DSDEN 94 - L’éducation dans le Val-de-Marne

dites ce qu’il faudrait faire à votre avis ;
proposez des expériences pour montrer que cela fonctionne ;
faites vos expériences + celles qui vous sont proposées : prenez des photos et/ou faites des dessins, écrivez leurs légendes ;
mettez-vous d’accord pour répondre au défi.

Connaissances visées

La glace est de l’eau solide (qui a gelé). L’eau gèle quand elle est placée dans un endroit très froid.

Capacités travaillées

Proposer une expérience
Décrire ses observations

Quelques expériences possibles pour compléter les propositions des élèves

Remplir d’eau 3 bacs à glaçons identiques.

En disposer :

un dans une armoire de la classe ;
un au réfrigérateur ;
un au congélateur.

Recommencer en faisant varier les liquides (sirop, jus de fruits, lait, huile... )

Transporter de l’eau

"Comment transporter de l’eau d’un bac à un autre ?"

Représentations initiales

Pour transporter de l’eau, nous avons d’abord proposé de porter le bac vers l’autre mais la maîtresse nous a dit que nous devions utiliser des objets.
Nous avons choisi des objets. Nous avons utilisé : un broc, un sac en plastique, un seau, un bac plus petit, une bouteille, un arrosoir, une casserole, un bol, un saladier, un verre, une corde et une tasse.

1ère expérimentation

Nous les avons essayés et nous avons observé qu’on peut tous les utiliser, sauf la corde car il n’y a pas de trou, on ne peut pas la remplir d’eau.
On peut utiliser le sac un peu mais il y a des trous et l’eau coule.

Comparer avec une flûte

Pour comparer l’eau qu’on pouvait prendre avec ces objets, on a utilisé des flûtes.
On a vu qu’on pouvait prendre plus d’eau avec le verre qu’avec la tasse.
S’il n’y a pas assez d’eau dans le bac, c’est difficile de remplir ces objets.

Transporter de l’eau avec une éponge

2ème expérimentation

La maîtresse nous a apporté des objets et nous a demandé de dessiner ceux qui pouvaient servir à transporter de l’eau : un entonnoir, une passoire, un tuyau, une seringue, une pompe à eau, une éponge.
Puis nous avons fait les expériences pour savoir lesquels convenaient.

Pour utiliser l’entonnoir ou la passoire, il faut boucher les trous avec sa main. La seringue et la pompe à eau aspirent l’eau. C’était difficile de remplir le tuyau. L’éponge absorbe l’eau, il faut appuyer dessus pour que l’eau sorte.

Conclusions

Pour transporter de l’eau, on ne peut remplir que des objets qui sont creux. On ne peut pas utiliser des objets qui ont des trous sauf si on met ses mains, parce que sinon l’eau coule.
On peut aussi utiliser des objets qui absorbent l’eau (le papier, les serpillères, les éponges).
On ne peut remplir nos objets que si il y a assez d’eau dans le bac ou utiliser des objets qui aspirent l’eau comme la pompe à eau.
Plus les objets sont grands, plus on peut mettre d’eau dedans.

Le bateau en pâte à modele

"Je te mets au défi de construire un bateau qui flotte sur l’eau avec de la pâte à modeler."

Séance 1

Des recherches / Des expérimentations

Suite à la lecture du défi scientifique, les enfants ont essayé librement de faire flotter les bateaux qu’ils avaient modelés.
Aucun d’entre eux ne flottera.
En maternelle, l’action peut être première et permettre aux hypothèses d’être formulées.

Des hypothèses / Des représentations initiales

Les élèves disent :

De toute façon, la pâte à modeler, ça flotte pas.
On dirait un sous marin, il faut le faire plus léger.

La maîtresse relance alors le débat :

Pourquoi vos bateaux coulent ?

Parce que les mats sont trop gros.
Parce que l’eau, elle rentre des deux côtés, elle fait du poids et ça coule.

Séance 2

Formulation du problème scientifique / Des hypothèses / Des représentations initiales

L’enseignante demande :

Comment allons-nous faire pour que nos bateaux flottent ?

