GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Préambule Ce document répond à une demande de l’inspection académique. Il vise la construction d’une culture commune entre les différents intervenants de la formation initiale et continue en HauteGaronne. Il concerne l’écriture des " niveaux de formulation des concepts scientifiques du cycle 1 au cycle 3 " C’est un outil de formation puisqu’il permet de guider le stagiaire lors de l’élaboration des séquences de sciences et technologie et qu’il est une étape indispensable dans la production des progressions et programmations dans les écoles. Ce n’est pas un cadre rigide, il peut être adapté à différentes situations de classe. Il a été élaboré par un groupe de maîtres formateurs de la Haute Garonne et de professeurs à l’IUFM Midi Pyrénées. Ce travail s’est fait sur un temps institutionnel, comptabilisé dans les services respectifs. P 1/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 NIVEAUX DE FORMULATION DES CONCEPTS SCIENTIFIQUES DU CYCLE 1 AU CYCLE 3 GROUPE DE PRODUCTION DE DOCUMENTS IUFM MIDI-PYRÉNÉES, SITE DE TOULOUSE Membres du groupe Maîtres formateurs des trois cycles de l’école primaire BAGGIO Sylvie - BALTHAZARD Véronique - BEGUE Christine - BOUFFARTIGUE Nathalie - DOMEC Nathalie - ESQUERRE Marilys - LAFON Françoise - LAFOURCADE Yvon - MALAVELLE Anne - MAYER Jean - PALANQUE Hélène - PÉTRISSANS Corinne – RAMPON BUSCAGLIA Corinne - SALLES Céline Professeur IUFM GALAUP Michel (Physique, Technologie) - LAURENT Danielle (SVT) Présentation et avertissement Ce document, élaboré en 2006 et 2007, prend appui sur les fiches connaissances et documents d’application publiés à partir de 2002. La parution des programmes 2007 de mise en œuvre du socle commun ne rend pas ces fiches caduques. Il est cependant nécessaire de différencier les points abordés (niveaux de formulation joints) et les éléments qui sont base d’évaluation (voir BO n°5 du 12 avril 2007). Les niveaux de formulation correspondent aux connaissances à transmettre. Les capacités et attitudes ne sont pas déclinées ici. La structure générale du document est la suivante : • Référence aux contenus abordés (ex : corps de l’enfant, fonctions de nutrition) ; en biologie le regroupement est réalisé par fonction en distinguant la partie « corps de l’enfant » du vivant animal et végétal ; en physique et technologie la distinction porte sur la matière et les objets ; • Compétences : extraites des programmes et documents d’application ; • Niveaux de formulation : déclinaisons précises des concepts en fonction du niveau de cycle (ce que l’élève doit savoir) ; le vocabulaire utilisé correspond à celui que l’on utilise en classe ; • Notes de bas de page : notamment pour indiquer la place des aspects éducatifs qui ne se traduisent pas obligatoirement en niveau de formulation. La lecture par colonne donne des indications sur les formulations des concepts sur un cycle dans tous les domaines des programmes liés aux champs disciplinaires Sciences de la Vie et de la Terre, Physique et Technologie. La lecture par ligne renseigne sur la progression d’un cycle à l’autre et la place de chacun des cycles dans la formation globale à l’école primaire en Sciences et Technologie (acquis et mises en perspective). Ce document est une base nécessaire à l’établissement de progressions et de programmations inter et intra cycles. Il est illustré par des propositions de scénarios de séquences à propos de l’alimentation et de l’eau (voir documents « exemples de scénarios de séquences » réalisés par la même équipe). Il est destiné aux formateurs de la Haute-Garonne. Il n’est pas conçu pour une diffusion large, non accompagnée, aux stagiaires. P 2/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 NIVEAUX DE FORMULATION DES CONCEPTS SCIENTIFIQUES DU CYCLE 1 AU CYCLE 3 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 Le corps de l’enfant : les fonctions de relation Les cinq sens Compétences Découvrir le monde environnant par les sens. Exploration des qualités tactiles, gustatives, olfactives et sonore. Affiner ses perceptions Décrire, comparer et classer des perceptions élémentaires : · visuelles · tactiles · gustatives · olfactives · auditives Associer à des perceptions déterminées les organes des sens qui correspondent. Niveau de formulation Tous mes sens me permettent de connaître mon environnement. Je vois avec mes yeux. La vue me donne des informations de couleur, d’intensité, de taille, de forme, de matière et de distance. Les cinq sens (découverte de soi et découverte du monde par son exploration sensorielle) Distinguer les capacités spécifiques à chaque sens. - Identifier le rôle des organes des sens. Différencier stimulus extérieur et capteur sensoriel et faire les liens entre stimulus et capteur. Mes sens me donnent des informations qui se complètent. J’ai cinq sens : la vue, le toucher, l’ouie, l’odorat, le goût. Ils me permettent d’avoir des sensations qui me mettent en contact avec mon environnement. L’œil est l’organe de la vue. Dans un œil, on peut voir un iris coloré et une pupille. La lumière rentre dans l’œil par la pupille. Je ne peux voir que s’il y a de la lumière. Je vois les éléments qui sont situés dans mon champ visuel. Ma vision de face est plus précise que ma vision de côté. P 3/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Pour protéger ma vue je dois éviter d’exposer mes yeux à une lumière trop forte et choisir un éclairage adapté. Je peux toucher avec différents endroits de mon corps. Il y a des endroits plus sensibles que d’autres. Le toucher me donne des informations : si c'est chaud ou froid, si c'est lisse/pas lisse, dur/mou, mouillé/sec... Je goûte avec ma bouche. Je peux reconnaître des aliments par leur goût même si je ne les vois pas. Il y a différentes saveurs comme le salé, le sucré, l’amer ou l’acide. Je sens avec mon nez. Je peux reconnaître un élément (un objet, une matière, un aliment) par son odeur. L'odeur me permet de mieux connaître mon environnement. L'odorat nous donne des informations utiles pour éviter des accidents. J’entends avec mes oreilles. L’ouïe me donne des informations sur le son ou l'absence de sons. J’entends des paroles, des bruits, de la musique. Grâce à l’ouïe, je peux reconnaître des objets, des lieux, des animaux, des personnes. La peau est l’organe du toucher. La peau nous permet d’avoir des sensations diverses de température, de texture, de forme, de volume. Je peux reconnaître un objet par le seul sens du toucher. Je dois protéger ma peau du soleil. La langue est l’organe du goût. Le goût des aliments correspond aux saveurs perçues par la langue et surtout aux odeurs perçues par le nez. Le nez est l’organe de l’odorat. L’oreille est l’organe de l’ouïe. Je peux différencier des sons plus ou moins forts, je peux localiser des sons. Un volume sonore trop élevé abîme l’oreille. P 4/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Cycle 1 Les mouvements Compétences Cycle 2 Les mouvements (chez l’enfant) Connaître la structure du squelette (ensemble d’os articulés). - Niveau de formulation Je suis capable de réaliser des mouvements et de me déplacer. Je marche sur mes deux pieds. Je peux aussi courir, nager, sauter et ramper. Savoir distinguer la place et le rôle des articulations dans les mouvements. Nommer les articulations. L'ensemble des os et des articulations de notre corps s'appelle le squelette. Ce dernier est constitué d’os rigides séparés au niveau des articulations et maintenus entre eux par des ligaments. Notre corps se plie au niveau des articulations. Il existe différents types d'articulations. Certaines permettent des mouvements de flexion et d’extension (avec butée), d’autres de rotation (formes complémentaires sans butée). Les têtes de l'os sont recouvertes de cartilage qui facilite le mouvement. Les principales articulations de nos membres supérieurs sont l'épaule, le coude et le poignet ; celles de nos membres inférieurs sont la hanche, le genou, et la cheville. Cycle 3 Mouvements