvent faire la MÊME observation de façon indépendante. Expliquez-leur que les observations ne deviennent des FAITS SCIENTIFIQUES que lorsque d’autres observateurs ont pu les dupliquer.

Atelier 2

Utilisez le même raisonnement que dans l’Atelier 1, mais en l’appliquant à la dureté du graphite telle que mesurée au moyen d’une plaque en verre. Poussez le raisonnement plus loin en demandant aux élèves d’utiliser leurs propres observations pour PREDIRE la dureté d’autres échantillons de graphite qu’ils n’ont pas vus.

Atelier 3

La fabrication du crayon en bois à partir de matériaux géologiques simple est un excellent exemple de la manière dont la science a fait évoluée la technologie. Il a suffi d’une invention géniale consistant à mélanger de l’argile avec du graphite et de cuire ce mélange.

Atelier 4

Faites observer aux élèves que lorsque nous faisons des observations en utilisant nos sens, celles-ci peuvent être limitées. Par exemple, la pyrite nous paraît jaune, mais grâce à la plaque pour essai à la touche, nous constatons qu’en réalité, elle est noire.

13Atelier 5

Les cristaux sont un excellent exemple pour présenter les pseudosciences. Malgré le fait qu’il n’existe aucune observation qui prouve que les cristaux soient dotés d’un quelconque pouvoir, les personnes qui croient au pouvoir des cristaux affirment qu’ils peuvent le détecter et l’utiliser pour toutes sortes de divinations et de guérisons – moyennant contrepartie, bien évidemment !

Atelier 6

Faites observer aux élèves que le clivage leur permet d’observer quelque chose qu’ils ne peuvent pas voir à l’oeil nu, en l’occurrence, la manière dont les atomes invisibles sont agencés au sein des minéraux. Il s’agit d’une observation indirecte parce que nos sens ne nous permettent pas d’observer directement les atomes.

Atelier 7

Il s'agit d'un bon exemple pour montrer comment nous employons les propriétés physiques des minéraux pour améliorer la qualité du dentifrice, du papier de verre et des nettoyants ménagers. Autrement dit, on utilise nos observations scientifiques à des techniques simples.

Entretien et mesures de sécuritéBien que l’on ait pris toutes les mesures nécessaires pour que les échantillons soient conviviales et sures, les enseignants sont invités à porter leur attention sur les articles dont la liste est dressée ci-dessous :

Atelier 1

Verre : les bords tranchants des échantillons de verre ont été émoussés. Si certains bords tranchants réapparaissent (par exemple si l’échantillon a été cassé), les polir à l’aide d’un papier sablé (au grains de grenat fins).

Atelier 2

Graphite : ce minéral laisse des marques noires. Il ne montre aucune toxicité.

Atelier 3

Plomb : Substance qui entraîne des problèmes de sécurité sanitaire. On l’a enveloppé dans une protection en plastique adhésif de manière à ce que les élèves ne le touchent pas quand ils le tiennent dans la main. Le petit (2 mm) bout qui dépasse du plastique adhésif est protége par un capuchon amovible en plastique rouge. Néanmoins, les enseignants doivent insister pour que les élèves se lavent minutieusement les mains au savon et à l’eau à la fin de l’exercice.

Argile : l’argile est un sédiment meuble et il est normal qu’elle s’effrite.

Sable : Les élèves peuvent examiner le sable à la loupe sans le sortir de son sac plastique.

15Atelier 5

Quartz : bien que le quartz soit bien moins coupant que le verre, les élèves doivent en manipuler les échantillons avec précaution car ils peuvent présenter des bords tranchants.

Géode : la géode a été incluse pour être observée à la loupe, pas pour tester sa dureté avec la pointe.

Pâte à modeler : reste molle et peut être réutilisée. Salit moins si on la conserve dans un sac plastique.

Atelier 6

Morceaux de quartz, de calcite et de galène : ces échantillons peuvent être examinés à la loupe sans les sortir de leur sac plastique.

Rhombe de calcite : il ne faut pas rayer cet échantillon.

Atelier 7

Gravier à grenat : Cet échantillon peut être éxaminé à la loupe sans le sortir de son sac plastique.

Outils

Plaque en verre: utilisée pour effectuer les tests de dureté, elle est épaisse et résistante afin d’éviter tout incident. Cependant, les enseignants doivent insister auprès des élèves pour qu’ils gardent la plaque en verre bien posée sur leur bureau quand ils font les essais de rayage. Ne remplacez jamais ces plaques en verre par des lames minces pour microscope, car celles-ci sont plus fines et se cassent facilement.

Plaque de porcelaine blanche: Quand les plaques pour essai à la touche sont sales, on peut les nettoyer à l’aide d’un tampon à récurer humide.