Il faut faire tout aplati, comme ça, ça va flotter.Remarques de l’enseignante : les enfants procèdent par ajouts. Ils réalisent le fond du bateau, puis ajoutent les bords en collant des morceaux de pâte à modeler tout autour. Cela explique les nombreuses fuites.Notons qu’au cours de cette séance, les enfants des 4 groupes ont abandonné l’idée de faire un mât.

Des recherches / Des expérimentations

La classe est partagée en 4 groupes.
Un élève réclame un rouleau pour étaler la pâte à modeler.
Après avoir vu son bateau couler, il propose :
- Il faut pas qu’il soit pointu en dessous, il faut qu’il soit plat.
Un autre, après avoir constaté que l’eau entrait de tous côtés dans son bateau, déclare :
- Il faut remonter les bords un petit peu.
Une petite fille parvient à faire flotter son bateau. Elle fera bien des envieux et certains enfants essaieront aussi chez eux car tout cela les intrigue.

Séance 3

Des recherches / Des expérimentations

Il y a bousculade à l’atelier. Un bateau a flotté lors des essais précédents, chacun veut arriver à en faire autant.
La maîtresse attire l’attention des élèves sur la façon de mettre les embarcations sur l’eau. Bien des bateaux coulaient alors qu’ils auraient pu flotter, la mise à l’eau étant trop brutale.
Plusieurs bateaux flotteront ce jour là. La joie et la fierté se lisent sur les visages.
C’est une recherche qui avance par essai/erreur et prise en compte des expériences réussies. C’est une “théorisation intuitive”.

Retour sur hypothèses

La pâte à modeler peut flotter !

Séance 4

Des recherches / Des expérimentations

Beaucoup de bateaux flotteront et certains enfants se risqueront à remettre le mât, avec succès. Les enfants ne procèdent plus par ajouts après avoir constaté de nombreuses fuites. Ils partent de la boule de pâte à modeler et donnent la forme à leur bateau en creusant, sans s’aider de la table pour aplatir le fond.
Voilà une objectivation du savoir non empreinte d’affect qui mérite d’être saluée à 5 ans. Oui l’abstraction est possible après une expérimentation bien menée.

Structuration du savoir

Lorsque nous nous réunissons pour réaliser le texte qui explique comment il faut faire pour construire un bateau qui flotte sur l’eau avec de la pâte à modeler, la maîtresse interpelle l’incrédule du départ, et celui ci convient :
- « Moi, je l’ai pas encore fait, mais ça peut flotter. »
Elle raconte alors qu’elle a vu un reportage à la télévision où un homme fabriquait un très grand bateau en pierre… qui flottait !
Nous nous sommes mis d’accord pour que la maîtresse écrive la conclusion qui suit.

Conclusions / Retour sur hypothèses

Si tu veux faire un bateau en pâte à modeler qui flotte sur l’eau, il faut faire une boule.
Il faut la réchauffer et la creuser.
Après, on fait des grands bords.
Il ne faut pas laisser de trous sinon l’eau va entrer et le bateau va couler.
Quand il est fini, il ne faut pas le jeter dans l’eau. Il faut le poser avec les deux mains tout doucement.

Le sac d’air

"Je te mets au défi de dire ce que contient ce sac."

Des hypothèses / Des représentations initiales

Qu’est-ce que c’est ?

« Un sac, de l’air ;
C’est un sachet avec de l’air ;
Un ballon ;
Un oreiller pour les bébés ;
C’est tout doux mais je ne sais pas ce que c’est ;
Un paquet de bonbons mais il n’y a pas de bonbons dedans ».

Qu’est-ce qu’il y a dedans ?

« Rien. »
Il y a de l’air. ».

Beaucoup d’enfants donnent l’impression d’imaginer que l’air n’est rien.

Est-ce que l’air n’est rien ?

« Si, c’est du vent. ».

Comment savez-vous que c’est de l’air qu’il y a dedans ?

« Parce que c’est mou et que c’est gonflé ;
Parce que quand on appuie d’un côté, de l’autre ça devient plus gros ;
Peut-être que c’est de l’eau ? ».