corporels Distinguer la combinaison des mouvements élémentaires qui permet la marche, la course, le saut… ; établir des relations avec les pattes d’animaux. - Concevoir et construire un modèle explicatif simple rendant compte du rôle des muscles antagonistes dans le mouvement d’une articulation. Les mouvements du corps sont rendus possibles par l’action des muscles qui sont attachés aux os par les tendons de part et d’autre des articulations. La contraction des muscles déplace les os. Si elle les rapproche ce sont les muscles fléchisseurs, si elle les éloigne, ce sont les muscles extenseurs. Les muscles fléchisseurs et extenseurs sont antagonistes. En se combinant, ces mouvements permettent la marche, la course, le saut… P 5/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Le corps de l’enfant : les fonctions de nutrition Compétences Niveau de formulation Découvrir le corps de l’enfant et sensibiliser aux problèmes d’hygiène et de santé - Connaître et appliquer quelques règles d'hygiène de l'alimentation (régularité des repas, composition des menus) Pour grandir et être en bonne santé, je dois manger et boire des aliments. Je fais caca et pipi. Il peut exister quatre repas par jour : le petit-déjeuner, le déjeuner, le goûter, le dîner. Les manifestations de la vie chez l’enfant. Règles de vie et d’hygiène Alimentation Identifier les principaux groupes d’aliments (fruits et légumes, viandes et poissons, produits laitiers, eau, graisses…). - Savoir que l’alimentation varie selon les cultures et les habitudes familiales. - Comprendre quelques règles d’hygiène : menus équilibrés. Ce que l'on mange et dont on a besoin porte le nom d'aliment. L'eau et les aliments sont indispensables à la vie. Les aliments de l'homme (enfant, adulte) sont variés. Ils sont mangés crus ou cuits, transformés ou non. Ils sont d'origine animale ou végétale, c’est-à-dire qu'ils proviennent des plantes ou des animaux. Les aliments peuvent être groupés en fonction de leur origine : les fruits et les légumes, les céréales sont d’origine végétale, les viandes, les poissons, les œufs et les produits laitiers sont d’origine animale. Les matières grasses peuvent être d’origine animale ou d’origine végétale. Il faut manger des aliments de tous les groupes et boire de l’eau. Première approche des fonctions de nutrition ; Conséquences à court et à long terme de notre hygiène Digestion : rendre compte du trajet et des transformations des aliments dans le tube digestif et de leur passage dans le sang. - Respiration et circulation : repérer les mouvements respiratoires ; distinguer l’air inspiré et l’air expiré ; mesurer des rythmes respiratoire et cardiaque et les interpréter pour comprendre les liens entre respiration et circulation. - Connaître quelques règles d’hygiène (alimentation, tabagisme…). Une alimentation diversifiée est indispensable à notre organisme. Il existe des aliments bâtisseurs, énergétiques et protecteurs. De mauvais comportements alimentaires peuvent être sources de maladie. P 6/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Je respire. Je peux voir les mouvements de mon thorax. Je respire lentement ou rapidement, selon mon activité. NB : lors du travail sur les dents, leur rôle peut être abordé - les dents servent à réduire les aliments en petits fragments lors de la mastication. Il existe différents types de dents : les incisives, les canines, les molaires : les incisives servent à couper, les canines servent à déchirer, les molaires servent à écraser. Pendant la digestion, les aliments cheminent dans le tube digestif, tube unique et continu comprenant la bouche, l’œsophage, l’estomac, les intestins (intestin grêle et gros intestin) et l’anus. Des glandes digestives (glandes salivaires, foie, pancréas) fabriquent des sucs qui participent à la digestion. Le tube digestif et les glandes digestives constituent l’appareil digestif. La digestion est une transformation des aliments en éléments simples et solubles pouvant traverser la paroi de l’intestin grêle pour passer dans le sang. La partie des aliments non digérés continue son chemin dans le gros intestin et est rejetée sous forme d'excréments par l'anus. NB : une observation des mouvements respiratoires peut être effectuée en lien avec les activités physiques et avec la mise en évidence de l’existence de l’air. Il y a deux mouvements respiratoires : l’inspiration et l’expiration. Lors de l’inspiration, le diaphragme s’abaisse et les muscles du thorax se contractent et soulèvent la cage thoracique : l’air entre. Lors de l’expiration, les muscles se décontractent, la cage thoracique s’abaisse : l’air sort. L’air passe par l’appareil respiratoire : nez, bouche, trachée-artère, bronches et poumons. P 7/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Lors de la respiration, il y a des échanges gazeux entre l’être humain et son milieu. Les échanges gazeux ont lieu au niveau des poumons : le dioxygène contenu dans l’air inspiré passe dans le sang et est transporté jusqu'aux organes. Le dioxyde de carbone produit par les organes est ramené aux poumons par le sang. Il est rejeté par l’air expiré. Toutes les activités de nos organes utilisent du dioxygène. Lors d’un effort physique le rythme respiratoire s’accélère ce qui permet de satisfaire les besoins des muscles en dioxygène. Le cœur est un muscle creux qui propulse le sang dans tout le corps : il est responsable de la circulation sanguine qui s’effectue dans les vaisseaux sanguins. Le sang distribue à tous les organes les éléments issus de la digestion et le dioxygène. Le rythme cardiaque se modifie en fonction de l’activité. Le corps de l’enfant : croissance et développement, reproduction Compétences 1 Découvrir le corps de l’enfant et sensibiliser aux problèmes d’hygiène et de santé - Reconstituer l'image d'un corps humain à partir d'éléments séparés Croissance de l’enfant Décrire les manifestations de la croissance de son corps : mesurer, ranger. - Faire des liens avec la consolidation d’un os après fracture ou la cicatrisation d’une plaie. Conséquences à court et long termes de notre hygiène1 Saisir la justification de quelques comportements souhaitables en matière de santé. - Connaître quelques règles d’hygiène (sommeil…). Cette compétence donne lieu à un travail éducatif qui n’est pas développé ici. P 8/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Les dents Connaître la succession des deux dentitions. Niveau de formulation Reproduction des humains et éducation à la sexualité1 - Identifier les différences entre les deux sexes et les principaux changements de la fécondation à la naissance. Connaître les fondements de la nécessité d’une hygiène dentaire. Mon corps est composé d'un tronc, d'une tête, de deux membres supérieurs et de deux membres inférieurs. J'ai une tête avec un visage et des cheveux. Sur mon visage, j'ai deux yeux avec des cils, deux sourcils, un nez, deux oreilles, une bouche avec deux lèvres, un front, un menton et deux joues. Les membres inférieurs sont composés de trois parties : cuisse, jambe, pied avec cinq orteils. Les membres supérieurs sont composés de trois parties : bras, avant-bras, main avec cinq doigts. Mon corps peut bouger grâce aux articulations. Pour mon bien-être et ma santé: - je dois me laver les dents le soir avant de me coucher et le matin après le petit déjeuner. - je dois laver mon corps avec du savon tous les jours. - je dois laver mes mains avant les repas, Quand je grandis, ma taille et mon poids augmentent : c'est la croissance Quand je suis enfant, j'ai 20 dents de lait. Elles vont tomber et seront remplacées par 32 dents définitives. Une dent a une racine qui est caché par la P 9/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 après les passages aux toilettes. - je dois dormir, la nuit et à la sieste tant que je suis petit. Lorsque je suis plus grand, je dois me reposer quand j'en ai besoin. Je dois apprendre à protéger mon corps et ma vie, dans la maison, à l'école et à l'extérieur. Je suis capable de demander