Introduction
En proposant de caractériser un « type de matière », qui est au premier abord difficile à classer dans un des trois états de la matière (solide, liquide, gazeux), on permet aux élèves de réinvestir ce qu’ils connaissent des propriétés des états de la matière. Dans le cas de la matière sous forme de grains, ils se rendent notamment compte que même si elle peut, selon les situations, sembler s’apparenter à de la matière à l’état liquide (nécessité d’un contenant pour le transport, écoulement), des observations fines permettent de statuer qu’il s’agit d’un ensemble de solides. C’est l’occasion de découvrir la notion de variabilité (même si le terme n’est évidemment pas introduit en classe) en constatant qu’au sein de cet ensemble, les grains partagent des propriétés communes, mais sont tous différents (en termes de couleur, de forme, de taille…).
Aborder très tôt, par l’expérimental et l’observation, des notions fondamentales en sciences :
- La notion d’échelles :
- au niveau macroscopique (à l’œil nu), lorsque les grains sont en nombre : ils épousent la forme d’un contenant, ils s’écoulent (tout comme les matières à l’état liquide),
- à une échelle millimétrique (nécessité d’observer avec une loupe) : ils présentent différentes caractéristiques, mais se rapprochent des comportements de la matière à l’état solide.
- La notion de diversité : bien que les grains paraissent tous identiques au premier abord, ils sont tous différents (en termes de forme, de couleur, de volume…).
Descriptif de la séquence
Activité introductive
Objectifs :
- Construire une première caractérisation de l’état liquide et de matières formées d’un ensemble de grains.
- Apprendre à choisir un matériel adapté pour mener des observations de plus en plus fines afin d’effectuer cette caractérisation : loupe, récipients…
- Utiliser un lexique et des structures langagières adaptés à la description de la matière observée (pour les formulations attendues voir proposition faites plus bas dans le déroulement).
Résumé : On présente aux élèves deux collections distinctes, l’une étant composée exclusivement de matière à l’état liquide et la seconde comportant uniquement des matières composées de « grains » (la matière granulaire : riz, lentilles, semoule, sel, café moulu...). Les élèves sont invités à déterminer les propriétés communes et les différences permettant d’effectuer ces deux regroupements de matières.
Activité : Toucher et observer la matière
Objectifs :
- Affiner la caractérisation de la matière granulaire et compléter les observations réalisées lors de l’activité 1.
- Effectuer des observations fines permettant cette caractérisation à l’aide d’un matériel simple et adapté : loupe, récipients…
- Utiliser un lexique et des structures langagières adaptés à la description de la matière observée (pour les formulations attendues voir scénarios conceptuels ci-dessous).
- Dessiner le fruit de ses observations
Résumé : Par l’intermédiaire d’expériences sensibles (toucher et observation à l’œil nu et à la loupe), les élèves approfondissent la caractérisation de la matière granulaire (points communs et différences entre les différentes matières présentées)
Activité : Ecoulement
Objectifs :
- Etablir un protocole collectif pour comparer les écoulements de différentes matières granulaires sur un plan.
- Comprendre la nécessité de fixer les paramètres du protocole et d’utiliser un protocole unique quelles que soient les matières testées.
- Mettre en œuvre une série d’expériences en respectant un protocole expérimental décidé collectivement.
- Comparer finement le comportement des différentes matières granulaires au cours et à la suite de l’écoulement (pour les formulations attendue voir scénario conceptuel ci-dessous)
- Dessiner le fruit de ses observations
- Utiliser un lexique et des structures langagières adaptés à la description du comportement de la matière.
Résumé : Les élèves mettent en œuvre un protocole expérimental permettant de comparer la manière dont les différentes matières granulaires s’écoulent.
Activité : Structuration des connaissances
Objectifs : Revisiter la situation de départ de la séquence pour mettre en évidence et structurer les notions découvertes :
- Etablir les différences et les points communs entre un ensemble constitué de matières à l’état liquide et un ensemble constitué de matières granulaires (possédant des comportements communs avec des matières à l’état liquide ). Pour les formulations attendues voir scénarios conceptuels ci-dessous.
Résumé : Les élèves structurent les connaissances mises en évidence au cours des trois activités précédentes. Ils reviennent notamment sur les points communs et les différences existant entre les deux collections de matières à l’état liquide et de matières granulaires.
Téléchargements complémentaires pour la mise en œuvre de la séquence :
Selon l'âge des élèves, les scénarios conceptuels recensent l'ensemble des notions de science et des compétences liées à la démarche scientifique que permet d'aborder la séquence.
Les photos permettent de préparer la séquence mais également de structurer les mises en commun avec les élèves, lors de leur projection à toute la classe.
- Scénario conceptuel Cycle 2
- Scénario conceptuel Cycle 3
- Scénario conceptuel Esprit Scientifique
- Diaporama Photos Macro
- Diaporama Photos Ecoulement
Pour aller plus loin, ressources Mediachimie et Fondation de la Maison de la Chimie :
Partenaires