Formulation du problème scientifique / technologique

Comment vérifier si c’est de l’air ou de l’eau ?

« Il faut secouer ;
Si c’était de l’eau, on entendrait glouglou et là, ça ne le fait pas, on n’entend que le papier ;
Ca ressemble à un paquet de riz sans riz. Peut-être qu’ils ont mis de l’air et ont refermé ;
Ils ont refermé avec des agrafes transparentes ;
Ce n’est pas de l’air, c’est du gaz. ».

Comment peut-on savoir si c’est de l’air ou du gaz ?

« Il faut le percer ;
On découpe et si c’est de l’air, ça ne fait rien. Si c’est du gaz, ça nous fait tousser. ».

Même à 4 ans, on peut explorer.

Des recherches / Des expérimentations

Les enfants vont chercher les ciseaux et percent les sacs.
Ils respirent avec méfiance, par peur du gaz, mais ne sentent rien de plus que l’air qu’ils respirent.

Structuration du savoir

La réalisation d’un dossier sous « transparents » mis à leur disposition a donné aux enfants la possibilité de consulter librement les photos et les textes décrivant leur travail, leur permettant ainsi de revoir les étapes qui ont mené à la conclusion.

Conclusions / Retour sur hypothèses

Ils concluent tous ensemble qu’il s’agit bien d’air, car :

rien n’a coulé, il n’y avait donc pas d’eau ;
on a senti du vent, ce n’est donc pas « rien » ;
quand on appuie d’un côté, de l’autre ça devient plus gros, il y a donc quelque chose ;
ça s’est dégonflé quand on a percé ;
ça ne sentait pas le gaz.

Le vase

"Monsieur le directeur ou madame la directrice aimerait mettre des fleurs dans son bureau mais n’a pas de vase. Je te mets au défi de lui en fabriquer un. Attention, le vase doit pouvoir contenir de l’eau et des fleurs."

Plusieurs élèves ne savent pas ce qu’est un vase et ne peuvent donc pas en avoir une représentation mentale. Heureusement que la maîtresse adore les fleurs et possède un vase sur son bureau. Une fois l’observation du vase faite, nous passons à la caractéristique de ce dernier : il est d’une certaine hauteur, plus ou moins large pour pouvoir contenir une ou plusieurs « tiges » comme le précise une élève, et « on peut y mettre de l’eau dedans mais ça doit pas y fuir ! »

Des représentations initiales

Explication du sujet
L’annonce de fabriquer un objet pour la directrice fait l’unanimité, mais un premier problème linguistique se pose : qu’est-ce qu’un vase ?

Séance 1

J’écris sur une feuille la liste du matériel annoncé puis pars à sa recherche dans la classe, liste à la main. Je glisse discrètement de la pâte à modeler en plus.
« J’ai de la pâte à modeler, après j’ai fait le vase, et l’eau elle va partout. »
« J’ai mis de la pâte à modeler, du carton et du scotch... Le vase n’a pas marché

Des recherches / des manipulations

Du plat...

Très vite les élèves s’accaparent la pâte à modeler et commencent par réaliser les bords du vase à plat sur la table. L’idée de réaliser un objet en volume n’avait pas encore fait son chemin. Je laisse les élèves continuer puis je les interroge sur le contenant possible :
- « Crois-tu que si je mets de l’eau dans ton vase, elle va y rester ? »
- Théo me répond « bah oui ! ».
Je réalise la démonstration et l’eau se met alors à ruisseler sur la table...
Théo et ses camarades comprennent alors qu’ils sont sur une mauvaise piste, et je leur suggère de regarder à nouveau le vase qui se tient debout sur la table.
- « J’ai mis du papier et de la pâte à modeler au fond. Quand j’ai mis l’eau, ça a fuit. »
- « J’ai mis de la pâte à modeler, du papier et fait ça... Mais l’eau, elle a pas tenu. »

... au volume.

