Documentation pédagogique :

États de la matière

Sommaire:

04/12/1999 Question de Catherine Jullien, enseignante de cycle 1 à Saint-Ouen (41) catmatphi@aol.com
A l'occasion des goûters du matin, les enfants ont entendu plusieurs fois le mot liquide. Nous avons parfois du lait comme boisson ou de l'eau.
Nous nous sommes amusés a fabriquer notre boisson avec différents sirops. Enfin, le bac à eau ( tout juste livré) est entré dans notre classe. Chaque groupe d'enfants a bénéficié d'un temps de liberté, de manipulations libres avec à sa disposition des louches, des récipients, des entonnoirs.
J'ai pensé que la notion de liquidité pour erre construite par l'enfant pouvait bénéficiée de la confrontation avec ce qui n'est pas liquide dans l'environnement proche de l'enfant. (liquide / non liquide pas d'introduction d'un autre concept, je ne parle pas du tout de solide!)
Dans la cour de recréation, se trouve un bac à sable que les enfants fréquentent avec assiduité quand il fait beau.
Pendant la recréation, j'ai donc interrogé les enfants individuellement pendant qu'ils jouaient.
La question posée était la suivante:
" Est-ce que tu crois que le sable est liquide"
J'ai introduit le verbe croire dans la question parce que je pense qu'il touche l'enfant davantage qu'une question neutre : est-ce que...
J'ai noté les réponses des enfants. Puis nous sommes rentrés en classe et avons discute en grand groupe.
Une discussion a eu lieu entre autres sur le sable sec (le doudou!) et le sable mouillé.
Le doudou étant considéré comme liquide par certains et pas liquide par d'autres. Le sable mouillé nous a conduit au bord de la mer.
L'eau salée de la mer a été évoquée par l'enfant qui a affirme:
"L'eau salée n'est pas liquide parce qu'elle est salée."

Au niveau de la "logique" enfantine pensez vous que cette affirmation peut avoir comme origine une mauvaise habitude dans notre pratique de parler trop souvent en terme de x est y(liquide)

x ce dont je parle
y propriété attribuée au réfèrent.
Si x est y alors x n'est pas z(salée).

Peut-être oublie-t-on souvent en maternelle, dans notre langage courant d'attribuer deux propriétés (ou plusieurs)de façon simultanée a un même objet (travail a effectuer: donner plusieurs déterminations a un objet ex: objet carré , rouge ;propriétés qui ne s'excluent pas.)?
Ou pensez-vous que la présence du sel, représente sous forme de grains dans l'esprit de l'enfant, l’empêche de concevoir l'aspect liquide de l'eau parce qu'il n'a pas conscience du phénomène de dissolution? Ce qui nous permettrait de nombreuses expériences concrètes en classe.
Voilà ou nous en sommes !
Maintenant il nous reste a couler de la cire chaude et liquide dans le sable ( moule empreinte en creux ) pour fabriquer notre bougie pour Noël. Cela devient urgent! et je noterai les réflexions des enfants .
La bougie réalisée flottera ,(je l'espère, oh!? il y aurait-il là un problème de flottaison! ?ce sera pour l'an 2000!),le soir de Noël dans un pot de confiture décoré.

12/12/1999 Réponse d’Elisabeth Plé :
A travers votre question, vous posez un problème très intéressant : qu’évoque pour ces enfants le mot liquide ? Peut-on construire chez des enfants de cet âge " la classe des liquides ". Si oui, comment et à quelle formulation peut-on arriver ?
En revanche je ne suis pas sûre d’être capable d’interpréter la réponse de l’enfant qui dit " L’eau de mer n’est pas liquide parce qu’elle est salée"…
Quelques remarques :

Il y a une différence notable pour des enfants de cet âge entre " les liquides " (l’eau, le lait, le jus d’orange), mots prononcés dans un contexte précis de vie quotidienne et " c’est liquide ". " Les liquides " sont alors un terme générique qui désigne les boissons, alors que l’expression c’est liquide définit l’état de la substance.
Vous êtes bien consciente de cette différence, puisque vous dites que vous envisagez de construire cette " notion de liquidité ". Effectivement, il y aurait un mot à inventer (pas pour les enfants, mais pour les enseignants qui s’intéressent à ce problème en maternelle) : ce n’est pas la construction de la notion de substance à l’état liquide qui est en jeu, c’est bien définir les caractéristiques des liquides par comparaison avec les solides. Le terme " liquidité " me gêne un peu car il est habituellement usité pour définir la fluidité du liquide.
Vous situez d’ailleurs bien le problème : il ne s’agit pas, à ce moment là tout du moins, de travailler le changement d’état, mais bien, comme vous le dites fort justement, de définir les liquides par comparaison avec ce qui n’est pas liquide. Ces enfants devraient donc être capables de dire à terme que c’est liquide, quand ça coule en tombant, ça s’étale sur le sol, ça ne fait pas de tas. C’est effectivement ce que l’on peut viser ici.
Dans cette perspective, on voit bien pourquoi vous demandez aux enfants si le sable est liquide. Cependant, plusieurs éléments me font dire que lorsque l’enfant prononce la fameuse phrase, la représentation du liquide précédemment citée n’est pas construite. Pour eux, le liquide ça mouille, donc quelque chose de mouillé est peut être liquide…. Ainsi le sable mouillé a plus de chance d’être liquide que le sable sec.
Alors, peut être faudrait-il, avant de fabriquer la bougie, poursuivre la comparaison pour affiner cette construction ? Ou bien, le fait de fabriquer la bougie avec la cire chaude va t-il aider à parfaire cette connaissance ? Dans ce cas, les enfants disent souvent que la bougie " fait de l’eau ". Puis, lorsqu’ils constatent que " cette eau " devient blanche, ils disent que c’est de " l’eau de bougie ". L’eau, prototype du liquide désigne donc pour certains l’état liquide.

Comment interpréter cette phrase ? Je ne sais pas trop …Elle a l’air d’être prononcée par un enfant isolé. Peut être cet enfant a t-il une certaine familiarité avec la mer. Et si pour lui, le mot liquide est associé à l’eau, c’est à dire de l’eau pure (au sens de tous les jours bien sûr), cette eau ( qui il le sait n’a rien à voir avec l’eau habituelle, puisqu’elle est salée) n’est donc pas liquide….
En tous cas ne craignez rien avec les bougies, elles doivent flotter ! Et si vous aviez un problème avec la flottaison nous avons fait une BTj (N° 322), sous la forme de reportage de classe pour comprendre " pourquoi ça flotte…ou coule ? " (elle paraît plutôt destinée au cycle 2, mais j’ai testé ce sujet plusieurs fois dans des classes maternelles)
En attendant, bonne réalisation de bougies, et BON NOEL !

