Sciences et technologie ISTRA 2016 CM2 Guide pédagogique (2017)

CM2
Les Cahiers Istra
Cycle 3
Sciences et
technologie
Guide pédagogique
Catherine VILARO
Conseillère pédagogique
Didier FRITZ
Inspecteur de l’Éducation nationale
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NOU
P R O V E AU X
GRA
M
2016 MES
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Création de la maquette de couverture : Florence Le Maux
Mise en pages intérieure et de couverture : Alinéa
Illustrations : Alain Boyer (couverture, grenouilles) ; Gilles Poing (intérieur).
Fabrication : Marc Chalmin
Édition : Christel Desmaris
Crédits photographiques
Couverture : © monsty / Fotolia ; © vladstar / Fotolia ; © yadviga / Fotolia ; © viperagp / Fotolia.
0,49 Kg éq. CO2
ISBN : 978-2-01-394781-6
© Hachette Livre 2017, 58, rue Jean Bleuzen, CS 70007, 92178 Vanves Cedex.
Tous droits de traduction, de reproduction et d’adaptation réservés pour tous pays.
Le Code de la propriété intellectuelle n’autorisant, aux termes des articles L. 122-4 et L. 122-5, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé
du copiste et non destinées à une utilisation collective », et, d’autre part, que « les analyses et les courtes citations » dans un but d’exemple ou d’illustration, « toute représentation
ou reproduction intégrale ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite ». Cette représentation ou reproduction, par quelque
procédé que ce soit, sans autorisation de l’éditeur ou du Centre français de l’exploitation du droit de copie (20, rue des Grands-Augustins 75006 Paris), constituerait donc une
contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal.
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Avant-propos
Une démarche spiralaire conforme aux nouveaux programmes
La collection Les Cahier Istra Sciences et technologie CM2 propose une démarche structurée pour
« permettre aux élèves de construire des connaissances nécessaires pour comprendre le monde qui les
entoure et développer leur capacité à raisonner » (B.O. du 26 novembre 2015).
Les programmes 2016 sont spiralaires : « Les apprentissages, repris et approfondis lors des cycles successifs, se poursuivront tout au long de la scolarité en faisant appel à des idées de plus en plus élaborées, abstraites et complexes. » La collection adopte cette démarche spiralaire en créant une véritable
continuité entre le cycle 2 (« Questionner le monde du vivant, de la matière et des objets ») et le cycle 3
(« Sciences et technologie »). Une proposition de répartition des thèmes et des notions par niveaux du
cycle 2 et du cycle 3 est proposée pour aider les enseignants à mettre en œuvre cette démarche entre
les niveaux.
La démarche scientifique d’investigation
Ce guide pédagogique permet d’accompagner l’enseignant dans la mise en œuvre de la démarche scientifique d’investigation et le développement des compétences affirmées par les textes officiels. Pour
chaque leçon, l’enseignant trouvera :
◗ Une synthèse des notions scientifiques mises en jeu dans la séquence. Ces notions simples mais précises apporteront des éléments de rigueur scientifique même aux enseignants peu familiarisés avec la
discipline scientifique.
◗ Les références aux nouveaux programmes et au socle commun.
◗ Une première séance développant une ou plusieurs situations en observation concrète directe et un
premier questionnement. Ce temps collectif est immédiatement suivi du travail dans le cahier sur la
rubrique « Je connais déjà », cette fois en observation concrète indirecte : à l’oral et en collectif, un débat
permet la mise en commun des connaissances des élèves, prérequis ou savoirs quotidiens. La discussion
se poursuit à partir de photographies pour faire émerger les représentations initiales des élèves.
◗ Deux séances s’attachent ensuite à suivre les étapes des rubriques « J’observe et j’expérimente / je
m’interroge » : la démarche guidée d’investigation permet de s’approprier des outils et des méthodes,
et de structurer progressivement l’observation, l’expérimentation, la description, la modélisation, le
raisonnement et la conclusion. Le guide offre à l’enseignant tous les conseils pour la mise en place expérimentale des dispositifs proposés. Ces séances se terminent par le « Je conclus » : en cycle 3, les élèves
rédigent un court texte de synthèse en utilisant les mots-clés de la leçon.
◗ La dernière séance permet le réinvestissement immédiat des savoirs et des savoir-faire acquis, grâce
aux rubriques « J’utilise ce que j’ai appris », qui permet de vérifier les acquis et préparer l’évaluation,
et « Je retiens », une synthèse de l’essentiel à retenir sous forme de carte mentale très illustrée, pour
faciliter la compréhension, l’appropriation et la mémorisation à long terme.
Ce guide pédagogique contient les corrigés de toutes les activités proposées dans le cahier.
Des références aux ressources disponibles sur la clé USB sont régulièrement présentes dans les déroulés
des leçons.
Avec le Cahier Istra Sciences et technologie CM2 et sa clé USB de ressources numériques, l’enseignant
trouvera un cadre construit conduisant à une pratique d’observation et d’expérimentation, et à des
apprentissages concrets conformes aux programmes 2016.
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Sommaire
Avant-propos . .... .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. 2
Proposition de progression annuelle pour le cycle 3 . .. .. . .. . . 3
Matière, mouvement, énergie
1
Les propriétés de la matière
2
Les constituants d’un mélange
3
La transformation de l’énergie . . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . 12
4
Identifier un signal et une information .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. 15
5
Les objets en mouvement .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . . 18
. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .
.. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . ..
6
9
La Terre, les êtres vivants dans leur environnement
6
La Terre dans le système solaire . . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . 21
7
La biodiversité . . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . . 25
Le vivant, sa diversité et ses fonctions
8
La reproduction des végétaux . . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . . 29
9
La reproduction de l’être humain .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . . 32
10 Les besoins alimentaires de l’être humain
.. . .. .. . .. . .. .. . .. . .
36
11 L’évolution du vivant .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . . 39
Matériaux et objets techniques
12 Des objets pour se déplacer . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. 42
13 Concevoir une solution technologique :
les objets flottants .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . 46
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Proposition de progression annuelle – Cycle 3
Sciences et technologie
CM1
CM2
Matière, énergie, mouvement
6e
1
La diversité de la matière
1
Les propriétés
de la matière
• L’utilisation de la matière
et le recyclage
•L
a transformation de la matière
2
Mélanges et solutions
2
Les constituants
d’un mélange
• Les mélanges gazeux : l’exemple
de l’air
3
L’énergie
3
La transformation
de l’énergie
• Les sources d’énergie
renouvelables et non
renouvelables
• L’exploitation raisonnée
des sources d’énergie
4
Identifier un signal
et une information
• La nature et le codage
d’un signal
5
Les objets en mouvement
• La vitesse du mouvement :
constante ou variable
4
Les objets et les personnes
en mouvement
La Terre, les êtres vivants dans leur environnement
5
Le mouvement
de la Terre
6
La Terre dans le système
solaire
• L’histoire de la Terre et
du développement de la vie
• Les conditions de la vie sur Terre
• Les manifestations de la Terre :
volcans et séismes
7
La biodiversité
• Les interactions et la nature
d’un peuplement en fonction
du milieu et/ou de la saison
• L’aménagement de l’espace
par les hommes et
les contraintes naturelles
Le vivant, sa diversité et ses fonctions
8
La reproduction
des végétaux
• Les échanges de matière
avec le milieu
La naissance et
la croissance des animaux
9
La reproduction
de l’être humain
• La puberté : modifications
morphologiques, comportementales et physiologiques
Les aliments
10 Les besoins alimentaires
de l’être humain
• La nature des apports alimentaires : origine et transformation ;
apports discontinus et besoins
continus
• Les fonctions de nutrition
du corps humain
• Processus de conservation /
micro-organismes pathogènes
L’évolution du vivant
• Le changement du peuplement
de la Terre au cours du temps
6
Les conditions de vie
des végétaux
7
Les comportements
alimentaires des animaux
8
9
10 La classification du vivant
11
Matériaux et objets techniques
11
Des objets pour écrire
12 Des objets
pour se déplacer
12
Concevoir une solution
technologique : les ponts
13
13
L’environnement
numérique
Concevoir une solution
technologique : les objets
flottants
• Analyser et représenter
le fonctionnement d’un objet
technique
• Modéliser une solution technique
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1
La matière
Les propriétés
de la matière
Cahier
pp. 7-10
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique
ou technologique :
– formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ;
– proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ;
– interpréter un résultat, en tirer une conclusion ;
– formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
Concevoir, créer, réaliser : domaines 4 et 5
Identifier les principales familles de matériaux.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une
expérience.
Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations.
8 Connaissances et compétences associées
Caractériser un échantillon de matière.
Diversité de la matière : métaux, minéraux, matière organique sous différentes formes.
Quelques propriétés de la matière solide : densité, solubilité, élasticité, conductibilité thermique ou
électrique.
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NOTIONS SCIENTIFIQUES
Une matière est tout ce qui compose une réalité tangible. Tout ce qui a une masse est une matière.
La matière peut être sous forme solide, liquide ou gazeuse. Une même matière peut se transformer d’un
état à l’autre en fonction de la température.
Chaque matière solide a ou n’a pas un certain nombre de propriétés :
– propriétés physiques : ce qui permet de la décrire – aspect visuel, couleur, texture, clarté (transparent
ou opaque) –, dureté, friabilité, élasticité, malléabilité…
– propriétés de conductibilité : conductibilité thermique (aptitude à conduire la chaleur), conductibilité
électrique…
– sa masse volumique : la masse pour une unité de volume définie.
Définir chacune de ces propriétés permet d’identifier et de distinguer une matière d’une autre matière.
Un matériau désigne toute matière utilisée pour la réalisation d’un objet.
Le périmètre de la séquence se limite aux matières solides.
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PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Phase
préalable +
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 7.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 7 :
Toutes les matières ont-elles les mêmes propriétés ?
Phase préalable
1re étape : faire émerger les représentations initiales.
En classe, les élèves repèrent la question posée par la grenouille en haut à droite de
la page 7. Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai, puis répondent
collectivement à la question. Leur proposer de faire un premier tri des réponses
données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des
élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème travaillé de manière à observer
le progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail sur le thème,
conclu par la question : « Toutes les matières ont-elles les mêmes propriétés ? »
2e étape en observation directe : distinguer matière inerte minérale et matière
vivante.
Identifier les principales matières.
1re proposition
Mettre à disposition des élèves une diversité de matériaux : objet métallique,
polystyrène, matière plastique, bois, bille en verre, carton, papier, élastique, pâte
à modeler…
Leur demander de les identifier au toucher et de mettre des mots sur leur description : lisse, rugueux, froid ou non, fibreux, etc.
Procéder ensuite à un jeu de kim du toucher : un enfant, les yeux bandés, reconnaît les matières au toucher.
2e proposition
Identifier la résistance d’un matériau à la déformation.
Leur demander quels sont les matériaux que l’on peut déchirer, casser avec la
main ; ceux qui peuvent l’être avec un outil (marteau… avec précautions).
Identifier les matériaux qui peuvent être rayés à l’aide d’un objet pointu, etc.
Identifier les matériaux ayant une certaine élasticité.
Ces activités peuvent faire l’objet d’une formalisation sous forme de tableau.
3e proposition
Faire réfléchir les élèves sur la raison du choix de matériaux dans des objets fabriqués en raison de leurs qualités particulières : exemple l’emploi du métal dans
l’armature des tables…
Séance 1
Identifier les principales matières dans des objets courants ; se questionner
sur le choix des matériaux utilisés.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur le document ? Quel nom donne-t-on à ce type
de maison de montagne ? Quel est le matériau utilisé pour les murs ? Quel matériau est utilisé pour la toiture ? Selon vous, pourquoi a-t-on utilisé ces matériaux ?
– Document 2 : quel est cet objet ? Quelle est sa fonction ? Quel matériau a été
utilisé pour le porte-charge ? Quel matériau a été utilisé pour le brancard (la
partie qui va de la roue aux poignées) ? Quels matériaux ont été utilisés pour les
roues ? Quelle qualité ces matériaux doivent-ils avoir ?
– Document 3 : quel est cet objet ? Quelle est son utilité ? De quels matériaux
est-il constitué ? Pourquoi choisit-on le verre pour chacune des deux parties ?
Quelle qualité attend-on de la monture de cette paire de lunettes ?
– Document 4 : quel objet la personne utilise-t-elle ? De quelles matières le
marteau est-il composé ? Pourquoi la partie servant à frapper est-elle en métal ?
Quelle est la fonction du manche en bois ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur leur cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : Le chalet est construit en bois et en pierres plates.
Document 2 : Pour la brouette, on a utilisé du métal (acier) de la matière plastique
pour l’axe de la roue, du caoutchouc pour le pneu.
Document 3 : La matière plastique est utilisée pour la monture.
Document 4 : Le marteau a un manche en bois et une masse en métal.
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Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Cahier
d’activités p. 8.
– Gobelets en
plastique.
– Eau, lentilles,
miel, huile,
farine.
– Balance.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 9.
– Piles plates,
ampoules, fils
électriques.
– Objets en
plastique, verre,
cuivre, acier.
– 3 cuillères
de taille
identique (une
en métal, une
en bois, une en
plastique).
– Beurre.
– 3 perles.
– Tasse d’eau
chaude.
J’observe et j’expérimente
Toutes les matières ont-elles la même masse pour un volume identique ?
1er temps
Mettre à disposition des élèves divers produits liquides ou solides fluides : eau,
sucre, huile, sable.
Leur demander comment on pourrait comparer les masses de ces différents
produits : amener les élèves à dire que, pour comparer, il faut avoir la même
« quantité » de matière ; on précisera alors par le terme : le même volume.
Fournir aux élèves des gobelets en plastique.
Réaliser l’expérience avec une balance électronique.
2e temps
Les élèves analysent la situation de la page 8 du cahier et concluent :
eau : 100 g ; lentilles : 83 g ; miel : 142 g ; huile : 91 g ; farine : 55 g.
Pour un même volume, chaque matière a sa propre masse.
Quelles matières solides flottent ou coulent ?
Préparer des morceaux de matière compacte de l’expérience 2 du cahier de l’élève
page 8. Les élèves réalisent l’expérience et complètent le tableau.
Corrigé
Matières qui flottent : polystyrène, bois et tissu.
Matières qui coulent : métal et verre.
J’observe et j’expérimente
Toutes les matières conduisent-elles l’électricité ou la chaleur ?
Expérience 1
Conductibilité ou non de l’électricité.
Mettre à disposition des élèves : pile plate, ampoule, fils électriques.
Leur faire réaliser l’expérience 1 page 9.
Les élèves complètent ensuite les dessins en coloriant l’ampoule si elle s’allume.
Ils répondent ensuite aux questions.
Corrigé
Le fil en cuivre conduit le courant électrique.
La matière plastique, le verre, le caillou sont isolants.
Expérience 2
Conductibilité ou non de la chaleur.
Les élèves mettent en place l’expérience 2 de la page 9 du cahier.
Les amener à tester la conductibilité de la chaleur sur 3 cuillères de tailles identiques. Sur chaque manche de cuillère, coller un petit morceau de beurre et une
petite perle collée sur ce beurre.
Principe de l’expérience : si le matériau constituant la cuillère est conducteur de
la chaleur, le matériau chaud fait fondre le beurre ; la perle tombe.
Précaution : l’extrémité de la cuillère comportant la perle collée au beurre ne doit
pas être au-dessus de la tasse. Si tel était le cas, ce serait la vapeur d’eau de la tasse
et non la conductibilité qui ferait fondre le beurre.
Je conclus
Les élèves écrivent un texte à caractère scientifique en utilisant les mots proposés.
À volume égal, chaque matière a sa propre masse. Certains matériaux flottent
sur l’eau (le bois, le polystyrène), alors que d’autres coulent, le métal par exemple.
Certains matériaux comme le cuivre conduisent l’électricité ; d’autres sont isolants
comme le verre. Certains matériaux sont conducteurs de la chaleur comme les
métaux ; d’autres sont isolants comme le bois.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 10.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : L’élève entoure le miel, les lentilles, l’huile et la farine..
Exercice 2 : La gomme et le taille-crayon sont au fond du récipient, alors que le
crayon à papier flotte à la surface de l’eau.
Exercice 3
Matière
Conductrice du courant électrique
Conductrice de la chaleur
métal
oui
oui
bois
non
non
plastique
non
oui
Je retiens
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2
1
La matière
Les constituants
d’un mélange
Cahier
pp. 11-14
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique
ou technologique : formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une
expérience.
Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale.
Proposer des expériences simples pour tester une hypothèse.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations.
8 Connaissances et compétences associées
Mettre en œuvre un protocole de séparation de constituants d’un mélange.
Réaliser des mélanges peut provoquer la transformation de la matière : dissolution.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
Un mélange est une association de deux (ou plus) corps physiques – solides, liquides ou gaz – sans réaction chimique. Ce mélange peut être homogène ou hétérogène ; il peut être constitué de deux solides
(mélange de poudre de lait et de cacao ; de sable, de ciment et de gravier) ; de deux liquides (eau et huile ;
eau et alcool) ; d’un gaz et d’un liquide (dioxyde de carbone et eau pour l’eau gazeuse ou les sodas) ; de
deux ou plusieurs gaz (l’air qui est un mélange de dioxygène, d’azote, de vapeur d’eau).
Les mélanges homogènes
Un mélange homogène est un mélange où l’on ne distingue plus les constituants qui le composent.
Le mélange de deux solides restant à l’état solide n’est jamais parfaitement homogène : si on mélange de
la farine et du sucre, l’œil perçoit globalement une homogénéité ; mais si l’on regarde de plus près, dans
le détail, on perçoit tout de même les cristaux de sucre.
Pour obtenir un mélange homogène de deux solides, il est nécessaire de passer par leur fusion, c’est-àdire leur état liquide, ce qui est le cas des alliages, obtenus par la fusion et le mélange de deux métaux.
Les gaz forment naturellement un mélange homogène, d’autant qu’ils sont invisibles.
Lorsqu’un solide se mélange de manière homogène dans un liquide, on dit qu’il est soluble dans ce
liquide : c’est le cas du sucre et du sel dans l’eau. Le mélange est appelé solution (terme qui prend ici un
sens nouveau pour les élèves). Le phénomène porte le nom de dissolution ; le liquide est alors un solvant.
Au-delà d’un certain rapport entre la masse du liquide et la masse du solide soluble, la dissolution n’est
plus possible ; on dit alors que le mélange est saturé : le solide en excès se dépose au fond du récipient.
Lorsque deux liquides se mélangent de manière homogène, on dit qu’ils sont miscibles ou que l’un est
miscible dans l’autre. Si les deux liquides sont incolores, le mélange l’est aussi ; si l’un des deux liquides
est coloré, le mélange prend une teinte uniforme.
Les mélanges hétérogènes
Dans un mélange hétérogène, les constituants restent visibles dans le mélange obtenu.
Dans le mélange de deux solides, l’homogénéité peut être mise en doute par la faible taille des constituants, même s’il est impossible de les séparer concrètement.
Dans le cas d’un solide et d’un liquide, les particules solides restent à la surface ou sont en suspension
dans le liquide ou tombent au fond du récipient.
Dans le cas de deux liquides, les deux liquides restent distincts, l’un (celui qui a la masse volumique la
plus faible) flottant au-dessus de l’autre.
Dans un mélange, la masse du mélange est égale à la masse de ses constituants.
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PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Supports
et matériel
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 11.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Cahier
d’activités p. 12.
– Bouteilles en
plastique.
– Eau boueuse,
petits cailloux,
sable, filtre,
coton.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 11 :
Sais-tu comment on sépare les éléments d’un mélange ?
En classe, les élèves repèrent la question posée par la grenouille en haut à droite
de la page 11 : « Sais-tu comment on sépare les éléments d’un mélange ? »
Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai, puis répondent collectivement à la question.
Leur proposer de faire un premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des élèves.
Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème travaillé de manière à observer le
progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail sur le thème.
Identifier la notion de mélange, de mélange homogène et de mélange
hétérogène.
Travail oral collectif document par document page 11. Demander aux élèves
d’observer chaque document pour ensuite être capables de les décrire : « Que voyezvous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur le document ? Ces éléments mélangés sont-ils
liquides ou solides ? Peut-on distinguer chacun des éléments ? Lesquels ? Si on
peut distinguer chacun des éléments, le mélange est-il homogène ou hétérogène ?
– Document 2 : que voyez-vous sur ce document ? Que fait la personne ? Quels
éléments sont disposés sur la table pour la recette ? Qu’obtient-elle en effectuant
ce mélange ? La pâte est-elle homogène ou hétérogène une fois bien mélangée ?
– Document 3 : que voyez-vous sur ce document ? Que fait la force du torrent
quand il dévale la montagne ? Selon vous, que contient l’eau pour avoir cette
couleur ?
– Document 4 : que voyez-vous sur ce document ? Quels sont les deux liquides
contenus dans ce pot ? Pourquoi les deux liquides sont-ils nettement séparés ?
Quel liquide est en haut, quel liquide est en bas du mélange ? Ce mélange est-il
homogène ou hétérogène ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : Le mélange est hétérogène car chacun des constituants du mélange
reste visible.
Document 2 : De la farine, des œufs, du lait, du beurre.
Document 3 : L’eau du torrent est boueuse ; c’est de l’eau et de la terre mélangées.
Document 4 : La vinaigrette est un mélange hétérogène ; chacun des deux liquides
reste visible.
J’observe et j’expérimente
Comment rendre limpide une eau boueuse ?
Séparer les constituants d’un mélange liquide solide hétérogène
par décantation et filtration.
1er temps : mettre en place une décantation.
Mettre en place le jour précédant la séance.
Les élèves récupèrent de l’eau boueuse ou mélangent de l’eau et de la terre.
Leur faire observer le déroulement de l’expérience. Leur demander ce qui va se
passer selon eux.
Observer le mélange décanté. Observer et distinguer :
– les grosses particules tombées au fond du récipient ;
– des petites particules restées en suspension.
Constater que l’eau reste de couleur brune.
2e temps : poursuivre l’expérience avec la filtration.
Observer les quatre filtres successifs proposés dans l’expérience du cahier : gravier
– sable – filtre à café – coton.
Les élèves mettent en place l’expérience et complètent le cahier page 12.
Corrigé
Ils notent sur le cahier les éléments retenus par chaque filtre successivement et
colorient avec le liquide obtenu.
1er filtre : les herbes, brindilles.
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2e filtre : les plus grosses particules flottantes.
3e filtre : les petites particules visibles ; l’eau reste marron clair.
4e filtre : l’eau prend un aspect limpide.
Veiller à préciser aux élèves que, si l’eau est limpide, elle n’est pas potable et qu’il
ne faut pas la boire.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 13.
– 1 saladier,
eau salée,
1 verre vide,
film plastique,
1 caillou.
J’observe et j’expérimente
Comment enlever le sel de l’eau salée ?
Séparer les constituants d’un mélange solide liquide homogène
par évaporation.
Les élèves observent le dispositif expérimental du distillateur solaire.
Principe : le saladier contient de l’eau salée. Un verre vide y est posé en son milieu.
Le saladier est recouvert d’un fil plastique non tendu. Un caillou est posé en son
milieu, juste au-dessus du verre. Sous l’action du soleil, l’eau du mélange salé s’évapore ; elle se condense sur le film plastique et s’écoule jusqu’en son centre. Elle
s’écoule dans le verre. Cette eau ne contient donc plus de sel. Les élèves mettent
en place cette expérience et répondent aux questions de la page 13.
Corrigé
Dispositif expérimental : Un saladier, un verre, du film plastique (film alimentaire), un caillou.
Étape 1 : Le soleil chauffe l’eau salée du saladier. L’eau s’évapore.
Étape 2 : Sur le film alimentaire, des gouttelettes se forment.
Étape 3 : L’eau en gouttelettes ruisselle sur le film alimentaire et tombe dans le
verre. Quand on la goûte, elle n’est pas salée.
Je conclus
Les élèves écrivent un texte scientifique résumant les expériences effectuées.
L’eau boueuse est un mélange hétérogène. On la rend limpide en faisant d’abord
une décantation permettant aux particules de boue les plus lourdes de tomber au
fond du récipient. Par filtration, les filtres successifs permettent ensuite de retenir
les particules de plus en plus fines. On sépare aussi certains mélanges, comme l’eau
salée par distillation.
Autres propositions d’expériences permettant de séparer les constituants d’un
mélange.
1re proposition : séparation d’un liquide et d’un gaz
Séparation de l’eau et du gaz de l’eau gazeuse. Prendre une bouteille d’eau gazeuse
et en vider un peu pour laisser un espace. Le bouchon ôté, la coiffer d’un ballon
de baudruche. Secouer doucement la bouteille jusqu’à obtenir un pétillement
de bulles. Le gaz s’échappant va gonfler le ballon. Une fois l’expérience arrivée à
son terme, constater que le ballon s’est gonflé d’une matière ; en goûtant l’eau, on
s’aperçoit qu’elle a perdu son pétillant.
2e proposition : séparation d’un liquide et d’un solide par évaporationébullition
Prendre une casserole très propre et faire constater aux élèves l’absence de toute
particule. Faire bouillir et s’évaporer par ébullition de l’eau minérale ou de l’eau
à forte concentration en calcaire (ce qui est souvent le cas pour l’eau du robinet).
Une fois que l’eau est totalement évaporée, constater les traces de minéraux sur
les bords de la casserole. Dans le cas de l’utilisation d’eau minérale, faire constater
que l’étiquette de la bouteille signale la présence de sels minéraux ; amener les
élèves à faire le rapprochement.
3e proposition : séparation par changement d’état de l’un des constituants
Cette expérience requiert d’avoir préalablement récupéré la sauce de cuisson d’un
poulet. Montrer cette sauce aux élèves et constater un mélange hétérogène de gras
et de liquide aqueux. Laisser le mélange au repos un temps assez long et constater
que la matière grasse remonte à la surface. Il est possible dans un premier temps
de le racler avec une cuillère.
Mettre le mélange au réfrigérateur pendant plusieurs heures. Le sortir et constater
que la matière grasse s’est figée en surface : elle s’est partiellement solidifiée. Il
est alors possible de la récupérer avec la cuillère. Ce procédé est utilisé en cuisine
pour retire la matière grasse d’un mélange culinaire.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 14.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : eau + huile  hétérogène / eau + semoule  hétérogène /
eau + sucre  homogène
Exercice 2 : 3 – 1 – 2 – 4
Je retiens
11
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3
1
La matière
La transformation
de l’énergie
Cahier
pp. 15-18
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question
de nature scientifique ou technologique :
– formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ;
– proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ;
– formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
Concevoir, créer, réaliser : domaines 4 et 5
Réaliser en équipe tout ou une partie d’un objet technique répondant à un besoin.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Garder une trace écrite.
Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale.
8 Connaissances et compétences associées
Identifier différentes sources et connaître quelques conversions d’énergie.
Identifier des sources et des formes d’énergie :
– l’énergie existe sous différentes formes (énergie associée à un objet en mouvement, énergies thermique,
électrique…) ;
– exemples de sources d’énergie utilisées par les êtres humains : charbon, pétrole, bois, uranium,
aliments, vent, soleil, eau et barrage, pile…
Notion d’énergie renouvelable.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
L’énergie est quelque chose d’impalpable et de non mesurable. On ne peut percevoir l’énergie que par
les effets qu’elle produit. L’énergie ne peut, en effet, être comprise que par ses attributs, ses propriétés.
– La conservation : l’énergie ne se perd pas, elle se transforme en une autre énergie.
– Découlant du point précédent, la capacité à se transformer d’une forme d’énergie à une autre forme.
– On ne peut pas la mesurer ; on peut simplement en mesurer les effets.
On confond généralement énergie et source d’énergie : le vent, le soleil, le pétrole… ne sont pas des
énergies, mais des sources d’énergie. Il n’y a pas d’énergie renouvelable ou non renouvelable, mais des
sources d’énergies renouvelables ou non renouvelables. Admettre qu’une énergie serait consommée et
non renouvelable irait à l’encontre du principe de conservation de l’énergie : l’énergie n’est pas consommée, mais transformée en une autre énergie.
Les sources d’énergie
Le soleil est la source d’énergie primaire ; la plupart des autres énergies découlent directement ou indirectement de l’énergie produite par le rayonnement solaire.
– Les sources d’énergies renouvelables : le rayonnement solaire (énergie solaire) ; l’énergie produite
par le mouvement de l’eau (énergie hydraulique) ; l’énergie produite par le mouvement de l’air (énergie
éolienne) ; l’énergie produite par la chaleur du noyau de la Terre (énergie géothermique).
– Les sources d’énergies non renouvelables : les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) ; la fission
nucléaire (uranium).
Les chaînes de transformations
L’énergie primaire est transformée en énergie secondaire.
L’énergie solaire est transformée en énergie électrique avec les panneaux solaires.
L’énergie produite par la force musculaire du cycliste est transformée en énergie mécanique provoquant
le déplacement de la bicyclette ; l’énergie produite par le déplacement de la bicyclette est transformée en
énergie électrique par la dynamo, puis transformée en énergie lumineuse au niveau du système d’éclairage.
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3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 15.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 15 :
Sais-tu comment on transforme l’énergie ?
Observer de manière implicite des situations de transformation de l’énergie.
Au cours d’une séance d’éducation physique, réaliser l’exercice avec un ballon.
Le ballon est posé au sol ; amener les élèves à constater qu’il est immobile et qu’il
n’est mû par aucune énergie. Un élève donne un coup de pied dans le ballon.
Demander aux élèves quelle source d’énergie il a utilisée : l’énergie musculaire.
Leur faire constater que l’action musculaire a transmis au ballon l’énergie qui lui
a permis de rouler.
Reprendre l’exercice en y ajoutant des quilles ; un élève transmet au ballon l’énergie lui permettant de rouler ; le ballon heurtant les quilles leur transmet l’énergie
nécessaire pour les déséquilibrer.
1er temps : identification des représentations initiales.
En classe, les élèves repèrent la question posée par la grenouille en haut à droite
de la page 15 : « Sais-tu comment on transforme l’énergie ? »
Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai, puis répondent
collectivement à la question. Leur proposer de faire un premier tri des réponses
données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des
élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème travaillé de manière à
observer le progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail
sur le thème.
2e temps : travail oral collectif document par document page 15.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur ce document ? Quelle source d’énergie ces
véhicules utilisent-ils ? Pour quelle utilisation cette source d’énergie est-elle utilisée : se chauffer, mettre en mouvement ou s’éclairer ? Selon vous, comment pourrait-on ici économiser les sources d’énergie ?
– Document 2 : que voyez-vous sur ce document ? Quelle source d’énergie est
utilisée pour éclairer cette maison ? Les occupants de cette maison sont-ils
économes dans leur utilisation de l’électricité ? Pourquoi ? Quel conseil faudrait-il
leur donner ?
– Document 3 : que voyez-vous sur ce document ? Quelle source d’énergie est
utilisée ? Pour quel type d’utilisation cette source d’énergie est-elle utilisée : s’éclairer, mettre en mouvement, etc. ? Pourquoi gâche-t-on ici la source d’énergie ?
Qu’aurait-il fallu faire pour l’éviter ?
– Document 4 : que voyez-vous sur ce document ? Comment appelle-t-on cet
objet à l’extrémité du support métallique ? Quelle source d’énergie utilise-t-il ?
Quelle est l’utilité du panneau noir ? Comment appelle-t-on un panneau qui
utilise le soleil pour produire de l’eau chaude ? Selon vous, pourquoi dit-on que le
soleil et le vent sont des sources d’énergie renouvelables ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : L’essence et le gasoil sont les sources d’énergie utilisées pour le déplacement des véhicules.
Le covoiturage, avec plusieurs personnes dans la même voiture, permettrait de faire
des économies de sources d’énergie.
Document 2 : L’électricité permet d’éclairer la maison.
Pour économiser de l’électricité, il faut éteindre la lumière quand on quitte une
pièce.
Document 3 : On utilise le gaz comme source d’énergie pour chauffer la casserole.
Pour économiser cette source d’énergie, il fallait ouvrir le gaz moins grand, surveiller la casserole pour l’arrêter dès le début de l’ébullition du lait, pour qu’il ne
déborde pas.
Document 4 : L’éolienne utilise la force du vent pour produire de l’électricité.
Le panneau noir utilise l’énergie solaire pour produire de l’eau chaude.
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Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Cahier
d’activités p. 16.
– 2 tabourets,
3 bouteilles
en plastique,
du sable,
des ciseaux,
1 pique en bois
(type tige à
barbecue), de la
ficelle, 1 voiture
miniature.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
J’observe et je m’interroge
d’activités p. 17.