Les changements s’opèrent très vite, les élèves laissent la pâte à modeler de côté et se dirigent vers de grands rectangles de papier cartonné, et se mettent à faire des cylindres.
De l’aide m’est demandée pour scotcher, agrafer, fixer. Puis chacun cherche une solution pour boucher le trou en bas :

socle de pâte à modeler ;
disque fixé par du ruban adhésif ;
socle en pâte à modeler recouvert d’une feuille de papier fortement « scotchée » ;
disque de papier de soie.

Très vite les premiers essais arrivent :

des cylindres de papier fixés sur différents socles (en pâte à modeler, en papier, socles de pâte recouvert d’une épaisse couche de papier... le tout fixé par de nombreux et longs morceaux de ruban adhésif !).

Mais il faut vérifier si les vases ainsi réalisés sont fiables. L’enseignante donne donc une bouteille d’eau et prévoit les éponges au cas où...

« L’eau, ça s’enfuit avec la pâte à modeler.
Le papier, il est tout mouillé.
En bas, en papier, ça se déchire.
Il faut quelque chose de dur pour retenir l’eau. »

Premières conclusions

Après quelques secondes de suspens et d’espoir, les premières fuites apparaissent ! Et les vases qui ne fuient pas sont intransportables :
dès que l’on veut montrer nos trouvailles aux copains, la pâte à modeler ne se décolle pas facilement de la table et l’eau s’enfuit.

Séance 2

« J’avais mis la pâte à sel comme une casserole : ça n’a pas fuit parce que je l’ai fait trop dure. Le sac ne fuit pas. »

Nouvelles expérimentations

Des premières idées...

Le même matériel est donné avec en plus de la pâte à sel, des sacs de congélation, du papier aluminium.

Le deuxième groupe s’installe pour faire ses propres essais. Nous commençons par faire un rappel des essais et conclusions du premier groupe. Mais ce second groupe n’est pas convaincu et commence par les mêmes manipulations et réalisations. Il en résulte un échec.

Voilà une attitude d’enfant de 4 ans tout à fait intéressante ; ils ont besoin d’expérimenter par eux même ; la démarche d’investigation est naturelle pour eux.

Dans ce groupe, deux attitudes ressortent :

trois élèves qui n’ont pas saisi l’enjeu du défi et se passionnent pour les simples manipulations sans recherches précises. Ils s’amusent avec les sacs en plastique, et transvasent l’eau d’un sac à l’autre, d’une coupelle de pâte à sel à l’autre. Ils font la remarque aux camarades que l’eau ne s’enfuit pas, mais n’utilisent pas cette découverte pour le projet.
quatre élèves qui ont véritablement compris l’enjeu, tentent et retentent la même expérience : réaliser un cylindre en pâte à modeler d’abord, puis en pâte à sel. Mais à chaque fois, pris dans leur élan, ils en oublient qu’il faut laisser un "trou" à l’intérieur pour y mettre l’eau et les fleurs.

« J’ai fait un plus beau sac plastique, j’ai enroulé le papier et j’ai mis de la pâte à sel en bas pour que ça tient. J’ai mis de l’eau... Ça fuit ! »

C’est un autre enfant qui profite des expériences de ses camarades sur le sac plastique et pose à l’intérieur du sac sa réalisation : un cylindre en papier avec comme base de la pâte à sel.

Là encore, on retrouve une attitude remarquable dans la construction du savoir scientifique : l’intérêt de la coopération ; ou comment les découvertes des uns permettent une structuration d’une nouvelle découverte aux autres.

« En fait, il fallait mettre beaucoup de pâte à sel et appuyer très fort. J’ai mis la pâte sur le vase...

... au moulage de vases.

Finalement Camille en a assez et décide de s’aider du vase posé sur mon bureau. Elle commence à appliquer de la pâte à sel sur le vase, demandant de l’aide aux copines !
Le but étant de faire un moulage. Une fois ce travail réalisé, Camille pense qu’elle a réussi, puisqu’en versant l’eau il n’y a pas de fuite !
Je lui explique qu’il est impossible d’envoyer ce vase au défi scientifique car « c’est de la triche » : un vrai vase est à l’intérieur de la pâte à sel ! Il ne faut garder que la pâte à sel.
... Il fallait attendre que ça sèche ».
Camille utilise alors le couteau posé sur la table et découpe le "moule". Mais en essayant de le refermer, tout s’écroule.
Camille est persuadée que c’est comme cela qu’il faut faire et recommence la même opération. Cette fois-ci elle utilise toute la pâte à sel et (volontairement ou non ?) concentre ses efforts sur la base, plus large et plus renforcée que la première fois.
Le "trou" à l’intérieur n’étant pas assez large, elle utilise un bâton pour l’élargir. Puis, sur la remarque de ses camarades, comble le trou au fond du vase.

