Guide d’enseignement Documents reproductibles L’esprit qui sous-tend la collection repose sur la conviction que tous les enfants, de 5 à 12 ans, ont le désir d’apprendre, de savoir, de grandir et sont des chercheurs capables d’intervenir dans la science « en train de se faire ». Ce guide d’enseignement (avec documents reproductibles), conçu pour les enseignants et élèves du cycle 10-12 ans, permet une grande souplesse d’utilisation en classe et favorise l’acquisition de la démarche scientifique. Pour chacune des 40 activités proposées, l’enseignant trouvera : • les objectifs poursuivis, • les liens avec les socles de compétences, • une situation mobilisatrice (qui lance l’activité), • les étapes de la démarche scientifique concernée, • le matériel nécessaire, • une proposition de déroulement, • un exemple de schématisation et de formulation, • un rappel des notions théoriques abordées, • des prolongements possibles, • des fiches d’évaluation des savoir-faire en fin de cycle, •…
La collection • Les petits chercheurs Guide d’enseignement 5-8 ans Guide d’enseignement 8-10 ans Référentiel de l’élève 8-10 ans Guide d’enseignement 10-12 ans Référentiel de l’élève 10-12 ans
Christian Guilleaume
10-12 ans
10-12 ans
Les petits chercheurs 10-12 ans Guide d’enseignement Documents reproductibles
Les petits chercheurs
Les petits chercheurs
Christian Guilleaume
• Dictionnaire des sciences • Éveil à la nature et à l’environnement Guide d’enseignement (5-12 ans) PETCHE10GP ISBN 978-2-8041-6020-3
www.deboeck.com
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Mode d’emploi Cet ouvrage est conçu comme un outil de travail résolument pratique et utilisable au quotidien dans la classe. Par sa présentation structurée, il permet à l’enseignant(e) d’y naviguer en toute liberté, mais en conservant toujours des repères importants, et par sa conception, il accepte une grande souplesse d’utilisation. Bien qu’une proposition de déroulement soit donnée pour chaque activité, la plupart d’entre-elles peuvent être présentées de plusieurs manières en fonction des besoins, des attentes, du temps disponible, de l’organisation de la classe (voir les pages suivantes). Les activités ont été choisies d’une part pour répondre au programme et aux socles de compétences et d’autre part pour permettre la souplesse d’organisation citée plus haut. Les thèmes abordés dans les fichiers 5/8, 8/10 et 10/12 « couvrent » l’ensemble des savoirs précisés dans le programme de l’école fondamentale (voir tableau de la page 8) et des savoir-faire décrits dans les socles de compétences. La partie théorique comprend : • la présentation générale de l’ouvrage ; • une manière de concevoir l’organisation des activités scientifiques ; • quelques remarques au sujet des étapes de la démarche scientifique ; • la liste des activités proposées dans le fichier ; • un tableau reprenant les différentes notions du programme pour chaque cycle ; • une grille qui permet de croiser les savoir-faire et les activités ; • une mise en correspondance des savoir-faire et des étapes de la démarche scientifique ; • une réflexion sur la manière d’observer l’activité des enfants et d’évaluer leurs progrès, avec une grille pour consigner vos observations et quelques exemples d’épreuves d’évaluation ; • la liste du matériel qu’il est souhaitable de mettre à la disposition des enfants ; • une bibliographie. Le fichier présente 40 activités (environ une par semaine) ; chaque activité nécessitant plusieurs séquences : en plus de celle qui est décrite page 5, d’autres moments seront nécessaires pour aller plus loin, mémoriser, appliquer (voir les 2 pages pour l’élève). À quelques exceptions près, signalées dans la partie réservée à l’enseignant(e), il n’y a pas d’ordre chronologique ni de hiérarchie à respecter dans l’ordre des fiches. Le référentiel « Visa pour la Recherche » est un outil indispensable. Il contient tous les documents nécessaires pour réaliser les activités ou les exercices proposés : textes, schémas, photos, graphiques, tableaux…Il apporte en outre aux élèves des informations complémentaires sur les sujets traités. Le Dictionnaire des sciences, proposé dans la même collection, constitue un outil très utile pour les élèves : ils y trouveront des centaines de définitions claires, des schémas, des synthèses et pourront ainsi se familiariser avec le vocabulaire scientifique. Pour chaque activité, vous trouverez : • Deux pages réservées à l’enseignant(e), avec les objectifs, les liens avec le programme et les socles de compétences, les étapes de la démarche scientifique concernée, le matériel nécessaire, une proposition de déroulement, un arrière-plan scientifique avec un rappel des notions théoriques abordées, les prolongements possibles et les liens avec les autres activités. • Deux pages destinées aux élèves, pour schématiser et rendre compte de leur recherche, jeu ou construction, pour consigner leur propre réflexion, formuler une loi provisoire et aller plus loin dans la connaissance (les exercices proposés au verso sont parfois d’un niveau plus élevé). • Une fiche recto verso (à détacher, plastifier, copier…) qui lance l’activité en proposant une situation mobilisatrice (réaliser une expérience, jouer, construire). Les petits chercheurs
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Activités du fichier «Les petits chercheurs» Activités 1
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Thèmes abordés dans le cycle 10/12 Les êtres vivants sont organisés
N° 4
Les êtres vivants réagissent
6
Les réactions aux stimuli
7
4
De quoi se nourrissent les champignons ?