– 1 bicyclette.
Comment éclairer en utilisant la force musculaire ?
Découvrir une chaîne de transformation de l’énergie et le principe
de conservation de l’énergie.
1er temps : de l’énergie musculaire à l’énergie thermique.
L’expérience suivante pourra être réalisée dans la cour de récréation. Transformation de l’énergie musculaire en énergie mécanique, puis en en chaleur : pour réaliser l’expérience, on retournera la bicyclette (selle et guidon au sol et roues en l’air).
Il suffira de faire tourner la roue arrière en serrant légèrement le frein de manière
à ce que le frottement n’empêche pas une rotation suffisamment rapide de la roue.
L’enseignant testera auparavant de manière à ce que la température ne soit pas
trop élevée. Un élève constatera l’échauffement avec son doigt. On amènera les
élèves au constat que l’énergie musculaire s’est transformée en énergie mécanique,
puis en énergie thermique.
2e temps : comment éclairer en utilisant la force musculaire ?
Les élèves observent les dessins de la page 17 et répondent aux questions.
Faire décrire les 4 dessins.
Corrigés
Exercice 1 : Margaux doit manger. Elle doit utiliser les muscles de ses jambes. Pour
que la dynamo tourne, il faut pédaler. Lorsque Margaux pédale et que la dynamo
tourne sur la roue, la lampe du vélo s’allume.
Exercice 2
J’observe et j’expérimente
Comment transformer l’énergie de l’eau en énergie mécanique ?
Découvrir la notion de transformation de l’énergie.
Les élèves observent le dispositif expérimental de la page 16. Leur faire identifier
le matériel nécessaire. Mettre en place l’expérimentation.
Amener les élèves à :
– identifier la source d’énergie qui met en fonctionnement le système ;
– identifier l’effet produit par la source d’énergie sur la bouteille à ailettes : elle
la fait tourner ;
– identifier l’effet de la bouteille à ailettes en rotation sur la ficelle et la petite
voiture : la rotation de la bouteille provoque un déplacement mécanique de la
ficelle vers le haut par son enroulement autour de la bouteille.
Les élèves répondent aux questions de la page 16.
Corrigé
– Matériel : deux tabourets (ou chaises), trois bouteilles plastiques, du sable, une
paire de ciseaux, une pique en bois (type tige à barbecue), de la ficelle, une voiture
miniature.
– Le dispositif est mis en mouvement par l’énergie de l’eau.
– La bouteille horizontale est animée d’un mouvement de rotation (circulaire).
– La voiture monte.
– Le mouvement de la voiture est rectiligne et vertical.
Étape
Effet produit
Source d’énergie
1. Margaux mange.
Margaux prend des forces.
énergie des aliments
2. Margaux pédale.
Margaux fournit un effort.
énergie musculaire
3. La dynamo tourne. La dynamo produit de l’électricité. énergie mécanique
4. La lampe s’allume. La lampe produit de la lumière.
énergie lumineuse
Je conclus
Les élèves rédigent un texte pour résumer.
En pédalant, le cycliste utilise son énergie musculaire. L’énergie mécanique produite
en pédalant entraîne la dynamo et produit de l’électricité. Cette électricité est transformée en énergie lumineuse dans le phare du vélo.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 18.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : renouvelable – non renouvelable – non renouvelable – renouvelable –
renouvelable
Exercice 2 : éteindre les lumières inutiles – faire du covoiturage – fermer la fenêtre
Exercice 3 : 4 – 3 – 2 – 1
Je retiens
14
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La matière
4
1
Cahier
pp. 19-22
Identifier un signal
et une information
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
Concevoir, créer, réaliser : domaines 4 et 5
Réaliser en équipe tout ou une partie d’un objet technique répondant à un besoin.
Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme simple).
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
8 Connaissances et compétences associées
Identifier différentes formes de signaux (sonores, lumineux, radio…).
Nature d’un signal, nature d’une information, dans une application simple de la vie courante.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
Un signal est un message codé destiné à être compris à distance.
Pour que le signal soit porteur d’une information, il faut qu’un code soit établi par convention.
Pour le feu tricolore de circulation, la convention admise par tout conducteur vaut que la lumière rouge
ordonne l’arrêt du véhicule et que la lumière verte autorise le passage ; pour l’appareil ménager, la lampe
rouge indique que l’appareil est éteint, la lampe verte indique que l’appareil est allumé, etc. En informatique, que le nombre 0 indique que le courant ne passe pas et que le nombre 1 indique que le courant
passe, permettant le codage binaire de l’information.
Pour qu’il y ait communication, il faut qu’il y ait un émetteur qui délivre un signal portant information et
un récepteur qui reçoit le signal et le décode. Entre les deux, il y a processus de transmission.
Un signal se définit aussi par une durée : le feu tricolore reste au rouge pendant 30 s (ou plus selon les
cas) ; le signal d’alerte a une durée précise…
Dans la vie courante, de très nombreux exemples sont à signaler :
– toutes les formes de signaux routiers, panneaux de circulation, feux tricolores ; les feux de signalisation
ferroviaire ;
– les signaux d’alerte : autrefois le signal d’incendie par chaque sirène communale, aujourd’hui signal
national d’alerte ;
– les différentes sonneries de téléphone ou de porte d’entrée…
Autre exemple dans les temps anciens, les signaux de fumée entre tribus amérindiennes.
3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 19.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 19 :
À quoi servent les signaux qui nous entourent ?
Observer des signaux existant dans l’espace proche.
1re proposition : reconnaître des objets familiers de l’espace routier comme des
signaux relevant d’un code admis par tous.
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– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Lors d’une sortie dans le quartier ou dans un milieu proche, faire l’inventaire des
signaux : signaux de circulation, sonnettes de porte, ligne blanche au sol, passage
pour piéton...
Faire émerger librement les représentations que les élèves peuvent en avoir, quelle
signification ils leur donnent. En faire le dessin éventuellement sur un carnet de
notes et d’observation.
2e proposition : reconnaître des signaux simples dans le cadre familial.
Demander aux élèves de faire l’inventaire des appareils ménagers qui indiquent
par une LED s’ils sont ou non en fonctionnement.
3e proposition : reconnaître un signal sonore d’alerte et ses composantes (durée,
modulation, répétition).
Si c’est sur la période horaire du mercredi, faire remarquer la sirène retentissant
chaque 1er mercredi de chaque mois. Si l’école finit avant midi, leur demander
d’y être attentif à midi précise. Leur expliquer le rôle de cette sirène, autrefois
pour alerter les pompiers lors d’incendie (les pompiers, étant alors et aujourd’hui
encore non professionnels, devaient se rendre d’urgence à la caserne), aujourd’hui
pour le signal national d’alerte.
Leur demander de décrire le son, la modulation et la durée de l’alerte.
Ces observations ayant été effectuées, demander aux élèves de répondre à la question de la page 19 : « À quoi servent les signaux qui nous entourent ? »
Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai, puis répondent
collectivement à la question. Leur proposer de faire un premier tri des réponses
données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des
élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème travaillé de manière à
observer le progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail
sur le thème.
Découvrir la notion de signal dans la description de situation de la vie
courante : signal lumineux, signal visuel, signal sonore.
Travail oral collectif document par document page 19.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur ce document ? Qui doit tenir compte des 3 feux
rouge, orange et vert ? Qui doit tenir compte du bonhomme rouge ou vert ? Quel
message le signal du bonhomme rouge indique-t-il ? Le signal du bonhomme vert ?
– Document 2 : que voyez-vous sur le document ? L’homme de piste guide l’avion.
Comment communique-t-il le signal ? Qui reçoit ce signal ? Pour le pilote de
l’avion, sous quelle forme ce signal est-il donné ? (signal visuel)
– Document 3 : que voyez-vous sur ce document ? Que fait ce livreur pour prévenir de sa présence ? Que va-t-il se passer dans la maison ? Qui va recevoir le
signal ? Sous quelle forme ?
– Document 4 : que voyez-vous sur ce document ? À quoi sert un phare ? Sous
quelle forme le phare envoie-t-il son signal ? À qui ce message est-il destiné ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : L’autorisation de passer ou non pour les automobiles, de traverser
ou non pour les piétons.
Document 2 : Le pilote de l’avion reçoit le signal.
Document 3 : Le livreur émet le signal en appuyant sur la sonnette.
La personne habitant ici reçoit le signal.
Document 4 : Le phare émet un signal.
Il indique la position du port.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 20.
– Clé USB
du cahier ou
signal d’alerte
enregistré.
J’observe et je m’interroge
Comment alerter en cas de risque majeur ?
Découvrir les caractéristiques d’un signal : nature du signal, message codé
connu par l’émetteur et par le récepteur, signal défini par sa durée et sa
modulation ; connaître le signal national d’alerte.
Prévoir un enregistrement du signal d’alerte : soit sur la clé USB associée au
cahier, soit disponible sur Internet (mot clé : signal d’alerte).
Tous les élèves doivent le connaître en accompagnement des exercices d’alerte
de confinement.
Travail à partir de la page 20.
Les élèves lisent la définition du risque majeur.
Engager une discussion avec les élèves pour identifier les risques majeurs et les
attitudes à avoir en ce cas.
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Leur faire écouter le signal d’alerte plusieurs fois :
– une fois de manière globale ;
– une fois en leur faisant repérer les modulations et en leur faisant suivre cette
modulation du signal avec la main (en montant quand il est fort, en redescendant
la main quand il faiblit) ;
– une fois en refaisant cette gestuelle et en suivant des yeux le graphique de la
page 20 ;
– une fois en suivant du doigt le graphique.
Observer le graphique et faire repérer la durée de chaque cycle.
Les élèves répondent aux questions de la page 20.
Corrigé
La maire déclenche le signal sur ordre du préfet.
Chaque habitant du secteur reçoit le signal.
Le signal est composé de 3 cycles.
Chaque cycle se décompose en 5 phases d’une durée totale de 1 min 41 s.
La durée totale est de 5 min 13 s (une réponse proche sera admise).
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 21.
– 1 boîte à
chaussures,
4 ampoules, des
fils électriques,
1 pile plate,
4 trombones,
8 attaches
parisiennes.
J’observe et j’expérimente
Comment transmettre une information par un signal lumineux ?
Fabriquer un système permettant d’émettre un signal codé selon le système
binaire de communication 0-1, vrai-faux, allumé-éteint. Renforcement de
la notion d’émetteur et de récepteur, de message émis selon un code connu
de l’un et de l’autre.
Les élèves observent le montage. Les amener à indiquer qu’il s’agit du principe
du jeu « Qui est-ce ? ». Leur demander quel type d’information le système va-t-il
donner ? En décrire avec eux le fonctionnement.
Leur demander :
– ce qui se passe quand on ferme l’un des circuits avec le trombone interrupteur ;
– l’information visuelle qui est donnée lorsque le trombone du bas est fermé et
que la lampe s’allume : celui qui est juste au-dessus ; le 3e ; celui du haut ;
– quelles sont les caractéristiques du corsaire si toutes les lampes sont allumées ?
Lequel des deux enfants émet le signal ? Lequel des deux enfants reçoit le message ?
À quelle condition le récepteur peut-il comprendre le message ? Il doit connaître le
code oui ou non ; il doit savoir à quel critère chaque lampe correspond.
Les élèves réalisent le montage et font des essais de communication par signal
lumineux.
Les élèves répondent aux questions de la page 21.
Corrigé
Le récepteur voit les réponses oui lorsque la lampe est allumée, non quand elle est
éteinte. Le corsaire n’a pas de barbe ; il a un chapeau ; il n’a pas de jambe de bois ; il
a un bandeau sur l’œil. C’est le corsaire 2. On pourra envisager de poursuivre l’exercice par la description d’un corsaire qui aurait les caractéristiques ainsi codées par
le signal (en notant 1 pour allumé et 0 pour éteint) : 1111 – 0000 – 1100.
Je conclus
Les élèves écrivent un texte résumant ce qu’ils ont appris.
Un signal est un message codé. Il est envoyé par un émetteur et il est reçu par un
récepteur. Le signal national d’alerte est un signal sonore qui permet d’alerter la
population en cas de risque majeur.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 22.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : Entourer les phrases suivantes.
La voiture peut passer.
Le téléviseur est éteint.
Le téléphone reçoit un appel.
Il ne faut pas dépasser 50 km/h.
Exercice 2 :
Photo 1 : émetteur  le conducteur du train
récepteur  le passager
signification  les portes vont se fermer
Photo 2 : émetteur  le conducteur de la voiture
récepteur  les autres automobilistes
les deux signaux avertissant d’un danger  le triangle rouge et les feux arrières
clignotants
Je retiens
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5
1
La matière
Les objets en mouvement
Cahier
pp. 23-26
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique
ou technologique : formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une
expérience.
Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale.
Pratiquer des langages : domaine 1
8 Connaissances et compétences associées
Observer et décrire différents types de mouvements.
Rendre compte des observations.
Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaire ou rectiligne.
Mouvement d’un objet (trajectoire et vitesse : unités et ordres de grandeur).
Exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.
Élaborer et mettre en œuvre un protocole pour appréhender la notion de mouvement et de mesure de
la valeur de la vitesse d’un objet.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
Un mouvement est le déplacement d’un objet dans l’espace.
Le mouvement est à considérer dans un système de repères fixes ou que l’on considère comme fixes.
À titre d’exemple et d’exemple complexe, le mouvement d’un objet sur la Terre (train, avion, voiture, etc.)
est analysé en considérant la Terre comme un objet fixe, alors qu’elle tourne sur elle-même et autour du
Soleil. Le système de repères est donc un système relatif.
Le mouvement se définit d’abord par sa trajectoire.
Le mouvement d’un objet peut être rectiligne lorsque sa trajectoire suit une ligne droite. Il peut être
circulaire lorsque sa trajectoire est un cercle. D’autres types de mouvement sont possibles : spiralaire avec
une trajectoire en spirale, pendulaire lorsque le mouvement suit une trajectoire en arc de cercle (donc
circulaire) alternativement dans un sens puis dans l’autre.
Le mouvement se définit ensuite par sa vitesse.
D’un point de vue strict, on distingue la vitesse réelle à l’instant T de la vitesse moyenne. La vitesse d’une
voiture pour une distance parcourue n’est en fait qu’une vitesse moyenne, combinaisons de vitesses
différentes en fonction des conditions du parcours. La vitesse s’exprime avec une unité combinant l’unité
de durée (seconde, minute ou heure) et l’unité de longueur (mètre ou kilomètre). La vitesse s’exprime le
plus généralement en km/h (nombre de kilomètres parcourus en 1 heure) ou en m/s (nombre de mètres
parcourus en 1 seconde).
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3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 23.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 23 :
Comment décrire le mouvement d’une personne et d’un objet ?
1er temps : observation directe.
Faire émerger librement les représentations que les élèves peuvent en avoir,
quelle signification ils leur donnent.
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 23 : « Comment décrire
le mouvement d’une personne et d’un objet ? » Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai, puis répondent collectivement à la question.
Leur proposer de faire un premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin
du travail sur le thème travaillé de manière à observer le progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail sur le thème.
2e temps : observation directe.
Si la possibilité en est offerte, se rendre dans le jardin public voisin pour réaliser
l’expérience de la relativité de la perception du mouvement sur un tourniquet.
Mettre successivement les élèves en position d’observateur sur le tourniquet en
mouvement circulaire rapide ou d’observateur regardant le tourniquet tourner.
Demander aux élèves de décrire ce qu’ils ont l’impression de voir s’ils sont sur
le tourniquet ou ce qu’ils voient s’ils regardent le tourniquet. Les élèves devront
prendre successivement les deux positions. Leur faire prendre conscience du
mouvement réel, le tourniquet en mouvement, et le mouvement perçu, la sensation que le tourniquet est fixe et que c’est le paysage qui défile. Faire définir le
sens de déplacement.
3e temps : observation indirecte à partir de situations que l’élève connaît déjà.
Observer comment le positionnement de l’observateur, soit sur l’objet en mouvement, soit à l’extérieur de l’objet en mouvement, modifie la perception qu’il a de
ce propre mouvement : mouvement réel et mouvement apparent.
Travail oral collectif document par document page 23.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur ce document ? Les TGV roulent à gauche.