Activités supplémentairesIntroductionNotre trousse d’enseignement en Sciences de la Terre intitulée L’Exploration du Vaisseau Terre exploite l’enthousiasme et la curiosité naturels des élèves afin de solidifier leurs connaissances sur les divers sujets liés aux Roches et Minéraux. En mettant à profit les liens qui existent entre les sciences, la technologie et le monde extrascolaire, on peut également mettre l’enthousiasme et la curiosité des élèves au service de l’étude des autres domaines du programme de formation. Afin d’aider les enseignants à proposer des activités variées à leurs élèves dans le domaine des Sciences de la Terre et de l'espace, et à diversifier leurs connaissances pluridisciplinaires, nous avons mis au point, pour chaque atelier, un ensemble d’activités :

1. Activités d’apprentissage indépendants2. Sujets impliquant un travail de recherche à la maison3. Discussions en classe animées par l’enseignant4. Expériences, démonstrations, projets ou excursions5. Domaines interdisciplinaires6. Informations utiles pour l’enseignant

Veuillez noter que tous les ateliers ne comportent pas nécessairement toutes ces activités. Cependant, chaque fois que ces activités sont proposées, nous fournissons toutes les informations et tous les conseils dont l’enseignant a besoin pour les mettre en oeuvre avec efficacité et succès.

17Atelier 1: Solides simples sur le Vaisseau TerreCet atelier étudie les propriétés physiques des solides au moyen de trois articles manufacturés. Les enseignants peuvent demander à leurs élèves de s’interroger sur la manière dont nous les fabriquons et sur les principaux problèmes que pose leur utilisation.

1. Activités d’apprentissage indépendants

Aucune activité d’apprentissage indépendants n’est nécessaire puisque cet atelier commence déjà par un sujet de ce type (Activité 1).

2. Sujet impliquant un travail de recherche à la maison

Décrire la fabrication du verre en plusieurs phrases (nécessaire à la discussion en classe).

3. Discussion en classe animée par l’enseignant

Verre recyclé : Discussion animée par l’enseignant autour du travail de recherche que les élèves ont effectué à la maison et qui porte sur la manière dont le verre est fabriqué, en insistant sur l’importance du verre recyclé. Les élèves ont découvert que pour fabriquer du verre, il faut faire fondre le sable siliceux et les autres ingrédients, tels que la soude et le calcaire, à une température de 2 000 °C. Cette fabrication consomme une grande quantité d’énergie thermique (généralement liée à la combustion de gaz naturel ou de pétrole). Cependant, quand on utilise du verre de recyclage en le broyant et en le faisant fondre pour fabriquer du verre recyclé, il faut 40 % d’énergie thermique en moins parce que le verre granulé fond à une température bien inférieure (environ 1,100°C). De plus, le verre peut être recyclé indéfiniment car il ne subit aucune perte.

4. Expériences, démonstrations, projets ou excursions

Expérience : Comparaison des bougies en cire d’abeille et des bougies en paraffine.

Matériel nécessaire : Les bougies en cire d’abeille peuvent être achetées dans les magasins de fabrication artisanale de bougies, tandis que les bougies en paraffine (un combustible issu du pétrole) s’achètent en quincaillerie.

Constitution des équipes : les élèves travaillent en groupes de trois.

18Procédure :

➤ Demandez aux élèves de comparer leurs températures de fusion relatives : Mettez un échantillon de chaque cire dans un petit plat à tarte en aluminium que vous chaufferez sur une plaque chauffante pour determiner quelle cire fond en premier (la paraffine fond à 50-60 °C, tandis que la cire d’abeille fond à 62-64 °C). Demandez aux élèves d’utiliser cette information pour comparer la durée de vie des deux différents types de bougie (les bougies en cire d’abeille ont une durée de vie plus longue mais la paraffine est bien meilleur marché car c’est un sous-produit pétrolier).

➤ L’enseignant allume une bougie en cire d’abeille et une bougie en paraffine et les élèves observent la couleur de la flamme de chaque bougie. Demandez-leur quelle est la bougie qu’ils préfèrent et pourquoi (les bougies en cire d’abeille brûlent en émettant une flamme jaune qui est plus chaude et plus attrayante que celle des bougies en paraffine, qui brûlent en émettant une flamme plus blanche).

N.B. : Les enseignants doivent demander une autorisation avant d’allumer des bougies en classe. S’ils l’obtiennent, ils manipulent eux-mêmes les bougies tout en gardant les élèves à distance pendant toute la durée de l’expérience. Quand il éteint les bougies, l’enseignant doit vérifier qu’elles ne sont plus allumées en pressant leur mèche entre le pouce et l’index.

5. Domaines interdisciplinaires : Module Lumière de l'Univers Matière et Energie

Les enseignants qui ont déjà enseigné ce module peuvent poser la question suivante à leurs élèves : pourquoi les miroirs et la céramique sont-ils tous deux opaques mais très différents dans la manière dont ils propagent (réflechent) la lumière ?

Réponse : Aucune lumière ne traverse le miroir ni la céramique blanche ; par conséquent, ces deux matériaux sont opaques. Cependant, le miroir reflète toute la lumière qui le frappe, tandis que la céramique blanche reflète un mélange égal de lumière rouge, verte et bleue, que nos yeux et notre cerveau interprètent comme étant blanche.

196. Informations utiles pour l’enseignant:

➤ Bien qu’en général, le verre soit manufacturé, il existe trois types de verre présents à l’état naturel.