de l'aide si je ne me sens pas bien dans mon corps et dans ma tête. Il y a des filles et des garçons, des hommes et des femmes. Le bébé se développe dans le ventre de la mère. À sa naissance, il a besoin que ses parents s'occupent et prennent soin de lui. Le bébé grandit, devient un enfant puis un adulte. L'adulte vieillit. L'être humain meurt de vieillesse, de maladie ou d’accident. gencive et une couronne qui est visible. Les dents doivent être brossées après chaque repas pour éliminer les restes des aliments qui favorisent le développement des caries Comme tous les êtres vivants, l’être humain se reproduit. Cette reproduction est sexuée. Elle résulte de la rencontre de deux parents de sexe différent. Lors du rapport sexuel, les spermatozoïdes sont déposés dans le vagin de la femme par le pénis de l’homme. Ils remontent dans l’utérus puis dans les trompes où ils rencontrent l’ovule. Quand un spermatozoïde parvient à pénétrer dans l’ovule, il y a fécondation : il se forme un œuf qui commence à se développer dans le ventre de la mère. Dans l’espèce humaine, le développement du futur bébé dure neuf mois : c’est la grossesse. Le futur bébé est relié par le cordon ombilical au placenta au travers duquel sa mère le nourrit. L’accouchement correspond au moment de la naissance. P 10/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Le vivant animal et végétal : fonctions de relation Compétences Observer les caractéristiques du vivant - Reconnaître des manifestations de la vie animale et végétale, les relier à de grandes fonctions : locomotion. Observation et comparaison des êtres vivants Reconnaître des manifestations de la vie animale et végétale, les relier à de grandes fonctions : croissance, nutrition, locomotion, reproduction Adaptation Mettre en évidence les relations entre le milieu et les êtres vivants (notion d’adaptation) notamment à propos de la locomotion et la respiration. Locomotion Repérer les manifestations des fonctions animales ; Niveau de formulation L'animal se déplace. Il peut marcher, courir, sauter, ramper, nager, voler. - proposer et réaliser des expériences simples dans le respect du vivant ; - savoir rechercher, identifier et comparer les modes de déplacement. Le déplacement est assuré par des organes de locomotion spécifiques : • des pattes pour marcher, courir, sauter, grimper ; • des ailes pour voler ; • des nageoires pour nager. Chaque animal a un ou plusieurs modes de déplacement. Il existe des relations entre le milieu de vie, le mode de déplacement et l'organisation de l'animal. Les membres de tous les vertébrés sont constitués des mêmes segments séparés par des articulations. Leur taille, leur orientation, le nombre de doigts varient en fonction du mode de déplacement. Ces modifications permettent l’adaptation des animaux à leur milieu. Cycle 2 Cycle 3 Cycle 1 Le vivant animal et végétal : fonctions de nutrition Compétences Observer les caractéristiques du vivant - Reconnaître des manifestations de la vie animale et végétale, les relier à de grandes fonctions : nutrition Nutrition et régimes alimentaires Repérer les manifestations des fonctions animales ; proposer et réaliser des expériences simples dans le respect du vivant ; savoir rechercher, identifier et comparer les régimes alimentaires - Conditions de développement des végétaux Conduire une culture afin de mettre en évidence expérimentalement les paramètres influant la germination et le développement des végétaux. Être capable de participer à l’entretien d’un élevage P 11/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 (respect du vivant). Niveau de formulation - Identifier quelques conditions favorables à la croissance des plantes. - Savoir comparer les besoins des plantes à ceux des enfants et des animaux familiers. Les plantes ont besoin d'eau. Je dois m'occuper des plantes qui sont dans ma classe ou dans le jardin. La plante a besoin de lumière. Les plantes ont besoin d'eau et de lumière sinon elles meurent. Les végétaux ont besoin pour se développer d’eau et de sels minéraux contenus dans le sol et prélevés par leurs racines. Le dioxyde de carbone présent dans l’air est absorbé au niveau des feuilles. La lumière fournit l’énergie qui leur permet de fabriquer leur matière organique (vivante). Les paramètres qui influent sur la germination sont : l’eau, la température et l’état de la graine. Les paramètres qui influent sur la croissance sont : l’eau, la température, la lumière, l’air et les sels minéraux. L'animal mange et boit. Il fait des crottes. Il fait pipi. Les animaux ont besoin d'aliments et d'eau pour vivre. Il existe trois régimes alimentaires chez les animaux : - carnivore pour les animaux qui se nourrissent d’aliments d’origine animale, - végétarien pour les animaux qui se NB : le travail sur les chaînes alimentaires est développé dans la partie « environnement ». P 12/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 nourrissent d’aliments d’origine végétale, - omnivore pour les animaux qui se nourrissent d’aliments d’origine animale et végétale. À chaque régime alimentaire correspondent : - des comportements c’est-à-dire la façon dont l’animal recherche sa nourriture et la mange (chasser, brouter...), - une organisation (forme des dents, organes des sens, musculature). L'animal respire. Chez certains animaux, je peux voir des mouvements. Cycle 1 Les animaux vivant sur terre, sous terre ou dans l’air ont une respiration aérienne. Ils ont toujours besoin d’air qui entre dans leurs poumons ou leurs trachées. La plupart des animaux aquatiques ont une respiration aquatique. Ils respirent dans l’eau grâce à leurs branchies. Certains animaux aquatiques viennent en surface pour respirer de l’air. Ils ont alors des poumons ou des trachées. Cycle 2 Cycle 3 Le vivant animal et végétal : croissance et développement, reproduction Compétences Observer les caractéristiques du vivant - Retrouver l'ordre des étapes du développement d'un Découvertes des grandes fonctions du vivant Repérer dans un élevage les manifestations de Stades du développement d’un être vivant Repérer les manifestations quantitatives ou qualitatives P 13/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 animal ou d'un végétal différentes fonctions du vivant (naissance et développement des petits jusquà l’adulte). - Indiquer les repères temporels et climatiques pour observer au fil des saisons, la naissance et le développement de différentes plantes (annuelles, vivaces).2 Conditions de développement des végétaux - Conduire une culture afin de mettre en évidence expérimentalement les paramètres influant la germination et le développement des végétaux du développement. - Décrire les changements d’un être vivant au cours du temps. Comparer les stades de développement de différentes espèces. Construire une frise chronologique du développement d’un animal. - Repérer la croissance discontinue et saisonnière des arbres sous climat tempéré. Reproduction • Distinguer procréation et reproduction non sexuée (vgtx) • • Niveau de formulation 2 Chez les animaux, il y a des mâles et des femelles. Les femelles donnent naissance à des petits. Certains animaux pondent des œufs. De chaque œuf sortira un petit. Chez d’autres animaux, la mère donne naissance à un petit qui s’est développé dans son ventre. L’animal grandit. Il meurt. Chez beaucoup d'animaux, il est possible de reconnaître le mâle de la femelle. Chez d'autres, il n'y a pas de différences apparentes. Les mâles et les femelles de la même espèce se reproduisent et donnent naissance à des jeunes. Chez certains animaux, les petits sortent du ventre de leur mère : c'est la mise bas. Chez d'autres, ils sortent de l'oeuf : c'est l'éclosion. Chez certaines espèces, les parents s’occupent des jeunes, chez d’autres, non. Certains animaux donnent naissance à des jeunes qui sont différents d’eux-mêmes : ce sont des larves. Les jeunes grandissent, changent d'aspect, Comme leurs parents, ils se reproduisent à leur tour. Comparer ovipares et vivipares Suivre dans