Montrez dans quel sens le train se déplace. Sur quelle trajectoire le TGV se
déplace-t-il ? Quel est le type de mouvement qui anime ce train ? Comment
peut-on définir le mouvement de ce TGV ? Où se trouve celui qui a pris la photo ?
– Document 2 : que voyez-vous sur le document ? Où se trouve celui qui a pris
la photo ? Quelle impression de déplacement a-t-on quand on est dans le train ?
Que signifie l’expression « le mouvement apparent du paysage » ?
– Document 3 : que voyez-vous sur le document ? Quels sont les deux manèges
en mouvement ? Quel est le type de déplacement de ces manèges ? Quelle est la
différence entre le mouvement de la grande roue et le mouvement du manège ?
– Document 4 : que voyez-vous sur le document ? Quel est le type de mouvement
général de la bicyclette sur cette route en ligne droite ? Quels sont les éléments du
vélo qui ont un mouvement circulaire ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : Le train est animé d’un mouvement rectiligne.
Document 2 : À l’intérieur du train, on a l’impression que le train est fixe et que le
paysage est en mouvement.
Document 3 : Le mouvement de la grande roue est un mouvement circulaire vertical. Celui du manège est un mouvement circulaire horizontal.
Document 4 : Les pédales, les roues ont un mouvement circulaire.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
J’observe et je m’interroge
d’activités p. 24.
– Balle de
Comment décrire un mouvement circulaire ?
tennis, pâte à
Définir le mouvement circulaire : mouvement parcourant un cercle ou un
modeler, ficelle. arc de cercle ; plan de rotation et vitesse de rotation.
Les élèves mettent en place la première expérience de la page 24. Faire décrire
aux élèves le mouvement avec les éléments connus : mouvement circulaire. Leur
faire préciser
19
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si le mouvement s’effectue horizontalement ou verticalement. La notion nouvelle
porte alors sur la notion de vitesse : en nombre de tours par minute. Les élèves
réalisent l’expérience et notent leur résultat. Ils complètent le texte sur leur cahier.
Corrigé
C’est un mouvement circulaire. C’est un mouvement horizontal.
Nombre de tours par minute : leur résultat.
Mouvement circulaire vertical faisant … tours par minute.
Qu’est-ce qui fait varier le mouvement d’un pendule ?
Les élèves mettent en place l’expérience 1 de la page 24. Faire décrire le mouvement du pendule ainsi réalisé. Le mouvement n’est pas un mouvement circulaire
complet, mais un mouvement parcourant alternativement un arc de cercle dans
un sens puis dans l’autre.
1re expérience : faire varier la hauteur dont on fait partir la balle ; cette dernière
parcourt ainsi un arc de cercle plus ou moins grand.
2e expérience : faire varier la longueur de la ficelle.
3e expérience : faire varier la masse de la balle.
Corrigé
Pour une masse de la balle constante et une longueur de la ficelle constante, la
vitesse d’oscillation est toujours la même. Cette vitesse est d’autant plus rapide que
la ficelle est courte. Elle est d’autant plus rapide que la masse de la balle est légère.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
J’observe et j’expérimente
d’activités p. 25.
– Des
Comment décrire un mouvement rectiligne ?
chronomètres. Définir le mouvement rectiligne et la notion de vitesse.
Étalonner une distance de 20 m dans la cour de l’école, sur le stade ou à proximité, en fonction des possibilités (activité mathématique de mesurage). Dans un
premier temps, chronométrer le temps mis pour faire la distance en marchant.
La vitesse est alors notée sous la forme 20 m en … secondes. La même chose sera
ensuite effectuée en courant.
Chaque élève pourra comparer les deux performances et conclure que sa vitesse
a été plus grande en courant. On amènera ensuite les élèves à effectuer des
allers-retours sur ce parcours de 20 m pendant une minute : un élève effectue
le parcours pendant qu’un autre compte le nombre de 20 m effectués. Les élèves
pourront en déduire une distance parcourue en mètres par minute.
Les élèves refont l’expérience du cahier page 25.
Mettre les élèves en binôme : l’un des élèves chronomètre, l’autre effectue le
déplacement. Leur faire parcourir en marchant rapidement, en courant, au pas
de promenade. Les élèves notent leurs résultats puis complètent le tableau de la
page 25.
Comment exprimer la vitesse d’un mouvement rectiligne ?
Amener les élèves à passer de la durée d’un déplacement sur une distance étalonnée (du type temps de la course d’un coureur de 100 m) à la notion de vitesse :
distance parcourue dans une unité de temps. Faire découvrir aux élèves un moyen
de calculer une vitesse sur un déplacement chronométré sur 15 s : passage de la
distance parcourue en 15 s à la distance qui serait parcourue en 60 s, en multipliant par 4, ce qui permet d’obtenir une vitesse en m par min.
Passage de la vitesse par min à la vitesse en m par h en multipliant par 60.
Corrigé
20 m en 15 s  80 m en 60 s  4 800 m en 60 min
Je conclus
Les élèves rédigent un texte de conclusion.
Un mouvement rectiligne est un mouvement qui se fait selon une ligne droite. Un
mouvement circulaire est un mouvement qui se fait selon une courbe. La vitesse
d’un mouvement circulaire se mesure en nombre de tours par minute. La vitesse
d’un mouvement rectiligne se mesure en mètre par seconde ou en kilomètre par
heure.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 26.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : rectiligne – circulaire – circulaire
Exercice 2 : 300 km/h – 5 km/h – 15 km/h – 80 km/h
Exercice 2 : lent – rapide – lent – rapide
Je retiens
20
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6
1
La planète Terre
La Terre dans le système
solaire
Cahier
pp. 27-30
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question
de nature scientifique ou technologique :
– formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ;
– proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou un problème ;
– proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ;
– interpréter un résultat, en tirer une conclusion ;
– formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences.
Extraire les informations pertinentes d’un document et les mettre en relation pour répondre à une question.
Utiliser les outils mathématiques adaptés.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme
simple).
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique,
texte).
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
Mobiliser des outils numériques : domaine 2
Utiliser des outils numériques pour : communiquer des résultats ; traiter des données.
8 Connaissances et compétences associées
Situer la Terre dans le système solaire.
Caractériser les conditions de vie sur Terre (température, présence d’eau liquide).
Le Soleil, les planètes.
Position de la Terre dans le système solaire.
Décrire les mouvements de la Terre (rotation sur elle-même et alternance jour-nuit, autour du Soleil et
cycle des saisons).
Les mouvements de la Terre sur elle-même et autour du Soleil.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
Le système solaire
Le Soleil est une étoile. Le système solaire est l’ensemble des objets célestes qui gravitent autour du Soleil :
planètes et planètes naines, satellites de certaines planètes, et autres corps tels les comètes ou les deux
ceintures d’astéroïdes.
Le terme planète est spécifique au système solaire ; dans le reste de l’univers, ces mêmes corps célestes
portent le nom d’exoplanètes. Le système solaire comprend 8 planètes : dans l’ordre en partant du Soleil :
Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Considéré comme une planète
jusqu’en 2006, Pluton a été déclassé en planète naine.
Mouvement apparent du Soleil et mouvement réel du couple Terre-Soleil
Dans le système solaire, la Terre tourne autour du Soleil en 365 jours un quart et tourne sur elle-même
en 24 heures. Au cours de la journée, le Soleil semble se déplacer d’une direction du côté de l’est à une
direction du côté de l’ouest (ni l’est ni l’ouest exactement, cela variant au cours de l’année). On appelle cela
le mouvement apparent du Soleil ; comme il résulte en fait de la rotation de la Terre sur elle-même, et non
d’un déplacement du Soleil, on peut en déduire que la Terre tourne dans le sens opposé : d’ouest en est.
21
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Tailles relatives Soleil, Terre, Lune et effets d’optique
La très grande distance entre le Soleil et la Terre donne l’illusion d’un Soleil de petite dimension ; il est
en réalité 1 million de fois plus volumineux que la Terre. Pour cette même raison de distance, la Lune qui
est 50 fois plus petite que la Terre paraît plus grosse dans le ciel que le Soleil.
La Lune
La Lune est un satellite naturel de la Terre. Elle ne produit pas de lumière, mais elle réfléchit la lumière
du Soleil.
Variation de la durée du jour et de la nuit au cours de l’année
Elle résulte de l’inclinaison de 23° de la Terre par rapport à son plan orbital.
Dans l’hémisphère nord, la durée du jour est maximum aux environs du 21 juin, minimum aux alentours
du 21 décembre : ce sont les solstices d’été et d’hiver. La durée du jour et celle de la nuit sont égales aux
équinoxes de printemps et d’automne, aux alentours des 21 mars et 21 septembre.
3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 27.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 27 :
Comment la Terre tourne-t-elle dans le système solaire ?
Rappeler la notion de mouvement apparent du Soleil ; de mouvement réel
de la Terre autour du Soleil. Découvrir la composition du système solaire.
1er temps : faire émerger les représentations.
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 27 : « Comment la
Terre tourne-t-elle dans le système solaire ? » Ils notent d’abord leurs propositions
sur leur cahier d’essai, puis répondent collectivement à la question. Leur proposer
de faire un premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites
sur une affiche qui restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin du travail
sur le thème travaillé de manière à observer le progrès des connaissances entre
ce moment initial et la fin du travail sur le thème.
2e temps : observation indirecte à partir de situations que l’élève connaît déjà.
Travail oral collectif document par document page 27.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur le document ? Lorsqu’on regarde vers le Soleil
au plus haut dans le ciel, est-il au sud ?
– Document 2 : que voyez-vous sur la photo ? Quel est l’astre qui éclaire la Terre ?
Comment s’appelle le satellite qui tourne autour de la Terre ? Comment le Soleil
éclaire-t-il la Terre et la Lune ? Pourquoi ne sont-elles éclairées que d’un seul côté ?
– Document 3 : comment appelle-t-on cet ensemble ? Quelle étoile en est le
centre ? Quelles sont les planètes du système solaire ? Combien sont-elles ? Quelle
est la position de la Terre dans le système solaire ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences..
Corrigés
Document 1 : La Terre tourne dans le sens contraire du mouvement apparent du
Soleil, de l’ouest vers l’est.
Document 2 : La Lune est le satellite de la Terre. La Lune et la Terre sont des boules.
Quand on éclaire une boule avec une lampe, elle n’est éclairée que d’un seul côté.
Document 3 : Le Soleil est l’étoile au centre du système solaire. Le système solaire
est composé de 8 planètes. La Terre est la 3e planète du système solaire, en partant
du Soleil.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 28.
– Balle de
tennis, petite
boule de
polystyrène,
pique en bois,
socle support
en polystyrène.
J’observe et je m’interroge
Comment la Terre tourne-t-elle autour du Soleil ?
Comprendre le principe de rotation de la Terre autour du Soleil
avec un angle d’inclinaison constant.
1er temps : le travail se fait avec le schéma 1 de la page 28.
Questionnement collectif :
– comment appelle-t-on le mouvement de la Terre autour du Soleil ?
– en combien de temps s’effectue-t-il ?
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– quelles sont les 4 saisons de l’année ?
– qu’est-ce que le solstice d’hiver ? D’été ?
– que sont les équinoxes de printemps et d’automne ?
Les élèves répondent aux questions de l’exercice 1 page 28.
Corrigé
L’axe de la Terre est toujours dans la même position par rapport au Soleil.
Au solstice d’été, la durée du jour est la plus longue et la durée de la nuit la plus
courte.
À l’équinoxe d’automne, la nuit et le jour ont la même durée.
Les élèves pourront réaliser une maquette pour bien comprendre la position à
angle constant de l’axe nord-sud de la Terre.
vers le
21 septembre
vers le
21 décembre
vers le
21 juillet
vers le
21 mars
Mettre une balle de tennis au centre.
Tracer le cercle de révolution de la Terre autour du Soleil.
Traverser une petite boule de polystyrène d’une pique en bois. La planter inclinée
dans un socle support lui-même en polystyrène.
Montrer la révolution autour du Soleil, l’inclinaison restant constante.
Positionner ensuite 4 montages identiques et les positionner à l’équivalent des
deux solstices (été et hiver) et des deux équinoxes (printemps et automne).
Faire remarquer aux élèves qu’au solstice d’été le pôle Nord se dirige vers le Soleil
et que dans le solstice d’hiver il s’en éloigne.
2e temps : faire observer, sur le globe terrestre, l’effet de l’angle de rotation de la
Terre sur la durée du jour et de la nuit.
Leur faire observer la durée en comptant les fuseaux horaires.
Les élèves répondent aux questions de l’exercice 2 page 28.
Corrigé
Au solstice d’été, environ 16 heures. Au solstice d’hiver, environ 8 heures.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
J’observe et je m’interroge
d’activités p. 29.
– support de la Comment la durée du jour et de la nuit évolue-t-elle au cours de l’année ?
clé USB.
Mettre en graphique le phénomène d’évolution de la durée du jour
et de la nuit.
Travail sur la page 29.
Les élèves calculent la durée du jour aux différentes dates.
Leur faire ensuite réaliser le graphique avec le support projeté de la clé USB.
Je conclus
Les élèves écrivent un texte pour résumer leurs connaissances.
Le Soleil est le centre du système solaire. La Terre fait une révolution autour du
Soleil en 365 jours (et 6 heures). Elle tourne autour d’elle-même selon son axe de
rotation.
La durée du jour varie au cours de l’année : au solstice d’hiver, la durée du jour est
la plus courte de l’année ; au solstice d’été, la journée la plus longue.
À l’équinoxe de printemps et d’automne, la durée du jour et celle de la nuit sont
égales à 12 heures.
23
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Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 30.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1
Équinoxe de printemps
Printemps
Solstice d’été
Hiver
Soleil
Été
Solstice d’hiver
Automne
Équinoxe d’automne
Exercice 2 : Mercure – Vénus – Terre – Mars – Jupiter – Saturne – Uranus –
Neptune
Je retiens
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7
1
La planète Terre
La biodiversité
Cahier
pp. 31-34
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer une démarche pour répondre à une question de nature scientifique.
Formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une
expérience ou une production.
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
Extraire les informations pertinentes d’un document et les mettre en relation pour répondre à une question.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations en utilisant un vocabulaire précis.
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
Adopter un comportement éthique et responsable : domaines 3 et 5
Mettre en œuvre une action responsable et citoyenne, individuellement ou collectivement, en et hors
milieu scolaire, et en témoigner.
8 Connaissances et compétences associées
Identifier des enjeux liés à l’environnement.
Répartition des êtres vivants et peuplement des milieux.
Décrire un milieu de vie dans ses diverses composantes.
Écosystèmes (milieu de vie avec ses caractéristiques et son peuplement).
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
La biodiversité désigne la variété des espèces, la diversité du vivant et les interactions qui unissent les
êtres vivants dans un même milieu.
La diversité s’observe à l’échelle du monde ou à l’échelle locale :
– la biodiversité à l’échelle du monde, d’un continent, d’un pays : notamment en analysant l’impact
souvent négatif de l’homme. Chaque espèce qui disparaît, forêt détruite, espèce animale victime de
chasse et de braconnage excessif, de surpêche, contribuent à un amenuisement de la diversité biologique ;
– la diversité à l’échelon local, celle à laquelle on ne prête pas attention car faisant partie d’un quotidien
qu’on ne voit plus : biodiversité en milieu urbain, de la campagne environnante, de la cour d’école, du
jardin, de la prairie, etc.
Dans chaque milieu cohabitent des végétaux poussant naturellement ou plantés par l’homme, des
oiseaux, des insectes, des animaux sauvages, des animaux domestiques, des animaux d’élevage, etc.
La notion de biodiversité comprend 3 niveaux :
– la diversité des milieux de vie résultant de la diversité de la nature des sols et des conditions de pluviométrie : prairies, forêts, cultures, mares, bords des chemins et fourrés, jardins, etc. Plus ces milieux sont
variés, plus ils conviendront à un nombre d’animaux importants ; un milieu colonisé par une seule plante
aurait un caractère d’habitat limitatif. Cette notion s’étend à la diversité de ces milieux conjointement à
la diversité de leur aspect suivant les saisons, le monde animal et végétal s’active ou réduit son activité
vitale modifiant les interactions ;
– la diversité des espèces se développant dans un même milieu et interagissant entre elles : un gazon
régulièrement coupé à ras sera moins riche biologiquement qu’une prairie fleurie, bien plus propice à la
vie des insectes notamment ;
– la diversité des individus d’une même espèce.