➢ quand la foudre frappe des régions désertiques ou des plages, elle fait fondre le sable qui se transforme en verre (que l’on appelle fulgurite).

➢ quand la lave refroidit très rapidement, elle forme un verre volcanique (que l’on appelle obsidienne).

➢ quand les météorites frappent la Terre, l’énergie qu’elles libèrent fait fondre les roches qui se transforment en verre fondu qui est éparpillé dans l’espace (jusqu’à 5 000 km). Ces débris retombent sur terre sous la forme de gouttelettes vitreuses constituées de verre d’impact (que l’on appelle tectites).

➤ Pourquoi préfère-t-on la paraffine à la cire d’abeille pour sceller les pots de conserve comme les pots de confiture ? (Réponse : Parce que la cire d’abeille naturelle contient des spores fongiques et/ou des bactéries que les abeilles récoltent quand elles butinent, ce qui peut contaminer la confiture).

➤ La cire est fabriquée par les abeilles dans leurs ruches. L'enseignant peut indiquer que la cire d'abeille est récoltée par les apiculteus manuellement. Il s'agit d'un travail très laborieux et coûteux, tandis que la paraffine est un produit abondant issu du traitement du pétrole. Cette méthode est beaucoup moins chère. Donc les bougies de paraffine sont plus répandues que celles à la cire d'abeille.

20Atelier 2: Tu es fait de matière stellaire !Deux des trois matériaux de cet atelier sont des produits manufacturés (métaux de silicium et d’aluminium) tandis que le troisième (graphite) est une substance pure naturelle (en l’occurrence, un minéral ; substance d’origine naturelle). Notre société utilise grandement ces trois matériaux.


Demandez aux élèves de prendre le morceau d’aluminium et la bille en fer. Il s’agit des métaux les plus couramment utilisés dans notre société. Demandez aux équipes d’élèves de comparer ces métaux en dressant la liste des raisons pour lesquelles ils pensent que l’aluminium serait plus approprié que le fer dans la fabrication des avions.


Trouvez cinq utilisations que la société actuelle fait de l’aluminium.


Quelle est l’importance de l’aluminium dans la société actuelle ? La discussion peut démarrer par le fait que l’activité humaine fait une grande utilisation du métal d’aluminium. Il doit ressortir de la discussion que l’aluminium est recyclable à 100 % sans aucune dégradation de ses propriétés physiques et que l’aluminium recyclé représente une part importante de l’industrie de l’aluminium. Le recyclage consiste à faire fondre des déchets d’aluminium, ce qui nécessite une énergie équivalente à seulement 5 % de l’énergie nécessaire à la fabrication de l’aluminium à partir de la bauxite (une roche riche en aluminium, en fer et en minéraux argileux). Ce n’est que depuis les années 1970 que l’on recycle l’aluminium, depuis l’utilisation croissante des canettes en aluminium.

Aspect négatif : bien qu’il n’existe aucune preuve scientifique pour étayer cette hypothèse, il se pourrait que l’aluminium présent dans notre alimentation ait un effet indésirable sur le cerveau, que l’on observerait chez les personnes âgées. De nombreuses recherches sont menées sur ce sujet, mais rien ne permet de trancher de manière certaine en faveur de cette hypothèse.


Expérience : « Découpage » d’une feuille de papier aluminium jusqu’à l'atome. Il s’agit d’un excellent prolongement de l’« expérience mentale à la page 13 du Manuel de laboratoire ».

Matériel nécessaire : carré d’aluminium de 2 cm pour chaque équipe d’élèves (provenant de preference d’un plat en aluminium jetable), ciseaux pour chaque élève.

Constitution des équipes : les élèves travaillent en groupe de trois.

Procédure : l’enseignant guide le travail de la classe du début à la fin de l’activité.

➤ Demandez à un élève de chaque groupe de couper le morceau d’aluminium en deux. Les élèves gardent une moitié et avec l’autre moitié, ils forment une boule qu’ils mettent de côté.

➤ Les enseignants demandent aux groupes si la moitié restante est toujours de l’aluminium, même si elle ne représente que la moitié du morceau d’origine.

➤ Demandez aux élèves de répéter cette opération plusieurs fois afin qu’ils réalisent que même si l'on coupe la feuille d’aluminium en deux à l’aide de ciseaux, cela reste de l’aluminium.

➤ Une fois que les élèves ont compris cette notion, demandez-leur de répéter le processus jusqu’à ce qu’ils ne puissent plus découper l’aluminium. Demandezleur d’examiner le morceau qu’ils ont obtenu à la loupe.

L’enseignant devra leur expliquer que même si le morceau d’aluminium est minuscule, il s’agit toujours d’aluminium et qu’il est constitué de nombreux atomes (il faut environ 40 millions d’atomes pour construire une « chaîne » de 1 cm de long). Si nous disposions d’outils plus performants qui nous permettent de découper des morceaux de plus en plus petits, nous finirions par obtenir qu’un seul atome d’aluminium. Si nous découpions ce morceau, les morceaux résultants ne seraient plus constitués d’atomes d’aluminium (ils seraient constitués des « morceaux » distincts de l’atome, à savoir du noyau et du nuage d'électrons).