45
Les êtres vivants métabolisent
8
Comment grandit-on ?
51
La diversité des cycles de vie
9
Il a un penchant pour la farine !
57
La diversité des modes de reproduction
10
7
La peau laisse-t-elle passer l’eau ?
63
La peau
13
8
Qu’est-ce qui fait bouger ton bras ?
69
La locomotion
14
9
Du cœur à l’ouvrage ?
77
La circulation
15
10
Où vont les aliments ?
83
La digestion
17
11
Quelle quantité d’air expires-tu ?
91
La respiration
19
12
La chasse aux microbes
97
Le système immunitaire
20
13
Le corps humain, comment ça marche ?
103
L’anatomie fonctionnelle
12
14
Comment définir les êtres vivants ?
109
Vivant, non vivant
26
15
Les chaînes alimentaires
119
Les chaînes alimentaires
21
16
Manger, oui … mais comment ?
131
Les relations alimentaires
17
Comment classer les êtres vivants ?
141
Classer les vertébrés
28
18
Cuire au soleil, c’est possible ?
155
Les transformations de l’énergie
31
19
Récupère du biogaz
163
Les formes d’énergie
30
20
Mais où va l’énergie ?
171
Le stockage de l’énergie
32
21
Deviens électricien
179
Le circuit simple
34
22
Quels sont les bons conducteurs ?
187
Les bons et mauvais conducteurs
35
23
La nuit, tous les chats sont gris ?
193
La perception de la lumière
42
24
Que se passe-t-il dans l’oreille ?
203
La capacité auditive
43
25
Construis un dynamomètre
209
La relation masse/poids
46
26
Les éléphants ont de grands pieds, pourquoi ?
215
La pression
47
27
Les plumes protègent-elles du froid ?
221
Les isolants thermiques
51
28
Plus chaud … Plus grand ?
227
Dilatation et contraction
52
29
La matière dans tous ses états
233
Les états de la matière
53
30
Ça sèche plus vite, pourquoi ?
243
Les changements d’état
55
31
Masse et volume … quelle différence ?
249
La masse volumique
57
32
Sépare et mélange les couleurs
255
Les techniques de séparation
59
33
La fonte des glaces
261
Les états de l’eau
64
34
L’eau sous toutes ses formes
267
Les formes de l’eau
35
Observe les nuages
273
L’évaporation et la météo
36
Le cycle de l’eau
281
Le cycle de l’eau
37
Construis un baromètre
287
Le bulletin météo
38
L’énergie nucléaire … espoir ou crainte ?
293
Gestion, utilisation et épuisement des ressources
39
L’évolution ou l’histoire de la vie
303
L’évolution
76
40
Le singe, cousin ou ancêtre de l’homme ?
311
L’homme dans l’évolution
77
Les êtres vivants
5
La matière, l’eau, l’air et le sol
33 39
Les hommes et l’environnement
Le réflexe pupillaire Survivre en hiver
Histoire de la vie et des sciences
2 3
6
L’énergie
8
As-tu un sosie ?