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Les dangers pour la biodiversité :
– la modification du climat qui provoque des modifications des comportements, notamment chez les
espèces animales migratoires ;
– les espèces invasives qui colonisent le milieu où elles s’installent, provoquant la disparition des autres
espèces, et donc des animaux, souvent des insectes, dont c’était le lieu de vie ;
– la surexploitation, notamment la surpêche dont le risque est l’impossibilité de renouveler la population
de certaines espèces de poisson et à terme leur disparition ;
– la déforestation, telle la forêt amazonienne sans que ne soit plantés autant d’arbres que ceux abattus ;
– la pollution, et notamment ses conséquences sous forme de pluie acide, destructrice de forêts de
résineux ;
– la modification de l’utilisation des sols agricoles par suppression des haies au profit d’immenses champs
ouverts ; de ce fait, les oiseaux n’ont plus d’espaces naturels pour nicher ; les insectes dont ils sont les
prédateurs prolifèrent… obligeant à l’emploi d’insecticides.
Pourquoi préserver la biodiversité :
– pour conserver le patrimoine de la planète. Toute extinction d’une espèce est une perte irréparable ;
– pour maintenir l’équilibre des interactions dans lesquelles l’espèce humaine est une espèce au milieu
des autres espèces ;
– pour conserver un potentiel de connaissances que les espèces animales et végétales sont encore susceptibles de nous apprendre : rôle de médicament de certaines plantes, propriétés spécifiques de certaines
espèces animales…
– pour conserver et entretenir un potentiel économique important s’il est géré avec attention.
3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 31.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 31 :
Quelle est la diversité des êtres vivants dans la nature ?
Les élèves notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai, puis répondent
collectivement à la question. Leur proposer de faire un premier tri des réponses
données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des
élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème travaillé de manière à
observer le progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail
sur le thème.
Observation directe dans le milieu proche.
Découvrir les milieux dans la proximité immédiate de l’école : la cour de l’école,
la pelouse dans l’enceinte scolaire, le bois à proximité, les massifs de fleurs (avec
les précautions d’usage), le bord des chemins, la haie, etc. ; tout cela en fonction
de la géographie locale.
Les localiser sur un plan. Les définir tels qu’ils sont perçus dans un premier
temps. Pour un ou plusieurs de ces milieux, faire une observation plus précise en
demandant aux élèves de repérer les espèces végétales différentes et les animaux
(le plus souvent des insectes) qu’ils y ont rencontrés. L’usage de l’appareil photo
numérique permettra d’en garder un témoignage plus précis. On utilisera aussi
des loupes et carnets d’observation. L’enseignant amènera les élèves à mettre en
relation les insectes observés et la végétation en question.
Observation indirecte à partir de situations que l’élève connaît déjà.
Découvrir une diversité de milieux biologiques.
Travail oral collectif document par document page 31.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : de quel milieu s’agit-il ? Quels sont les êtres vivants que vous y
observez ? Quels animaux ? Quels végétaux ? Combien d’êtres vivants semblent
peupler ce milieu ?
– Document 2 : décris ce milieu. Quels sont les deux milieux de vie qui le
composent ? Les animaux qui vivent dans l’eau sont-ils les mêmes que ceux qui
vivent dans la forêt ? Quels types d’animaux pourraient y vivre ?
– Document 3 : quel paysage voyez-vous sur la photo ? Quels sont les milieux
végétaux différents que vous y percevez ? Selon vous, quels animaux peuvent vivre
dans les fourrés ? Dans la forêt ? Dans le champ ?
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– Document 4 : que voyez-vous sur ce document ? Quelles sont les espèces végétales différentes que vous y observez ? À quoi voyez-vous que les espèces d’arbres
ne sont pas les mêmes ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : Un milieu sous-marin. Plus de 7.
Document 2 : Une rivière et une forêt. Dans la rivière, on trouvera des poissons.
Dans la forêt, on trouvera des renards, des lapins, des sangliers.
Document 3 : Le milieu comprend un champ, une forêt, des fourrés, des arbres
isolés. On trouvera dans le champ des insectes et des petits mammifères (lapins…).
Document 4 : Plus de 8. Les animaux aquatiques, poissons, batraciens, mais aussi
les canards peuvent vivre sur le lac.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 32.
– Cadre en bois
d’un mètre
de côté
(ou 4 piquets
et de la ficelle).
J’observe et je m’interroge
Comment mesurer la biodiversité d’une prairie fleurie ?
Découvrir la diversité biologique au sein d’un milieu. S’initier à une
observation structurée ; faire l’inventaire des êtres vivants d’un milieu
déterminé.
1re proposition : observation directe.
Les élèves seront guidés dans une observation plus rigoureuse de comptage au
mètre carré. On fabriquera en classe un cadre en bois carré d’un mètre de côté. Ce
type d’observation se fera plus efficacement sur une pelouse fleurie au printemps
avec marguerites, boutons d’or, pissenlits... L’enseignant amènera les élèves à
faire un comptage précis des différents végétaux et animaux. Là encore, l’appareil
photo, le carnet d’observation pour dessiner les feuilles des végétaux significatifs
seront de précieux outils.
Au retour en classe, rassembler les informations et les organiser : position sur le
plan de l’école et les milieux proches, tri des êtres vivants observés, recherche de
critères d’identification. Faire émerger quelques liens entre les êtres vivants du
milieu observé, par exemple les insectes butinant telle espèce végétale à fleurs.
2e proposition : s’initier à une observation structurée.
Un travail de même nature pourra être effectué dans un bois, le long d’un chemin.
Les élèves détermineront une distance de 100 m le long du chemin ; ils feront
ensuite l’inventaire des végétaux repérables sur cette distance : arbres, végétaux
herbacés et animaux (insectes) rencontrés.
Les élèves rappellent comment avoir une mesure étalonnée : avec un carré de 1 m
de côté. Les élèves répondent aux questions page 32.
Corrigé
Pour mesurer la diversité de la prairie fleurie, on a préparé un carré d’un mètre
de côté (1 m2).
On observe 5 espèces végétales fleuries dans ce mètre carré.
La plante peut être décrite par la forme et la couleur de la fleur, la forme des
feuilles.
C’est un milieu favorable aux insectes pollinisateurs.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 33.
J’observe et je m’interroge
Quelle diversité existe-t-il au sein d’une même espèce ?
Découvrir la notion de diversité au sein d’une même espèce.
Les documents représentent divers individus possédant des différences au sein
d’une même espèce : celle des mésanges. Le travail consiste à identifier les différences, mais aussi les critères communs les faisant appartenir à la même espèce.
Les élèves observent les documents page 33 et répondent aux questions.
À quelle espèce générale tous ces oiseaux appartiennent-ils ? En quoi toutes ces
mésanges se ressemblent-elles ? Quelle forme la mésange a-t-elle ? Quelle est la
forme du bec ? Est-ce le même que celui d’un aigle ? Comment sont ses pattes ?
Comment la queue est-elle positionnée ?
Les élèves répondent aux questions écrites de la page 33.
Corrigé
Les oiseaux ont deux pattes, deux ailes et sont couverts de plumes.
La mésange a un corps arrondi.
Le bec est court et pointu.
Les pattes sont petites et très fines.
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La mésange a une longue queue.
Les différences entre les mésanges sont principalement des différences de couleur.
La mésange charbonnière a un ventre jaune et un trait noir le partageant en son
milieu.
Seule la mésange de David a un ventre orangé.
Je conclus
Les élèves écrivent un texte de synthèse.
La biodiversité est la diversité des êtres vivants dans un même milieu.
La diversité peut être la diversité des milieux de vie ; la diversité animale et végétale au sein d’un même milieu ; la diversité des individus au sein d’une même
espèce.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 34.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : Le milieu le plus favorable à la biodiversité est la prairie fleurie.
Elle permet la vie de nombreux insectes pollinisateurs : elle permet aux petits
mammifères de se cacher et de se nourrir.
Exercice 2 : Les points communs sont les pattes, la forme du corps, la présence de
cornes (donc la forme générale de la vache).
Les différences sont la robe des vaches, la forme des cornes...
Je retiens
28
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8
1
Le vivant
La reproduction
des végétaux
Cahier
pp. 35-38
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences.
Effectuer des recherches bibliographiques simples et ciblées. Extraire les informations pertinentes d’un
document et les mettre en relation pour répondre à une question.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme
simple).
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique,
texte).
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
8 Connaissances et compétences associées
Décrire comment les êtres vivants se développent et deviennent aptes à se reproduire.
Identifier et caractériser les modifications subies par un organisme vivant (naissance, croissance, capacité
à se reproduire, vieillissement, mort) au cours de sa vie.
Modifications de l’organisation et du fonctionnement d’une plante ou d’un animal au cours du temps, en
lien avec sa nutrition et sa reproduction.
Stades de développement (graine-germination-fleur-pollinisation).
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
La reproduction est le processus par lequel une espèce se perpétue d’une génération à la suivante. La
reproduction des végétaux peut être sexuée ou asexuée.
La reproduction sexuée est la reproduction qui permet de fusionner une cellule mâle et une cellule
femelle pour produire un nouvel être vivant végétal. En ce qui concerne la reproduction sexuée, il y a
trois sortes de végétaux :
– ceux pour lesquels la même fleur comporte à la fois les organes mâles et les organes femelles sur la
même fleur : ils sont dits hermaphrodites ;
– certains portent sur un pied des organes mâles et sur l’autre pied des organes femelles ;
– et enfin, certains sont mâles et d’autres femelles.
Les cellules mâles sont contenues dans le pollen des étamines ; le pistil est l’organe femelle. Pour qu’il y ait
fécondation, il faut que du pollen soit déposé sur la partie femelle de l’organe reproducteur du végétal :
cette phase s’appelle la pollinisation. Dans les plantes à fleurs, chaque fleur porte les étamines et le pistil.
Cependant, il ne peut généralement pas y avoir auto-pollinisation au sein d’un même individu végétal ;
pour que cet individu végétal soit pollinisé, il faut qu’il le soit par un autre individu végétal de la même
espèce. Cette pollinisation peut être faite par le vent qui disperse les pollens dans l’atmosphère. Mais le
plus souvent, la pollinisation résulte du travail des insectes pollinisateurs : ces derniers viennent récolter
le nectar au fond de la fleur ; ils imprègnent malgré eux leurs pattes de pollen qu’ils déposent ensuite en
allant de fleur en fleur. Dans le cas d’une reproduction sexuée, le nouvel être vivant présente des caractéristiques issues de l’un ou l’autre individu ayant contribué à sa conception.
La reproduction asexuée est une forme de duplication du végétal par lui-même : bouturage, marcottage, tubercule. On appelle ces processus des reproductions végétatives. Cette forme de production ne
nécessite pas les organes sexuels de la plante.
– Le bouturage est une forme de clonage de l’individu végétal à partir d’un fragment de celui-ci. Génétiquement, le nouvel individu produit est absolument identique à la plante mère.
– Le marcottage consiste à enterrer le stolon (tige aérienne de la plante) pour lui permettre de faire des
racines au niveau de cette partie enterrée, par rhizogenèse (développement par formation des racines).
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Une fois la pousse de la nouvelle plante effectuée à l’endroit du marcottage, la nouvelle plante peut être
séparée de la plante mère.
– Le tubercule est un organe permettant à la plante de constituer des réserves. Elle lui permet aussi de
développer de nouvelles racines et un nouveau plant.
À noter que les plantes ayant la possibilité de se reproduire par marcottage, bouturage ou tubercule ont
aussi un appareil de reproduction leur permettant une reproduction sexuée. À titre d’exemple, le plant
de pommes de terre produit aussi des fleurs avec pistil et étamines ; il est cependant plus facile et plus
rapide de le faire reproduire par utilisation des tubercules.
3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 35.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 35 :
À ton avis, comment les végétaux se reproduisent-ils ?
Observation directe en continu.
1re proposition : dès l’arrivée du printemps, les élèves seront amenés à suivre
l’évolution de la vie végétale et du processus de reproduction.
L’enseignant aura soin de les conduire vers des arbres ou des plantes à fleurs pour
en faire une observation continue. Les élèves pourront effectuer des dessins d’observation à chaque étape du processus de reproduction pour un ou des arbres de
l’environnement de l’école. Les élèves seront amenés à employer le vocabulaire
de la présente leçon. On pourra utiliser l’appareil photo numérique pour fixer les
différentes étapes observées et en faire un photomontage.
2e proposition : au moment de la formation des fleurs, l’enseignant pourra amener
les élèves à observer le travail de pollinisation des insectes, à repérer quels sont
les insectes pollinisateurs.
Il pourra conduire les élèves à modéliser ce travail de pollinisation en les amenant
à prélever du pollen sur une fleur et le déposer sur le pistil d’une autre fleur. Ce
travail pourra se faire sur une branche d’arbre fruitier tel le cerisier, en la repérant
par un brin de laine de couleur pour observer l’évolution.
Observation indirecte à partir de situation que l’élève connaît déjà.
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 35 : « À ton avis,
comment les végétaux se reproduisent-ils ? » Ils notent d’abord leurs propositions
sur leur cahier d’essai, puis répondent collectivement à la question.
Leur proposer de faire un premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin
du travail sur le thème travaillé de manière à observer le progrès des connaissances entre ce moment initial et la fin du travail sur le thème.
Observer les étapes de reproduction d’un végétal.
Travail oral collectif document par document page 35.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Étape 1 : que voyez-vous apparaître sur les branches ? Que semblent contenir
certains bourgeons ?
– Étape 2 : comment les bourgeons à fleurs ont-ils évolué ?
– Étape 3 : quel insecte est venu se poser sur une fleur ? Selon vous, pourquoi ?
En quoi cet insecte va-t-il amener le pollen d’une fleur sur l’autre ?
– Étape 4 : comment la fleur se transforme-t-elle ? Sous quelle forme le fruit
apparaît-il ?
– Étape 5 : quel fruit à noyau a mûri ?
– Étape 6 : que sont devenus les fruits ? Selon vous, que vont devenir les noyaux
de cerise ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Étape 1 : Les bourgeons à fleurs apparaissent sur la branche.
Étape 2 : Les fleurs du cerisier se sont ouvertes.
Étape 3 : Un insecte pollinisateur amène le pollen de fleur en fleur.
Étape 4 : La fleur fane et se transforme en fruit.
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Étape 5 : Les cerises sont mûres.
Étape 6 : La pulpe des cerises a disparu ; le noyau reste au sol.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 36.
J’observe et je m’interroge
Comment une fleur est-elle fécondée ?
Découvrir le processus de fécondation d’un végétal par pollinisation
par un insecte.
Les élèves observent le schéma de la page 36.
Si on en a la possibilité, leur faire d’abord observer la structure sur une fleur en
observation directe avec le schéma à côté de soi.
Questionnement : quelles sont les différentes parties de la fleur ? Que contiennent
les étamines (jaunes) ? (le pollen) Quel est l’organe mâle de la fleur ? Quel est
l’organe femelle de la fleur ?
Faire décrire le processus de fécondation : que fait l’insecte pollinisateur en se
posant sur la fleur ? Il vient pour butiner le nectar. Qu’emmène-t-il sur ses pattes
quand il s’envole ? Que devient le pollen quand l’insecte pollinisateur se pose sur
le pistil d’une autre fleur ? Que se passe-t-il quand le grain de pollen descend
dans le pistil ?
Les élèves répondent aux questions de la page 36.
Corrigés
Dessin 1 : Le pistil est l’organe femelle de la fleur.
Les étamines sont les organes mâles.
Les organes mâles fabriquent le pollen.
Dessin 2 : Un insecte pollinisateur, une abeille par exemple, se pose sur la fleur
pour récolter le nectar.
Dessin 3 : Le pollen des étamines se dépose sur les pattes de l’insecte.
L’abeille s’envole sur une autre fleur.
Dessin 4 : Lorsqu’elle se pose sur une autre fleur, l’abeille dépose du pollen de la
fleur précédente sur le pistil.
Dessin 5 : Le grain de pollen descend dans le pistil et féconde l’ovule.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 37.
J’observe et je m’interroge
Comment le fruit se transforme-t-il en arbre ?
Découvrir le processus de germination.
Demander aux élèves ce qu’est la germination ; comment la graine de haricot
germe et se développe ; quelles sont les conditions favorables à la germination…
Les élèves complètent le schéma page 37 des étapes de croissance du chêne.