12/12/1999 Réponse de Loic Poullain :
Dans cette situation, je reprendrais des expériences avec des liquides différents (eau, eau salée, jus d'orange, lait, etc.) pour dégager des points communs de comportement. On peut consulter le document insight sur les liquides.
L'enfant a peut-être attribué le qualificatif de liquide à l'eau seulement.
Il faudrait aussi réaliser avec lui de l'eau salée. L'interprétation "logique" ne devrait pas rester car il y a tellement de situations dans lesquelles les objets ont plusieurs qualificatifs. A creuser en interrogeant l'enfant

Haut de page 

Comment construire la matérialité des gaz à l'école
03/01/2000 Question de Severine Maugeais, enseignante de cycle 3 dans la Manche maugeais@yahoo.fr
Comment faire dépasser l'obstacle de la matérialité des gaz ?

08/01/2000 Réponse de Jean-Michel Rolando:
Lorsqu'un enfant de quelques mois voit disparaître de sa vue l'objet de sa convoitise, il n'imagine pas que ce dernier existe encore. À l'âge adulte, nous avons conscience de la permanence et de la conservation de la matière. Si l'âge intervient dans cette maturation, l'école a un rôle à jouer, principalement à l'âge primaire. Les difficultés les plus essentielles concernent les gaz. L'objectif est de comprendre qu'ils sont de la matière au même titre que les liquides et que les solides. Comment espérer faire progresser les élèves dans cette voie ? Je présente ci-dessous quelques réflexions et quelques propositions concernant deux gaz susceptibles d'être étudiés à l'école primaire : l'air et la vapeur d'eau.

A. LE CAS DE L'AIR

1. OÙ SE SITUENT LES OBSTACLES ?
L'une des caractéristiques de la pensée enfantine est ce que les psychologues appellent "primat de la perception". Cela signifie qu'un enfant éprouve des difficultés à concevoir ce qui ne se perçoit pas et tout particulièrement ce qui ne se voit pas. En conséquence l'air, principalement lorsqu'il est immobile, n'est pas reconnu comme de la matière. Le vent est un phénomène familier dès l'école maternelle. Mais les élèves n'établissent pas facilement qu'il s'agit d'air en mouvement.
Un deuxième aspect est le langage commun qui emploie le mot "air" comme un synonyme de "vent" ou de "courant d'air" et qui laisse entendre aux jeunes enfants que l'air n'existe qu'à l'extérieur ("ferme la porte, tu fais entrer l'air...").

2. L'AIR EST-IL DE LA MATIÈRE ?
Bien sûr que oui ! Mais que signifient ces mots ? De nombreux enfants sont capables d'affirmer que dans une bouteille "vide" il y a en fait de l'air, que l'air est partout, etc. Mais au-delà des mots, comprendre que l'air est de la matière signifie :

la pleine conscience que l'air possède toutes les propriétés générales de la matière ;
l'aptitude à mener des raisonnements engageant ces propriétés pour expliquer certaines situations.

Quelles sont ces propriétés ?
À l'école, je pense qu'on peut avec profit travailler sur les suivantes.
- Permanence (non-apparition, non-disparition).
- Déplacement (l'air était ici, maintenant il est là).
-Poids (plus il y a de l'air dans un ballon, plus il est lourd).

Les deux premières propriétés sont bien sûr liées : tout déplacement d'air se fait sans apparition ni disparition. L'air, comme toute matière, obéit à une loi de conservation.

3. ACTIVITÉS POSSIBLES POUR CONSTRUIRE LA MATÈRIALITÉ DE L'AIR
L'objectif peut être poursuivi dès le cycle 2. Mais si aucun travail n'a été fait préalablement, il reste tout à fait adapté au cycle 3. De nombreuses situations intéressantes sont proposées dans le livre de l'élève "découverte des sciences" CP-CE1 de la collection Tavernier chez Bordas (édition de 1996), p.61. Il est facile d'en imaginer d'autres. Si toutes s'interprètent par un raisonnement impliquant déplacement et/ou conservation de l'air, je crois que l'ordre dans lequel elles sont travaillées n'est pas anodin. L'état de ma réflexion est le suivant.

1. Commencer par des situations de transvasement entre deux récipients nettement identifiés.

2. Continuer avec des situations qui s'interprètent par la présence de l'air, mais sans déplacement.

3. Enfin, terminer par des situations où intervient l'air de la pièce.

Voici un exemple pour chaque catégorie.

3.1. Transvasement entre deux récipients nettement matérialisés.

L'enseignant orchestre une mise en scène en présentant l'objet mystérieux. Il appuie sur la bouteille (ce que les élèves ne voient pas). Le ballon de baudruche se gonfle.

Une telle situation est immédiatement interprétée par les élèves par un déplacement d'air. Cela n'a rien d'illogique, ils savent qu'on gonfle un ballon en insufflant de l'air. Ils imaginent qu'une pompe est cachée sous le tissu. Lorsqu'ils découvrent la bouteille, ils formulent aisément et avec leurs mots un raisonnement comme le suivant : "quand on appuie, l'air sort de la bouteille et entre dans le ballon".

3.2. Situations où il n'y a pas de déplacement d'air.

Considérons, pour illustrer notre propos l'expérience suivante.

 

Les élèves n'anticipent pas tous la bonne réponse, mais après avoir réalisé l'expérience et éprouvé l'effort qu'ils font pour enfoncer la bouteille, ils parviennent à formuler une explication comme la suivante : "l'eau n'a pas pu entrer dans la bouteille parce qu'il y a déjà de l'air".

3.3. Situations où est impliqué l'air de la pièce
Voyons ce qui se passe si l'on perce la bouteille de la figure précédente (un clou préalablement chauffé donne d'excellents résultats). L'air peut s'échapper par le trou donc l'eau peut pénétrer dans la bouteille. Certains élèves estiment que grâce au trou, l'air peut entrer dans la bouteille et ainsi aspirer l'eau... Il faut donc se demander si l'air entre ou sort et imaginer une expérience pour le savoir (bulles à l'aide de liquide vaisselle ou petit papier témoin placé près du trou).

3.4. Poids de l'air
• L'expérience est classique. Il faut équilibrer une balance avec un ballon (foot ou basket) mal gonflé sur un plateau et une tare sur l'autre plateau. Il faut ensuite gonfler le ballon et comparer... Prendre soin d'opérer avec le même ballon en deux pesées et non en comparant deux ballons, l'un bien gonflé, l'autre mal gonflé (les enveloppes des deux ballons, même identiques, risquent de ne pas avoir le même poids). Ne pas opérer avec des ballons de baudruches : ils sont trop déformables ce qui expose à de mauvaises surprises dues à la poussée d'Archimède de l'air (inutile, je pense, de développer cet aspect ici).

• Du point de vue pédagogique, il faut bien sûr demander aux élèves d'anticiper. L'expérience sensible des activités sportives laisse croire à certains qu'un ballon mal gonflé est plus lourd qu'un ballon bien gonflé. Normal... Il rebondit moins, il fait mal aux pieds (foot) ou aux poignets (volley)... Le déroulement suit donc le schéma classique suivant : anticipation, débat, vérification, formulation.