le temps les transformations des végétaux à fleurs. Un être vivant grandit, se développe et meurt. Au cours de la croissance, le jeune change de taille et de poids. Dans le règne animal, la croissance s’arrête lors du passage à l’âge adulte. Dans le règne végétal, la croissance se prolonge tout au long de la vie de manière discontinue et saisonnière. Au cours du développement, les êtres vivants changent. Ils passent par différents stades : pour un animal, l’œuf, le jeune, l’adulte ; pour une plante à fleurs, la graine, la jeune plante, la plante adulte. Chez certains animaux, la croissance et le Le niveau de formulation correspondant à cette compétence est développé dans le domaine « milieux et environnement ». P 14/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 développement passent par des mues et des métamorphoses. La plante grandit. La plante fleurit. La plante meurt. Je peux avoir une nouvelle plante en semant une graine, en plantant un bulbe. Pour avoir un pied de haricot, je sème une graine de haricot. Pour avoir une jacinthe, je plante un bulbe de jacinthe. Les étapes de la vie d'une plante sont : la germination, la croissance, la floraison, la fructification, la fanaison et la mort. À certaines saisons, la plante peut porter des fleurs ou des fruits. Le fruit renferme des graines (noyaux, pépins, amandes, grains). Une graine donne naissance à une plante de la même espèce. La graine contient une plantule qui grandit lors de la germination. Elle contient aussi des réserves utilisées lors de cette germination. Une plante peut aussi naître à partir d’un fragment de plante (boutures), d’un bulbe, d’un tubercule ou d’une tige qui racine (stolon). La durée de vie d’une plante peut être d’un an (annuelle) ou de deux ans (bisannuelle) ; la plante peut aussi être vivace ou pérenne c’est-à-dire vivre plusieurs années (jusqu’à plusieurs centaines). Sous climat tempéré, la croissance des arbres en hauteur et en épaisseur est importante au printemps et en été. Il existe une reproduction sexuée faisant intervenir des organes mâles et femelles et chez certains végétaux, une reproduction asexuée à partir de fragments de ces végétaux. Dans le règne animal, la femelle produit des ovules et le mâle des spermatozoïdes. La fécondation correspond à l’union d’un spermatozoïde et d’un ovule. Elle correspond à la formation d’un œuf. Selon les espèces, il y a accouplement ou non. Chez les ovipares, l’œuf est pondu ; il contient des réserves qui nourriront le jeune. Chez les vivipares, l’œuf se développe dans le corps de la mère et le jeune se nourrit à partir de celle-ci. Chez les plantes à fleurs, les étamines correspondent à la partie mâle et le pistil à la partie femelle. Après fécondation, le pistil se transforme en fruit et les ovules P 15/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 en graines. La graine contient des réserves qui vont nourrir la jeune plante jusqu’au développement des premières feuilles. Le vivant : morphologie, diversité, classement, classification - Évolution Compétences Observer les caractéristiques du vivant • Reconstituer l'image d'un animal ou d'un végétal à partir d'éléments séparés Observation et comparaison des êtres vivants Élaboration de quelques critères élémentaires de classement. Approche de la classification scientifique. Identifier et décrire la variété des espèces animales et végétales. - Traces de l’évolution des êtres vivants (quelques fossiles typiques) ; grandes étapes de l’histoire de la Terre • Mettre en relation l’évolution des espèces avec l’observation de quelques fossiles. Etre capable d’exploiter des documents. • Niveau de formulation L'animal a une tête, un corps et des membres. La plante a une tige, des feuilles et des racines. Une plante comprend différentes parties : tiges ou troncs, feuilles, et racines. Chez les plantes à fleurs il y aussi des fleurs et des fruits qui contiennent des graines. Certaines plantes ont des tubercules ou des bulbes qui contiennent des réserves alimentaires. On peut classer les végétaux et les animaux selon leur aspect mais également en fonction de leur déplacement, de leur comportement alimentaire ou de leur reproduction. Une classification scientifique a été élaborée ; elle est utilisée partout dans le monde. Apprendre à classer les êtres vivants à partir de ce qu’ils ont en commun et observer des fossiles pour approcher la notion d’évolution. Situer sur une frise temps les grandes étapes de l’histoire de la Terre. La classification scientifique associe et relie les êtres vivants en fonction de ce qu’ils ont : les attributs ou caractères observables. Des êtres vivants appartiennent à un même groupe lorsqu’ils ont des attributs en commun. Les fossiles sont des traces d’anciens êtres vivants aujourd’hui disparus (restes ou moulages des êtres vivants ou d’une partie). Leur étude permet de répondre à P 16/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 la question « qui est plus proche de qui ? » et d’établir des liens de parenté dans le temps. La vie n’a pas toujours existé sur Terre. Au cours des temps, des espèces animales et végétales apparaissent, disparaissent ou évoluent. On en connaît la trace grâce aux fossiles découverts qui permettent de reconstituer l’histoire de la Terre. Les grandes étapes de l’Histoire de la Terre connues aujourd’hui sont : 4,5 milliards d’années : formation de la Terre, 4 milliards d’années : apparition de la vie, 400 millions d’années : la vie devient terrestre, 4 millions d’années : apparition de l’espèce humaine qui évolue depuis. Les milieux, l’environnement Compétences Découvrir les différents milieux, sensibilisation aux problèmes de l’environnement • Repérer quelques caractéristiques des milieux Interactions avec l’environnement. Fragilité des équilibres observés dans les milieux de vie. • Savoir observer les animaux et les végétaux dans leur milieu (dans et autour de l’école). Approche écologique à partir de l’environnement proche : rôle et place des êtres vivants dans leur milieu • Savoir qu’il existe différents milieux caractérisés par les conditions de vie qui y règnent et par les animaux et P 17/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Repérer les caractéristiques d’un milieu et observer les animaux et végétaux y vivant • Identifier des modifications de l’environnement et leurs conséquences • Identifier des espaces géographiques différents. • Niveau de formulation Dans une forêt, je trouve surtout des arbres mais aussi, des fleurs, des champignons, des animaux. Un parc est un lieu aménagé. J’y trouve des plantes cultivées, des arbres, des objets construits par l’homme. Dans une prairie, je trouve surtout de l’herbe, mais aussi des arbres, des champignons, des animaux ou des fleurs. Dans tous ces lieux, il peut y avoir de l'eau (mare, étang, rivière, ruisseau). Les milieux changent en fonction des saisons. L’hiver, certains animaux ne seront plus visibles. Certains partent pour trouver de la nourriture, d’autres se protègent dans un abri et dorment jusqu’au printemps, d’autres encore restent actifs, mais changent d’aspect (pelage, plumage). Certains arbres changent aussi. À l’automne, les feuilles jaunissent, sèchent puis tombent. Des bourgeons se forment. Ils protègent les jeunes pousses durant l’hiver. Au printemps, les bourgeons s’ouvrent, de nouvelles feuilles apparaissent, les rameaux grandissent, les arbres fleurissent. En été, les fruits se forment. Les plantes changent aussi : en automne, au printemps ou en été, les plantes fleurissent et ont des fruits. L’hiver, beaucoup de plantes disparaissent. Il reste des graines ou une partie de plante dans le sol (ex : bulbe). Suivant les milieux, on ne trouve pas les mêmes animaux et les mêmes végétaux. végétaux qui y habitent. Etablir et formaliser des relations entre les êtres vivants en indiquant pour les réseaux trophiques, le sens de circulation de la matière et non le sens de la prédation ; utiliser en autonomie des documents scientifiques. • Mettre en évidence les