Nouvelles conclusions

« C’est plus facile avec le modèle pour faire un truc haut (en volume).
Il faut qu’en bas ce soit large pour tenir debout.
Il faut faire un trou pour y mettre l’eau et les fleurs.
Le sac peut avoir de l’eau sans que ça fuit. »

Séance 3

Essais / erreurs : vers une solution

Nous faisons un rappel de ce qui a été réalisé à la séance précédente, puis examinons le matériel : papier, carton, sacs plastiques, pâte à modeler, journaux, colle à papier peint, bouteilles plastiques vides dont le haut à été coupé, film alimentaire, ruban adhésif.

De l’imitation...

Le troisième groupe se comporte de la même façon que le groupe 2 et commence par imiter la technique du moulage. Mais cette fois-ci je ne leur donne pas la possibilité d’utiliser mon vase comme support et cela leur pose problème.

Je les incite alors à regarder de plus près le matériel disponible et de réfléchir à l’utilisation possible de chaque élément.

Jorelle manifeste alors l’idée d’utiliser la bouteille en plastique comme support. La pâte à sel étant absente, les enfants se lancent avec la pâte à modeler. Mais cette dernière étant en quantité insuffisante la réalisation échoue.

Les élèves restent très perplexes et manifestent de l’impatience et de l’énervement. Je décide alors d’intervenir et de les aider dans l’utilisation possible des matériaux en incitant à garder l’idée de moulage.

Assia me pose alors la question de l’utilisation de la colle à papier peint qui, selon ses propos : « a l’air bonne ! ». Je leur explique la technique du papier mâché, qui permet ainsi de réaliser des objets en volume et solides.

Tout de suite l’idée fait son chemin et le groupe me demande si on peut utiliser cette technique pour faire le moulage. Reste à déterminer les étapes de cette production et les éléments à utiliser sachant qu’au final il ne faudra pas garder la bouteille comme support sinon nous serions accusées de "tricheurs" !

... à la production.

Deux sous groupes travaillent en parallèle.
- Un groupe qui utilise un sac plastique placé à l’extérieur de la bouteille. Ce dernier sert à la fois de support au collage des bandes papier et de contenant puisque nous avions découvert que le sac ne fuit pas lorsque l’on y verse de l’eau.
- Un groupe qui enrobe la bouteille de film alimentaire, qui servira de support au collage et peut-être de contenant... (à ce moment précis nous n’avions pas fait d’essais).

Une fois le travail terminé, il ne reste plus qu’à attendre le séchage !

Quelques réflexions prises sur le vif.

« Ça coule beaucoup... c’est de l’eau et de la colle.
On dirait que ça devient tout dur ; la pâte à sel elle est moins blanche.
C’est quand qu’on va pouvoir mettre de l’eau ? Ça a l’air prêt mais je suis pas sûre. C’est prêt quand c’est tout dur maîtresse ?
C’est pas possible encore. Quand je touche ça colle sur les doigts, alors c’est pas encore. Hein c’est vrai maîtresse ?
C’est comme Monsieur Louis (Toujours rien ! Christian Voltz) il faut être patient...
Oui mais c’est quand même long. Le papier il sèche longtemps. Quand il y aura plus d’eau dans la bassine, ça sera bon.
Moi je crois que ça va marcher avec la pâte, regarde elle devient dure, quand je l’attrape il y a pas de petits bouts dans mes doigts, alors elle dure (durcit).
C’est moi qui va mettre l’eau, hein maîtresse et avec moi ça va pas couler, pas vrai ? »

Tests et conclusions

Nous avons attendu quinze jours avant de pouvoir tester nos vases. Quinze longs jours durant lesquels les élèves ont pu observer et commenter les changements de matières.
Puis le jour J est arrivé. Nous nous réunissons dans le coin regroupement, prévoyons les bassines, une bouteille remplie d’eau, et des serpillières au cas où l’irréparable se produirait sur notre beau tapis.