225. Domaines interdisciplinaires : Module Lumière de l'Univers Matière et Energie

Les premiers télescopes qui furent utilisés pour observer l’espace étaient équipés de lentilles similaires aux verres de lunettes. Les progrès technologiques permirent d’équiper les télescopes de miroirs et on découvrit que les miroirs pouvaient être revêtus d’aluminium et polis. Cette avancée permit aux astronomes de faire de nombreuses découvertes passionnantes. De nos jours, la plupart des plus grands télescopes basés sur Terre et dans l’espace (télescopes Hubble et Herschel) sont équipés de miroirs revêtus d’aluminium, ayant un fini brilliant.

6. Informations utiles à destination de l’enseignant:

➤ Le métal encore plus utilisé que l’aluminium est le fer. Cependant le fer présente l’inconvénient de réagir avec l’oxygène de l’atmosphère et de rouiller, contrairement à l’aluminium. D’un autre côté, le fer est plus solide et son coût de fabrication est moindre.

➤ Comment faire pour empêcher le fer de rouiller? Mélangez-le avec un peu de nickel pour produire de l'acier inoxydable. Quels objets sont fabriqués avec l'acier inoxydable? Les éviers et les appareils de cuisine sont de bons exemples.

23Atelier 3: Le plomb des crayons en bois, un mélange très mystérieuxParmi les quatre matériaux de cet atelier, deux (plomb et céramique noire) sont manufacturés et deux (sable et argile) sont d’origine naturelle. Cet atelier a pour but d'examiner les ingrédients nécessaires à la fabrication des crayons en bois et d’étudier leur processus de fabrication.


Demandez aux élèves de dresser une liste des principaux déchets produits à l’école. Cette liste fera apparaître les canettes de boissons gazeuses, les bouteilles, le papier etc. Il est probable qu’elle ne fera PAS apparaître les copeaux de crayons en bois, qui constituent un déchet à traiter. Signalez aux élèves que tous les jours, des quantités considérables de déchets de crayons en bois sont produites dans les écoles. Que pouvons-nous en faire ? Devons-nous les jeter à la poubelle ou les composter ? Les enseignants peuvent demander à leurs élèves de rechercher la réponse sur Internet (Remarque : les sites Web répondent par l’affirmative, ce qui n’est PAS la bonne réponse ; cet exemple peut être mis à profit pour montrer pourquoi nous devons être vigilent quant aux informations recueillies sur Internet). L’enseignant prolonge cette réflexion dans la rubrique « Domaines interdisciplinaires ».


Vidéo montrant la fabrication des crayons en bois : Demandez aux élèves de regarder comment sont fabriqués les crayons couleur et les crayons gris en se rendant sur le site suivant :

http://www.pencils.co.uk/heritage.aspx?mid=1258

Demandez-leur également de lire le paragraphe « Following the Wood » à la page Pencil History sur le site suivant (ils devront faire défiler l’écran vers le bas) :

http://www.pencils.com/pencil-information/pencil-history.


Cèdre à encens et gestion forestière à rendement soutenu dans le cadre de la fabrication des crayons en bois : L’enseignant utilise ce sujet pour présenter aux élèves un thème important que la plupart des gens ignorent, à savoir : d’où provient l’enveloppe des crayons en bois et que fait-on pour protéger cette ressource ? Cette discussion devrait faire émerger les qualités principales que doit posséder l’enveloppe des crayons en bois et les raisons pour lesquelles le cèdre à encens est un bois de choix (bois solide qui ne produit pas d’échardes). Cette discussion doit également mentionner que les forêts de cèdres à encens d’où est issu ce bois sont tenues de donner un rendement soutenu, c’est-à-dire de produire annuellement davantage de bois qu’il n’en est détruit.


Excursion : dans une forêt de cèdres : Si une forêt de cèdres se trouve à proximité de votre école, vous pouvez aller vous y promener et vous constaterez que rien ne pousse sous les cèdres. Cette observation serait un sujet à traiter au sein d’une excursion plus élaboré.

5. Domaines interdisciplinaires : Systèmes biologiques

Alors que le graphite, l’argile et la cire qui entrent dans la composition des crayons en bois peuvent être compostés, le cèdre utilisé pour fabriquer l’enveloppe de ces crayons contient une résine toxique (la peinture qui revêt les crayons en bois n’est pas toxique). Si on l’ajoute au compost, qui est un type d’habitat, il affecte les organismes qui y vivent (tels que les bactéries, les champignons et les autres animaux et plantes microscopiques). Si l’on utilisait un compost fait de copeaux de crayons en bois pour fertiliser les plantes d’un potager, cela pourrait nuire à la santé humaine (du foie par exemple). La nature toxique du cèdre se manifeste par l’absence de vie végétale sous les cèdres, là où des morceaux (feuilles, branches, cônes, etc.) tombent au sol et forment un humus riche en substances chimiques qui prouve la toxicité naturelle de ces arbres. Dans le cas des êtres humains, les copeaux de cèdres contiennent un acide associé à des pathologies du foie (poison). En conclusion, il ne faut pas mettre les copeaux de crayons de bois au compost et il faut absolument décourager les élèves de mordre leurs crayons en bois !