En résumé...
Dès l'école maternelle, les enfants n'ont aucun mal à formuler que dans une assiette pleine de soupe, on ne peut plus rajouter de lait. Pour y parvenir, il faut enlever de la soupe... L'objectif, in fine, est de les faire accéder à une formulation de même structure : "L'eau ne peut pas entrer dans la bouteille parce qu'il y a déjà de l'air". "L'eau peut pénétrer dans la bouteille, parce que l'air peut sortir par le trou".
Si ce sujet est travaillé au cycle 3, il est utile de terminer par l'examen de situations courantes telles que le remplissage d'un verre d'eau. À mesure que l'eau pénètre dans le verre, l'air du verre s'en va. Où va-t-il ? Réponse : dans la pièce. Ces mouvements d'air ne sont pas visibles. Mais on sait qu'il en est ainsi parce qu'on a confiance dans le raisonnement qu'on met en œuvre. Au passage, on remarquera que l'évocation de situations de la vie courante arrive en fin de progression. Il faut en effet maîtriser le raisonnement "déplacement, conservation", pour qu'elles fassent l'objet d'une compréhension renouvelée.

B. LE CAS DE LA VAPEUR D'EAU
Le cas de la vapeur d'eau est beaucoup plus complexe que celui de l'air et il paraît raisonnable d'attendre le cycle 3 pour chercher à le traiter.

1. DES OBSTACLES TOUJOURS ET ENCORE !

• Le langage commun confond "vapeur d'eau" et "brouillard" en désignant, à tort, par "vapeur d'eau" ces gouttelettes d'eau à l'état liquide, en suspension dans l'air au-dessus des casseroles d'eau bouillante ou à proximité d'une douche chaude. La vapeur d'eau ne se voit pas ! Tout comme l'air, elle est incolore et inodore.
• Le primat de la perception fait donc obstacle pour accepter la présence de vapeur d'eau là où n'est visible aucun brouillard, aucune buée.
• Les élèves ont tendance à affecter à une substance l'état physique dans lequel elle se trouve le plus souvent. Ainsi, ils pensent que le fer est nécessairement solide et que l'air est toujours gazeux. En ce qui concerne l'eau, la conception est variable. Elle est liquide pour les plus jeunes enfants. Elle est soit liquide, soit solide, pour ceux qui ont accepté l'idée que glace et eau-liquide sont une même substance. Le langage courant conforte cette tendance. Quel scientifique ne s'est pas laissé allé à parler du changement d'état "d'eau en glace" ? Lorsque nous parlons d'air, nous sous-entendons toujours qu'il est gazeux, sinon nous précisons "air-liquide".

Concevoir l'eau à l'état de gaz relève de la même difficulté que concevoir l'air à l'état liquide...

• Une autre caractéristique de la pensée enfantine est le finalisme qui conduit l'enfant à considérer les événements comme déterminés par un but (une finalité), déterminé à l'avance, à l'image de ses propres actes intentionnels. Les raisonnements de cause à effet sont transformés en "pseudo-raisonnements" dans lesquels la finalité justifie la cause. Voyons quelques exemples.

La cause... ... implique l'effet		La cause est justifiée...	... par le but, la finalité, l'intention, la nécessité...
Le chat a des griffes...	... donc il peut attraper les souris.	Le chat a des griffes...	...pour qu'il puisse attraper les souris.
Dans les conditions normales, l'air est un gaz...	... donc on peut le respirer.	L'eau est un liquide...	... pour qu'on puisse la boire.
Dans les conditions normales, l'eau est un liquide...	... donc on peut la boire.	L'air est un gaz...	... pour qu'on puisse respirer.

• La coexistence de ces obstacles conduit à des difficultés fortes. En particulier, les élèves refusent d'admettre la présence d'eau dans l'air : "ce n'est pas possible, sinon on ne pourrait pas respirer, ça nous ferait tousser..."

Peut-on traiter ces obstacles à l'école ?
Ils sont trop présents et trop forts pour espérer mener un travail productif au cycle 2. Cela devient possible au cycle 3 en sachant bien que le sujet reste difficile. La vapeur d'eau, en effet, ne peut pas s'isoler, donc ne peut pas donner lieu à des situations expérimentales où elle intervient seule (contrairement à ce qu'on pouvait faire avec l'air). Elle est toujours mélangée à l'air ce qui implique, du point de vue didactique, de s'assurer que les élèves ont déjà une bonne maîtrise des situations faisant intervenir l'air.

Cela étant dit, voici quelques propositions adaptées au cycle 3.

2. DISPARITIONS APPARENTES...   APPARITIONS APPARENTES...

2.1. Comment les élèves les interprètent-ils ?
Lorsque des élèves de cycle 3, confrontés à une situation classique de séchage ou d'évaporation, doivent expliquer ce qu'est devenue l'eau, on trouve en général les trois interprétations suivantes.

a. L'eau disparaît purement et simplement (minoritaire en cycle 3).
b. L'eau s'échappe et se transforme en air (majoritaire en cycle 3).
c. L'eau se transforme en vapeur d'eau et se mélange à l'air (minoritaire).

Il serait intéressant de pouvoir les mettre à l'épreuve. Malheureusement, elles ne se prêtent guère à une vérification expérimentale. En revanche, il est très utile d'engager un débat pour que chaque élève justifie et relativise sa position en la situant explicitement par rapport à celle des autres.

2.2. Situations d'apparition apparente
Une première piste est de demander aux élèves de chercher des situations où de l'eau semble apparaître. Ils trouvent en général quelques exemples : buée sur les vitres des maisons ou des voitures ; brouillard sortant de la bouche en hiver ; buée sur les verres de lunettes… L'enseignant peut amener d'autres situations. La réflexion des élèves est sollicitée en leur demandant le plus systématiquement possible d'anticiper, de justifier ou encore d'interpréter. Voici deux exemples.

Un bocal fermé contenant des glaçons se recouvre d'eau extérieurement. Que s'est-il passé ? Attention : certains élèves vont prétendre qu'elle vient des glaçons... Un débat est nécessaire, suivi de contre expériences (et si, à la place des glaçons, on met simplement de l'eau dans le bocal ?)

Dans le prolongement, une bouteille vide en verre (en fait pleine d'air !) est mise au froid (réfrigérateur). Que se passera-t-il lorsqu'on la sortira ? Les élèves réfléchissent, anticipent, justifient avant que l'expérience soit réalisée.

2.3. Vaporisation suivie de condensation
Cette expérience peut difficilement être imaginée par les élèves, et en tout cas, elle est réalisée par l'enseignant. Il s'agit de faire bouillir de l'eau dans la pièce et d'observer, peu de temps après, de la buée sur une vitre éloignée de la source de chaleur (pour réussir, procéder un jour d'hiver, dans une salle fraîche, sans soleil sur les vitres). Les élèves ne manipulent pas, mais il est nécessaire d'organiser quand même un temps d'anticipation puis de débat.

2.4. Premières conclusions…
Dans un cas, l'eau semble disparaître... Dans un autre, elle semble apparaître... Dans le troisième cas, l'eau disparaît d'un lieu et réapparaît en un autre lieu...
Au cycle 3, rares sont les élèves qui se satisfont de disparitions ou d'apparitions pures et simples. Ces expériences peuvent fonder l'idée selon laquelle l'eau existe dans un état invisible… Mais elles n'apportent aucune preuve. Malgré elles, certains élèves continuent à interpréter l'évaporation de l'eau comme une transformation en air, et la condensation comme la transformation d'air (ou d'une partie de celui-ci) en eau.