relations entre le milieu et les êtres vivants (notion d’adaptation) notamment à propos de la locomotion et la respiration. • Les êtres vivants d’un même milieu dépendent souvent les uns des autres. Il existe des relations alimentaires. Le végétal est mangé par le végétarien qui est mangé par un carnivore ou un omnivore. Le carnivore peut être mangé par un autre carnivore ou un omnivore. Les êtres vivants qui se nourrissent les uns des autres appartiennent à une chaîne alimentaire. De petits animaux vivent dans le sol et se nourrissent de débris végétaux et d’animaux morts. Un milieu est caractérisé par les conditions qui y règnent comme l’humidité, la luminosité, la température. Ces conditions déterminent la répartition des êtres vivants. L’ensemble des animaux et des végétaux d’un même milieu forme un écosystème dans lequel les êtres vivants sont liés entre eux et au milieu. Certaines espèces (animales ou végétales) s’adaptent à leur milieu (résistance à la sécheresse au froid, mimétisme…) P 18/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Par ses actions (défrichage, constructions...), l'homme peut modifier les milieux et ainsi entraîner la mise en danger des êtres qui y vivent. Le ciel et la Terre Compétences Manifestations de l’activité de la Terre • Connaître les phases d’une éruption volcanique, les caractéristiques des séismes. • Niveau de formulation Être capable de localiser les volcans en activité et de comprendre que la connaissance des volcans actuels nous permet de retrouver l’histoire des anciens volcans. Lors d’une éruption volcanique, il peut y avoir des coulées de lave, des projections solides (bombes, scories, cendres), des émissions de gaz (nuées, fumerolles). Ces produits proviennent du magma qui sort au niveau du cratère d’un volcan ou de fissures sous l’action des gaz qu’il contient. Le magma est le résultat de la fusion des roches dans les profondeurs de la Terre. Tous les produits émis forment le relief volcanique ou volcan qui varie donc en fonction de leur nature. Il y a des volcans actifs et des volcans anciens (inactifs). Certains sont terrestres, d’autres sous-marins. Un séisme ou tremblement de terre est un ensemble de secousses qui entraînent des dégâts plus ou moins importants. P 19/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Les séismes peuvent provoquer de véritables catastrophes dans les zones habitées. On détermine le point d’origine et l’intensité d’un séisme à l’aide de sismographes. Les séismes sont dus à des déplacements au niveau de fractures de la croûte terrestre. Volcans et séismes se situent dans certaines zones du globe. Ce sont des manifestations de l’activité interne de la Terre. P 20/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 NIVEAUX DE FORMULATION DES CONCEPTS SCIENTIFIQUES DU CYCLE 1 AU CYCLE 3 PHYSIQUE ET TECHNOLOGIE Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 La matière États et changements d'état de l'eau Compétences Exploration du monde et de la matière Caractériser des substances qui les composent. Reconnaître, classer, sérier, désigner des matières, des objets, leurs qualités et leurs usages. Utilisation de thermomètres dans quelques occasions de la vie courante ; L’eau dans la vie quotidienne : la glace, l’eau liquide; Observation des processus de fusion et de solidification Savoir que la température est indiquée par un thermomètre. Savoir lire des températures supérieures à 0°C sur un thermomètre gradué. Savoir qu’il existe des températures, dites négatives, au-dessous de zéro. Reconnaître l’eau liquide et la glace dans l’environnement immédiat. Associer les deux zones principales du thermomètre aux états de l’eau : au-dessus de zéro, elle est à l’état liquide ; au-dessous, elle est à l’état solide. - Savoir que l’eau gèle (ou reste solide) lorsqu’elle est portée à une température inférieure à 0°C et, réciproquement, que la glace fond (ou que l’eau reste liquide) lorsqu’elle est portée à une température supérieure à 0°C. États et changements d'état de l'eau Reconnaître les états solide et liquide de l’eau et leurs manifestations dans divers phénomènes naturels. Fusion, solidification Mettre en évidence que le mélange intime de glace et d’eau à l’état liquide est à zéro degré (0 °C). Montrer expérimentalement que la masse se conserve au cours de cette transformation. Ébullition - Mettre en évidence qu’à l’air libre et dans les conditions usuelles l’eau bout à une température fixe, voisine de cent degrés (100°C) et que la valeur de celle-ci n’est affectée ni par la durée du chauffage ni par la puissance de la source. État gazeux - Savoir que la vapeur d’eau présente dans l’air ambiant, état gazeux de l’eau, est imperceptible à nos sens. Évaporation, condensation - Savoir mettre en évidence qu’au cours de l’évaporation (ou de la condensation) l’eau ne disparaît pas (ou n’apparaît pas) mais qu’elle est en permanence présente dans l’air. Facteurs agissant sur la vitesse d’évaporation - Faire subir expérimentalement une succession de transformations à une quantité d’eau donnée. - Déterminer expérimentalement les facteurs qui agissent sur la vitesse d’évaporation. Niveau de formulation Il existe différents types de matières. Un objet est formé par une ou plusieurs matières. Je peux reconnaître les matières ou les objets en utilisant mes sens. Je peux fabriquer plusieurs objets avec Pour connaître une température j’utilise un thermomètre. Il est constitué d'un réservoir et de graduations. Pour lire la graduation, je dois placer mon œil à hauteur du niveau du liquide. Le réservoir doit être en contact avec la matière. L’eau peut se présenter sous 3 états : liquide, gazeux (vapeur d’eau) et solide (glace). On retrouve ces trois états dans notre environnement quotidien. Fusion et solidification : l’eau pure (sans sels dissous) est liquide au-dessus de 0°C P 21/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 une même matière. Certaines matières peuvent changer d’état (exemple : liquide ou solide) et de forme. Il existe différents thermomètres ayant chacun un usage spécifique. L'eau et la glace sont deux états de la même matière ; on retrouve ces deux états de l’eau dans notre environnement quotidien. Au-dessus de 0°C, la glace fond et se transforme en eau : elle est liquide. C’est la fusion. Au-dessous de 0°C, l'eau gèle : elle se transforme en glace. C’est la solidification. La glace est l’état solide de l'eau. Dans l’environnement, le givre, le verglas et la neige sont des formes de glace. et solide au-dessous. À 0°C, on observe un mélange intime de glace et d’eau. Il y a un palier de température à 0° C lors du changement d’état. Le passage de l’état solide à l’état liquide s’appelle la fusion. Le passage de l’état liquide à l’état solide s’appelle la solidification. Lors de la solidification, le volume augmente et la masse se conserve. Lors de la fusion, le volume diminue et la masse se conserve. Ébullition et condensation : L’ébullition est le passage rapide de l’état liquide à l’état gazeux. L’eau pure est liquide au-dessous de 100°C et se transforme en gaz à une température proche de 100°C. L’eau gazeuse est de la vapeur d’eau et n’a pas disparu ; elle se mélange à l’air ambiant. Le passage de l’état gazeux à liquide est une condensation (liquéfaction). Au contact d’une surface froide, la vapeur d’eau redevient liquide. La température se stabilise à une température proche de 100°C quelles que soient la durée et la puissance de chauffage. Cela peut varier en fonction du lieu. (pression) Évaporation : L’évaporation est le passage lent de l’état P 22/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 liquide à gazeux. La vitesse d’évaporation de l’eau est principalement fonction de la surface d’évaporation, de la température et des mouvements d’air. Cela peut varier en fonction du lieu (pression et degré d’hygrométrie). Au cours d’un changement d’état de l’eau, la masse est conservée, mais le volume varie. Les mélanges Exploration du monde et de la matière Compétences - Niveau de formulation 3 Reconnaître, classer, sérier, désigner des matières, des objets, leurs qualités et leurs usages. Si je mélange des matières, elles peuvent changer de couleur, de texture et de forme. Je peux modifier des matières en les mélangeant 3. Mélanges et solutions Mettre en évidence par ébullition qu’une eau limpide n’est pas nécessairement pure, mais qu’elle peut contenir des substances dissoutes. Montrer expérimentalement la conservation de la masse au cours d’un mélange et en particulier d’une dissolution. - Mettre en évidence expérimentalement que la solubilité a des limites (saturation). - Dans un mélange homogène, on ne peut pas voir les différents constituants. L’eau est capable de former des mélanges homogènes avec de nombreux liquides, solides ou gaz : c’est un solvant. Les liquides qui forment entre eux un mélange homogène sont dits miscibles. La dissolution est une dispersion d’une faible substance dans une grande quantité d’eau (solvant). À partir d’une certaine quantité, une substance ne se dissout plus. La solution est saturée. Une solution est un mélange homogène d’un Selon les exemples, on mettra en évidence les modifications de couleur, de forme et de texture. P 23/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 solide (le soluté) dans un liquide (le solvant). On peut séparer les constituants d’un mélange homogène par évaporation. Dans un mélange hétérogène, on peut distinguer les constituants (particules solides ou liquides qui peuvent être en surface, au fond ou en suspension). On peut séparer les constituants d’un mélange hétérogène par décantation ou par filtration. La masse du mélange est égale à la masse de l’eau plus la masse des substances mélangées. Il y a conservation de la masse au cours des mélanges L’air Compétences Niveau de formulation 4 Exploration du monde et de la matière Reconnaître, classer, sérier, désigner des matières, des objets, leurs qualités et leurs usages. Prise de conscience de l’existence de l’air Mettre en évidence que la plupart des espaces. couramment qualifiés de « vides » sont remplis d’air. Savoir que le vent est de l’air en mouvement. Savoir réaliser et interpréter quelques situations simples en mettant en œuvre les règles suivantes : – l’air peut se déplacer ; – l’air ne disparaît pas et n’apparaît pas. - Savoir actionner un petit tourniquet en le plaçant face à un courant d’air ou en le mettant en mouvement dans de l’air immobile. L’air, son caractère pesant Mettre en évidence la matérialité de l’air. - Montrer expérimentalement que l'air est pesant. L’air existe, des expériences montrent son existence 4. L'air existe; il est invisible. Le vent est de l’air en mouvement. La plupart des espaces qui semblent vides sont occupés par de l’air. L’air en se déplaçant peut mettre en mouvement des objets ou s’opposer à leur L’air est une matière. L’air a un volume et il a une masse ; l’air est pesant. Il peut se déplacer et mettre en mouvement différents objets. Il peut aussi s’opposer au mouvement d’objets. On utilise d’autres objets pour mettre en évidence l’existence de l’air : ballons, pailles, pompe à vélo,... P 24/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 mouvement. Ce mouvement dépend de l’orientation et de la surface de l’objet. Une girouette permet de repérer la direction des vents. Un anémomètre mesure la force des vents. Dans de l’air immobile, si je veux mettre des objets en mouvement, je dois les déplacer ou je peux souffler dessus. Plan horizontal, vertical : intérêt dans quelques dispositifs techniques Compétences Niveau de formulation Plan horizontal, vertical: intérêt dans quelques dispositifs techniques Savoir repérer l’horizontale par la surface libre d’un liquide au repos. Savoir repérer la verticale par la direction du fil à plomb. Savoir que les directions verticale et horizontale sont perpendiculaires. - Concevoir et utiliser des objets techniques mettant en œuvre ces propriétés. La surface de tout liquide au repos est horizontale. Des objets techniques permettent de repérer l’horizontalité (le niveau à bulle) et la verticalité (le fil à plomb). Ces deux directions sont perpendiculaires. P 25/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 Le monde construit par l’homme Circuits électriques Découvrir le monde des objets, éducation à la sécurité Compétences Utiliser des objets techniques simples Reconnaître, classer, sérier, désigner des matières, des objets, leurs qualités et leurs usages. Utiliser des appareils alimentés par des piles ; Utiliser des objets programmables Niveau de formulation Pour que certains objets fonctionnent, je dois les brancher à une prise électrique ou mettre des piles. Brancher et débrancher un objet électrique peut être dangereux. Les piles ont des formes différentes, il y a un sens pour les placer. Réalisation d’un circuit électrique simple Savoir réaliser un circuit permettant l’allumage d’une ampoule à l’aide d’une pile et savoir commander ce circuit par un interrupteur ou un bouton-poussoir. Savoir repérer les causes de dysfonctionnement dans un circuit électrique simple ou dans un objet alimenté par des piles. Être capable dans un cas simple d’élaborer un diagnostic de panne en hiérarchisant les tests. Principes élémentaires de sécurité des personnes et des biens dans l’utilisation de l’électricité Savoir que les expériences menées en classe ne doivent pas être reproduites à la maison en utilisant l’alimentation du secteur. Savoir distinguer, parmi les objets électriques, ceux qui sont alimentés par des piles et ceux qui sont alimentés par le secteur. - Savoir qu’il est dangereux de mettre ses doigts dans une prise électrique et d’utiliser les appareils électriques dans un milieu humide. Circuits électriques alimentés par des piles : bornes, conducteurs et isolants. Quelques montages en série et en dérivation Être capable de faire briller une ampoule dans un circuit série, en reliant une pile à une chaîne continue de conducteurs. Savoir que si cette chaîne est interrompue, l’ampoule ne brille pas. Savoir réaliser un montage qui permet de classer différents matériaux en deux catégories : conducteurs et isolants. Savoir allumer deux ampoules ou davantage à l’aide d’une pile. Savoir distinguer les deux types de circuits. La pile fournit de l’électricité, c’est un générateur. Une pile électrique comporte deux bornes qui sont notées + et -. La lampe s’éclaire lorsqu’elle est traversée par un courant électrique, c’est un récepteur. La pile fournit de l’électricité, c’est un générateur, elle a deux bornes qui sont notées + et -. La lampe s’éclaire lorsqu’elle est traversée par un courant électrique, c’est un récepteur. Certains récepteurs fonctionnent différemment selon le sens de branchement aux bornes de la pile. Pour que l’électricité circule et que l’ampoule Une lampe est constituée d’un plot et d’un culot. Pour allumer une lampe avec une pile, il Principes élémentaires de sécurité électrique Savoir qu’il est dangereux de remplacer une ampoule sans avoir coupé l’alimentation. - Savoir que l’eau conduit légèrement l’électricité, suffisamment pour augmenter les dangers de l’électricité du secteur. P 26/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 faut mettre en contact le plot et le culot de la lampe avec les bornes de la pile directement ou par l’intermédiaire de fils électriques : c’est un circuit électrique. Un circuit électrique simple peut être composé d’une pile, d’une lampe et de fils électriques. On peut ouvrir et fermer un circuit ; lorsque le circuit est ouvert, l’électricité ne circule plus. Il existe plusieurs sources d ‘électricité (secteur et pile) : des appareils sont alimentés par piles et d'autres sont alimentés par le secteur. L’électricité provenant des piles ne présente pas de dangers. L'électricité provenant du secteur est dangereuse voire mortelle. Les expériences réalisées en classe ne doivent pas être refaites à la maison en utilisant l'alimentation par le secteur. s’allume, un circuit électrique