Programme d’éveil scientifique (page suivante)
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Comment observer les enfants et comment noter leurs progrès ? Le tableau de la page suivante permet d’observer l’activité des enfants au cours des différentes démarches d’une recherche/apprentissage. Passons-les en revue brièvement. Pour approfondir ce sujet, consultez « Enseigner et/ou apprendre » de Joseph STORDEUR (voir la bibliographie). • Prendre des informations, c’est à la fois explorer et percevoir la situation en regardant, en écoutant, en touchant… et interpréter les éléments découverts. • A ce stade, l’enfant se met à la recherche de renseignements qui ont du sens pour lui. Ces indices, parfois nombreux, il doit les gérer, les agencer et les comparer à ce qu’il sait déjà. • Il s’approprie la situation qui devient « problème » et il va se poser les bonnes questions. • Se mettre en recherche, c’est traiter l’information recueillie, y ajouter de l’information nouvelle et mettre toutes ces informations en relation pour trouver une solution et construire un nouveau savoir. Cette étape est liée à la précédente, les allers et retours sont fréquents. • Pour cela, il faut organiser les données recueillies : planifier, comparer (« mettre ensemble ce qui va ensemble »), classer, sérier, schématiser… ceci devant aboutir à une interaction entre ce que l’enfant découvre et ce qu’il sait déjà. • Il faut aussi qu’il expérimente, construise, essaie des procédures et adopte celle ou celles qui le conduisent au résultat attendu. • Comprendre et inventer procèdent de l’intuition. Après l’analyse de la situation problématique, après sa « déconstruction », après avoir essayé d’utiliser les modèles qu’il possède, après avoir cherché, l’enfant peut soudain trouver, entrevoir une solution, une réponse, ou une nouvelle piste de recherche : EUREKA ! • Communiquer et s’exprimer sont les actions qui permettent de commencer à s’approprier le nouveau savoir. L’enfant, à la fois, exprime et communique ce qu’il a compris (…et de manière à être compris par les autres !) et s’exprime sur la démarche qu’il a utilisée. Cette mise en relation entre le « faire » et le « réfléchir sur ce qu’il a fait » est le passage entre les conduites opératoires et les conduites cognitives. Il passe du « faire » au « dire », il va vers la conceptualisation, d’autant plus que la confrontation avec les représentations des autres va l’amener à aller de la subjectivité vers une phase d’objectivation. • Voyez à ce sujet l’article d’Odette BASSIS, « La démarche d’auto-socio-construction du savoir », paru dans la revue Dialogue n°120 (Le savoir ça se construit, l’émancipation aussi) du Groupe Français d’Education Nouvelle (GFEN). • Les moyens d’expression sont nombreux : exposer, rédiger une règle, un résumé, faire un dessin, un schéma, une maquette, décrire ce qui s’est passé, ce qu’on a fait. • Appliquer et utiliser rendent transférable le nouveau savoir et permettent de le mémoriser, de l’utiliser pour résoudre des problèmes, de l’élargir à de situations analogues. • Le savoir appris doit être utilisé dans des situations d’intégration qui vont habituer l’enfant à l’utiliser de façon automatique.
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Document à reproduire
Évaluation Le manchot et la tortue… Les manchots vivent dans l’Antarctique, où les températures descendent jusqu’à – 40°C et où le vent souffle à plus de 150 km/h. Parfois, ils se rassemblent et forment un immense groupe appelé une « tortue ». Réponds aux questions. 1) Quelle hypothèse émets-tu pour expliquer ce rassemblement ? ❍ ❍ ❍ ❍
❏
ils se protègent des ours ; ils n’ont pas assez d’espace ; ils résistent mieux au froid ; ils tournent le dos par crainte du photographe.
2) Voici un schéma de la tortue (vue du haut). Représente les manchots par des petits cercles.
❏
❏
Guilleaume Christian, Les petits chercheurs 10-12 ans © Groupe De Boeck 2010.
3) Voici une expérience faite par des élèves. Ils ont simulé une « tortue » avec des bouteilles pleines d’eau chaude. Ils l’ont posée à l’extérieur en hiver et ont préparé 4 thermomètres. Que veulent-ils vérifier ?
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4) Pour que l’expérience apporte une réponse à leur question, dessine où ils doivent placer les 3 autres thermomètres.
5) À ton avis, pourquoi ont-ils laissé une bouteille seule ? Que pourrait-elle représenter ?
❏ ❏
6) Voici un schéma de la fin de l’expérience. Colorie en bleu, les bouteilles où l’eau est froide et en rouge celles où elle est restée plus chaude.
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Matériel et Outils bouteilles rondes en plastique brique cailloux carton épais carton mince casserole ciseaux clous colorant alimentaire compte-gouttes couteau cuillères en bois, en métal, en plastique cure-dents cutter désinfectant douilles pour ampoules eau chaude et eau froide élastiques entonnoir éther farine ficelle fine fil électrique film alimentaire filtres à café
gants gélatine glaçons gobelet gradué lampe de poche marteau matériel scolaire (crayons…) mètre pliant microscope minuterie miroir moule à gâteau mousse (plaques) ouate pailles (pour boire) papier à dessiner papier A4 et A3 papier absorbant papier noir papier quadrillé pâte à modeler petite scie à fine denture piles 4,5 v pinces à linge pinces crocodiles
planche à découper plexiglas plumes poinçon punaises réchaud électrique réfrigérateur riz sachet plastique savon liquide sel seringue sucre semoule thermomètre avec sonde torchons trombones tubes plastiques tuyau en plastique (1 cm diamètre) verre vrille
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Guilleaume Christian, Les petits chercheurs 10-12 ans © Groupe De Boeck 2010.