6. Informations utiles pour l’enseignant

L’enseignant peut également signaler que l’on plante le maïs au printemps pour le récolter en automne, tandis qu’il faut au moins 50 ans pour qu’un cèdre à encens pousse jusqu’à une hauteur suffisante pour être coupé. Ainsi alors que les agriculteurs se soucient dutemps qu’il fait l’été, les arboriculteurs se soucient des changements climatiques sur uneéchelle de 50 ans. C'est donc dire que les agriculteurs se préoccupent be leur culture surun période de 6 mois, tandis que les arboriculteurs une période de 50 ans.

25Atelier 4: Deux superbes minéraux métalliquesParmi les quatre matériaux rencontrés pour la première fois dans cet atelier, trois sont d’origine naturelle (soufre, galène et pyrite) et un (fer) a été manufacturé. Il s'agit d'une extension du thème « Pourquoi est-il important d'étudier les roches et les minéraux? » qui se trouve aux pages 1 et 2 du Manuel d'atelier.

Activités d’apprentissage indépendants

Démarche réflexive au sein de la classe sur le thème « Quelle importance l’exploitation minière a-t-elle dans nos vies ? » : L’enseignant demande aux groupes d’élèves d’observer les bâtiments de leur école et de décrire les matériaux necessaire à leur construction. Puis l’enseignant aide les élèves à élaborer le tableau suivant pour montrer ce qu’il resterait de l’école si l’on enlevait tous les produits issus de l’industrie minière (minéraux et roches): Il ne resterait plus d’école !

Produit Minéraux ou roches dans le produit

Que se passe-t-il si l'on en était privé ?(l'impact)

Fenêtres sable de quartzites Aucune protection contre les événements météorologiques.

Briques des murs extérieurs argile, sable, calcaire Absence de murs pour soutenir le toit.

Fondation en béton sable, gravier, calcaire Absence de fondations pour soutenir les murs.

Cloisons intérieures en plâtre gypse, calcaire Pas de belles cloisons. Aucune pièce isolée.

Conduites pour l’eau et le chauffage cuivre, fer, nickel Pas de chauffage ni d’eau pour tirer la chasse

d’eau ou se laver les mains.

Crayons en bois argile, graphite Aucun moyen d’écrire.

Fils électriques cuivre Pas d’électricité pour l’éclairage ou le chauffage.

Linoléum recouvrant le sol calcaire Sol en terre battue.

Ordinateurs, téléphones, sonorisation, appareils photo

cuivre, argent, or Pas d’Internet, pas de communications, (maisde toute façon, pas d’école).

Sans oublier le bus scolaire

fer, cuivre, zinc, nickel, aluminium etc.

Un long trajet pour se rendre à une école qui n’existe plus.

26Conclusion : L’exploitation des matériaux géologiques est essentielle à la vie telle que nous la menons !


Etude des Matières premières (Page 25 du Manuel de laboratoire) en consultant le site suivant et en lisant le paragraphe intitulé « Metals and Metallic Minerals » à la page 5.

http://www.gac.ca/PopularGeoscience/factsheets/Set_MineralsRocks_e.pdf

Remarque pour l’enseignant : il se peut que les élèves vous demandent de l’aide pour comprendre le contenu de ce site car la terminologie est ardue pour des élèves en 2e ou 3e cycle primaire.


Les bons et les mauvais côtés de l’exploitation minière au Canada. Les enseignants peuvent aider leurs élèves à comprendre les « Effets bénéfiques de l’exploitation des minéraux métalliques » au Canada en dressant la liste de quelques-unes des nombreuses utilisations que l’on fait des métaux dans notre société et en parlant des revenus issus de la vente des métaux aux autres pays tels que les Etats-Unis. Cependant, il faut également que les élèves sachent que:

- l’exploitation des minéraux métalliques peut avoir un effet néfaste sur l’environnement (les déchets toxiques issus de l’évacuation des résidus pénètrent dans les ruisseaux et les rivières;

- les arbres et autres végétaux meurent suite à leur empoisonnement par les gaz toxiques provenant des fonderies, la santé des communautés aborigènes est menacée).

L’enseignant peut consolider ses connaissances sur le sujet en lisant « Path of Destruction : Canadian mining companies on rampage around the world » à l’adresse :

http://www.policyalternatives.ca/publications/monitor/path-destruction.

Les enseignants peuvent aider leurs élèves à dresser la liste de certains des « Effets néfastes de l’exploitation des minéraux métalliques » les plus importants. Par la suite l’enseignant peut parler des mesures à prendre pour aider les communautés aborigènes à vivre en toute sécurité à proximité d’une mine. (par exemple, construire leurs villages à l’abri du vent qui souffle en provenance des fonderies, posséder une source d’eau indépendante, demander à la société minière de financer des projets communautaires tels que des

27hôpitaux, des écoles traditionnelles et ainsi de suite).