2.5. Pour la petite histoire...
Les élèves ne sont pas les seuls à raisonner ainsi... Que l'on écoute régulièrement les présentateurs météo des chaînes de télévision qui sont des journalistes et bien rarement des scientifiques. Il n'est pas rare de les entendre expliquer que "de l'air chaud arrive du sud, de l'air froid arrive du nord, et, qu'en conséquence, il va pleuvoir". Il est très rare de les entendre évoquer le rôle de l'humidité contenue dans l'air.

3. ANALOGIES ET MISES EN RELATION

3.1. Idées générales
Les activités expérimentales, on vient de le voir, ne suffisent pas à apporter la preuve de l'existence de la vapeur s'eau en la distinguant bien de l'air. En revanche, la pensée d'élèves de cycle 3 (et tout particulièrement de C.M.) a majoritairement perdu ses caractéristiques enfantines et évolue à grands pas vers la cohérence et la rationalité. On va ainsi pouvoir prendre appui sur cette "pensée scientifique naissante" pour faire accepter les changements d'état comme une propriété générale de la matière qui obéit dans tous les cas à une loi de conservation. Il s'agit en somme de se défaire des cas particuliers pour construire, en interaction avec d'autres transformations de la matière, un cadre de pensée plus général, qui permettra une compréhension renouvelée du cas de la vapeur d'eau.

3.2. Toutes les substances changent d'état
Travailler sur le changement d'eau liquide en glace (et réciproquement) est utile, mais insuffisant pour fonder l'idée d'une propriété générale. D'autres changements d'état sont indispensables à envisager.
• Liquide-solide. Le chocolat et le beurre sont deux exemples classiques et utilisables. Ils sont toutefois situés à la limite car le chauffage tend à provoquer une transformation chimique qui rend la réversibilité imparfaite. La paraffine (bougie) est un exemple intéressant (attention cependant, car l'expérience peut présenter des dangers si la montée en température n'est pas maîtrisée). La soudure d'électricien nous donne une occasion unique de voir de nos propres yeux la fusion puis la solidification d'un métal. L'expérience est à faire par le maître devant un petit groupe d'élèves. Elle consiste à mettre de la soudure dans une petite cuillère et à chauffer quelques instants sur une flamme. La goutte liquide obtenue peut être versée d'une certaine hauteur sur une planche en bois. Elle se solidifie en pleine phase d'éclaboussure et peut être touchée au bout d'une quinzaine de secondes. Les élèves, même s'ils ne réalisent pas l'expérience, ne s'en lassent pas.
• Liquide-gaz. Les exemples envisageables à l'école ne sont, hélas, pas très nombreux. Hormis l'eau, on peut citer l'eau de Cologne ou d'autres liquides volatils (exclure l'éther pour des raisons de sécurité). On peut encore évoquer le butane dont tout le monde sait qu'il est gazeux dans les conditions habituelles, mais qui est conservé dans les bouteilles (ou dans les briquets) à l'état liquide.

3.3. Ce qui ne se voit pas existe quand même.
Le sel, en se dissolvant dans l'eau, disparaît de la vue. On sait qu'il n'a pas disparu car le goût atteste de sa présence.
L'eau de Cologne, en s'évaporant, se mélange à l'air. On ne la voit pas, mais l'odorat atteste qu'elle y est. Elle n'a pas disparu, elle ne s'est pas non plus transformée en air (sinon elle ne sentirait plus...).
L'analyse de ces exemples, où la perception joue encore comme point d'appui, peut conduire à étendre l'analogie : la vapeur d'eau ne se voit pas et ne se sent pas ; pourtant elle n'a pas disparu : elle s'est mélangée à l'air.

3.4. Conclusion
Aucun de ces exemples ne se suffit à lui seul. C'est leur convergence vers un objectif unique (la matière se transforme en respectant une loi de conservation) qui peut conduire à une certaine efficacité.

4. DIFFICULTÉS ET APPORTS DE LA BIOLOGIE : L'ÉVAPO-TRANSPIRATION DES PLANTES
Le rôle de l'eau est primordial dans les grandes fonctions du vivant. Malheureusement les mécanismes font presque toujours intervenir des transformations chimiques. C'est le cas par exemple de la respiration déjà évoquée : l'air expiré contient une quantité notable de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone et sa composition diffère nettement de celle de l'air inspiré. La question est difficile car la conservation a lieu au niveau des atomes, ce qu'on ne peut pas aborder à l'école.
Il y a, en revanche, un exemple tout à fait porteur : celui de l'évapotranspiration des plantes. L'eau, absorbée au niveau des racines, entraîne les sels minéraux dans la plante, et s'évapore par les feuilles. Des activités scientifiques et expérimentales sont possibles sur ce sujet. Il suffit de se demander ce que devient l'eau d'arrosage. Au cycle 2 on peut prouver qu'elle pénètre par les racines. Au cycle 3 on peut se demander si la plante conserve (ou non) toute l'eau qu'elle a absorbée. Deux expériences complémentaires nous intéressent ici. Leur principe peut être imaginé par des élèves.
• On arrose une plante, puis on recouvre la terre d'un film en plastique pour s'affranchir de l'évaporation directe. L'ensemble est ensuite pesé. Au bout de quelques jours, on constate une perte de poids et la terre s'est asséchée.
• En entourant les feuilles d'un sac en plastique, on obtient au bout de quelques heures de la buée à l'intérieur du sac.
Ces phénomènes de disparition et d'apparition apparentes sont à relier entre eux, et à ceux que nous avons déjà évoqués. Ils contribuent à comprendre ce qu'est la vapeur d'eau.

CONCLUSION
Ce rapide tour d'horizon ne prétend pas épuiser la question. On trouvera d'ailleurs des propositions complémentaires dans les articles cités en références. L'essentiel, toutefois, est que la matérialité des gaz va de pair avec la conservation de la matière. Ce pourrait être un objectif prioritaire à l'école. Cela ne peut se faire par une ou deux activités isolées. Il faudrait au contraire penser les progressions au niveau de l'école et du cycle. Si l'objectif est unique, les situations doivent être nombreuses et variées, et porter sur différentes substances (air, vapeur d'eau, soudure d'électricien, eau de Cologne...), certaines étant directement observables, d'autres non. Elles concernent de simples déplacements (cas de l'air) ou mettent en jeu des transformations (changements d'état, mélanges). Elles se situent dans le cadre disciplinaire des sciences physiques et dans celui de la biologie.

RÉFÉRENCES
Plé E., (1997), "Transformations de la matière à l'école élémentaire : des dispositifs flexibles pour franchir les obstacles", ASTER, n° 24.
Rolando J.M., (1999), "L'air, du cycle 1 au cycle 3", Grand N , , n° 64, I.R.E.M. de Grenoble.