Document à reproduire
adhésif transparent alcool à 90° allumettes ampoules 4,5 v assiettes attaches parisiennes bac en plastique transparent ( au moins 10 litres) balance balle (ping-pong) ballon de baudruche bandeaux, foulards barquettes en aluminium bassine ou évier bidon plastique billes bocaux en verre boîte à congélation (alu ou plastique) boîte à conserve boîtes (tailles et formes différentes) boîtes en carton bols, tasses, verres bouchons de liège bougies bouteille en verre
Quand tu verras ce signal, demande un conseil ou de l’aide à une grande personne.
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As-tu un sosie ? Objectifs
• Découvrir qu’on est tous différents, que chacun a hérité de ses parents de toute une série de caractères. • Prendre conscience que le brassage génétique dépasse les frontières des états et qu’on ne peut pas classer les habitants d’un pays en fonction de la couleur de leur peau.
Grille programme
Thèmes de 1 à 4 : les êtres vivants sont organisés.
Compétences
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C10, C11, C12, C14
Matériel
• Un miroir • Une loupe • Un rouleau de papier adhésif, un crayon à mine grasse
Déroulement de l’activité
Cette activité peut-être conduite, avec profit, pour l’ensemble des élèves de la classe ou du cycle. Dans la première partie de l’activité, les élèves notent chacun, six de leurs caractères à déterminisme génétique, en les comparant à des éléments de référence : couleur des cheveux, des yeux, de la peau (en utilisant 3 palettes de 6 couleurs), forme du lobe de l’oreille, capacité à rouler la langue (caractéristique génétique liée à la structure musculaire de la langue) et type d’empreinte digitale (non l’empreinte précise). Les élèves, en comparant les résultats obtenus constatent que si un grand nombre d’entre eux possède un caractère commun (yeux bruns par exemple), le nombre s’amenuise petit à petit si on prend en compte de plus en plus de caractères. Il deviendrait d’ailleurs pratiquement nul pour un grand nombre de caractères (un être humain en possède environ 30 000). La deuxième partie de l’activité est consacrée à une enquête dans la famille pour découvrir les caractères qui se sont transmis de génération en génération. Par exemple : « De qui est-ce que je tiens la couleur de mes yeux » ? Ils verront ainsi que certains caractères se transmettent, sont héréditaires. Cette partie de l’activité est l’occasion d’observer les origines diverses de certains membres de la famille. En marquant sur une carte d’Europe (ou, plus loin si c’est nécessaire !) les lieux de naissance des parents, grands-parents et arrière grands-parents, les élèves constateront la diversité des origines sur 3 générations seulement. Ils pourront s’interroger sur les causes de ces migrations humaines : guerres, mariage, travail … Toutes ces raisons expliquent le brassage des groupes humains … et amènent à la troisième partie de l’activité.
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As-tu un sosie ? La dernière partie de l’activité est destinée à montrer aux élèves : - que dans un même pays, les individus ont des couleurs de peau différentes ; - dans des pays différents, on retrouve des couleurs de peau semblables. Ces activités montrent bien qu’on ne peut pas classer les êtres humains selon la couleur de la peau et que la notion de race (toujours enseignée dans les écoles dans les années ’50) n’est pas définissable scientifiquement, car il est pratiquement impossible de « tracer des frontières permettant de regrouper ces populations en races distinctes » A. Jacquard, « Cinq milliards d’homme dans un vaisseau ». Rappels théoriques :
L’hérédité se transmet par les gènes. Notre organisme est constitué de milliards de cellules. Chaque cellule comporte environ 100 000 gènes. Ils sont faits d’ADN (acide désoxyribonucléique) et sont groupés en 46 lots qui forment 23 paires de structures en forme de X, les chromosomes. Dans chaque paire, un chromosome vient du père et l’autre de la mère. Toutes les cellules de notre corps contiennent les mêmes gènes. Les gènes contiennent sous forme chimique les « plans » de construction et de fonctionnement de l’organisme.