6. Informations utiles à destination de l’enseignant

Exploitation minière en Ontario d’après le site « L’Encyclopédie canadienne » :

http://www.thecanadianencyclopedia.com/articles/mining

L’Ontario est un producteur important de métaux communs, d’or et de métaux précieux. La région de Sudbury, où les premiers gîtes minéralisés ont été découverts entre 1883 et 1885, est la plus importante région d'extraction et de traitement de nickel au monde. La mine de nickel et de cuivre de Creighton située dans la region de Sudbury, Ontario, est la mine la plus profonde du Canada, avec une profondeur atteignant environ 2,2 km. Une importante quantité de cuivre et d'autres métaux de valeur y sont aussi produits dans la région. La mine Kidd Creek près de Timmins, où on extrait du cuivre, du zinc, du plomb et de l'argent, est la plus importante du Nord de l'Ontario. La production des mines d'or des districts de Timmins et de Kirkland Lake, où l'extraction a commencé au début du XXe siècle, a atteint un plafond, mais de récentes découvertes ont compensé les pertes. La plus importante de ces découvertes est celle de l'énorme gisement d'Hemlo qui, en 1982 et 1983, a été effectuée littéralement sous la route transcanadienne près de Marathon dans le Nord de l'Ontario.

28Atelier 5: Et bien sûr, le quartz !Chacun des trois morceaux de quartz de cet atelier est un minéral naturel.


Demandez aux équipes de trouver le plus grande nombre de différences possible entre les pierres porte-bonheur et les gemmes. Le gemme est un morceau de minéral précieux, tel que le diamant, le saphir, le rubis et l’émeraude, que l’on coupe et que l’on polit pour en faire un bijou. Sa valeur est en lien avec sa rareté et ses propriétés particulières, tells que sa dureté, sa couleur et son éclat.

À chaque mois de l’année correspond une pierre porte-bonheur. Par exemple, l’améthyste, ou quartz violet, est la pierre porte-bonheur des personnes nées en février. Il n’existe aucune raison scientifique qui justifie cette classification, dont l’origine est purement commerciale. Si les gens pensent qu’une pierre porte-bonheur a une importance pour eux, ils l’achète ce qui réjouit aux vendeurs de gemmes !


Pour voir l’amas de cristaux de quartz le plus volumineux au monde (provient de Namibie en Afrique australe), consultez le site suivant :

http://www.impetusinmundum.de/documentation/Album.uhtml?CurrPic=30&Bildliste=7b073a22- 7b0a3a96&Region=Swakopmund&FilmPic=97 .


Les dangers de l’exploitation des roches riches en quartz : Bon nombre des métaux précieux tels que l’or et l’argent sont issus de roches riches en silice, tel que le granite. Il en est de même pour les métaux tels que le plomb, le cuivre et le zinc. Mais quand les mineurs extraient ces métaux, il se dégage de grandes quantités d’une poudre fine de silice qui endommage de façon irréversible leurs poumons si inhalé. L’inhalation de ces particules de poussière provoque une maladie que l’on appelle la silicose et qui est généralement fatale.


Excursion : Visite d’un musée de la nature Une visite dans un musée de minéralogie tel que le Musée Redpath de l'université McGill permettra de faire découvrir aux élèves la beauté des minéraux. Vous pouvez leur demander d'observer les couleurs des différentes variétés de quartz, par exemple violette (améthyste), jaune (citrine), rouge (jaspe), verte (hématite rouge), jaunemarron (oeil de tigre) et noire (silex).

http://chemistry.about.com/cs/howtos/ht/alumcrystal.htm

5. Domaines interdisciplinaires : Lumière et Son

En fonction de la couleur des différentes variétés de quartz, les élèves peuvent déterminer la couleur reflétée par chaque variété (qui est tout simplement la couleur que l’on voit !).


La fabrication des montres numériques constitue une application très importante des cristaux de quartz. Les montres contiennent un cristal de quartz qui vibre au passage de l’électricité (les montres comportent une pile qui génère de l’électricité). C’est en comptant les vibrations que la montre mesure le temps passé (tout comme un sablier mesure le temps qui passe laissant tomber un à un les grains de sable).

30Atelier 6: Allez minéral, casse-toi !1. Activités d’apprentissage indépendants

Quelles sont les caractéristiques particulières d'une substance pour quelle soit considérée comme un minéral? Les élèves ont exploré différents minéraux et leurs propriétés dans les cinq premiers ateliers. C'est un bon moment pour résumer les caractéristiques d'un minéral. Il y a six caractéristiques à identifier.

➤ Devrait se produire naturellement: les substances fabriquées comme la paraffine, le verre et la céramique dans l'atelier 1 ne sont pas des minéraux

➤ Doit être solide: cela signifie que le pétrole et le gaz naturel (combustibles fossiles) ne sont pas des minéraux.

➤ Non fabriqué à partir de matière vivante: la matière vivante est appelé organique, par conséquent, les minéraux sont inorganiques.

➤ Doit être capable de former des cristaux: tous les minéraux devraient être en mesure de former des cristaux s'il y a de la place pour qu'ils se forment (comme le quartz à l'atelier 5).