Haut de page 

Les changements d'état en cycle 2
29/12/1999 Question d’Elisabeth Morel, enseignante de cycle 2 à l’école Michelet (36) khantou@club-internet.fr
Quels objectifs peut-on viser et quel déroulement de séquences peut-on envisager en cycle 2 ( CP ) concernant les changements d'état de l'eau.
Le point de départ est l'interrogation des élèves lors d'une séance de patinage : la glace est-elle de l'eau ? Comment la fabrique-t-on ?

24/01/2000 Réponse d’Elisabeth Plé :
Changements d’état de l’eau en cycle 2
La glace est-elle de l’eau ?
Voilà une bonne question ! Pour un enfant de cycle 2, l’eau c’est liquide, ça coule, c’est même le prototype du liquide… La glace, c’est froid, ça fond, et ça casse…, donc ce n’est pas de l’eau, ce n’est pas solide, et bien sûr c’est encore moins de l’eau solide…
Si vous souhaitez avoir plus d’informations à ce sujet, je vous renvoie à la première partie de l’article que j’ai écris dans Aster 24, " Transformation de la matière à l’école élémentaire : des dispositifs flexibles pour franchir les obstacles ".
Néanmoins, il est possible de travailler le sujet en CP. A ce niveau on visera une familiarisation pratique avec la glace. La question de la fabrication est une bonne entrée. On pourra en particulier rechercher des moyens, des endroits pour faire de la glace, et des glaçons (ce qui n’est pas tout à fait la même chose pour les enfants). Les glaçons pourront être fabriqués avec des objet faits pour (finalisme), mais on pourra aussi fabriquer des moules à glaçons.
Inévitablement ces glaçons fondront…et se posera la question de refaire des glaçons avec " l’eau de glaçons " Est-ce possible ?. On pourra rechercher des moyens pour les faire fondre au plus vite, ou au contraire les garder le plus longtemps possible dans la glace….En travaillant ainsi la réversibilité, on contribuera à construire le fait que la glace est de l’eau même si ce n’est pas la formulation à laquelle vous arriverez ( qui sera plutôt en terme de transformations).

Haut de page 

Flotte-coule dans différents liquides
31/01/2000 Question de Nicolas Demarthe, enseignant  dans la ZEP de Nogent sur Oise, ZEPNOGENT.60@wanadoo.fr
La séquence 7 du module sur les liquides s'intéresse aux objets qui coulent ou qui flottent dans d'autres liquides que l'eau. Nous avons pré-expérimenté sans les élèves et nos conclusions sont floues (déplacement des objets dans l'huile et le sirop plus lent, amorti de part la consistance de ces 2 liquides, par contre, pas de réelles différences sur la flottabilité des objets plongés dans différents liquides). Il est vrai que l'objectif de la séquence porte sur l'observation du comportement d'objets dans différents liquides et sur la consistance des liquides afin d'en déduire que les propriétés d'un liquide déterminent le comportement des objets qui y sont plongés. Cependant, la notion de densité n'apparait pas clairement dans cette séquence alors que préalablement, les enfants ont observé que l'huile et l'eau se superposent : donc densités différentes.
Faut-il démontrer aux élèves qu'un objet qui flotte dans l'eau peut couler dans l'huile,  et d'abord est-ce exact ?(nos expériences, en ce domaine, sont peu probantes)

04/02/2000 Réponse d’Elisabeth Plé :
La flottaison sur différents liquides :
Je décompose votre question en deux parties et je me permets une petite réflexion personnelle sur le traitement de ce sujet en classe.
1. Est-ce exact qu’un objet qui flotte sur l’eau peut couler dans l’huile ?

Deux liquides, non miscibles entre eux vont se superposer. C’est le liquide le plus dense qui ira au fond. Prenons par exemple 3 liquides, l’eau, l’huile et l’alcool, on peut parfaitement dire que l’huile flotte sur l’eau, ou que l’alcool flotte sur l’huile.
Cette loi de comportement des liquides est d’ailleurs identique à celle des objets solides pleins sur l’eau. Parmi ces objets, ceux constitués de matière de densité supérieure à 1, coulent ( le verre, le fer….), les autres flottent [ la glace, le bois (pas trop exotique..), la bougie….].
Les objets qui coulent dans l’eau (d>1) couleront bien sûr dans tous les liquides de densité inférieure à 1 (huile et l’alcool dans notre exemple).
En revanche, un objet qui flotte sur l’eau ( d <1), flottera sur l’huile si sa densité est inférieure à celle de l’huile ( dont la densité dépend de la nature de l’huile : tournesol, colza, olive…, et surtout de la température). Si sa densité est supérieure, il coulera…
Prenons un glaçon, il flotte sur l’eau, il flotte aussi sur l’huile ( sa densité est donc inférieure à celle de l’huile, tout du moins celle que j’ai utilisée..), mais il coulera dans l’alcool à 90°.
Si on le dépose dans un tube où sont superposés les 3 liquides, on le voit traverser l’alcool et s’arrêter sur l’huile. On peut même alors observer les gouttes d’eau liquide qui se détachent du glaçon et, puisqu’elles sont plus denses que l’huile, vont rejoindre l’eau du dessous….( c’est très beau..).
Il en sera de même d’un objet en bois (en chêne par exemple).
Pour qu’un objet flotte sur l’eau et coule dans l’huile il faudrait que sa densité soit intermédiaire entre 1 et celle de l’huile. Ce n’est pas forcément facile à trouver, le mieux c’est de le fabriquer !
Pour cela, on peut prendre par exemple un petit flacon bouché, genre échantillon de parfum et y ajouter de l’eau, de manière à ce qu’il soit juste en limite de flottaison sur l’eau. (ainsi sa densité sera proche de 1 et supérieure à celle de l’huile). Il flottera sur l’eau, mais coulera dans l’huile, et a fortiori dans l’alcool.

2. Faut-il le démontrer aux élèves ? 
Bien sûr la notion de densité est parfaitement inaccessible à l’école primaire…, mais on peut malgré tout viser la découverte par les élèves de lois de comportement des objets sur différents liquides.(je ne l’ai jamais testé dans une classe, mais la réflexion que vous venez de m’inviter à faire sur le sujet me donne envie d’essayer…Merci.).
Ainsi on pourrait se constituer une colonne de liquides référence (en superposant plusieurs liquides, par exemple alcool, huile, eau) et préparer 3 récipients contenant chacun les 3 liquides en question ainsi que 5 objets : glaçon, bille en bois, bille en verre, bille en acier, petit flacon ci dessus. Dans le récipient contenant l’eau les enfants pourraient tester le comportement de ces objets, ensuite prévoir le comportement de ces objets dans l’huile et dans l’alcool et le vérifier. Ils pourraient alors vérifier leur explication en déposant leurs objets dans la colonne contenant les 3 liquides superposés.
On en conclurait que si les liquides se superposent ainsi :

• un objet qui coule dans l’eau coulera forcément dans les liquides qui sont au dessus
• un objet qui flotte dans l’eau, peut couler dans l’huile
• un objet qui coule dans l’huile, coulera forcément dans l’alcool.