Vase en pâte à sel

Je demande à un enfant de venir verser l’eau dans le vase en pâte à sel. Miracle ! Les enfants crient victoire. Mais pour peu de temps car très vite un élève remarque des fuites par de minuscules trous.
Nous ne nous décourageons pas et concluons qu’avec cette matière la réalisation est difficile, longue à sécher et surtout qu’une fois mouillée, la pâte à sel redevient molle.

Papier mâché et film alimentaire

Nous commençons par retirer ce qui nous a servi de support, mais le film reste collé à la bouteille. Nous continuons néanmoins.
C’est de nouveau une réussite, certains crient pendant que d’autres disent qu’il faut attendre. L’expérience précédente a servi de leçon !
« Mais non, on ne peut pas savoir tout de suite. Peut être que ça va fuir encore, peut être que ça va être encore mou » nous dit Jorelle.
Mais les conseils de Jorelle n’y pourront rien et les élèves se précipitent pour annoncer la bonne nouvelle aux surveillants de cantine.
La joie fut de courte durée car au retour de la cantine, les élèves découvrent dans la bassine plein d’eau, et le vase qui s’est écroulé.

Papier mâché et sac plastique

Puis vient le tour du dernier vase. Cette fois-ci nous n’avons aucun problème pour retirer la bouteille et le sac reste à l’intérieur.
Nous versons l’eau... rien ne se passe. Les élèves sont soulagés : au moins un qui garde l’eau. Nous allons pouvoir annoncer la bonne nouvelle à Laure.

Commentaires d’enfants

« J’ai aimé jouer avec la colle.
Moi j’ai aimé quand c’était facile pour les autres.
J’ai pas aimé parce qu’avec la colle, ça coulait.
J’ai appris à fonctionner les cerveaux.
C’était super de faire le vase avec tous mes camarades.
Il faut réfléchir, j’aimais bien essayer de faire un vase, je voulais réussir, mais j’ai pas réussi, car il n’y avait pas de truc en verre.
Je remercie ma maîtresse de m’avoir aidé, et je vais essayer tout seul... »

Le ballon

Je te mets au défi d’expliquer comment tu vas faire pour gonfler un ballon de baudruche ou un gant de ménage avec chacun des instruments suivants : une bouteille plastique vide de liquide vaisselle, une seringue (sans aiguille), un sac plastique transparent, une pompe à bicyclette.

Le vent

Nous vous mettons au défi de découvrir l’action du vent sur les objets, et de rendre compte de vos recherches.

Prise de conscience du phénomène.

Les élèves avaient pour consigne de « faire bouger les objets ».

Des essais ont été réalisés...

À L’INTÉRIEUR DE L’ÉCOLE...

À L’EXTÉRIEUR, DANS LA COUR.

Questionnement :

La maîtresse a demandé : « Pourquoi les objets n’ont pas bougé de la même façon dehors et dedans ?

Parce qu’ils volent ;
Parce qu’ils vont dans l’air ;
Parce que dehors, il y a du vent. »

L’enseignante a proposé d’installer dans la cour un jardin du vent constitué de différents matériels (plumes, rubans, clochettes, sacs en plastique, ballons, moulinets…)

En moyenne et grande section, l’enseignant aurait sans doute demandé aux élèves de proposer des objets ou des matières à soumettre au vent, ainsi que leur avis sur la façon dont ces derniers allaient réagir. Dans ce cas, la mise en œuvre des propositions devient la vérification des hypothèses émises : on dira alors qu’il s’agit d’une démarche d’investigation.

Observations / conclusion

« Que se passe-t-il s’il y a du vent ? »
« Si ça bouge, c’est qu’il y a du vent.
Si on entend des bruits (sacs plastique, clochettes), c’est qu’il y a du vent. »

Pour aller plus loin