➤ Doit toujours être fait des mêmes atomes ou des mélanges d'atomes (molécules): ce qui signifie que des minéraux comme le quartz et galène sont toujours fabriqués à partir des mêmes ingrédients chimiques.

➤ Devrait toujours avoir les mêmes propriétés physiques: donc toujours avoir la même dureté, même luminosité, et la même fracture ou clivage. Cependant, en raison du quartz dans l'atelier 5, la couleur et l'opacité peut être différente pour différents échantillons du même minéral.

Démonstration: Manière dont la calcite casse

Cette activité est une excellente activité préliminaire pour l’Atelier 6.

Matériel nécessaire : plusieurs petits morceaux (2 x 2 cm) de calcite blanche par groupe d’élèves (3 morceaux par groupe), une brique (ou une autre surface dure et plane) dans une boîte peu profonde, des gants de travail, un marteau et une vieille serviette de toilette.

Procédure : Amener les élèves et le matériel à l’extérieur et dans une partie calme de la cour de l’école, de préférence dans un endroit recouvert de gravier. Poser la brique sur le sol et demander à chaque groupe de trois élèves de suivre la procédure suivante :

➤ Demander à l’un des élèves du groupe d’enfiler des gants, d’envelopper la calcite dans la serviette, de la poser sur la brique et de frapper une fois la calcite avec

31un marteau. Remarque : Assurez-vous que les élèves suivent bien les mesures de sécurité en enveloppant la calcite dans la serviette avant de la frapper avec un marteau.

➤ Les élèves du groupe examinent la forme des fragments de calcite et constatent que bien que leur taille diffère, ils ont tous la même forme. Chaque surface plane représente une surface de clivage et en comptant les différentes directions, les élèves constateront qu’il n’en existe que trois et qu’elles ne sont pas à angle droit. Demandez-leur d’utiliser leur loupe pour confirmer cette observation sur les plus petits morceaux.

➤ Répétez cette opération avec les autres morceaux de calcite jusqu’à ce que tous les groupes soient convaincus que la calcite présente trois clivages qui ne sont pas à angle droit.

➤ Nettoyez l’endroit où vous avez fait l’expérience en récuperant le calcite, la serviette et la brique. Les voilà prêts à démarrer l’Atelier 6.


Expérience : Double réfraction avec de la calcite transparente : cette tâche est également une excellente passerelle interdisciplinaire avec le module Lumière et Son.Matériel dont chaque équipe a besoin : un morceau de verre transparent, un morceau de quartz transparent et un morceau de calcite transparente.

Procédure : Les élèves des différents groupes écrivent distinctement leur nom sur un morceau de papier puis essaient de le lire à travers chacun des matériaux. Puis ils notent leur observations dans leur Rapport de laboratoire (facile à lire, difficile à lire, images dédoublées). Ils découvriront que lorsqu’ils lisent leur nom à travers la calcite, il est dédoublé. Expliquez-leur que l’on appelle ce phénomène la « double réfraction » et qu’il se produit parce que la calcite divise en deux le faisceau de lumière qui revient du papier, de telle manière que l’on voit deux images.


L’un des minéraux qui possède le plus de clivages (quatre) est la fluorite (voir l’échelle Mohs de la dureté à la page 95 du Manuel de laboratoire). Vous pouvez voir des photos de ce cristal sur le site suivant :

http://www.greatsouth.net/minerals/M542_Fluorite_cleavage.htm

ou bien votre école dispose peut-être d’un échantillon de fluorite dans sa collection.

32Atelier 7: Dur Dur1. Activités d’apprentissage indépendants

Demandez aux équipes d’élèves de dresser une liste des qualités qu’un bon dentifrice doit posséder.

Réponse : La caractéristique la plus importante qui doit figurer dans leur liste est qu'il soit un abrasif qui ne soit ni trop dur, ni trop tendre. Parmi les autres qualités, on peut ajouter un goût et une odeur agréables, une facilité à faire sortir le dentifrice du tube, à fermer le tube et à le faire tenir debout.


Comparaison entre les différents minéraux et leurs utilisations dans la société.

Maintenant que les élèves ont étudiés de nombreux minéraux, c'est une bonne occasion d'aborder ce sujet et noter des observations et des conclusions. Vous devez guider les élèves, les aider à faire les observations suivantes sur les minéraux:

➤ L'utilisation de minéraux est plus facile à comprendre si on les classes en catégorie métallique et non-métallique. Des minéraux qui suivent, lesquels sont métalliques et lesquels sont non-métalliques? Quartz, la calcite, la galène, le feldspath, le graphite, le mica, la pyrite et le grenat.

➤ Métallique: galène, pyrite, et graphite.

➤ Non-métallique: quartz, calcite, feldspath, mica et grenat.

Tous ces minéraux sont utilisés dans la société de différentes manières, en fonction des propriétés physiques ou de ses composantes, par exemple:

➤ Galène: une source internationale de plomb et également utilisé dans l'électronique.

➤ Pyrite: utilisé dans la production d'acide sulfurique et de dioxyde de soufre, tous deux importants dans l'industrie chimique.