 Une réflexion personnelle sur le sujet : (au delà de la question posée)
 Grâce à votre question j’ai regardé d’un peu plus près le module insights sur les liquides et en particulier la partie concernant la flottaison. Concernant la flottaison sur l’eau, je regrette qu’on en reste à du factuel sans inviter les enfants à aller vers la recherche d’une explication. Certes le concept de densité est parfaitement inaccessible, mais il est cependant possible d’atteindre une explication avec le niveau de formulation suivant : " il y a de la matière qui flotte (bois, la bougie, le polystyrène, le liège) et de la matière qui coule, (le fer, le verre, l’aluminium…). Un objet en matière qui flotte, flotte toujours. Un objet en matière qui coule, s’il est plein, il coule, s’il est creux, il flotte ou coule, ça dépend de l’importance du creux ".

Haut de page 

L'hiver et la glace en cycle 1
15/01/2000 Question de Karine Auger, enseignante en cycle 1 dans le département 92, à lécole La Fontaine, karine.auger@asfi-fr.com
Je suis enseignante en petite section maternelle. Nous abordons le thème de l'hiver. J'aimerais montrer aux enfants ce qu'est la neige : les cristaux de neige et faire des expériences avec eux sur le froid : glaçons. J'aimerais alors leur faire prendre conscience de la notion de froid. Merci d'avance pour votre précieuse aide !

24/01/2000 Commentaire de l'équipe "La main à la pâte" à André Laugier:
Il nous semble qu'une référence à votre publication dans le BUP n° 806 de 1998 pourrait intéresser l'enseignante (l'histoire du loup Isengrin dont la queue reste coincée dans l'eau gelée).

24/01/2000 Première réponse de André Laugier :
"Lactivité Isengrin" est au départ plutôt conçue pour une moyenne / grande section. Je n'ai jamais pratiqué cette activité avec des tous petits. je vais en discuter avec des enseignants de petite section et je rédigerai quelque chose. Meilleurs voeux à toute l'aquipe "Lamap".

01/02/2000 Deuxième réponse de André Laugier :
Bonjour, un petit mot pour dire où j'en suis par rapport à la question sur le changement d'état en petite section. Les enseignants contactés ont été de mon avis sur la difficulté pour transposer en PS l'activité "Isengrin" telle qu'elle est évoquée dans le BUP. J'avais proposé cette activité comme un des moyens possibles pour amener les enfants à passer d'un regard purement affectif sur des événements à un regard plus scientifique, plus rationnel. Cette activité qui fonctionne très bien en GS et même en MS à partir de la fin de l'année nécessite chez les enfants la capacité à analyser une situation, à relier cette situation évoquée à des événements déja vécus par eux.
Cette capacité à percevoir l'analogie entre des situations au premier abord différentes (Isengrin en train de pêcher, le père ou la mère qui met de l'eau au congélateur pour fabriquer des glaçons par exemple) pour remarquer que dans les deux cas de l'eau change d'aspect et de propriétés pour les mêmes raisons (il fait froid) ne nous paraît pas pouvoir être attendue chez des PS (3 ans). A ce niveau les enseignants se "contentent" de faire parler les élèves sur des événements récents de leur vie quotidienne : "Ce matin il y avait de la glace dans le caniveau, de la neige dans la cour, des enfants ont mis de la neige dans leur poche pour la rapporter à leur maman le soir, etc".
L'activité langagière est organisée autour de ces événements mais il ne semble pas réaliste d'engager des enfants de trois ans dans la résolution d'une problématique nécessitant une activité d'investigation de type scientifique (comment garder de la neige longtemps ?; pourquoi la poche dans laquelle j'ai mis la neige est mouillée ?; etc.). Des manipulations peuvent et doivent être proposées à ces enfants de PS: des glaçons colorés avec de la menthe à l'eau, du sirop de grenadine, des glaçons d'eau sucrée ou salée, etc.) mais dans ce cas le schéma serait : l'enseignant propose une manipulation ---------> l'enfant éprouve des perceptions (chaud, froid, sucrée, salée, etc. ---------> il apprend à distinguer, reconnaître, puis nommer ces perceptions --------> un dessin lui permet de communiquer ce qu'il a fait.
Ceci dit il y a très peu de séquences "découvrir le monde" effectivement proposées au cycle 1 en général et en PS en particulier. C'est un domaine qui a été me sembe-t-il assez peu exploré par les pédagogues et les didacticiens (les PE2 qui font leur mémoire avec moi autour de l'utilisation du site la main à la pâte ont fait cette critique). Aussi dans les prochains jours je vais vous envoyer une fiche présentant l'activité Isengrin pour des MS / GS. Vous verrez si celà vaut le coup de la mettre sur le site, s'il faut la retravailler, dans quel sens. Je ne me vexerai pas si elle reste dans les cartons! J'aimerais évidemment beaucoup que des enseignants essaient de mettre en oeuvre cette activité que je pratique depuis plusieurs années avec des PE2 dans le cadre de leur mémoire) et me fassent parvenir critiques et suggestions.
Note des médiateurs : allez consulter la séquence d'activités Histoire et changement d'état.

Haut de page 

Quelles expériences pour expliquer le vent en cycle 2 ?
17/02/2000 Question de Sylvie Boningue, enseignante en cycle 2 dans le département de la Creuse, à l'école de Dun le Palestel, Eco.Dun.palestel@wanadoo.fr
Quelles expériences peut-on mettre en place pour expliquer ce qu'est le vent?

04/03/2000 Réponse de Elisabeth Plé:
Voilà une réponse beaucoup moins rapide que le vent, mais avec des expériences inédites que j'ai testées à toutes les fenêtres de ma maison... Elle donne suite à une question précédente sur le vent et réutilise le papier de soie qui a fait l'objet de plusieurs échanges sur la liste. Mais c'est un peu limite pour le cycle 2! Je n'ai pas gardé l'expérience avec le four, car ils sont généralement équipés d'un ventilateur pour accélérer la convection.

Qu'est ce que le vent ? Comment se forme t-il ?

2 remarques préalables :