doit être fermé, et réalisé uniquement à partir d’objets conducteurs. Il existe des matériaux isolants qui ne laissent pas passer l’électricité et des matériaux conducteurs qui laissent passer l’électricité. Pour la sécurité, les câbles des appareils électriques sont toujours recouverts d’un matériau isolant (plastique en général). Dès que le circuit est ouvert, le courant ne circule plus (l’ampoule s’éteint). Pour éclairer plusieurs ampoules avec une seule pile, on peut réaliser 2 types de circuits, dits « en série » ou « dérivés ». Dans le cas d’un circuit en série, il n’y a qu’une seule boucle ; plus il y a d’ampoules dans celui-ci, moins elles brillent. Par ailleurs le courant cesse d’y circuler si l’une d’elles est défectueuse ou enlevée, puisque le circuit est alors ouvert. Dans le cas d’un circuit en dérivation il y a plusieurs boucles ; les ampoules brillent presque autant que si elles étaient alimentées seules. Lorsqu’on dévisse une ampoule les autres brillent encore. L’électricité doit être manipulée avec précaution. On peut recevoir une décharge électrique très dangereuse voire mortelle si : - on met les doigts dans une prise électrique, - on change une ampoule sans couper l’alimentation électrique, P 27/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 - on utilise des appareils présentant des câbles dénudés, - on manipule des appareils électriques en étant mouillé ou dans un milieu humide, (l’eau est une matière conductrice). Le monde des objets Découvrir le monde des objets, éducation à la sécurité Compétences Reconnaître, classer, sérier, désigner des matières, des objets, leurs qualités et leurs usages. Réaliser des objets techniques. Utiliser des procédés empiriques pour faire fonctionner des mécanismes simples. Réaliser des jeux de construction simples, construire des maquettes simples. Choisir des outils et des matériaux adaptés à une situation, à des actions techniques spécifiques. Prendre conscience des dangers domestiques Repérer les logos informatifs. - Niveau de formulation Les objets sont différents et ont des utilisations différentes. Pour réaliser une construction j’utilise des outils et des matériaux adaptés. Découverte des objets, de leur usage et de leur maniement, règles de sécurité Choisir un outil ou un objet pour un usage recherché. Savoir repérer une même solution technique assurant des fonctions différentes. Savoir repérer une même fonction assurée par différentes solutions techniques. Savoir utiliser un objet en assurant la sécurité et savoir lire les indications et les icônes. Propriétés de quelques matériaux usuels, intérêt pour un usage donné. Savoir repérer les différents matériaux et indiquer les raisons de leur choix (propriétés et coût). Levier balance ; équilibre Objets mécanique – Transmission de mouvement • Prévoir ou d’interpréter qualitativement quelques situations d’équilibre en particulier lorsque les forces qui s’appliquent ne sont pas à égale distance de l’axe. Être capable d’utiliser pour ce faire les deux propriétés suivantes: – une même force a plus d’effet sur la rotation si elle est appliquée à une plus grande distance de l’axe ; – une grande force a plus d’effet qu’une petite force si elle est appliquée à la même distance de l’axe. • Savoir un ou deux objets mettant en œuvre des mécanismes simples. • Savoir monter ou démonter un objet technique simple. • Apprendre à se comporter efficacement devant un problème d’ordre technique. Les matériaux ont des propriétés différentes qui déterminent les possibilités d’utilisation. Je choisis un outil ou un objet adapté à une utilisation donnée selon ses propriétés et son coût. Un outil ou un objet peut avoir une ou plusieurs fonctions. Il existe des règles de sécurité écrites ou symbolisées à respecter lors de l’utilisation d’objets. Un levier est un dispositif qui permet de multiplier une force importante pour soulever, briser, découper un objet ou un matériau. Les leviers permettent de diminuer l’effort à produire ; ils sont présents dans de nombreux objets à usage domestique. Pour faire tourner ou soulever un objet, une grande force est nécessaire si elle s’applique près de l’axe de rotation. Une force moindre sera nécessaire si elle s’applique à une plus grande distance de cet axe. P 28/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Un corps est en équilibre autour d’un axe fixe si deux forces égales sont appliquées à une même distance de part et d’autre. Dans le cas de deux forces différentes, le corps pourra être en équilibre si elles sont appliquées à des distances différentes de part et d’autre d’un point d’appui. Il existe plusieurs types de balances qui permettent de mesurer la masse d’un corps, c’est-à-dire la quantité de matière. L’unité de référence est le kilogramme (kg). . Un mécanisme est un ensemble de pièces qui permet de transmettre ou de transformer un mouvement de translation ou de rotation. Lorsque le mouvement à la sortie d’un mécanisme est le même que celui de l’entrée, on a une transmission de mouvement. Si le mouvement est différent entre l’entrée et la sortie d’un mécanisme c’est une transformation de mouvement. Un même objet peut comprendre plusieurs systèmes mécaniques. À chaque objet fabriqué correspond des étapes de fabrications consignées dans une fiche de fabrication. P 29/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 Ciel et terre La lumière et les ombres Compétences Niveau de formulation NB : Le travail sur le monde des objets et sur les sens permet d’approcher l’existence de l’ombre. Constater qu’un objet opaque éclairé par une source de lumière présente une partie lumineuse et une partie sombre (ombre propre), et que la partie éclairée se présente sous différentes formes en fonction de la perspective sous laquelle elle est observée. - Dans le cas d’un objet opaque éclairé par une source de lumière, être capable de déterminer dans quelles positions l’observateur peut voir (totalement ou partiellement) la source qui l’éclaire. • Les sources primaires (soleil, bougie, lampe à incandescence,...) produisent la lumière qu’elles émettent. Les sources secondaires (un écran d’un projecteur, ..) diffusent la lumière qui les éclaire (par la source primaire). Un corps est transparent s’il transmet la lumière sans la diffuser. Un corps est translucide s’il diffuse la lumière. Un objet opaque est un objet qui empêche la propagation de la lumière. Les corps opaques éclairés produisent des ombres. Une zone d’ombre est une zone qui ne reçoit aucune lumière de la source. Une zone de pénombre est une zone qui ne reçoit des rayons que d’une partie de la source. L’ombre propre est la partie non éclairée de l’objet. L’ombre portée est l’ombre du corps opaque sur une surface (mur, écran..). Lorsqu’il y a de la lumière ou du soleil, un objet a une ombre. La forme de l'ombre dépend de la forme de l'objet, de son orientation et de sa position par rapport à la source de lumière, elle n’est pas toujours identique à cette dernière. La P 30/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Cycle 1 Les points cardinaux et la boussole Compétences Niveau de formulation NB : Le travail sur le monde des objets et sur les sens permet de découvrir les propriétés des aimants. Cycle 2 couleur de l’objet ne se voit pas sur son ombre. Cycle 3 Savoir utiliser les points cardinaux pour repérer une direction à partir d’un lieu sur Terre. Savoir utiliser une boussole pour repérer une direction ou pour progresser dans une direction donnée. • Savoir que ces repérages sont relatifs. • Savoir qu’il existe un pôle Nord et un pôle Sud (points de la surface terrestre par lesquels passe l’axe de rotation de la Terre et en direction desquels s’orientent approximativement les boussoles) mais, en revanche, qu’il n’existe pas de «pôle Est» et de «pôle Ouest». • Mettre en évidence qu’une boussole est une aiguille aimantée qui s’oriente approximativement dans la direction nord-sud pour peu qu’elle ne subisse pas d’interaction avec d’autres aimants ou avec des objets