Corrigés
1. La graine est en attente des conditions favorables à la germination.
2. La 1re racine apparaît. Elle se nourrit des réserves nutritives de la graine.
3. Apparition de la 1re tigelle et des feuilles. Les réserves nutritives s’épuisent.
4. Croissance de l’arbre. La plante se nourrit par ses racines et ses feuilles.
Je conclus
Les élèves rédigent un texte de synthèse.
La fleur est l’organe reproducteur du végétal. Les étamines sont les organes mâles ;
le pistil est l’organe femelle.
En allant de fleur en fleur, les insectes pollinisateurs amènent le pollen d’une fleur
sur une autre fleur et permettent sa fécondation.
Lorsque le fruit a libéré la graine, celle-ci germe et donne une nouvelle plante.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 38.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : 5 – 4 – 2 – 3 – 1
Exercice 2 : Le pistil est l’organe femelle de la fleur.
Les étamines sont les organes mâles de la fleur.
L’insecte pollinisateur dépose le pollen sur le pistil de la fleur.
C’est l’étape de la fécondation.
Exercice 3 : la dormance – la germination
Je retiens
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9
1
Le vivant
La reproduction
de l’être humain
Cahier
pp. 39-42
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique.
Formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Effectuer des recherches bibliographiques simples et ciblées.
Extraire les informations pertinentes d’un document et les mettre en relation pour répondre à une question.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations en utilisant un vocabulaire précis.
Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma).
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, texte).
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
8 Connaissances et compétences associées
Décrire comment les êtres vivants se développent et deviennent aptes à se reproduire
Identifier et caractériser les modifications subies par un organisme vivant (naissance, croissance, capacité
à se reproduire, vieillissement, mort) au cours de sa vie.
Différences morphologiques homme, femme, garçon, fille.
Décrire et identifier les changements du corps au moment de la puberté. Modifications morphologiques,
comportementales et physiologiques lors de la puberté.
Rôle respectif des deux sexes dans la reproduction.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
La reproduction de l’être humain est le processus par lequel un nouvel être humain est conçu à partir
d’un être humain femme et d’un être humain homme. Cette reproduction est une reproduction sexuée.
Pour qu’il y ait reproduction humaine, il faut un gamète femelle, l’ovule, et un gamète mâle, un spermatozoïde. La fécondation a lieu, dans le cas quasi général, par accouplement d’une femme et d’un homme.
Dans une faible proportion, la fécondation peut avoir lieu de manière artificielle hors du corps de la
femme : fécondation in vitro.
Mais dans tous les cas, la fécondation résulte du spermatozoïde d’un homme et de l’ovule d’une femme.
Lors de la fécondation, un seul spermatozoïde parvient à entrer à l’intérieur de l’ovule. Il possède une
substance qui dissout la paroi de l’ovule. Dès cet instant, il se produit un changement de polarité électrique de l’ovule qui rend impossible toute autre introduction d’un autre spermatozoïde. À ce moment,
le patrimoine génétique de l’un et l’autre parent se combine de manière aléatoire pour fabriquer le patrimoine génétique du nouvel être en devenir. L’être vivant qui en résultera sera à la fois semblable et différent de chacun de ses deux parents.
Le développement de l’embryon, puis du fœtus, se déroule dans l’utérus de la femme et dure 9 mois.
L’être humain est un être vivipare.
On parle d’embryon de la première division de l’œuf jusqu’au stade où les principaux organes sont formés.
Au-delà, on emploie le terme de fœtus. Dès la fécondation, le matériel génétique se reproduit par divisions successives de l’œuf : c’est le phénomène de la division cellulaire.
L’embryon puis le fœtus mesurent environ 2 mm à l’âge d’un mois, 29 mm à deux mois, 8 cm à trois mois,
14 cm à quatre mois, 25 cm à cinq mois, 35 cm à six mois, 40 cm à 7 mois, 45 cm à 8 mois et environ
50 cm au terme d’une grossesse de 9 mois.
La puberté est l’étape de développement de l’être humain où il devient capable de se reproduire. C’est
l’étape où a lieu le développement des organes sexuels. L’âge de la puberté varie en fonction des individus.
Il est plus précoce chez les filles que chez les garçons. Ce passage se caractérise par des transformations
physiques, tant chez la fille que chez le garçon.
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Chez la fille : poussée de croissance ; apparition des premières règles ; apparition des seins, des poils
pubiens et sous les aisselles ; arrondissement et élargissement des hanches ; modification de la voix ;
boutons d’acné.
Chez le garçon : poussée de croissance ; apparition de la pomme d’Adam ; apparition de poils sur le
visage, le pubis et sous les aisselles ; modification de la voix ; augmentation du volume du pénis et des
testicules ; boutons d’acné.
3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 39.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 39 :
Comment naît un bébé ?
Représentations initiales.
À l’occasion de la naissance d’un petit frère ou d’une petite sœur, d’une personne
enceinte dans son entourage, le sujet pourra être abordé.
À partir de la question posée par la grenouille page 39 du cahier de l’élève :
« Comment naît un bébé ? » Les élèves écrivent leurs hypothèses sur leur cahier
de notes. Un temps d’échanges autour des représentations initiales s’ensuit, à l’oral
et en collectif. Lors de la mise en commun et des échanges menés par l’enseignant,
les élèves seront amenés à classer les questions ou les remarques qui ont été faites
en trois catégories :
– les questions ou remarques relatives à la relation homme-femme et à la fécondation ;
– les questions ou remarques relatives à la grossesse et à l’accouchement ;
– les questions ou remarques relatives au premier moment de la vie du bébé.
Les questions et les représentations initiales des élèves sont notées sur une affiche
qui restera en classe tout au long de la séquence afin de pouvoir y revenir lors
des divers apprentissages pour valider ou invalider les représentations initiales.
Observation indirecte à partir de situation que l’élève connaît déjà.
Observer le développement de l’embryon, puis du fœtus humain jusqu’au
terme de la grossesse.
Travail oral collectif document par document page 39.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur la photo ? Décrivez l’ovule. Décrivez les spermatozoïdes. Que cherchent à faire les spermatozoïdes ?
– Document 2 : l’œuf (l’ovule fécondé par un spermatozoïde) s’est divisé en
deux une première fois, en deux une deuxième fois, en deux une troisième fois.
Combien de cellules observez-vous à ce stade de développement de l’embryon ?
– Document 3 : que voyez-vous sur le document ? À combien de semaines le
développement de l’embryon en est-il ? Comment l’embryon est-il protégé ? Quels
sont les éléments du corps humain que l’on commence à percevoir ?
– Document 4 : que voyez-vous dans le document ? À quel nombre de semaines le
développement de l’embryon en est-il ? Quelles évolutions observez-vous depuis
l’embryon de 7 semaines ? Dans quoi le fœtus se développe-t-il ?
– Document 5 : que voyez-vous sur ce document ? À quel stade de la vie le bébé
en est-il ? Quel élément qui a permis de le nourrir pendant la grossesse est encore
attaché à son ventre ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : L’œuf est beaucoup plus gros que les spermatozoïdes ; il est rond.
Les spermatozoïdes ont une tête triangulaire et un flagelle pour se déplacer.
Document 2 : L’œuf se divise en deux ; chaque division encore en deux et ainsi de
suite : 2, 4, 8, 16… cellules.
Document 3 : L’embryon est protégé dans une enveloppe : le placenta.
Document 4 : Le fœtus a désormais tous ses membres, et une tête formée.
Document 5 : Le cordon ombilical n’a pas encore été coupé. Il relie le fœtus à sa
mère.
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Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 40.
J’observe et je m’interroge
Qu’est-ce que la puberté ?
Découvrir les transformations du corps au moment de la puberté, en vue de
devenir apte à se reproduire.
Les élèves de CM2, et notamment les filles, sont à proximité immédiate de cette
période de leur développement. Certains élèves ont des grands frères ou grandes
sœurs. Leur demander comment le corps se transforme au moment du passage
à l’adolescence. Faire remarquer que les garçons grandissent un peu plus que les
filles. Le terme de puberté sera présenté comme le passage de l’enfance à l’adolescence. Faire lire les changements du corps page 40, changements qui auront été
évoqués dans la première partie du travail.
Les élèves complètent le tableau de l’exercice 1 en indiquant les changements
spécifiques aux garçons et ceux spécifiques aux filles. Puis, ils répondent aux
questions de l’exercice 2.
Corrigés
Exercice 1
Filles (vers 11 ans)
Garçons (vers 13 ans)
Augmentation de la taille : 8 cm
Augmentation rapide de la taille : 10 cm
Modification de la voix
Modification de la voix
Boutons d’acné
Boutons d’acné
Apparition de poils sous les aisselles Apparition des poils sur le visage, le pubis
et sur le pubis
et sous les aisselles
Apparition des règles
Apparition de la pomme d’Adam
Apparition des seins
Augmentation du volume du pénis et des
testicules
Exercice 2
1. La puberté.
2. L’augmentation de la taille ; la modification de la voix ; les boutons d’acné.
3. Apparition des règles ; apparition des seins.
4. Apparition des poils sur le visage ; apparition de la pomme d’Adam ; augmentation du pénis et des testicules.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 41.
J’observe et je m’interroge
Quels sont les rôles de l’homme et de la femme dans la reproduction ?
Découvrir le processus de reproduction humaine sexuée.
Exercice 1 page 41 : trajet de l’ovule et trajet du spermatozoïde.
Les élèves découvrent le fonctionnement des organes génitaux à partir du questionnement oral.
Pour la femme : qu’est-ce que l’ovule (cellule reproductrice de la femme) ? Où se
trouve-t-il ? Quelle est la périodicité de production des ovules ?
Pour l’homme : quelles cellules reproductrices l’homme produit-il ? Où les spermatozoïdes sont-ils produits ?
Corrigé
Les élèves tracent le trajet de l’ovule (soit par évacuation s’il n’est pas fécondé, soit
sous la forme d’œuf fécondé) et le trajet des spermatozoïdes.
Exercice 2 page 41 : processus de fécondation.
Les élèves observent le processus de fécondation.
– Dessin 1 : que font les spermatozoïdes lors de la fécondation ?
– Dessin 2 : que parvient à faire un seul spermatozoïde ? Que se passe-t-il à ce
moment ? L’ovule est fécondé.
– Dessin 3 : que fait l’œuf quand il est fécondé ? Il descend par la trompe et se
fixe dans l’utérus.
– Dessin 4 : où se développent l’embryon puis le fœtus ?
Les élèves répondent par écrit aux questions posées.
Corrigé
Les spermatozoïdes passent par l’utérus et les trompes.
L’œuf puis l’embryon, puis le fœtus se développent dans l’utérus.
L’homme produit les cellules mâles (les spermatozoïdes).
La mère porte le futur enfant dans son utérus. On dit que la femme porte l’enfant.
34
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Je conclus
Les élèves rédigent un texte de synthèse.
Chez l’être humain, la fécondation est la fusion entre une cellule femelle, l’ovule, et
une cellule mâle, le spermatozoïde.
La femme produit un ovule tous les 28 jours environ. Cet ovule est produit dans
chacun des deux ovaires.
Lorsqu’il est fécondé, l’œuf nidifie dans l’utérus et se développe sous forme d’embryon pendant les premières semaines, puis sous forme de fœtus, quand les
membres sont formés.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 42.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1
Uniquement
chez la fille
Uniquement
chez le garçon
Chez la fille
et le garçon
Apparition des règles
Apparition des poils sur
le visage
Apparition des seins
Apparition de la pomme Modification de la voix
d’Adam
Augmentation du
volume du pénis et des
testicules
Augmentation de la
taille
Poils sous les aisselles et
sur le pubis
Boutons d’acné
Exercice 2 : Ovule : cellule sexuelle produite par la femme.
Fœtus : stade à partir de 8 semaines de développement et jusqu’à la naissance.
Spermatozoïde : cellule sexuelle produite par l’homme.
Fécondation : moment de la rencontre de deux cellules sexuelles.
Embryon : stade correspondant aux 8 premières semaines de développement.
Exercice 3 : 3 – 2 – 4 – 1
Je retiens
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Le vivant
10 Les besoins alimentaires
Cahier
pp. 43-46
de l’être humain
1
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question
de nature scientifique.
Formuler une question ou une problématique scientifique.
Interpréter un résultat, en tirer une conclusion.
Formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
Effectuer des recherches bibliographiques simples et ciblées. Extraire les informations pertinentes d’un
document et les mettre en relation pour répondre à une question.
Utiliser les outils mathématiques adaptés.
Pratiquer des langages : domaine 1
Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme
simple).
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique,
texte).
8 Connaissances et compétences associées
Expliquer les besoins variables en aliments de l’être humain ; l’origine et les techniques mises en œuvre
pour transformer et conserver les aliments.
Les fonctions de nutrition.
Établir une relation entre l’activité, l’âge, les conditions de l’environnement et les besoins de l’organisme.
Apports alimentaires : qualité et quantité.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
L’alimentation contribue à l’hygiène de vie et à l’état de santé.
L’état de santé se définit comme un état de bien-être physique, mental et social, et non uniquement
comme l’absence de maladie ou de handicap. Cet état de santé dépend étroitement de la propreté corporelle, la diversification alimentaire, l’activité physique et la qualité du sommeil.
Les aliments permettent de répondre aux besoins en énergie du corps humain :
– les protides : ce sont les aliments bâtisseurs contribuant à la croissance du corps pendant l’enfance et
l’adolescence et au renouvellement des cellules au cours de toute la vie. Ils sont d’origine animale (viande,
poisson, lait, fromage, yaourt) ou d’origine végétale (céréales, blé, maïs, lentilles) ;
– les lipides : ce sont les graisses ou les matières grasses (huile, beurre…). Ils constituent principalement
la membrane des cellules du corps ;
– les glucides : c’est la principale source d’énergie de l’organisme (pâtes, riz, pommes de terre, pain,
féculents). Ce sont les aliments qui fournissent l’énergie au corps. Ils constituent 45 à 50 % des besoins
alimentaires ;
– les fibres qui ont pour rôle de faciliter le transit intestinal (fruits et légumes verts) ;
– les vitamines et les sels minéraux.
Ces besoins alimentaires exigent donc d’avoir une alimentation diversifiée et équilibrée.
Viandes, poissons, œufs : 1 à 2 fois par jour ; produits laitiers : 3 ou 4 fois par jour ; féculents à chaque
repas ; fruits et légumes : au moins 5 portions par jour ; eau à volonté ; produits gras, sucrés ou salés : en
limiter la consommation.
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3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 43.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 43 :
Quels sont tes besoins alimentaires ?
Observation indirecte à partir de situation que l’élève connaît déjà : faire émerger
les représentations.
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 43 : « Quels sont
tes besoins alimentaires ? » Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier
d’essai, puis répondent collectivement à la question. Leur proposer de faire un
premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur une affiche
qui restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème
travaillé de manière à observer le progrès des connaissances entre ce moment
initial et la fin du travail sur le thème.
Réactiver la notion de catégories d’aliments.
Travail oral collectif document par document page 43.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : quels aliments voyez-vous sur ce document ? À quelle catégorie
d’aliments appartiennent-ils ? Combien de fois par jour faut-il en manger ? À
chaque repas.
– Document 2 : quels sont les produits laitiers que vous identifiez sur ce document ? Combien de fois faut-il en manger par jour ? 3 à 4 fois par jour
– Document 3 : à quelle catégorie d’aliments ce document fait-il référence ?
Combien de fois faut-il en manger par jour ? 1 à 2 fois par jour.
– Document 4 : à quelle catégorie d’aliments ces aliments appartiennent-ils ?
Combien de fois faut-il en manger par jour ? 5 portions par jour.
Les élèves pourront ne pas se rappeler la fréquence de consommation de chaque
catégorie ; ce questionnement sera l’occasion de le leur rappeler.
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : Lait, yaourt, fromage, fromage blanc.
Document 2 : Les fruits et légumes sont d’origine végétale, ainsi que les féculents
(les pâtes, le riz, les pommes de terre).
Document 3 : La viande, les œufs, le poisson sont d’origine animale.
Document 4 : Il doit y avoir des féculents à chaque repas : pâtes, pommes de terre,
pain, riz…
Observation directe.
On pourra utilement compléter le travail précédent par l’observation des menus
scolaires. Observer le menu proposé à la cantine scolaire et identifier les catégories d’aliments. Reproduire le travail sur l’ensemble de la semaine scolaire. Repérer
si les menus sont équilibrés ou non.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 44.
J’observe et je m’interroge
Avons-nous tous les mêmes besoins alimentaires ?
Découvrir l’évolution des besoins alimentaires de la naissance à la vieillesse.
Faire découvrir la situation de la page 44.
Définir la notion de besoin alimentaire : ce dont le corps a besoin pour se développer, pour se renouveler, pour se chauffer à 37 °C, pour se mettre en mouvement.
Repérer les catégories d’âge présentées : petite enfance, enfance, adolescence, âge
adulte, vieillesse. Amener les élèves à faire des hypothèses sur les moments de la
vie où on a le plus de besoins alimentaires ; faire justifier.
Leur demander de mettre en relation les informations du dessin et du graphique.
Faire identifier les données manquantes dans l’un et dans l’autre. Voir avec eux
comment les retrouver : les données manquantes du dessin sont dans le graphique
et réciproquement. Les élèves complètent les données manquantes du dessin
par lecture du graphique ; ils complètent ensuite le graphique avec les données
présentes dans le dessin.
Puis ils répondent aux questions de la page 44.
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Corrigés
Données manquantes : 10 ans : 2 200 – 16 ans : 2 400 – adulte : 2 600 – personnes
âgées : 1 500
1. À l’adolescence, le corps est en pleine croissance en taille et en poids ; il nécessite
plus d’énergie, donc des besoins alimentaires plus importants.
2. Les personnes âgées se déplacent beaucoup moins ; elles dépensent moins d’énergie, donc ont des besoins alimentaires moindres.
3. Une judoka qui fait 4 heures de judo consomme 500 kcal × 4 = 2000 kcal. Si elle
ne consomme qu’une moyenne de 2000 kcal, elle n’aura pas assez d’énergie pour
le reste de ses activités.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 45.
J’observe et je m’interroge
Que nous apportent les aliments ?
Découvrir les notions de glucides, lipides, protides, fibres alimentaires
et vitamines.
Questionnement pour faire découvrir le tableau de l’exercice 1 page 45 : à quoi
servent les glucides ? Quels sont les aliments qui contiennent des glucides ? Quel
est le rôle des lipides dans le fonctionnement du corps ? Quels sont les aliments
qui contiennent des lipides ? Quelle utilité les protides ont-ils dans notre alimentation ? Quels aliments contiennent des protides ? À quoi servent les aliments qui
contiennent des fibres ? Quels sont ces aliments ? Quel est le rôle des vitamines ?
Quels aliments contiennent à la fois des lipides et des protides ? Quel aliment
contient à la fois des glucides et des protides ?
Apprendre ensuite aux élèves à lire les étiquettes. Mettre à disposition des emballages des produits alimentaires (les élèves peuvent apporter des emballages vides).
Rechercher l’étiquette indiquant les proportions de chaque catégorie.
Compléter l’exercice 2 de la page 45 et répondre aux questions.
Corrigé
1. Il ne faut pas manger trop de pâte à tartiner car elle contient trop de glucides
(sucres) et trop de lipides (gras).
2. La confiture ne contient pas de lipides (pas de gras) ; il faut la préférer à la pâte
à tartiner.
3. Avant de pratiquer un sport, il faut avoir emmagasiné de l’énergie ; il faut
manger davantage de glucides.
En complément, on pourra apprendre à repérer les quantités excessives d’additifs, sels, sucres et matières grasses. Alerter sur le danger de l’excès des produits
ajoutés : sels nitrités, conservateurs… et les encourager à préférer des produits
ayant le moins possible d’additif. Alerter sur l’excès en sucre des sodas, céréales
du petit déjeuner… alors qu’il ne faudrait pas dépasser la dose de 3 morceaux de
sucre par jour pour un enfant, pas plus de 3-4 g pour la consommation de sel. Ce
travail pourra être fait en choisissant plusieurs aliments préparés et en additionnant la quantité de sel pour une portion de chacun. L’enseignant précisera que les
sucres, sels et matières grasses ont pour seul but d’améliorer le goût.
Je conclus
La quantité d’énergie nécessaire à un être humain varie en fonction de l’âge de
la personne. Un adolescent en pleine croissance a des besoins alimentaires plus
importants qu’une personne âgée. Les glucides fournissent l’énergie au corps ; les
lipides (matières grasses) apportent la chaleur au corps ; les protides participent à
la construction et la réparation du corps. Les vitamines servent à la protection du
corps et les fibres facilitent le transit dans l’intestin.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 46.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : Produits laitiers : lait, yaourts, fromages.
Viandes ou poissons : steak haché, poulet, saumon...
Féculents : pain, pâtes, riz, pommes de terre...
Fruits ou légumes : pommes, oranges, haricots verts...
Boisson conseillée à chaque repas : eau.
Produits sucrés, salés, gras à consommer avec modération : bonbons, chips...
Exercice 2 : 3 000 – 1 200 – 1 500 – 2 100
Exercice 3 : Protides : viande, lait...
Lipides : poisson, huile...
Glucides : pain, pommes de terre...
Fibres : haricots verts, pomme...
Je retiens
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Le vivant
11 L’évolution du vivant
1
Cahier
pp. 47-50
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique.
Formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations en utilisant un vocabulaire précis.
Exploiter un document constitué de divers supports.
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
8 Connaissances et compétences associées
Classer les organismes, exploiter les liens de parenté pour comprendre et expliquer l’évolution des organismes.
Utiliser différents critères pour classer les êtres vivants ; identifier des liens de parenté entre des organismes.
Identifier les changements des peuplements de la Terre au cours du temps.
Diversités actuelle et passée des espèces.
Évolution des espèces vivantes.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES
Une espèce est l’ensemble des êtres vivants qui possèdent les mêmes caractéristiques physiques. Bien qu’il
existe un certain nombre de contre-exemples, on peut aussi la définir comme l’ensemble des animaux
capables de se reproduire entre eux et d’avoir une descendance elle-même fertile. Environ 1,7 million
d’espèces ont été identifiées, mais on estime entre 3 et 100 millions le nombre d’espèces vivant sur Terre.
La nouvelle classification du vivant repose sur le concept d’évolution qui démontre que les êtres vivants
portent les traces de leur évolution. Tous les êtres vivants qui portent la même caractéristique ont un
lien de parenté.
De ce fait, la classification se fonde sur l’identification de caractéristiques physiques précises, par opposition aux anciennes classifications qui se fondaient soit sur les modes de vie ou les milieux de vie (air,
mer ou rivière, terre), soit sur ce qu’ils n’avaient pas (vertébrés ou invertébrés).
Ainsi peut-on regrouper dans une même classe des êtres vivants ayant une même caractéristique
commune. En remontant les caractéristiques communes, on peut ainsi aboutir à l’ancêtre commun à
des espèces en apparence globale différentes.
Les fossiles sont les traces restant d’animaux ayant vécu depuis l’apparition des êtres vivants : traces laissées dans des couches de sédiments, squelettes… Leurs découvertes permettent d’analyser leurs caractéristiques morphologiques et de les rapprocher d’animaux existants ou de fossiles datant de périodes
plus récentes. Ce type d’analyse permet d’établir des liens de parenté et de retracer, de proche en proche,
les étapes d’évolution.
Cette analyse vaut pour l’évolution les êtres humains. Elle a permis de découvrir des espèces plus ou
moins anciennes, certaines se succédant, d’autres ayant vécues simultanément : australopithèque, Homo
erectus, Homo habilis, Homo sapiens, et d’autres encore, sans qu’on puisse établir de manière certaine de
lien de continuité entre eux. L’évolution des espèces résulte de la capacité d’individus à mieux s’adapter
aux conditions du milieu ; ces individus survivent et se reproduisent, les autres disparaissent victimes
des prédateurs, des conditions climatiques ou de l’incapacité à se reproduire.
L’Homme porte une lourde responsabilité quant à la disparition des espèces, par surchasse, braconnage,
surpêche et déforestation.
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3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Séance 1
30 min
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
Supports
et matériel
– Cahier
d’activités p. 47.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 47 :
Comment le monde du vivant a-t-il évolué ?
Observation indirecte à partir de situation que l’élève connaît déjà : faire émerger
les représentations.
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 47 : « Comment le
monde du vivant a-t-il évolué ? » Ils notent d’abord leurs propositions sur leur
cahier d’essai, puis répondent collectivement à la question. Leur proposer de
faire un premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur
une affiche qui restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur
le thème travaillé de manière à observer le progrès des connaissances entre ce
moment initial et la fin du travail sur le thème.
Travail oral collectif document par document page 47.
Observer les traces fossilisées d’espèces vivantes disparues. Les interpréter
comme le moyen de connaissance de l’évolution des espèces.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables
de les décrire : question pour introduire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur le document ? Cet animal existe-t-il encore ?
Quelle trace avons-nous de lui aujourd’hui ? De quelle catégorie d’animaux actuels
pourrait-il sembler proche ?
– Document 2 : que voyez-vous sur ce document ? Le tricératops est-il encore un
animal vivant sur Terre actuellement ? Quelle trace de son existence avons-nous
aujourd’hui ? À quel animal actuel ressemble-t-il ?
– Document 3 : que voyez-vous sur ce document ? De quel animal disparu est-ce
le squelette ? Quel animal actuel lui ressemble ?
– Document 4 : que voyez-vous sur le document ? Ce crâne est le crâne d’une
espèce humaine : laquelle ? Quelle différence voyez-vous entre le crâne de cette
espèce humaine et les êtres humains d’aujourd’hui ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : L’archéoptéryx ressemble à un oiseau.
Document 2 : Il ne reste que le squelette du tricératops, animal disparu.
Le rhinocéros.
Document 3 : Le mammouth ressemble à l’éléphant.
Il a un squelette, 4 pattes, la même ossature générale.
Document 4 : La forme du crâne est plus écrasée et plus allongée ; les mâchoires se
prolongent davantage vers l’avant du crâne.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 48.
J’observe et je m’interroge
Comment s’organise la diversité du monde animal ?
Découvrir la notion de diversité animale et de liens de parenté.
Les élèves ont à disposition l’ensemble de photos d’animaux. Leur demander de
les classer en fonction de critères physiques. Utiliser les critères évoqués pour
faire des hypothèses sur une grille de description commençant par les caractères
les plus fondamentaux.
Yeux et bouche ; squelette interne ou externe ; nombres de membres ou de pattes
ou 2 ailes et 2 pattes ; couvert de poils, de plumes ou d’écailles.
Utilisation des critères identifiés pour construire la notion de lien
de parenté et de parenté proche ou éloignée.
Demander aux élèves de choisir deux animaux. Utiliser les critères pour chacun
des deux animaux, puis rechercher les critères physiques qui leur sont communs.
Dégager la notion de lien de parenté : 1 critère commun = 1 lien de parenté.
Les élèves complètent la grille de la page 48.
Corrigé
Deux yeux, une bouche : tous les animaux de la fiche.
Une colonne vertébrale et des os : la carpe, la poule, le chien, l’aigle, la souris, le
crocodile, le lapin, la mésange, l’anguille, le cheval, la tortue.
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4 membres : la poule, le chien, l’aigle, la souris, le crocodile, le lapin, la mésange,
le cheval, la tortue.
4 pattes articulées : le chien, la souris, le crocodile, le lapin, le cheval, la tortue.
Couverts de poils : le chien, la souris, le lapin, le cheval.
A des sabots : le cheval.
On pourra préciser que les animaux qui ont deux yeux et une bouche comme
seuls critères communs ont un lien de parenté. Ceux qui ont en plus, et seulement, une colonne vertébrale et des os ont deux liens de parenté. Et ainsi de suite.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 49.
J’observe et je m’interroge
Quelle a été la longue évolution des hominidés ?
Observer que l’espèce humaine a, elle aussi, subi le processus d’évolution
dans le monde animal.
Faire lire les légendes et décrire les dessins de la page 49.
Questionnaire : quelles sont les espèces humaines ayant peuplé la Terre et
présentes sur le dessin ? Quelle est l’espèce humaine la plus ancienne ? Quelle
espèce a vécu il y a entre 1,8 million et 100 000 ans ? Une espèce humaine a
survécu et nous en faisons partie ; laquelle ? Selon vous, comment a-t-on appelé
l’espèce humaine dont le nom signifie homme qui sait ? Comment a-t-on nommé
l’espèce humaine dont le nom signifie homme habile ? Comment est nommée
l’espèce humaine dont le nom signifie homme debout ?
Les élèves répondent par écrit aux questions.
Corrigé
Exercice 2
Seule l’espèce Homo sapiens a survécu jusqu’à aujourd’hui.
Les espèces humaines se sont mis debout contrairement à la plupart des autres
animaux.
L’australopithèque, l’ Homo erectus et l’ Homo habilis ont vécu pendant une
certaine période en même temps.
L’Homo habilis et l’ Homo sapiens ont aussi vécu sur Terre en même temps.
Je conclus
Les élèves rédigent un texte de synthèse.
Les espèces animales qui ont un ou plusieurs éléments physiques identiques ont
un ancêtre commun.
Les espèces humaines se sont succédé sur la Terre : l’australopithèque, l’ Homo
erectus, l’Homo habilis et jusqu’à aujourd’hui l’ Homo sapiens.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 50.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : Il a deux yeux et une bouche. Il a un squelette avec une colonne vertébrale. Il a des arêtes.
Exercice 2
Baleine : yeux, bouche, squelette interne, os, membres articulés, 2 membres.
Carpe : yeux, bouche, squelette interne, arêtes, membres articulés.
Cheval : yeux, bouche, squelette interne, os, membres articulés, 4 membres.
Le cheval.
Je retiens
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Les objets techniques
12 Des objets pour se déplacer
1
Cahier
pp. 51-54
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question
de nature scientifique ou technologique :
– formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ;
– interpréter un résultat, en tirer une conclusion ;
– formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale.
Concevoir, créer, réaliser : domaines 4 et 5
Identifier les évolutions des besoins et des objets techniques dans leur contexte.
Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique,
texte).
Expliquer un phénomène à l’oral et à l’écrit.
8 Connaissances et compétences associées
Observer et décrire différents types de mouvements.
Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaire ou rectiligne.
Mouvement d’un objet.
Exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.
Identifier les principales évolutions du besoin et des objets.
L’évolution technologique (innovation, invention, principe technique).
Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES
D’un point de vue scientifique, dans le fonctionnement de la bicyclette, il y a transfert de l’énergie
musculaire du cycliste à l’énergie qui permet le déplacement de l’engin.
Ce transfert d’énergie agit en différents points de la machine :
– l’énergie développée par le mouvement de pédalage est transmise à la roue arrière qui agit en roue
motrice ;
– l’énergie développée par la main sur la poignée de frein est transmise aux patins de frein qui transforment cette énergie en action de frottement et en chaleur ;
– l’énergie développée par la rotation de la roue permet la rotation de la dynamo et la production d’électricité, laquelle est transmise au système d’éclairage et transformée en lumière.
D’un point de vue technologique, ces mêmes effets s’analysent sur le plan de la transmission du mouvement. La transmission du mouvement est une fonction mécanique dans laquelle le mouvement d’une
pièce mécanique entraîne le mouvement d’une autre pièce mécanique. Ce mouvement peut s’accompagner d’un changement de sens, d’un changement de vitesse ou d’un changement de plan de déplacement.
Dans notre exemple de la bicyclette, la transmission du mouvement se fait par chaîne. Les deux roues
dentées, le plateau du pédalier et le pignon sont reliés par une chaîne. Le plateau est la roue motrice, et
le pignon est la roue réceptrice. La transmission du mouvement peut s’accompagner d’un changement
de plan de mouvement : dans le cas de la bicyclette, le mouvement circulaire de la pédale est transformé
en mouvement circulaire du pédalier et du pignon, et par un mouvement rectiligne de la bicyclette sur
son plan de déplacement.
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La transmission du mouvement peut s’accompagner d’une modification de la vitesse de rotation.
Si la roue motrice et la roue réceptrice ont le même diamètre (et le même nombre de dents dans le cas
présent), les deux roues tournent à la même vitesse.
Si la roue motrice est plus grande que la roue réceptrice, la roue réceptrice tourne plus vite que la roue
motrice ; il y a alors surmultiplication : si le plateau de la bicyclette a deux fois plus de dents que le pignon,
le pignon fait deux tours quand le plateau fait un tour.