Quelles occasions déclenchent cette question ? En cycle 2, il est intéressant de construire le fait que « le vent est de l'air en mouvement ». vous pourrez à ce propos vous reportez à la contribution que j'ai apportée sur ce site le 12/04/1999, et qui est archivée dans la rubrique technologie sous le titre « air, vent et cerfs-volants ». Je conseillais de faire rechercher aux enfants des solutions pour créer du vent dans la salle de classe en mettant l'air en mouvement en particulier grâce à des objets techniques : gonfleur, pompe, soufflet, ventilateur, sèche-cheveux. Evidemment les enfants curieux (et ils le deviennent rapidement avec ce genre de démarche) ne manquent pas de poser une question du type: « et sur Terre , où se trouve le soufflet ? »....Par ailleurs, le fait de se familiariser pratiquement avec le vent lors d'activités de météo, ou bien des événements exceptionnels comme la « tempête de la fin 99 » déclenchent aussi ce genre de questionnement.
L'apport de la littérature de jeunesse : « Les secrets de l'air » édité par les petits débrouillards chez Albin Michel suggère d'illustrer expérimentalement la formation du vent à partir du réfrigérateur. Malheureusement le résultat est hasardeux et pas très convaincant pour des enfants de cet âge. Le N°15 de février 2000 de l'excellente revue pour les 8-12 ans « Science et vie Découvertes » apporte à travers son article « D'où vient le vent ? » de bonnes explications, mais pas d'expériences réalisables avec des enfants de cycle 2.  « L'air et le vent » de J.P. Maury dans la collection Echos Hachette apporte des explications sur la formation des vents locaux, tels que brise de Terre ou brise de mer (pour des enfants de cycle 3)
Comment expliquer la formation du vent ?
 Le vent n'est pas dû à des effets mécaniques, mais à des effets thermiques. L'air chaud monte dans de l'air plus froid. L'air froid descend dans de l'air plus chaud. Pour qu'il y ait vent il faut 2 masses d'air à deux températures. Si localement l'air est chauffé, il monte, laisse un vide et l'air froid s'y engouffre, il se déplace, le vent souffle.
Comment le montrer expérimentalement?
Si les enfants se sont familiarisés avec le vent, ils connaissent des moyens pour repérer la direction du vent : girouette bien sûr, mais aussi drapeau et fumée (on voit cela dans tous les manuels). Nous allons utiliser ces 2 moyens, fumée de cigarette et papier léger (papier de soie) pour visualiser les déplacements d'air.
L'air chaud monte ?
Approchons uns cigarette d'une plaque chauffante allumée depuis un certain temps, tout en la maintenant à l'extérieur de celle-ci. Si on déplace la cigarette autour de la plaque, on s'aperçoit que la fumée est comme happée au dessus de la plaque.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

L'air froid descend ?

Pour montrer que l'air froid descend, on peut prendre un bac à glaçons assez grand, attendre un peu qu'il refroidisse l'air environnant et souffler de la fumée à hauteur de ce bac à travers une paille. On constate alors que la fumée est entraînée par l'air froid vers le bas.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Visualiser les mouvements d'air à une plus grande échelle :

Matériel : une feuille de papier très léger du type papier de soie (commercialisé en librairie par Canson ou bien récupéré dans les boîtes à chaussures).

La masse d'air chaud sera une salle bien chauffée, la masse d'air froid sera l'air extérieur, un jour assez froid et sans vent.

Ouvrir une fenêtre et attacher en haut votre feuille de papier de soie, on constate qu'elle est soufflée vers l'extérieur. Explication : dès que la fenêtre est ouverte, l'air de la pièce, plus chaud que l'air extérieur, monte dans l'air extérieur plus froid et pousse la feuille vers l'extérieur. Il est intéressant de refaire l'expérience à une fenêtre diamétralement opposée et faire le même constat.

En revanche si on suspend la feuille en bas de la fenêtre, on constate qu'elle est soufflée vers l'intérieur. Explication : l'air froid de l'extérieur vient combler le vide laissé par la montée de l'air chaud et pousse la feuille vers l'intérieur.
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

A l'échelle de la Terre : Toutes les zones sur Terre ne sont pas réchauffées de la même manière. Par exemple, au cours d'une journée ensoleillée il y a de grandes différences de températures entre la mer et la Terre, ce qui créera des brises locales. De même à l'échelle de la planète les différences de température créent des mouvements d'air.
 Et en cycle 2 ?... Il me semble qu'on ne peut aborder ce problème que si les enfants se posent réellement la question. Autrement dit, cette question ne peut pas constituer un objectif de cycle 2 mais elle peut, le cas échéant, être traitée.
 Sur quel mode ? Ce sera plutôt un apport informatif du maître illustré d'expériences sur le mode interactif. A vous, en fonction de votre pratique habituelle de classe d'utiliser les informations et les expériences proposées. Il pourra être utile, à terme, de demander aux élèves de réaliser une synthèse écrite de l'explication, qui sera ensuite discutée collectivement. Bonnes expériences et si vous expérimentez réellement avec vos élèves, je suis intéressée par leurs réactions.... Merci.

Haut de page 

Une question à poser en classe de neige (cycle 3)
16/03/2000 Question de Nicolas Rigault,  nimo5@caramail.com
Quelle question peut-on poser pour commencer une séance de sciences sur l'eau et plus précisément sur la neige lorsque l'on fait cours dans le cadre d'une classe de neige.Une question qui permet d'aboutir sur les changements d'état [le passage de l'état solide(neige) à l'état liquide(eau)].

29/03/2000 Réponse de Elisabeth Plé:
Tout d’abord, excusez moi de ne pas répondre " tout schuss " à votre question. Vous vous demandez " quelle question on peut poser pour commencer une séance sur l’eau à partir de la neige, dans le cadre d’une classe de neige, et en vue d’étudier les changements d’états ".
En effet, une séance ne démarre pas forcément par une question frontale . On préfèrera bien souvent une mise en situation, bien choisie par l’enseignement en fonction du problème à traiter et qui débouchera sur un questionnement de la part des élèves. Ainsi, plusieurs pistes (problèmes) vous sont ouvertes :
Comment, quand et pourquoi la neige fond t-elle ?
Ce qui est en jeu ici, est de faire découvrir que :

• la neige fond à condition qu’elle reçoive de la chaleur de l’extérieur ( donc de faire découvrir que la neige fond si elle est placée dans un milieu à une température supérieure)
• sa température reste constante et égale à 0°C pendant la durée de fusion

 Cette activité peut démarrer par la recherche de solutions pour faire fondre de la neige, le plus rapidement possible (par exemple, la main, le radiateur, une plaque chauffante, le Soleil, de l’eau chaude….) . Les essais vont rapidement poser le problème de la séparation de variables : pour pouvoir comparer, nécessité d’un témoin et nécessité de se placer dans des conditions identiques (quantité et même récipient). On pourra alors comparer, dans la mesure du possible, la température des sources. On pourra aussi comparer la température de la neige en train de fondre dans les différents cas…. Et en tirer les conclusions.
Sur les pistes (de ski), les enfants vont probablement faire des observations surprenantes : les cailloux (sur la neige) font fondre la neige. Il en est de même des pylônes des remontées mécaniques (à leur base la neige fond plus rapidement). Ils relèveront ces observations à condition qu’ils se soient investi dans leurs travaux de recherche. Les faits sont alors perçus, car non conformes aux conclusions tirées en classe. Ces questions peuvent être un nouveau point de départ pour étudier comment faire fondre la neige le plus rapidement possible au Soleil… ( " piste réservée aux bons skieurs "…..)

• Comment empêcher la neige de fondre ?