➤ Graphite: utilisé dans la métallurgie, dans les freins d'automobiles, lubrifiants et crayons.

➤ Quartz: utilisé dans les radios, papier de verre, du savon, des prismes, verre, peintures, horloges murales, montres, ordinateurs et des pierres semi-précieuses.

➤ Feldspath: utilisé dans la production de la céramique, de la peinture, du verre et des abrasifs.

33 ➤ Calcite: utilisée dans la pâte dentifrice, dans la gomme à mâcher, dans le savon,

dans la colle, l'antiacide, dans la fabrication du verre, la photographie et dans les aliments pour animaux.

➤ Mica: utilisés dans l'électronique, les cosmétiques et les peintures.


Les jeans d’aspect usé subissent un grenaillage avec des petits grains du grenat extrait à Gore Mountain (Etat de New York).

34Procédure détaillée de l'Atelier 1 de la Trousse 1Différentes strategies peuvent être utilisées pour mener à bien chacun des ateliers. Voici celle proposée afin de permettre la mise en place d'un travail autonome des équipe.

Étape 1

Demandez à chaque équipe de consulter la page 4 de l’Atelier 1 de leur Manuel d' atelier et de lire l’encadré « Matériel nécessaire » . Grâce aux photos qui sont annotées, les élèves récupererons le matériel nécessaire.

Étape 2

Les élèves lisent ensemble l’introduction qui se trouve en haut de la page suivante du Manuel de laboratoire.

Étape 3

Expliquez aux élèves qu’on leur demande de faire tous les exercices et de répondre à toutes les questions à choix multiples qui se trouvent sur les feuilles de réponse de leur Rapport de laboratoire individuel. INSISTEZ SUR LE FAIT QU’IL EST INTERDIT D’ECRIRE SUR LE MANUEL DE LABORATOIRE !

Étape 4

Il convient d’insister auprès des élèves sur les points suivants :

➤ les élèves conservent les feuilles de réponse du Rapport de laboratoire dans un duo-tang.

➤ les élèves indiquent leur nom sur la première page des feuilles de réponse et le cas échéant, sur les autres documents (cartes conceptuelles de Greloton et casse-tête).

➤ expliquez-leur comment choisir la réponse dans les questionnaires à choix multiples.

➤ signalez-leur que les termes indiqués en gras dans le Manuel de laboratoire sont définis dans le glossaire qui se trouve à la première page des feuilles de réponse du Rapport de laboratoire.

35Étape 5

Une fois que les élèves sont au fait de ce que l’on s'attend d’eux, demandez-leur de commencer la première Activité de l’Exercice 1, Etude des propriétés physiques du verre et de la cire. Les enseignants doivent s’attendre à être très sollicités lors de cette première activité.

Étape 6

Quand les équipes ont terminé la première activité, demandez-leur de continuer et de faire le reste des activités de l’Exercice (Activités 2, 3, 4 et 5) puis de passer à l’Exercice 2, Comparaison du verre et de la céramique (Activité 6). Il se peut que vous deviez rappeler aux élèves qu’après avoir terminé une activité et répondu aux questions à choix multiples, ils doivent consulter le Manuel de laboratoire pour découvrir quelle est l’activité suivante. Après deux ateliers, les élèves auront acquis la démarche et la procédure.

Étape 7: Fin des activités de l’Atelier 1

En fonction de leurs préférences et du temps disponible, les enseignants peuvent choisir l’une des options suivantes pour terminer l’Atelier 1:

➤ Carte conceptuelle de Greloton (qui se trouve à l’avant-dernière page des feuilles de réponse du Rapport de laboratoire). A compléter collectivement par la classe ou individuellement par les équipes d’élèves.

➤ Discussion collective sur les sujets de culture scientifique générale abordés dans cet atelier.

➤ Distribution d’un Correcteur de laboratoire à chaque équipe pour que les élèves corrigent eux-mêmes leurs exercices et leurs questionnaires à choix multiples.

➤ Demander aux équipes qui ont terminé leur travail en avance de faire le casse-tête (dernière page des feuilles de réponse du Rapport de laboratoire).

➤ Ramasser les feuilles de réponse du Rapport de laboratoire pour les corriger.

➤ Faire une ou plusieurs des activités supplémentaires.

36Étape 8: Devoirs à la maison

L’enseignant peut choisir entre les options suivantes :

➤ Demander aux élèves de remplir la Carte conceptuelle de Greloton.

➤ Demander aux élèves de faire le casse-tête qui se trouve sur les feuilles de réponse du Rapport de laboratoire.

➤ Demander aux élèves de répondre à une ou plusieurs des questions écrites de l’Atelier 1. En plus d’améliorer les qualités rédactionnelles des élèves, ces questions consolident les connaissances qu’ils ont acquises.

➤ Demander aux élèves de répondre aux « Sujets impliquant un travail de recherche à la maison » dans les Activités supplémentaires, page 15.

Documents

L’exploration du Vaisseau Terrepdf.geo-science.org/quebec/FRFeb2016/Kit 1 Guide destine aux... · d’enseignement en Sciences de la Terre pour les classes primaires intitulée