Si la roue motrice est plus petite que la roue réceptrice, la roue réceptrice tourne moins vite que la roue
motrice ; il y a alors démultiplication.
Par ailleurs, un objet technologique a une fonction : la bicyclette a pour fonction de mouvoir un cycliste
assis sur une selle par le mouvement circulaire et musculaire de ses jambes.
Dans la bicyclette, chaque élément a sa propre fonction. Le système pédalier, chaîne, pignon a la fonction
de transmission du mouvement ; le système poignée de frein, câble, mâchoire de frein et patin, la fonction
de freinage ; le système dynamo, fils électriques, ampoule, la fonction d’éclairage ; le guidon, la fourche
et la roue avant, la fonction d’assurer la direction…
3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Supports
et matériel
Déroulement
Séance 1
30 min
– Observation
directe en
situations
concrètes vécues.
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 51.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Questionnement.
– Cahier
J’observe et je m’interroge
d’activités p. 52.
– Vélos
Quelles sont les fonctions techniques du vélo ?
apportés par les Décomposer les éléments composant l’objet technique étudié et en rechercher
élèves.
la fonction.
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 51 :
Comment une bicyclette fonctionne-t-elle ?
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 51 « Comment une
bicyclette fonctionne-t-elle ? » Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier
d’essai, puis répondent collectivement à la question. Leur proposer de faire un
premier tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur une affiche
qui restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème
travaillé de manière à observer le progrès des connaissances entre ce moment
initial et la fin du travail sur le thème.
Observer l’évolution d’un objet technique : la bicyclette
Travail oral collectif document par document page 51.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur le document ? Avec quels matériaux cette
draisienne est-elle fabriquée ? En quoi ressemble-t-elle à la bicyclette d’aujourd’hui ? Quelles différences a-t-elle avec la bicyclette d’aujourd’hui ?
– Document 2 : que voyez-vous sur ce document ? Selon vous, pourquoi l’a-t-on
appelé « grand bi » ? Quel système nouveau pouvez-vous observer par rapport à
la draisienne ? Quelle ressemblance le grand bi a-t-il avec la bicyclette actuelle ?
Quelle différence ?
– Document 3 : que voyez-vous sur le document ? Quelle est l’utilité de la bicyclette ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients pour se déplacer ? Pourquoi
a-t-on fixé un panier à l’avant du guidon ?
– Document 4 : que voyez-vous sur ce document ? Quelle différence voyez-vous
par rapport à la bicyclette ? Pourquoi dit-on monocycle ? Quels sont les éléments
que le monocycle a en commun avec la bicyclette ? Quel point commun a-t-il
avec le grand bi ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigé
Document 1 : La draisienne n’a pas de système d’entraînement de la roue arrière
avec pédalier. On ne pédale pas.
Document 2 : Le grand bi n’a pas deux roues de la même taille ; les pédales
entraînent la roue avant.
Document 3 : La bicyclette permet de se déplacer en pédalant et en roulant.
Document 4 : Le monocycle n’a qu’une seule roue. Les pédales entraînent la seule
roue sans système de pédalier.
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Les pistes pédagogiques auront pour objet d’isoler les fonctions des différentes
composantes de la bicyclette. Quelques bicyclettes sont amenées par les élèves.
1re proposition : organiser un parcours de slalom. Un élève ou des élèves le
parcourent. Faire verbaliser l’action produite pour y parvenir : tourner le guidon
dans un sens puis dans l’autre, alternativement. Observer la bicyclette à l’arrêt et
observer précisément ce qui se passe quand on tourne le guidon. Faire verbaliser.
2e proposition : un élève tient la bicyclette et la fait avancer en la poussant. Au
signal, il actionne la poignée du frein arrière. Faire verbaliser l’action et le résultat de l’action. Rechercher en commun le processus de transmission en mettant
la main sur le câble, en observant la mâchoire de frein. Les élèves verbalisent le
processus de transmission.
3e proposition : un élève roule avec la bicyclette, dynamo relevée. Il refait le parcours
avec la dynamo en rotation sur la roue. Les élèves verbalisent l’action et le résultat de
l’action. Ils en déduisent la fonction de la dynamo et du système électrique.
Nota : la dynamo n’est branchée qu’à un seul fil, ce qui paraît anormal au vu du
principe de circuit électrique. En fait, le cadre métallique de la bicyclette sert de
fil de retour à la dynamo (ce qui sera difficile à comprendre pour les élèves et sur
lequel on n’insistera pas).
4e proposition : il sera aussi possible d’observer la fonction des accessoires, notamment la selle, le porte-bagages s’il y en a un, le garde-boue…
Observation indirecte page 52 du cahier de l’élève. Les élèves observent les quatre
décompositions successives et répondent aux questions.
Corrigés
1. Le guidon sert à diriger le vélo.
La forme permet de bien le tenir et de pouvoir y poser les mains dans plusieurs
positions possibles.
La fourche sert à tenir la roue avant.
Les rayons maintiennent la jante au centre de la roue.
Le pneu en caoutchouc rempli d’air permet d’amortir les irrégularités de la route.
2. Le cadre est en acier.
La selle permet d’être assis confortablement sur le vélo.
3. Le pédalier permet d’entraîner la roue arrière par le pédalage.
La chaîne transmet le mouvement du plateau au pignon.
4. Le système de frein permet d’arrêter le vélo en frottant sur la roue et en la
bloquant.
Le câble de frein transmet le mouvement de la poignée de frein aux patins de frein.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
J’observe et j’expérimente
d’activités p. 53.
– Par groupe :
Comment se transmet le mouvement dans le vélo ?
1 vélo.
Découvrir le principe de transmission du mouvement par pignon et chaîne,
avec notion de démultiplication.
Observation directe.
Mettre les élèves par groupe avec un vélo. Mettre le vélo en position renversée.
Les élèves font fonctionner le pédalier et décrivent ensuite le principe de fonctionnement qu’ils observent. Leur faire découvrir ce qui se passe au niveau du
pignon quand la chaîne tourne d’une dent du plateau, de 5 dents, de 10 dents…
Leur demander si la roue fait exactement un tour complet lorsque les pédales
font un tour complet. Leur laisser faire librement, puis les amener à mettre des
repères à la craie pour avoir une observation plus sûre. Les élèves vont constater que la roue fait plus d’un tour. Leur demander comment ils expliquent ce
phénomène.
Les élèves répondent aux questions de la page 53 du cahier.
Corrigé
Le plateau a 36 dents.
Le pignon a 18 dents.
Le pignon tourne de 2 dents quand le plateau tourne d’une dent.
Le pignon tourne de 4 dents quand le plateau tourne de 2 dents.
Le pignon tourne de 36 dents quand le plateau tourne de 18 dents.
La roue fait 2 tours.
Je conclus
Les élèves rédigent un texte de synthèse.
Dans le vélo, le guidon et la roue avant servent à le diriger. Le système de frein permet
de ralentir et de freiner en frottant et en bloquant la roue arrière. Le système d’entraînement par chaîne du plateau au pignon permet la rotation de la roue arrière. Un
tour de plateau entraîne plusieurs tours de pignon, et donc de la roue.
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Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 54.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1
Selle
Cadre
Guidon
Rayons
Chaîne
Plateau
Pédale
Pignon
Exercice 2
1 tour de plateau = 2 tours de pignon
1 tour de pignon = 2 tours de roue
210 cm X 2 = 420 cm. Le vélo parcourt une distance de 420 cm (4 m et 20 cm).
Je retiens
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Les objets techniques
13 Concevoir une solution
Cahier
pp. 55-58
technologique : les objets
flottants
1
COMPÉTENCES DES PROGRAMMES
8 Socle commun
Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques : domaine 4
Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question
de nature scientifique ou technologique :
– formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ;
– proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou un problème ;
– proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ;
– interpréter un résultat, en tirer une conclusion.
Concevoir, créer, réaliser : domaines 4 et 5
Réaliser en équipe tout ou une partie d’un objet technique répondant à un besoin.
S’approprier des outils et des méthodes : domaine 2
Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une
expérience ou une production.
Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des expériences réalisées.
Pratiquer des langages : domaine 1
Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis.
Utiliser différents modes de représentation formalisés (schéma, dessin, croquis, tableau, graphique, texte).
8 Connaissances et compétences associées
Concevoir et produire tout ou partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin.
Notion de contrainte.
Recherche d’idées (schémas, croquis…).
Modélisation du réel (maquette, modèles géométrique et numérique), représentation en conception
assistée par ordinateur.
Choix de matériaux.
Vérification et contrôles (dimensions, fonctionnement).
2
NOTIONS SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES
Sur le plan technologique, un objet à concevoir doit être préalablement défini. Il faut d’abord déterminer
l’usage auquel on le destine et en définir le cahier des charges : le besoin. Le cahier des charges vise à
définir le besoin lié à la conception du produit, les contraintes à respecter, les fonctions des parties qui
doivent composer l’objet. Il faut ensuite réaliser un avant-projet visant à donner une première image
concrète de l’objet, avec prise en compte des différentes fonctions attendues et des sous-systèmes entrant
dans la conception de l’objet. Cette phase doit être suivie du choix des matériaux (et pour le projet-école,
le choix de matériaux de récupération ou d’usage courant).
Vient ensuite la phase de fabrication. Au cours de cette phase, les sous-fonctions sont testées, évaluées
et modifiées en fonction des résultats observés.
Au cours de la dernière phase de mise en situation, l’objet réalisé est testé et comparé aux contraintes
du cahier des charges.
Sur le plan scientifique, la séance en appelle à la notion de flottaison. Les élèves seront amenés à rechercher des matériaux qui flottent ou dont la forme permet leur flottaison. Ce travail appelle la notion de
poussée d’Archimède : « Tout corps plongé dans un liquide reçoit de la part de ce liquide une poussée
verticale allant de bas en haut et égale à la masse du volume de liquide déplacé. »
Cela implique trois facteurs : la matière de l’objet flottant, sa masse (découlant de la nature de la matière)
et son volume.
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3
PISTES PÉDAGOGIQUES POUR LA SÉQUENCE
Démarche
Supports
et matériel
Séance 1
30 min
– Recueil des
représentations
initiales des élèves.
– Observation
indirecte de
situations
concrètes
représentées
(photographies).
– Questionnement.
– Cahier
d’activités p. 55.
Séance 2
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Cahier
d’activités p. 56.
– Récipient
rempli d’eau,
boîte de
conserve,
bouteille d’eau,
barquette en
polystyrène.
– Bouchon
en liège, bille
de verre, pièce
de monnaie,
cure-dent,
figurine en
plastique, boule
en polystyrène,
pâte à modeler.
Déroulement
Je connais déjà
Débat oral autour de la question posée par la grenouille page 55 :
Comment fabriquer un bateau ?
Faire émerger les représentations initiales.
Demander aux élèves de répondre à la question de la page 55 « Comment fabriquer un bateau ? » Ils notent d’abord leurs propositions sur leur cahier d’essai,
puis répondent collectivement à la question. Leur proposer de faire un premier
tri des réponses données, puis noter les propositions faites sur une affiche qui
restera visible des élèves. Elle sera reprise à la fin du travail sur le thème travaillé
de manière à observer le progrès des connaissances entre ce moment initial et la
fin du travail sur le thème.
Observer des objets réels en lien avec la réalisation technique demandée et
posant le problème de la flottaison.
Travail oral collectif document par document page 55.
Demander aux élèves d’observer chaque document pour ensuite être capables de
les décrire : « Que voyez-vous sur le document ? »
Recueillir leurs représentations ou connaissances affirmées.
– Document 1 : que voyez-vous sur le document ? Quelle matière est utilisée
pour construire ce radeau ? Quelle masse ce radeau est-il capable de transporter ?
Selon vous, comment les hommes vont-ils faire pour aller jusqu’à l’autre rive, le
radeau n’ayant pas de moteur ? (Si les élèves ne le perçoivent pas sur la photo, le
leur préciser.)
– Document 2 : que voyez-vous sur le document ? Quels matériaux et objets ont
été utilisés pour construire ce radeau ? Pour la voile ? Pour la plate-forme ? Pour
la partie bleue ? Quel est le rôle des bidons sous la plate-forme ? Comment ce
radeau avancera-t-il ?
– Document 3 : que voyez-vous sur ce document ? Quelle est sa fonction ? Selon
vous, pourquoi cette péniche ne coule pas avec une masse aussi importante ?
Comment cette péniche avance-t-elle ?
– Document 4 : que voyez-vous sur ce document ? Que transporte ce cargo ?
Comment expliquer que ce cargo ne coule pas ?
Lorsque tous les documents ont été travaillés, les élèves répondent seuls aux questions sur le cahier de sciences.
Corrigés
Document 1 : Le radeau doit être capable de flotter en portant la masse du véhicule et des personnes. Le radeau est tiré par des hommes au moyen d’un câble qui
traverse la rivière.
Document 2 : Les bidons permettent au radeau de flotter. Le radeau avancera avec
la force du vent dans la voile.
Documents 3 et 4 : La péniche transporte du sable ; le cargo transporte des conteneurs. La forme des bateaux leur permet de flotter.
J’observe et j’expérimente
Quelles sont les conditions pour qu’un objet flotte ?
Les élèves effectuent le travail en alternance, observation directe par l’expérience
concrète et réponses aux questions dans le cahier de l’élève page 56.
Expérience A : leur faire identifier les matières qui flottent ou qui coulent. Les
élèves rassemblent les objets et matières indiquées sur le cahier et testent leur
flottabilité.
Corrigé
Le liège, le bois, le plastique (suivant la matière plastique choisie), le polystyrène
flottent.
Le verre, le métal, le plastique (suivant la matière plastique choisie) coulent.
Expérience B : leur faire prendre conscience de l’importance de la forme. L’expérience du cahier de l’élève doit amener les élèves à conclure sur l’importance de
la forme de l’objet dans la flottabilité.
Expérience C : leur faire prendre conscience de la masse de l’objet flottant. Les
élèves disposent des trois objets flottants : boîte de conserve, bouteille plastique et
barquette de polystyrène. Le travail consiste à alourdir chacun des objets jusqu’à
ce qu’il coule.
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– Masses
marquées.
Deux solutions sont possibles pour mesurer la masse ajoutée et pouvoir compléter
le tableau de la page 56 : charger l’objet avec des masses marquées ou alourdir avec
du sable que l’on pèse ensuite.
Les élèves complètent le tableau de la page 56 avec leurs résultats et répondent
aux questions.
Corrigé
Certains matériaux flottent naturellement, d’autres coulent.
Pour faire flotter un matériau qui coule naturellement, il faut lui donner une
forme creuse.
Pour faire couler un objet qui flotte, il suffit de l’alourdir.
Séance 3
60 min
– Observation et
analyse.
– Expérimentation.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 57.
J’observe et j’expérimente
Comment fabriquer un bateau ?
Rechercher les solutions permettant de réaliser un objet technique
mettant en jeu la flottaison, le transport d’une masse supplémentaire
compromettant la capacité de flottaison et la stabilité de l’objet flottant.
La séquence du cahier en elle-même comporte les éléments d’expérimentation
nécessaire à la réalisation du projet.
Rechercher préalablement les formes les plus adaptées à la stabilité de l’objet
flottant. Les élèves recherchent tout type d’objet flottant et recherchent la meilleure solution pour le faire chavirer. Ils sont amenés à constater que le chavirage fait entrer de l’eau dans l’objet flottant, l’alourdit et provoque sa coulée. Les
élèves ayant trouvé plusieurs solutions, chaque projet sera confronté au cahier
des charges. Les élèves seront amenés à constater le niveau d’efficacité : qualité
de flottaison, stabilité notamment, efficacité du déplacement, charge maximum
transportée.
Je conclus
Certaines matières comme le bois, certaines matières plastiques, le polystyrène
flottent ; d’autres comme le métal, le verre, la pâte à modeler coulent.
La flottabilité d’un objet construit avec un matériau qui ne flotte pas dépend de
sa forme et de sa masse.
Plus un objet flottant est alourdi, plus il s’enfonce dans l’eau.
Séance 4
30 min
– Remobilisation
des connaissances
acquises.
– Synthèse des
connaissances
acquises.
– Cahier
d’activités p. 58.
J’utilise ce que j’ai appris
Séance bilan.
Exercice 1 : Barrer la bille, la pâte à modeler en boule et la pièce de monnaie.
Exercice 2 : faux – faux – vrai – vrai – vrai
Exercice 3
Je retiens
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