constitués de fer. • Pour se repérer sur la Terre, on utilise quatre points cardinaux : Nord, Sud, Est et Ouest. Nord et Sud correspondent aux deux pôles de la Terre par lesquels passe l'axe de rotation. Est et Ouest sont définis par rapport à ces deux pôles. La boussole permet de s'orienter et de suivre une direction donnée. Elle est constituée d'une aiguille aimantée pouvant tourner librement dans un plan horizontal et qui s'oriente Nord/Sud. L'aiguille garde toujours la même direction, même si on tourne la boussole. Elle peut être perturbée par des aimants ou des objets en fer. P 31/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Cycle 1 Cycle 2 Le mouvement apparent du soleil. La durée du jour et son évolution au cours des saisons Compétences Niveau de formulation Cycle 3 Savoir représenter qualitativement la trajectoire apparente du Soleil dans le ciel et son évolution au fil de l’année. • Savoir qu’elle est la plus courte à la date du solstice d’hiver (le soleil est alors bas sur l’horizon) et la plus longue à la date du solstice d’été (le soleil est alors haut dans le ciel). • Savoir que, dans l’hémisphère Nord, elle est parcourue de gauche à droite pour un observateur tourné vers le Soleil. • Mettre en évidence, par une observation directe, que le Soleil n’apparaît pas et ne disparaît pas tous les jours à la même heure ; mettre en relation cette évolution avec celle du mouvement apparent du Soleil. • Savoir exploiter un calendrier pour déterminer les caractéristiques de chaque saison et les dates (solstices, équinoxes) qui marquent le début de chacune d’entre elles. • Savoir que la Terre, en plus de sa rotation sur elle-même, effectue une révolution autour du Soleil en environ 365 jours et 6 heures. • Un observateur sur la Terre voit que tous les jours le Soleil apparaît vers l'Est, monte dans le ciel, culmine en passant au-dessus du Sud puis descend et disparaît vers l'Ouest. Cette trajectoire apparente varie au cours des saisons : elle est la plus courte au solstice d'hiver et la plus longue au solstice d'été. Le temps entre l'apparition et la disparition du Soleil définit la journée. Sa durée est la plus courte autour du solstice d'hiver (autour du 21 décembre) et la plus longue autour du solstice d'été (21 juin). La journée et la nuit sont de durée équivalente aux équinoxes de printemps (21 mars) et d'automne (21 septembre). La Terre effectue un mouvement de révolution P 32/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 autour du soleil en environ 365 jours et 6 heures. Cycle 1 La rotation de la Terre sur elle-même et ses conséquences Compétences Niveau de formulation 5 Cycle 2 Cycle 3 À partir d’une modélisation matérielle élémentaire du système Terre-Soleil (une boule et une source de lumière), être capable d’examiner différentes hypothèses destinées à expliquer l’alternance des journées et des nuits et conclure qu’aucune observation familière ne permet de les départager entièrement. • Savoir que la Terre tourne sur elle-même d’un tour en vingtquatre heures. • Être capable de retrouver le sens de rotation de la Terre sur ellemême à partir de l’observation du mouvement apparent du Soleil. Mesure des durées, unités • Savoir que la durée de la rotation de la Terre sur elle-même et celle de la révolution autour du Soleil ont depuis longtemps servi d’unités à la mesure des durées. • Connaître la correspondance entre la durée de la rotation de la Terre sur elle-même et les unités heure, minute et seconde. Principe de quelques méthodes de mesure des durées • Fabriquer et manipuler quelques dispositifs présentant un intérêt historique : gnomon, sablier, clepsydre, pendule… • L'alternance du jour et de la nuit en un lieu de la Terre correspond au passage successif de ce lieu dans la zone de l'espace éclairée par le soleil et dans celle d'ombre portée par la terre. Cette alternance s'explique par le fait que la Terre tourne sur elle-même autour de l'axe des pôles en 24 heures (repère solaire). La Terre tourne d'Ouest en Est puisqu’on voit le soleil apparaître à l'Est le matin. 5 La rotation de la terre sur elle-même face au soleil a pour conséquence que l'heure n'est pas identique partout sur terre. Celle-ci a donc été découpée par l'homme en 24 fuseaux horaires Ce travail sera complété en géographie P 33/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 fictifs qui suivent approximativement les méridiens. Cycle 1 Le système solaire et l'Univers Compétences Niveau de formulation Cycle 2 Cycle 3 Savoir que la Terre, vue du Soleil, décrit une trajectoire qui est pratiquement un cercle centré sur celui-ci et que, de même, les trajectoires des planètes autour du Soleil sont assimilables à des cercles centrés sur le Soleil. • Savoir que la Lune tourne autour de la Terre. • Être capable de réaliser une représentation à l’échelle : – des dimensions des planètes ; – des dimensions des orbites. • Savoir qu’il n’est pas possible d’utiliser la même échelle dans les deux cas. • Le système solaire est constitué du soleil en son centre, et de 8 planètes qui gravitent autour de lui. Le soleil est beaucoup plus gros que les planètes. Les quatre planètes les plus proches du Soleil sont : Mercure, Venus, Terre et Mars. Les quatre planètes les plus éloignées sont : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. La plupart des planètes ont des satellites qui gravitent autour d'elles. La Terre a un seul satellite naturel : la Lune. La Terre se déplace autour du Soleil et décrit une trajectoire voisine d’un cercle. Il est nécessaire d’avoir deux échelles distinctes pour représenter les dimensions des planètes et leurs distances au soleil. La terre tourne sur elle-même autour de l’axe des pôles en 24 h en moyenne. Cette rotation autour du soleil ont permis de mesurer des durées. L’unité de référence est la seconde (s). P 34/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 L’énergie Exemples simples de sources d’énergie utilisables • Citer les différentes sources d’énergie utilisables (le pétrole, le charbon, l’uranium, le soleil, le vent, ...) et comprendre leur nécessité pour chauffer, éclairer, mettre en mouvement. Consommation et économie d’énergie • Savoir que certaines sources d'énergie, dites non renouvelables, ne sont pas inépuisables. • Mettre en évidence expérimentalement le rôle de l'isolation dans les économies d'énergie. Montrer expérimentalement que les propriétés isolantes valent autant pour les objets chauds que pour les objets froids. Notion sur le chauffage solaire • Savoir qu'on peut se chauffer grâce au Soleil et mettre en évidence expérimentalement l'influence de quelques paramètres : couleur de l'objet à chauffer, isolation, orientation... Compétences Niveau de formulation NB : Le travail sur le monde des objets permet d’approcher l’existence des sources d’énergie. NB : Le travail sur le monde des objets et de la matière permet d’approcher des propriétés conductrices et isolantes des matériaux par rapport au chaud et au froid. Certains matériaux peuvent conduire la chaleur ou le froid, ils sont conducteurs. D’autres matériaux ne conduisent pas la chaleur ou le froid, ils sont isolants. L’air peut isoler du froid et de la chaleur. Les sources d’énergie utilisées par l’homme sont puisées dans des réserves naturelles telles que le soleil, le vent, l’uranium, la biomasse. Les sources d’énergie permettent de produire de la chaleur, du mouvement, de la lumière. Parmi ces sources d’énergie certaines ont des réserves inépuisables à l’échelle humaine, elles se renouvellent en permanence (soleil, vent, ...) elles sont dites renouvelables. À l’inverse, les sources d’énergie non renouvelables (charbon, pétrole, gaz naturel, ..) ont des réserves limitées. Le soleil est une source d’énergie renouvelable qui peut chauffer un objet. Selon la position, la couleur de cet objet, il chauffera plus ou moins rapidement. L’isolation permet de conserver la P 35/36 GROUPE DE PRODUCTION DU DÉPARTEMENT DE LA HAUTE-GARONNE – juin 2007 chaleur ou le froid. P 36/36