Liens avec les autres activités Activité 5 : Comment grandit-on ? Activité 14 : Comment définir les êtres vivants ? Activité 17 Comment classer les êtres vivants ? Activités 39 et 40 : L’évolution des espèces et de l’homme. Prolongements :
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On peut au départ de ces activités aborder les raisons de l’émigration : • professionnelle ou scolaire (études supérieures dans un pays étranger) ; • politique ou sécuritaire : réfugié politique fuyant les persécutions ou la guerre ; • économique : habitants de pays pauvres cherchant un meilleur niveau de vie dans les pays riches, avec les problèmes qui y sont liés (clandestins, séjours illégaux…) • personnelle (volonté de s’installer dans un pays par goût, par exemple si l’on se reconnaît dans ses valeurs) ; familiale (rejoindre le conjoint, l’enfant déjà installé). On peut aussi aborder le problème des barrières culturelles ou religieuses entre les communautés, barrières qui souvent servent à renforcer l’identité et apportent un sentiment de sécurité mais hélas peuvent isoler ou marginaliser.
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Document à reproduire
As-tu un sosie ? Pour prendre ton empreinte Frotte un morceau de papier avec une mine de crayon gras. Frotte ton doigt sur la feuille. Colle un morceau de papier adhésif sur ton doigt. Enlève-le doucement et colle-le sur du papier propre.
Couleur des cheveux Colorie
Couleur de la peau Colorie
Couleur des yeux Colorie
Capacité à rouler la langue (oui ou non)
Forme du lobe de l’oreille (dessine)
Type d’empreinte (dessine et note)
écris les résultats de tes recherches et observations Compare ta fiche avec celles des autres enfants. Combien sont semblables pour un seul caractère ? Combien sont semblables pour 2 caractères ? Combien sont semblables pour 3 caractères ? Combien sont semblables pour 4 caractères ? Combien sont semblables pour 5 caractères ? Combien sont semblables pour 6 caractères ? Quelle conclusion peux-tu en tirer ?
Nom : ____________________________________________ Date : _____/_____/______ _____
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Fiche d’identité à compléter Utilise Visa pour la Recherche.
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Retiens Le nombre d’enfants portant en même temps de 2 à 6 caractères semblables, devient de plus en plus réduit. Il deviendrait presque nul si on examinait beaucoup de caractères (un être humain en possède au moins 30 000 différents !). Chaque caractère est gouverné par un ou plusieurs gènes. Tous les individus sont génétiquement différents (sauf si ce sont des jumeaux vrais). Pour en savoir plus L’hérédité Les caractères que tu as observés sur toi, d’où viennent-ils ? Par exemple, parmi tes parents ou grands-parents, lesquels t’ont transmis la couleur de tes yeux ? Pour le savoir, découpe les deux pages en annexe et assemble-les. Tu peux maintenant compléter ton arbre généalogique, en te renseignant auprès de tes parents et grands-parents. Par certains caractères, ressembles-tu à tes parents, à tes grands-parents ? Lesquels ? Certains caractères sont héréditaires : ils sont transmis des parents aux enfants.
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Peut-on classer les êtres humains ? Observe le graphique 1 dans Visa pour la Recherche. Il montre la répartition de la population d’un pays en fonction de la couleur de la peau. Comment serait le graphique si une majorité de personnes avait la peau plus foncée ? Plus claire ? Dessine la forme générale de chacun d’eux.
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Observe le document 2. Il montre comment se répartissent les habitants de 3 pays en fonction de la couleur de leur peau. Pourquoi ne peux-tu pas classer les habitants de ces pays en fonction de leur couleur de peau ? Ta réponse :
Nom : ____________________________________________ Date : _____/_____/______ _____
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Est-il possible que deux personnes se ressemblent « comme deux gouttes d’eau » ?
• • • • •
Visa pour la Recherche Un miroir Une loupe Un rouleau de papier adhésif Un crayon à mine grasse
Ce qu’il te faut
Les êTres vivAnTs 1
Document à reproduire
As-tu un sosie ?
Les êTres vivAnTs 1 ➌
➏
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Comment faire ?
➊
➍
As-tu un sosie ?
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Document à reproduire
Pour répondre à la question, dresse ta fiche d’identité et compare-la à celles des autres élèves. Pour compléter la fiche d’identité de ta feuille de travail, utilise Visa pour la Recherche. Tu dois observer et noter : la couleur de tes cheveux (1), de ta peau (2) et de tes yeux (3) ; voir si tu peux rouler ta langue (4) et noter la forme du lobe de ton oreille (5) et le type de tes empreintes digitales (6). Dans ta classe, combien d’élèves sont semblables pour 1 critère (couleur des yeux par exemple), puis pour 2 critères, pour 3… ?
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