Ici, ce ne sont pas les changements d’états qui sont visés, mais la découverte des isolants thermiques. L’entrée à partir de la neige est particulièrement motivante pour les enfants. Puisque la neige fond dès qu’on la rentre dans une salle chauffée, on peut leur demander de trouver des solutions pour conserver la neige le plus longtemps possible.
Il sera alors intéressant de mettre la neige dans des gobelets en plastique et rechercher différentes solutions ( en prenant soin de prévoir un témoin). Bien sûr le freezer sera rapidement sollicité, puis les objets qui habituellement conservent le froid : boites en polystyrène pour conserver les glaces, la bouteille thermo, la glacière. Evidemment ils ne penseront pas à mettre les gobelets de neige dans la laine de verre, ou dans un pull de laine, ou dans une couverture ( ces objets apportant pour les enfants de la chaleur….). Après la première investigation, une réflexion sera donc nécessaire pour amener les enfants à trouver le point commun des objets qu’ils ont d’abord sélectionnés. Le terme isolant est rapidement prononcé. On testera alors d’autres isolants, par exemple la laine de verre. Ils ne penseront pas au pull de laine (la laine ça tient chaud), on pourra les inviter à tester la laine. Ils seront persuadés qu’elle va faire fondre la neige. La surprise engendrée par le résultat va relancer le débat sur les isolants thermiques….

• Qu’est ce que la neige ? ( mais attention, c’est une piste noire !). Bonnes expérimentations, mais surtout bon ski !

Haut de page 

Activités en classe  de neige au cycle 2
16/03/2000 Question de Nicolas Rigault,  nimo5@caramail.com
Quelle question peut-on poser pour commencer une séance de sciences sur l'eau et plus précisément sur la neige lorsque l'on fait cours dans le cadre d'une classe de neige. Une question qui permet d'aboutir sur les changements d'état [le passage de l'état solide(neige) à l'état liquide(eau)].

29/03/2000 Réponse de André Laugier:
Bonjour, le questionnement de départ pour un travail sur les états de l'eau va évoluer sur l'ensemble du cycle 2 et ne sera pas le même pour une GS ou pour un CE1. Pour choisir un questionnement de départ il peut être intéressant pour l'enseignant de préciser jusqu'où il souhaite aller avec ses élèves (quels objectifs notionnels).
En fin de cycle 2 un enfant doit savoir que la glace, le givre, la neige, le brouillard c'est aussi de l'eau (pour un enfant de cet âge là, l'eau c'est forcément l'eau qui coule comme celle que l'on boit). Personnellement j'écarterais au cycle 2 tout ce qui concerne l'eau à l'état gazeux, la fameuse vapeur d'eau qui ne se voit pas, ne se sent pas et dont l'existence ne peut être pour un enfant de cycle 2, qu'un objet de pensée qui permet conceptualiser ce que devient l'eau entre l'état liquide (je peux tremper mes mains dedans, je peux la boire, elle mouille, etc.) et l'eau à l'état solide (elle est froide, je peux l'attraper, etc.). Si on se centre au cycle 2 sur cette idée de coexistence et de transformation eau état solide / eau état liquide alors des questionnements de départ possibles en classe de neige pourraient être : - comment garder de la neige ? des aiguilles de glace (les stalactites qui pendent des toitures le matin), peut-on attraper et garder un flocon de neige pour le dessiner ? etc. Dans tous les cas les enfants constatent qu'ils se retrouvent rapidement avec de l'eau liquide dans les mains. - à partir de là on peut engager les enfants sur la recherche de moyens permettant de garder le plus longtemps possible de la neige ou le morceau de glace. il ne s'agit pas de faire au cycle 2 les activités isolant / conducteur thermique qui seront systématisées au cycle 3 mais d'amener les enfants à concevoir que suivant les conditions chaud / froid l'eau se présente tantôt à l'état solide et tantôt à l'état liquide. - à partir de ces activités on pourra bien sûr se poser la question de savoir si avec de l'"eau" (eau à l'état liquide) on peut obtenir de la glace (eau à l'état solide). Que faudrait-il faire ? ("donner du froid" à l'eau), Comment ? en classe de neige mettre de l'eau liquide dehors la nuit, en classe utiliser le mélange réfrigérant (glace + sel voir fiche Ysengrin cycle 1) - au CE1 uniquement, utiliser un thermomètre pour observer à quelle température se fait ce changement. * * * * * * Je profite de l'occasion donnée par cet échange pour dénoncer une "expérience" souvent présentée comme point de départ crucial pour engager les enfants dans l'idée que l'eau s'évapore : celle de l'observation de flaques d'eau qui dans la cour sèchent en quelques heures aprés la pluie. Attribuer le séchage des flaques à l'évaporation de l'eau, c'est négliger le fait que la plus grande partie de l'eau ainsi "disparue" s'est infiltrée dans le sol. Il suffit pour s'en convaincre de laisser dans une assiette de l'eau sur le rebord d'une fenêtre pour constater que plusieurs jours après l'eau est toujours là !
Il faut se méfier des observations et des interprétations qui ne sont évidentes que pour l'enseignant qui est le seul à savoir ce qu'il faut voir. une réflexion personnelle toujours, c'est que nous avons facilement tendance dans nos propositions d'activité à privilégier une lecture orientée des phénomènes alors que nous affirmons par ailleurs constamment qu'un des objectifs de la main à la pâte et de favoriser chez les enfants la capacité d'avoir une multi-lecture d'un même phénomène. Apprendre à voir autrement ce que l'on a l'habitude de voir, ne pas s'enfermer et enfermer nos élèves trop vite dans une grille de lecture d'un phénomène voilà me semble-t-il une compétence caractéristique de l'activité scientifique que l'école doit contribuer à développer chez les jeunes enfants. Cordialement.

Si on les sollicite davantage, ils disent que l’eau a disparu, ou qu’elle s’est transformée en air. Ils ne conçoivent pas l’existence d’une substance à l’état invisible. Cet obstacle, que nous avons étudié de près, (voir Aster24), n’est pas facilement franchissable dans le cas présent. Il est en effet renforcé par un raisonnement des enfants sous forme de pensée catégorielle : l’eau est pour les enfants le prototype des liquides, elle s’oppose de ce fait à l’air et aux gaz. De plus le langage courant ne facilite pas les choses : dans la vie quotidienne, on parle bien de vapeur d’eau, par exemple quand on ouvre la cocotte minute, mais alors ça se voit !….  

Pas étonnant donc que vous éprouviez des difficultés. (ça ne fait pas beaucoup progresser, mais ça rassure !)

Haut de page 

 Pourquoi les enfants ne comprennent-ils pas les expériences sur l'évaporation et la condensation?
31/03/2000 Question de Sylvain Morel, étudiant,  sylvain.morel@caramail.com
Je suis en PE1. Lors d'un stage j'ai réalisé plusieurs séance sur l'évaporation. J'ai présenté aux enfants l'expérience suivante : on pose à l'intérieur d'un saladier contenant de l'eau et fermé par du papier film une tasse. On pose le saladier sur le radiateur et, au bout de quelques jours, le niveau d'eau a baissé dans le saladier, des gouttes sont apparues sur le papier film et de l'eau apparaît dans la tasse. Après confrontation des idées pour expliquer le phénomène, et malgré mes explications, plus de la moitié des élèves n'a pas été convaincue par le fait que de l'eau s'évaporait, montait dans le saladier sous forme de gaz et se recondensait au contact du papier froid. Pourquoi ont-ils autant de problème pour comprendre ce phénomène et comment y remédier ?

10/04/2000 Réponse de Elisabeth Plé: