Pourquoi le bateau flotte-t-il?
Jacqueline Bouttier		Ecole Roger SEMAT 93200 SAINT-DENIS	juin 1999

Thèmes précis abordés Le monde de la matière et des objets

Cycle 2

Points du programme Etude des propriétés de quelques matériaux usuels (" Eau ", bois, plastique, fer…)

Manuel de référence : " L’éveil par les activités scientifiques " Collection R. Tavernier -Bordas

Le mot du maître

Objectifs
Liés aux notions

Etude des paramètres influant sur la flottabilité :

• matière,
• forme,
• remplissage

en fixant implicitement les variables : découverte de l’effet du remplissage par du sable ou des cailloux pour un volume donné, découverte des matériaux qui coulent (métal, verre) et des matériaux qui flottent (bois, polystyrène), puis, pour les matériaux qui coulent la distinction entre matériaux creux (boîtes, bouteilles) et pleins. (La notion de masse volumique ne peut être explicitée davantage au Cycle 2.)

Liés aux attitudes

• Savoir anticiper et justifier des propositions
• Travailler à deux ou en groupe : se mettre d’accord, défendre son point de vue, accepter un autre point de vue
• Faire débattre les élèves entre eux pour résoudre des problèmes

Liés à la maîtrise de la langue

• S’entraîner à la maîtrise de la langue parlée en pratiquant l’argumentation, l’explicitation, l’explication, la description
• Comprendre la fonction de l’écrit comme trace mémorisée du discours à travers la pratique de " dictée à l’adulte "
• S’approprier la fonction d’une fiche technique de construction
• Savoir utiliser un codage symbolique
• Travailler la représentation schématique
• Aborder l’étude des écrits de type documentaire
• S’entraîner à la maîtrise de la langue écrite à travers l’écriture de mots ou de phrases
• Objectifs spécifiques à chaque séance :

bilan

Bilan du travail

par Jacqueline BOUTTIER

D’un point de vue personnel :

• Ce travail serait à refaire et je m’y prendrai certainement autrement. Le point de départ aurait pu être une problématique liée à la construction d’un bateau, plus dans l’idée d’un projet personnel de l’élève, des problèmes inhérents à ce défi auraient été soulevés et auraient constitués le terreau de nos investigations.
• Des questions quant à l’adéquation de ce travail au projet " Main à la pâte " se sont posées.

• Evaluer ce que l’on peut institutionnaliser avec des enfants de C.P. fut aussi un véritable dilemme : il s’agit de ne pas rester dans l’observation pure mais d’apprendre de véritables notions.
• La place de l’écrit et du cahier d’expérience n’ont pas été exploité au mieux. Tout d’abord, je ne voyais pas comment utiliser ce cahier. Mais puisque le principe N°5 de " Main à la pâte " en faisait cas… je l’ai inclus sans avoir vraiment réfléchi à son utilisation.

• Les familles n’ont pas été partie prenante du projet. Bien que nous ayons fait une réunion dans laquelle nous expliquions notre travail (à très peu de parents !), les relances n’ont certainement été assez nombreuses pour y impliquer les parents.
• Le fait d’envoyer ces fiches sur internet m’a paru lourd à mettre en place. Il faut du temps et des compétences que je n’ai pas. Le directeur de l’école prenait alors le relais mais ma présence semblait également nécessaire afin que cela soit fait comme on le désirait.

L’accompagnement lors du travail effectué fut conséquent.

La correspondance avec un PIUMF physicien, Philippe Germain, m’a parut très constructive

Les stages organisés à l’IUFM de Livry Gargan ont eux été rassurants, car les dialogues de vives voix, ont permis d’évoquer, avec simplicité, les incompréhensions et les difficultés de mise en œuvre du projet " Main à la pâte ".

La présence de Audrey, polytechnicienne rattachée sur notre école, fut aussi la bienvenue, elle a apporté une aide pratique non négligeable et son regard extérieur apportait fraîcheur et questionnement. Je salue au passage son efficacité et sa simplicité.

• La démarche d’apprentissage proposée dans le cadre " main à la pâte " fut, pour moi, l’objet d’une réflexion menée bien avant qu’arrive cette expérience, lors de mes lectures, de mes observations, à travers l’écriture d’un mémoire et de ma pratique quotidienne de la classe, j’ai eu forcément à me pencher sur la question " Comment un enfant apprend-il ? "

Hypothèse N°2 " Apprendre se fait aussi dans un contexte d’interactions sociales. "

• la prudence dans les affirmations,
• l’objectivité dans l’observation de résultats et le goût de la vérification,
• l’affinement de la réflexion autour de la formulation des hypothèses (qui ont sans cesse évoluées au cours de notre travail, les hypothèses farfelues ayant peu à peu laissées place à des hypothèses pleines de bon sens),
• les modalités du travail en groupe (les concessions ont pris du terrain),
• l’utilisation du codage symbolique et de la représentation schématique,
• les pratiques d’argumentation : justifier, décrire, expliciter, expliquer, relater sont autant d’actions qui ont été menées de front est qui ont permis de travailler le langage oral et plus encore de faire respecter le point de vue de chacun et d’assurer sa personnalité en " se découvrant comme sujet de parole et de connaissance ", appelé " citoyenneté constructive " dans un texte de " Main à la pâte "

Ceci est mon constat, fait à travers l’observation des réactions des élèves qui sont devenus de plus en plus exigeants par rapport à ce qui était dit, fait, décrit ou dessiné.

Je reprends les paroles d’une de mes élèves Sérina qui me répond à la suite d’une demande d’anticipation sur ce qui va se passer si on mélange deux produits : " moi, je ne sais pas, il faut que j’essaye avant de savoir, tu le sais bien ; tu veux que j’imagine alors… "

Lors de la première séance de travail, aucun élève de la classe n’envisageait la possibilité de l’expérimentation : " faire pour de vrai " pour " voir si ça marche " ne paraissait pas être une démarche possible à l’école.

L’évaluation des attitudes est toujours très difficile. Elle est parfois subjective car l’enseignant a souvent tendance a n’ observer que les comportements et ne garder que les propos des élèves qui vont dans le sens de son travail, ceci réconforte, rassure et encourage.

Néanmoins, je pense que tous les élèves ont augmenté leur niveau d’exigence par rapport à ce qui peut être exprimé, l’avis critique a remplacé l’avis spontané irraisonnable. Il s’appuie plus sur l’observation, sur la réflexion et sur l’analyse. On pourrait mettre en place une évaluation sous la forme d’une grille individuelle qui pointerait, pour chaque élève, toutes les compétences transversales abouties.

Reste à faire l’analyse précise d’une évaluation de ce travail :

1. Les élèves seront confrontés à la même affiche que celle qui fut le prétexte à notre séquence de travail. (Cette affiche représente un navire qui flotte sur la mer.)

Les élèves avaient, lors de la première séance, émis des hypothèses par rapport à la question qui leur était alors posée : Pourquoi ce bateau flotte-t-il ?

Ces réponses avaient été soigneusement recopiées sur une grande affiche. Cette affiche leur est alors présentée et l’on discutera ensemble sur ce qu’il s’agit de valider ou d’invalider.

2. Une évaluation individuelle rendra compte plus précisément des acquis des élèves.

 Bilan du travail

par Sylvie DIDOLI

 L’idée du projet " Main à la pâte " de se pencher sur l’apprentissage des sciences à l’école primaire est, bien évidemment, très intéressante.

En effet, les sciences ne sont pas bien enseignées à l’école primaire, ou plutôt, les écoles n’ont pas souvent les moyens d’enseigner les sciences comme il le faudrait : les classes sont souvent mal équipées, voire pas équipées du tout (pas de point d’eau à proximité…) et tout le matériel nécessaire aux diverses expériences est souvent inexistant. Il faut penser en effet qu’une expérience, quelle qu’elle soit, menée en classe entière, demande beaucoup de matériel.

Par ailleurs, mis à part le problème du manque de matériel, une autre difficulté se pose souvent : il s’agit du manque de formation des enseignants en ce qui concerne les sciences, et parfois même un manque de maîtrise de certains sujets scientifiques de leur part.

A ce propos, une formation dans ce domaine serait sûrement nécessaire pour initier et motiver ainsi les enseignants.

Tout ceci pour avouer que, personnellement, je n’aurais pas " osé " me lancer dans un tel projet si j’avais été " seule ".

Mais j’ai la chance, cette année, de travailler avec une institutrice confirmée qui a tout de suite été prête à se lancer dans ce projet.

Nous avons donc décidé de mettre nos élèves de CP, dès le mois d’octobre, en réelle recherche scientifique en les confrontant à un problème posé par une photo d’un paquebot flottant sur la mer.

La question a été : " Comment fait le bateau pour flotter ? "

Les hypothèses des élèves avaient alors été notées : ce fut l’occasion de s’apercevoir qu’il existait des confusions dans le vocabulaire, que beaucoup d’élèves ignoraient le sens des mots " flotter " et " couler "…

A la suite de cette question, l’idée nous est venue de proposer aux élèves différents objets et de leur demander de donner leur avis quant au comportement de ces objets dans l’eau.

Tous les élèves avaient des opinions très différentes, mais l’idée d’" essayer ", de " faire l’expérience " pour savoir ne les avait même pas effleurés. Certains avaient même dit qu’on ne saurait jamais comment se comporteraient les objets dans l’eau.

C’est lors de ces réflexions qu’il nous a paru très important de faire prendre conscience aux élèves que l’expérimentation était un moyen de rechercher le " pourquoi " et le " comment " de ce qui nous entoure.

 Comment s’est articulée notre progression ?

Après avoir observé le comportement de tous les objets dans l’eau, tous les élèves ont pu faire les mêmes conclusions : ce qui leur a montré qu’en règle générale, il est impossible de se prononcer sans avoir, au préalable, fait l’expérience (dans la mesure du possible).

Cette analyse est évidemment très importante car on commence, ici, à entrer dans une démarche scientifique.

Par la suite, on a pu noter un changement d’attitude de la part des élèves face à des expériences… Ils montraient une certaine réflexion dans leur émission d’hypothèses, étaient plus modérés dans leurs affirmations, tenaient compte des opinions des autres…

Les situations d’expériences se sont succédées, toutes liées les unes aux autres.

Les enfants ont fabriqué eux-mêmes un bateau (pendant plusieurs séances, ils ont eu à gérer différents matériaux et à s’adonner à la " menuiserie ").

Cela nous a amenés à découvrir que le volume et le poids d’un objet étaient déterminants quant à son comportement sur l’eau (théorème d’Archimède)…

On a également profité de ce travail pour organiser des visites à l’extérieur (visite des bateaux-lavoirs, du Musée de la Marine).

Pour conclure tout ceci, il faut préciser que toutes ces expériences ont demandé une certaine organisation et un apport de matériel souvent personnel.

En ce qui concerne les travaux de groupes (que ce soit en groupes de cinq ou en classe entière lors de la fabrication personnelle du bateau), nous avons eu la chance de bénéficier de l’aide de personnes sur l’école (aides-éducatrices). Il est évident qu’une majorité de ce gros travail n’aurait pas pu être menée sans leur aide !

Personnellement, je trouve que cette méthode de travail est très enrichissante, très complète et qu’elle offre la possibilité d’aborder plusieurs points du programme scolaire : fabrication d’un bateau donc conception d’une fiche technique, visites de musées, recherches documentaires – l’enfant est sensibilisé à l’existence de différents types d’écrits…

Je pense que cette façon de travailler a satisfait et qu’elle satisfait encore beaucoup les élèves qui, malgré la longueur du projet, ont toujours manifesté beaucoup d’enthousiasme face aux activités proposées.

Devant un tel succès, nous sommes bien sûr décidées à poursuivre cette méthode de travail.

Il ne faudra cependant pas oublier qu’une telle démarche demande beaucoup de matériel et une classe à effectif raisonnable. L’effectif de ma classe étant de 20 élèves, il ne fallait pas hésiter à tenter l’expérience et " mettre la main à la pâte " !

Résumé des séances

1. Acquisition correcte des termes " flotter " et " couler "

Faire des observations sur les comportements des objets dans l’eau

Collecter des informations qui permettront de formuler des hypothèses

Les élèves testent des objets dans l’eau.

2. Les objets en bois flottent, les objets en fer coulent

Certains objets flottent, d’autres coulent, d’autres flottent ou coulent selon les conditions dans lesquelles on les expérimente

Activité de classement

Les élèves testent de nouveaux objets dans l’eau.

(Objets faisant varier la forme, la matière, la masse…)

3. Approche intuitive de la notion de densité et de volume

Peut-on faire flotter un objet fait dans une matière qui coule ?

Les élèves essayent de faire flotter de la pâte à modeler.

4. Découverte de l’effet du remplissage pour un volume donné

Les élèves remplissent un bocal en verre de petits cailloux.

Ils cherchent à quel moment celui-ci va couler.

 

5. Construction de bateaux : cahier des charges

6. Construction des bateaux : mise en œuvre

Résolution de problèmes technologiques

7. Observation du comportement de tous les bateaux

sur l’eau

Observation du principe de la poussée d’Archimède

Les élèves mettent chacun leur bateau à l’eau et le groupe analyse le comportement des embarcations.

8. Mise en valeur du rôle de la matière, du volume et de la

masse de l’objet

Observation du comportement de différents types de bateaux apportés par l’enseignante.

Les élèves anticipent le comportement dans l’eau de 8 bateaux apportés par la maîtresse.

Les 8 bateaux seront ensuite mis à l’eau et leurs comportements analysés par le groupe.

9. Sensibilisation à la notion de masse volumique

Rôle de la substance et rôle de la forme dans la flottabilité d’un objet

Influence du poids dans l’enfoncement d’un corps flottant.

Comment faire flotter le sable contenu dans cette petite bouteille en plastique ?

Les élèves inventent un procédé pouvant résoudre le problème posé puis ils le testent.

10. Recherche sur documentaires

Séances

Ca flotte, ça coule (1)

Objectifs généraux : · Développer des attitudes scientifiques telles que la prudence dans les affirmations, l’objectivité dans l’observation de résultats et le goût de la vérification

• Savoir formuler des hypothèses
• Travailler à deux : se mettre d’accord, défendre son point de vue, accepter un autre point de vue

Objectifs spécifiques : · Acquisition correcte des termes de vocabulaire " flotter, couler "

• Faire des observations sur les comportements des objets dans l’eau
• Savoir utiliser un codage symbolique

Matériel : · une bassine remplie d’eau pour deux

• une serviette
• un sac en plastique transparent comprenant 11 objets : trombone, allumette, petite bougie, bouchon de liège, pâte à modeler, cuillère en fer, cuillère en bois, jeton, punaise, crayon, vis
• un stylo pour noter le résultat des expériences

Déroulement possible de la séance :

Motivation

Nous avons présenté aux élèves une affiche sur laquelle figure un gros bateau naviguant sur la mer.

Nous avons fait ensuite décrire l’image par les enfants : Que voit-on ? Où est le bateau ? Certains enfants confondent " sur " et " dans ", il a donc fallu bien insister sur le fait que le bateau était sur l’eau. Pourquoi est-il sur l’eau ? A l’issu de ce questionnement, on attend qu’apparaissent les mots " flotter "  et " couler ".

Pourquoi le bateau flotte-t-il ? Les hypothèses émises par les enfants ont été notées sur une grande feuille. Ces affirmations seront validées ou invalidées plus tard, ce travail constituera une partie de l’évaluation finale.

Les hypothèses furent parfois fantaisistes : " parce qu’il y a des vagues, il y a des roues sous le bateau qui l’empêchent de couler, parce qu’il avance en même temps. "

Nous avons insisté sur la reformulation du sens liés aux mots " flotter " et " couler " :

il flotte quand il reste sur l’eau, il coule quand il s’enfonce et reste au fond de l’eau.

Nous avons proposés alors d’étudier le comportement de quelques objets que nous avions rassemblés dans un sac

Emissions d’hypothèses

Nous avons fait l’inventaire des objets qui sont à la disposition des enfants. Chaque objet est sorti du sac et nommé. Une discussion s’est engagée autour de la question : " Pensez-vous que certains objets puissent flotter ? "

Nous avons mis les enfants par deux et nous leur avons demandés de répartir les objets en deux sous-ensembles : ceux qui flottent, ceux qui ne flottent pas. (Dans le cas où ils étaient hésitants, ou qu’ils répugnaient à formuler une hypothèse sur le comportement de certains objets, nous leur avons proposé d’ajouter un troisième ensemble " on ne sait pas ".)

Il fut important de bien expliquer les modalités du travail à deux.

Afin de faciliter la mise en commun, nous avons donné le document prévu sur lequel figurent tous les objets proposés. Nous avons fait nommer chaque dessin pour lever toute ambiguïté liée à l’interprétation des dessins et décider ensemble d’un codage pour indiquer sur les schémas quels sont les objets qui flottent et ceux qui coulent.

Nous avons fait reformuler le sens des codages.

Mise en commun : Nous avons affiché les documents et fait apparaître les désaccords.

Il a été important de demander aux enfants pourquoi ils pensaient que tel ou tel objet flotte ou coule afin de se saisir de leurs représentations. (Ex. : " il coule parce qu’il est pointu ")

De cette mise en commun des hypothèses est né le véritable problème à résoudre : " Qui a raison ? "

C’est pour répondre à cette question que l’expérience s’impose.

Nous avons donc demandé aux élèves comment on pouvait savoir qui avait raison.

Expérimentation

On donne une cuvette pour deux élèves.

Après chaque essai, ils doivent noter sur un même document vierge, celui-la même qui a servi pour la mise en commun, le résultat de leur expérience.

Mise en commun des résultats

Nous avons demandé pour chaque objet ce qu’il avait été observé. Nous avons réalisé une démonstration expérimentale en utilisant un récipient à paroi transparente (aquarium) placé en vue de toute la classe qui confirmait les dires de chacun.

Nous avons fait noter que l’expérience a supprimé le troisième groupe de classement du " on ne sait pas ".

Evaluation

Le lendemain, nous avons proposé le document où figuraient les objets testés et demandé aux élèves de les annoter suivant le code proposé la veille.

Nous avons fait noter sur le cahier d’expérience les résultats obtenus après cette première séance.

Y a-t-il un point commun entre tous les objets qui flottent ?

Peut-on maintenant prévoir quels objets vont flotter ?

Pourquoi une cuillère flotte et l’autre pas ?

Nous avons laissé les élèves formuler leurs hypothèses et choisir des objets qu’ils voudraient expérimenter.

Ça flotte, ça coule (2)

Rappel de la situation :

Les élèves ont émis des hypothèses sur des critères communs à l’ensemble des objets qui flottent et à celui des objets qui coulent.

A propos des objets qui flottent : · parce qu’ils sont légers,

• parce qu’ils sont lourds sur l’eau,
• si on met plus d’eau, les objets qui flottent vont peut-être couler,
• c’est parce que c’est du bois que ça flotte. "

A propos des objets qui coulent : "  - ça coule, parce que c’est en fer,

On demande aux enfants quels objets ils aimeraient tester. (Robin propose son taille-crayon en fer pour voir si le fer ça coule toujours !)

Il s’agit dans un premier temps, de valider ou d’invalider chacune des hypothèses émises par les enfants.

La liste des nouveaux objets à expérimenter tient compte des propositions des élèves et de quelques objets posant d’autres problèmes dans un second temps.

Objectifs généraux :

• les mêmes que pour la fiche N°1
• Accepter le critère du fait objectif
• Ne pas se contenter d’une seule expérience pour conclure

Objectifs spécifiques : ATTITUDES

• Faire des hypothèses sur les comportements des objets dans l’eau
• Collecter des informations qui permettront de formuler de nouvelles hypothèses
• Vérification par l’expérimentation des hypothèses émises en fin de Fiche .
• OBJECTIFS METHODOLOGIQUES :

• Organisation du travail collectif et individuel en particulier : ébauche d’une méthode rationnelle dans l’essai systématique de chaque objet
• Observations consignées par écrit

• Les objets en bois flottent
• Les objets en fer coulent
• Certains objets flottent, d’autres coulent, d’autres flottent ou coulent selon les conditions dans lesquelles on les expérimente.

Matériel : - Une bassine remplie d’eau pour deux élèves

- L’affiche où l’on aura noté les hypothèses des élèves

Un sac transparent contenant :

• Taille-crayon en fer - cuillère en plastique
• gros bloc de bois - bille
• bûchette en bois - godet en plastique
• attache parisienne - petit bocal en verre fermé par un bouchon
• fil de fer…… - feuille de plastique

Validation ou invalidation des hypothèses

L’affiche sur laquelle ont été notées les hypothèses des enfants fut accolée au tableau. Nous avons fait relire ce qu’il avait été dit par les enfants à la fin de la première séance.

Nous avons donc cherché des objets pouvant contredire chaque hypothèse :

Ex. : pour " ils flottent parce qu’ils sont légers. ", on choisit de tester des objets lourds : bûche ou pavé en bois, bloc en fer, caillou…

Pour, " ils coulent parce qu’ils sont lourds ", on choisit de tester un fil de fer, une attache parisienne, un petit caillou.

Pour l’hypothèse faisant intervenir la masse d’eau, on a pu refaire les expériences dans un tonneau ou dans la grande cuve qui sert en cuisine.

Les critères qui avaient été retenus (poids et taille des objets, condition de l’expérimentation) par certains ont été testés systématiquement.

Synthèse

Les élèves ont conclu que les choses qui sont en bois flottent et que celles qui sont en fer coulent.

Nous avons fait noter cette découverte sur le cahier d’expérience.

(Nous y avons fait figurer également les hypothèses invalidées.)

Tâtonnements, émission d’hypothèses

On a fait l’inventaire des objets qui étaient à la disposition des enfants. Chaque objet est sorti du sac et nommé. Une discussion s’engage à propos de ces nouveaux objets. Une question a interpellé alors les enfants ; " En quoi sont-ils faits ? " (On peut envisager de faire réaliser parallèlement une collecte d’objets que l’on fera trier par les enfants en fonction de leur matière.)

Une autre question fut soumise au groupe : " ces objets vont-ils flotter ? "

Les élèves ont remarqué qu’aucun objet proposé n’était en bois ou en fer et qu’il était donc difficile d’anticiper leur comportement dans l’eau.

Néanmoins, nous leur avons demandé de se mettre par deux et de répartir, comme pour la première séance, les objets en deux sous-ensembles : ceux qui flottent et ceux qui coulent. (On voit également apparaître le troisième ensemble des " objets à doute ")

Il fut encore important de rappeler les modalités du travail à deux et ce qu’elles impliquent.

Nous avons, à ce moment, circulé dans les groupes afin de s’enquérir des propositions de chacun et de faire justifier chaque choix. (Ne pouvant réinvestir la notion d’objet en bois ou en fer, les élèves sont revenus sur les critères de poids ou de taille pour leur classement.)

Après que les élèves aient effectué leur classement, on a fait apparaître les désaccords.

Nous leur avons demandé comment il nous serait possible de vérifier les propositions.

L’expérimentation s’impose encore une fois. (Elle est apparue plus naturellement évidente aux élèves qui, lors de la première séance, on eut du mal à trouver qu’il fallait " faire pour voir ". Comme si l’école ne proposait jamais d’essayer " pour de vrai " !)

Expérimentation

Nous avons donné une bassine d’eau pour deux élèves.

Les enfants étaient donc invités à tester chaque objet.

Ils n’avaient rien à noter, juste à observer les comportements des objets dans l’eau.

Mise en commun

Nous avons rassemblé les élèves (loin des lieux d’expérimentations) afin que chacun puisse s’exprimer sur ce qu’il avait observé. Nous avons pris note de leurs observations.

Les observations : " - La cuillère en plastique, elle coule et elle flotte en même temps. Le bois, quand on le mettait dans l’eau, il remontait ; la cuillère en plastique flotte quand on la met sur l’eau mais elle reste au fond si on la fait couler.

• Le bout de tissu, il descend au ralenti.
• Le godet en plastique flotte, quand on met de l’eau dedans il s’enfonce un peu dans l’eau mais il flotte quand même.
• La bille en verre coule très vite et fait du bruit quand elle arrive au fond.
• La petite maison en plastique flotte.
• Le papier se déchire quand on le met dans l’eau et quand on le touche trop. Il coule lentement.
• La pièce de puzzle en carton se met debout et coule debout.
• La feuille de plastique flotte. Quand on l’enfonce dans l’eau, elle remonte tout doucement.
• Le petit bocal en verre flotte s’il y a le bouchon mais si on enlève le bouchon et que l’on met de l’eau dedans, il coule. "

S’est engagée alors une discussion sur ce bocal. Il a été comparé à la bille.

Une question est alors posée aux élèves : " Pourquoi la bille en verre coule très vite et que le bocal qui est aussi en verre flotte ? "

Les élèves se sont exprimés sur la forme. Ils ont du mal à mettre les mots sur ce qu’ils souhaitent exprimer :  " - La bille, elle est fermée (gestes à l’appui) alors que le bocal est ouvert.

• La bille est pleine d’eau et il n’y a rien dans le bocal. "

(Cette remarque est intéressante : le bocal en verre rempli d’eau coule et la bille en verre coule parce qu’elle est remplie d’eau : faux syllogisme.) Il est apparue alors une nouvelle problématique : Pourquoi deux objets de la même matière n’ont-ils pas le même comportement dans l’eau ?

C’est ce que l’on s’est proposé d’expérimenter lors d’une troisième séance.

Ça flotte, ça coule (3)

Situation-problème (ou rappel du dernier problème posé)

La bille en verre coule, le petit pot en verre peut flotter.

Pourquoi deux objets de même matière se comportent-ils différemment dans l’eau ?

Objectifs généraux : les mêmes que pour la fiche N°1

Objectifs spécifiques : - Acquisition de méthodes de travail :

Chercher, tâtonner, essayer pour résoudre un problème

- Ce n’est pas par hasard ou par fantaisie que le petit pot en verre flotte ou coule, il y a une raison à cette différence de comportement. De plus, si les conditions expérimentales sont les mêmes, on obtient toujours le même résultat.

- Approche intuitive de la notion de " densité " (le mot ne sera pas prononcé)

Cette notion sera appréhendée à travers l’expérimentation.

Matériel : · une bassine remplie d’eau pour deux

• un petit pot en verre
• une bille
• d’autres objets en verre (bouteille, pierres de décoration pour aquarium, grosse boule de verre…)
• pâte à modeler
• chiffons (pour essuyer les mains et les tables !)

Déroulement possible de la séance :

Nous avons rappelé aux élèves la dernière situation faisant apparaître le problème des deux objets en verre : la bille et le pot.

Nous leur proposons " d’essayer " ces deux objets dans l’eau.

Les élèves ont fait des remarques, des observations sur les comportements de ces deux objets.

Les deux constatations déjà émises lors de la précédente séance réapparaissent :

• la bille coule directement faisant un bruit en arrivant au fond du saladier,
• le pot peut flotter mais s’ il se remplit d’eau, il coule.

D’autres observations sont faites :

• Quand on enfonce le pot, ouverture vers le bas et bien droit dans l’eau et qu’on le lâche une fois arrivé au fond, le pot remonte très vite à la surface.
• Dans la position précédente, quand on retourne le pot, ça fait des grosses bulles.
• Quand on remplit le pot dans l’eau et qu’on le retourne au fond du saladier il reste " collé " au fond et ne remonte pas.
• Dans la position précédente, quand on remonte le pot, on arrive à voir l’eau dans le pot même quand celui-ci est un peu sorti de

De ces observations, naissent d’autres questionnements qui s’éloignent du problème posé en préambule.

Nous avons procédé à une mise en commun de ces constations et on essaye, " sur le tas " de les commenter.

Pourquoi le pot remonte-t-il très vite quand on le plonge dans l’eau ouverture vers le bas ?

Il n’y a pas de réponse apportée à cette question. Un élève dit cependant que l’on n’arrive pas à voir si l’eau est rentrée dedans car tout est transparent.

Pourquoi y a-t-il des bulles qui sortent du pot ?

On s’interroge sur la présence de ces bulles. Certains élèves disent que c’est comme si on soufflait. Quelqu’un prononce le mot " air ". Mais là aussi rien n’est certain.

Pourquoi reste-t-il au fond quand on le remplit d’eau ?

Quelques élèves évoquent le poids de l’objet : " quand il se remplit d’eau, il devient plus lourd et il coule. "

Pourquoi l’eau reste-t-elle prisonnière du pot quand on le sort un peu du saladier ?

Quant à cette dernière observation, elle restera momentanément sans explications.

Hypothèses émises à propos du problème posé :

Le problème est à nouveau posé : pourquoi la bille, qui est en verre comme le pot, coule et que le pot, lui, peut flotter ?

Les élèves n’ont pas prononcé le mot " forme " de l’objet mais essayent de décrire cette forme :

Soit avec des gestes, soit avec des mots plus ou moins précis : 

• La bille coule parce qu’elle est pleine.
• La bille coule parce qu’elle est petite.
• Le pot coule quand il est plein d’eau parce qu’il est plus lourd.
• Le pot peut flotter quand il n’y a pas d’eau dedans parce qu’il est " comme ça ".
• Le pot peut flotter parce qu’il est léger.

Validations ou invalidations de certaines hypothèses :

" La bille coule parce qu’elle est petite. " On essaye une boule de cristal de taille assez conséquente pour invalider cette hypothèse. En effet la boule coule encore plus vite que la bille et elle fait encore plus de bruit quand elle touche le fond. Elle nous a même éclaboussée !

Ce n’est donc pas parce qu’elle est petite qu’elle coule.

" Le pot peut flotter par ce qu’il est léger ou parce qu’il est " comme ça " (évocation de la forme)

On expérimente des bouteilles en verre et des bocaux plus lourds pour constater que eux aussi peuvent flotter et que, eux aussi, peuvent couler s’ils se remplissent d’eau.

 Nouveau questionnement :

Peut-on faire flotter un objet fait dans une matière qui coule ?

(Le verre est une matière qui coule mais on peut faire flotter des objets en verre.)

On propose aux enfants de se rappeler le comportement dans l’eau d’une boule de pâte à modeler.

(Expérimenté lors de la première séance)

On donne une boule de pâte à modeler pour deux enfants et on demande de reconfirmer le fait que cette pâte coule.

Quand tout le monde est convaincu de ce fait, nous proposons aux enfants d’essayer de faire flotter cette pâte.

 Expérimentation :

Après un temps d’étonnement, les élèves se sont lancés dans leur recherche. (Le travail à deux s’avère difficile, souvent, ils préfèrent se partager la boule en deux.)

Trois élèves en difficulté scolaire ne se sont pas appropriés l’enjeu de la recherche.

" La patouille " est un plaisir immédiat beaucoup plus fort que celui de chercher la réponse au problème posé. Le reste de la classe semble très motivé et s’exprime sur l’évolution de leur recherche : " J’ai fait une galette, et maintenant, ça coule tout doucement, j’ai presque réussi. "

Devant la difficulté du problème posé, certains élèves proposent des solutions erronées, ils collent la pâte à modeler sur le bord du saladier ou construisent des " champignons " reposant dans le fond dont le chapeau apparaît en surface. Souvent ils savent qu’ils trichent et savent d’eux-mêmes expliquer pourquoi. Dans le cas contraire, la proposition est soumise au groupe et invalidée.

Puis, au bout d’une quinzaine de minutes, deux élèves crient victoire. Les autres s’empressent de venir voir la pâte à modeler qui flotte et essayent de réaliser le même travail.

Les " réussites " s’accélèrent et presque chaque groupe réalise un objet en pâte à modeler qui flotte.

Mise en mots des résultats :

Nous avons demandé alors aux élèves comment ils s’y étaient pris pour faire flotter leur pâte à modeler ?

" On a fait un bateau avec, on a mis des bords, on l’a creusée… "

Pourquoi arrive-t-elle à flotter ainsi ?

" Parce que l’eau ne rentre pas dedans. Mais si l’eau rentre dedans, elle coule, comme le bocal en verre. "

Conclusion :

Nous avons fait noter le résultat de cette expérimentation sur le cahier d’expérience.

Si on donne la forme d’un bateau à un objet, on peut le faire flotter.

Nous avons ultérieurement réessayer l’expérience avec du papier, ou de l’aluminium, toujours dans un souci d’une certaine rigueur scientifique qui est de ne pas se contenter d’une seule expérience pour conclure.

Prolongements :

Des questions sont restées sans réponses notamment celles posées sur la présence ou non d’eau à l’intérieur du bocal en verre lorsqu’on renversait celui-ci verticalement dans l’eau.

Avant l’intrusion de ce bocal dans l’eau, les élèves prétendent qu’il n’y a rien dans le bocal.

La présence d’air n’est même pas envisageable pour eux à ce moment là. La notion de gaz est une notion délicate car la substance à l’état gazeux échappe la plus part du temps aux perceptions.

C’est donc un sujet d’étude à envisager.

Un élève a émis l’idée que le bocal en verre coule quand il se remplit d’eau parce qu’il est devenu plus lourd. On essaiera lors de la prochaine séance de charger plus ou moins les pots en verre afin d’en observer leur comportement.

Ça coule, ça flotte (4)

Situation problème : Un élève a émis l’idée que le bocal en verre coule quand il se remplit d’eau parce qu’il est devenu plus lourd.

Il nous faut vérifier cette hypothèse.

Objectifs généraux : Les mêmes que dans la fiche N°1

Objectifs spécifiques : · Acquisition de méthode de travail (Aller doucement et progressivement, éviter la précipitation qui peut faire perdre de vue le problème posé)

• Savoir observer le comportement d’un objet dans l’eau et en tirer des conclusions
• Plus la masse de l’objet est importante et plus elle augmente sa probabilité à couler.
• Observer le rôle du lestage
• Objectifs mathématiques développés plus bas
• Faire observer que plus la masse de l’objet est importante et plus il augmente sa probabilité à couler

Matériel : · une bassine d’eau pour deux

• une serviette
• un petit pot en verre
• des petits cailloux de taille à peu près identique

Déroulement possible de la séance :

Rappel du problème posé

" Rappelez-vous, nous avons essayé de mettre dans l’eau un bocal en verre. Que se passait-il alors ? "

Les élèves n’ont pas de mal à se rappeler la situation et parlent des deux comportements de l’objet :

• Quand on le pose sur l’eau, il se penche un peu, parfois il se remplit d un tout petit peu d’eau, et il flotte.
• Quand il se remplit entièrement d’eau, il coule.

On donne à nouveau le petit bocal en verre et chaque groupe de deux enfants est invité à " essayer " l’objet.

Les dires précédents sont confirmés par l’expérimentation.

On pose alors le problème suivant : " Pourquoi, lorsque le petit bocal se remplit d’eau, il coule ? "

Quelques élèves se sont appropriés l’explication donnée ultérieurement (par un élève de la classe), à ce problème et donnent le poids de l’objet comme cause à son changement de comportement dans l’eau.

Comment vérifier l’hypothèse ?

Un élève propose de charger le petit bocal avec autre chose que de l’eau. (Si aucun élève ne propose quelque chose, la maîtresse s’en charge alors.)

Je propose alors des petits cailloux ramassés, " à la fraîche ", sur un chemin !

On distribue un paquet de cailloux à chaque groupe.

Les élèves s’empressent de remplir le bocal à ras bord de cailloux et testent l’objet ainsi chargé dans l’eau.

Les " ça coule " fusent dans tous les sens.

On faut arrêter l’expérience et faire dire par les enfants ce qu’il a été observé.

Tout le monde s’accorde à dire que le bocal ainsi chargé coule très vite, nous éclabousse au passage, et fait beaucoup de bruit lorsqu’il arrive dans le fond.

Afin d’affiner la recherche on propose un nouveau problème aux élèves.

Nouveau problème

Combien faut-il exactement de cailloux pour que le bocal coule ?

Le problème ainsi posé implique des objectifs inhérents aux mathématiques :

• Prendre conscience que les nombres sont des outils efficaces pour mémoriser une quantité
• Apprendre à les employer efficacement pour résoudre des problèmes de constitutions équipotentes à une collection donnée

Ces objectifs correspondent à des situations de dénombrement déjà mis à l’épreuve dans des séances de mathématiques et deviennent là une évaluation et une mise en situation dans un autre domaine d’un acquis déjà soumis à l’apprentissage : on réinvestit une compétence dans un autre domaine.

Certains élèves (ceux pour qui les objectifs ci-dessus ne sont pas encore atteints), peuvent cependant être gênés par le problème ainsi posé. Il ne s’agit pas, à tout prix de les faire compter, mais plutôt d’aborder l’expérience différemment, impliquant ainsi plus de retenue dans l’action et une observation plus fine.

Recherche

Les élèves, toujours par deux, essayent de trouver la réponse au problème posé.

Le travail par deux, bien qu’il soit envisagé plus sereinement, implique toujours dans certains groupe, des difficultés : des groupes d’enfants se sont appropriés chacun un petit tas de cailloux et réalisent, chacun de leur côté, leur recherche. Le résultat est ainsi faussé, car le nombre de cailloux obtenu au moment propice ne correspond pas au nombre réel.

Je passe dans les groupes rappelant le problème posé et faisant observer le comportement du bocal à chaque fois que l’on ajoute des cailloux

Mise en commun

Les élèves sont réunis devant le tableau, loin du lieu de l’expérimentation, et l’on demande d’abord qui a trouvé le résultat.

Quelques groupes proposent des réponses. Elles sont écrites au tableau.

On demande alors à l’un de ces groupes d’expliquer comment il s’y est pris pour trouver ce résultat.

Il faut valoriser alors les organisations judicieuses du travail à deux, mettant, par exemple, en jeu une répartition des tâches : " Moi, je mettais les cailloux un par un et lui, il les comptait. "

On propose alors aux élèves de réaliser l’expérience devant eux. Une bassine est à la vue de tous et l’on commence à y placer les cailloux.

On fait observer qu’il est nécessaire de tenir le bocal au début de l’expérience car sinon celui-ci bascule et se remplit d’un peu d’eau, il n’est alors plus vide.

Après avoir mis quelques cailloux, le bocal se redresse et tient tout seul.

On compte 73 cailloux tous ensemble.

Tous les résultats compris entre 70 et 80 sont validés. On fera comprendre qu’ il faut prendre en compte que les cailloux n’ont pas tous exactement la même forme et que certains sont plus petits que d’autres et donc moins lourds.

(L’incertitude de fixer une fois pour toute un nombre précis de cailloux aurait pu être l’objet d’une autre situation de recherche introduisant l’étalon : les masses marquées.)

 " Que fait le bocal au fur et à mesure qu’on met des cailloux à l’intérieur ? "

Les élèves font leurs remarques.

On recommence l’expérience, avec cette fois la consigne d’observer le comportement du bocal.

Tout le monde s’accorde à dire qu’il s’enfonce progressivement dans l’eau au fur et à mesure qu’il se charge. Le suspens est à son comble quand il s’agit de mettre le dernier caillou faisant couler le bocal !

Les effets de la masse sont alors bien visibles et l’on conclut à ce moment là de l’expérience, que " plus c’est lourd, plus ça coule. "

Evaluation

On propose un exercice d’évaluation de l’activité. Il sera collé dans le cahier d’expériences.

Voir dessin ci-dessous.

Voici quatre bocaux qui contiennent, 2, 4, 6, 8 cailloux.

Découpe et colle chaque petit groupe de cailloux dans le bocal correspondant.

Ça coule, ça flotte (5)

Construction d’un bateau

 Objectifs : · Objectifs méthodologiques : savoir anticiper et s’organiser

• Expliquer et défendre son point de vue
• Se représenter à l’aide d’un dessin et de l’explication verbale un projet technologique
• S ‘approprier progressivement la fonction d’une fiche technique de montage
• Evaluation et réinvestissement des constats faits au cours des séances précédentes

Matériel : - Une feuille de papier, un crayon, une gomme pour chaque élève

Durée de la séance : - En deux parties de ½ heure chacune

Première partie : - La classe entière

Déroulement possible de la séance :

Projet technologique - motivation

" Maintenant que nous avons étudié ce qu’il se passait quand on mettait certains objets dans l’eau, vous allez essayer de vous servir de ce que vous avez appris pour construire chacun un petit bateau. 

Vous allez, chacun, inventer une façon de fabriquer votre petit bateau. Plus tard, quand les bateaux seront construits, nous irons les essayer quelque part, dans une rivière ou dans un lac pour voir s’ils flottent et s’ils ne basculent pas. "

Mise en situation

" Je vais vous distribuer une feuille et vous me dessinerez votre bateau et vous m’indiquerez tout le matériel dont vous avez besoin pour le fabriquer. "

Les élèves dessinent d’emblée un bateau en oubliant la deuxième partie de la consigne qui est de dessiner le matériel dont ils vont avoir besoin pour le fabriquer.

Dans un premier temps, laissez les élèves se représenter un bateau et dans le meilleur des cas, leur bateau !

Recherche – anticiper une construction

La consigne est alors reformulée :  " Attention, il s’agit d’une commande. Vous devez absolument me faire comprendre quels sont les matériaux que vous allez utiliser. Pendant les vacances je préparerai ce que vous m’avez commandé. Si je ne vois rien, vous n’aurez rien pour construire votre bateau. (Rappel de situations analogues vécues en mathématiques) "

Je passe regarder les différentes productions et sollicite l’attention des élèves sur les matériaux dont ils constitueront chaque partie de leur bateau : " Et ça ? avec quoi tu vas le faire ? "

(Une autre procédure aurait été envisageable, celle de mettre à disposition des matériaux et laisser les élèves faire leurs choix. J’ai choisi de travailler sur l’abstraction dans un premier temps, conception qui sera éprouvée par l’expérimentation dans un second temps.)

Si des élèves n’entrent pas dans la tâche à accomplir, donner des exemples sans trop induire de procédures de réalisation : " Vous pouvez me demander du carton, de la ficelle, des clous, des planchettes, du papier, des ciseaux, des rouleaux en carton, mais si vous me demandez un bateau, vous ne l’aurez pas. Je ne donne pas de bateau déjà tout fait, c’est à vous de le construire avec ce que vous voulez. "

Les élèves comprennent davantage ce qui leur est demandé, ils viennent s’assurer que j’interprète correctement leurs dessins.

C’est dans le souci d’une écoute attentive du projet de chacun que s’impose la présence de l’adulte auprès de chaque élève. Ceci n’est malheureusement pas possible, aussi est envisagé un travail en parrainage, associant un élève de C.M. à un élève de C.P.

Deuxième partie : - La moitié de la classe avec le nombre correspondant d’élèves de C.M.2

(Deux fois)

(L’autre demi groupe peut être pris pendant ce temps par un autre membre de l’équipe enseignante : directeur, aide-éducateur…)

Rappel de la situation 

" Rappelez-vous, la dernière fois, je vous ai demandé de dessiner le bateau que vous allez construire et tout le matériel dont vous aurez besoin pour le fabriquer. J'ai regardé vos productions et j’ai vu que j’avais parfois du mal à comprendre ce que vous vouliez exactement.

Aujourd’hui, vous allez vous faire aider par des grands de l’école qui, eux, savent déjà bien lire et bien écrire. Vous leur expliquerez précisément ce que vous avez dessiné et ils l’écriront sur votre feuille. Vous leur direz aussi comment vous comptez vous y prendre pour fabriquer votre bateau. 

Comme cela, je ne me tromperai pas, je pourrai bien préparer tout ce que vous désirez pour construire votre bateau. "

Intervention en " a parte " auprès des C.M. intervenants

La tâche des élèves de C.M. doit être clairement définie afin qu’elle ne travestisse pas le travail souhaité des élèves de C.P..

Il y aura un élève de C.M. pour chaque élève de C.P..

" Les élèves de C.P. vont fabriquer chacun un petit bateau. Ils ont commencé à faire une espèce de " cahier des charges ", c’est à dire une liste de tout le matériel dont ils vont avoir besoin pour construire leur bateau. Comme ils ne savent pas encore écrire, ils ont besoin de vous pour légender, c’est à dire écrire à quoi correspond chaque partie de leur dessin. Ils vous diront donc d’écrire ce que représentent leurs schémas. Vous verrez, certains élèves n’ont dessiné qu’un simple bateau ou encore très peu de matériel. Vous pouvez les questionner afin qu’ils complètent leurs travaux, mais vous ne devez surtout pas leur donner votre avis ou trop les guider dans leurs recherches. Même si vous savez que leur bateau ne flottera jamais, tant pis, ils le verront quand on ira les essayer. Ce qui est important, c’est ce qu’ils pensent, eux ! "

Travail en parrainage

Je laisse, plus ou moins, les couples "grand-petit " se former par affinité , cependant, je veille à ce que les enfants en difficulté de ma classe soient accompagnés par un grand plutôt " performant " et surtout qui ait bien assimilé les enjeux de ce travail.

Ce travail s’avèrera très fructueux. En effet, chaque " grand " respectera bien les règles du jeu, ce qui permettra à chaque élève de C.P. de s’exprimer, de développer son point de vue et d’être solliciter jusqu’à ses retranchements dans ses représentations face au problème posé.

Des difficultés sont cependant apparues lors du passage de l’idée de ce que l’on se fait d’un objet en volume, au plan traduit pas le dessin sur la feuille. Les élèves ont pu se servir de leurs mains ou des objets présents autour d’eux pour mieux expliquer ce qu’ils souhaitaient réaliser et faire traduire plus efficacement par les plus grands, ce qu’ils envisageaient.

 Le rôle du maître lors du travail en équipe est de veiller à ce que les grands remplissent au mieux leur " mission ". Ils font d’ailleurs souvent appel à l’adulte pour qu’il soit témoin de leur désarroi face à des situations en impasse. Il faut alors rappeler les règles du jeu et les rassurer ou les encourager à être plus patients.

Quand un couple dit avoir fini d’écrire la légende des matériaux, on demande alors à l’élève de C.M. de demander à son partenaire quelles sont les étapes prévisibles du montage et de les noter dans l’ordre énoncé.

Bilan

Les grands ont aimé exercer cette fonction et ils ont même souhaité intervenir encore dans notre projet : " On pourra venir avec eux quand ils essaieront leurs bateaux ? "

Ca coule , ça flotte (6)

Construction d’un bateau

Objectifs :

• Concrétiser une idée : donner à faire ce qu’on a pensé
• Evaluer et réinvestir des constats faits au cours des séances précédentes
• Trouver des réponses à des problèmes éventuels liés à la mise en œuvre
• S’entraîner à la maîtrise de la langue parlée en pratiquant notamment l’argumentation
• Construire des attitudes objectives
• Faire débattre les élèves entre eux pour résoudre des problèmes

Modalités de travail :

Les élèves sont pris par petits groupes de 3 à 5 élèves, soit par l’enseignant lui-même ( le reste de la classe étant confié à un autre membre de l’équipe pédagogique) , soit par un autre enseignant (dans notre cas, l’enseignante de la classe d’adaptation s’est intéressée tout particulièrement aux enfants suivis dans sa classe.), soit par une aide- éducateur (les objectifs et les modalités de travail sont alors déterminés préalablement).

Chaque enfant de ce petit groupe de travail reçoit un sac dans lequel il trouve le matériel qu’il a commandé sur sa fiche technique ainsi que la fiche technique elle-même.

Le reste de la classe pratique des activités parallèles :

• Réinvestissement de la sortie au musée de la marine :

apprentissage du vocabulaire spécifique lié aux bateaux, noms de bateaux…

• Le bateau en papier : Pliage 

lecture évolutive d’une fiche technique de pliage faisant apparaître les différentes étapes d’élaboration : du volume au plan

(panneau sur lequel apparaissent les différentes étapes du pliage en volume, photos des différentes étapes, puis photocopies des phases successives et étapes représentées sous forme de plan)

• Puzzles

On choisit des photos ou des photocopies de différents types de bateaux que l’on coupe au massicot, découpant ainsi l’image en plusieurs pièces (de 4 à 12)

Les élèves reçoivent une enveloppe dans laquelle il y a les pièces de leur puzzle. (Les enveloppes sont distribuées en fonction de leur contenu et du niveau des enfants.) Ils doivent reconstituer l’image entière. Ils s’approprient ainsi, de façon ludique, la forme et les éléments d’un bateau.

Matériel : Pour le petit groupe en construction

Matériel demandé par les élèves (bois, colle, ficelle, marteau, scie, tissu, carton, clous, etc.)

Pour le reste de la classe

• Fiches de travail liées aux activités citées précédemment
• Panneau montrant les phases successives du pliage, photos des différentes étapes du pliage, photocopies des différentes étapes du pliage (matériel collectif)
• Feuilles de papier A4 pour les pliages
• Photos ou photocopies d’images représentant des bateaux

Durée de chaque séance : 45 minutes

Déroulement de la séance :

Nous avons mis en présence 3 ou 5 élèves ayant réalisé une commande de matériel pour la fabrication de leur bateau. Chaque élève reçoit, dans un sac, ce qu’il a demandé.

Nous avons laissé découvrir librement ce matériel jusqu’à l’émergence d’éventuels problèmes.

Différentes réactions sont apparues ::

• L’enfant n’a pas gardé en mémoire son projet, si tant est qu’il en eut un, ni les différents matériaux qu’il désirait pour sa réalisation, il s’engage dans une manipulation récréative, le jeu l’emporte sur la tâche première qu’il oublie complètement.

Si le besoin de " patouiller " n’est pas assouvi, on risque de ne pas atteindre les objectifs fixés. Il est donc nécessaire, dans un premier temps, de laisser l’élève libre de manipuler à sa guise le matériel. Souvent d’ailleurs, l’élève, dans ce cas, travaille par imitation, il sait par expérience personnelle, qu’un marteau sert à taper sur quelque chose, il prend le marteau et tape directement sur la planche par exemple, sans s’interroger sur l’intérêt de ce qu’il fait.

Dans un second temps, prévu lors d’une deuxième séance, nous avons pu recadrer l’élève dans son projet, soit en l’incluant à d’autres groupes, soit en l’interpellant directement sur la manière dont il compte s’y prendre pour réaliser son bateau et sur le matériel qui lui sera nécessaire.

• La présence du matériel concrétise et donne un sens à la tâche précédente qui était d’anticiper une réalisation.

L’enfant désire reprendre depuis le début ce qui était demandé lors de la séance précédente.

• La présentation du matériel ne correspondant pas à ce que l’enfant s’imaginait, il est déçu !

Nous avons fait préciser par l’enfant ce qu’il désirait exactement afin de reconstituer une nouvelle fiche. Il y a là une prise de conscience de l’importance du choix des mots notés sur la fiche technique.

Notons que l’élève s’associant à la démarche qui consiste à remettre à plus tard la réalisation du bateau se fait certainement violence : l’empressement, à toucher, au faire et au " jeu " s’impose au détriment peut-être du résultat final.

• Le matériel correspond bien à ce que l’enfant désirait mais

La mise en œuvre fait apparaître des difficultés non prévues.

Nous avons demandé à l’élève ce qui empêche la réalisation et interpellé le groupe afin qu’il propose des solutions. Les éventuelles modifications seront notées sur la fiche technique.

Souvent, dans l’action, il cherche des idées autour de lui, c’est-à-dire sur ses camarades : il copie et demande à l’adulte en présence la même chose que son voisin. Il est parfois noté, qu’il abandonne ses matériaux pour donner des conseils à un autre enfant et s’engage alors un travail en coopération.

Rôle du maître :

Le maître est le catalyseur des questionnements. Il est le médiateur des prises de parole et selon ses interventions, il fera développer l’explication, l’explicitation ou l’argumentation des propositions. La constitution des groupes de travail doit être pensé dans le souci de favoriser les échanges constructifs : un " leader performant " parmi un groupe d’enfants en difficulté apparaît comme évidemment insatisfaisant et à l’inverse un groupe de trois enfants en grosses difficultés peut s’avérer à long terme être peu fructueux.

La prise en compte des avis et des représentations des élèves semblent primordiales pour bâtir des connaissances durables et c’est à l’enseignant d’organiser la relance des propositions et la confrontation des avis tout en respectant le point de vue de chacun. Pas facile ! 

Notons que , pour l’instant, les échanges se font dans de petits groupes et qu’ils sont aussi une préparation à l’argumentation dans la mise en commun générale.

Observations et commentaires :

Les élèves sont confrontés à deux problématiques : la contrainte imposée par la forme de l’objet/bateau et la méconnaissance des outils et des méthodes de fabrication.

Ex. : La colle est massivement employée comme moyen de fixation au dépend des clous. Deux ou trois élèves ont même demandé des vis avec un marteau et essayent de se servir de ce dernier pour enfoncer les vis. A la question " C’est facile d’enfoncer tes vis ? " Les élèves répondent " oui " sans hésiter. Pour nous, les clous s’approprient de façon évidente à l’utilisation du marteau. Méfions nous de l’évidence ! J’apprends auprès d’un professionnel que, parfois, dans un souci de gain de temps, on plante les vis " à la parisienne " : procédé qui consiste à enfoncer une vis avec un marteau.

Nos représentations sont aussi parfois malmenées !

Quelques élèves s’intéressent tout particulièrement à l’aménagement du bateau, devenant même parfois d’une importance primordiale par apport au bateau lui-même : " Pour construire mon bateau, il me faut un bonhomme, un volant, des chaises et une table. "

Quand ils passent à la réalisation, ils s’aperçoivent souvent qu’avant de placer le bonhomme et sa salle à manger, il faut une structure permettant de l’installer !

Les élèves ont demandé généralement du bois pour construire leur bateau et si on les questionne là-dessus, ils répondent unanimement que " c’est parce que le bois, ça flotte. "

Peut-on dire que certains des objectifs de la première séance sont alors atteints ?

Devant les problèmes liés à la construction, les élèves trouvent des solutions souvent par tâtonnements expérimentaux.

Un exemple de situation problème liée à la construction :

Hicham veut faire tenir un mât sur son bateau. Le diamètre de la surface d’adhésion est insuffisant pour assurer le maintien de l’objet.

Hicham tient le mât, se lasse, il le lâche : il tombe ! Il recommence plusieurs fois, c’est le même échec. Il essaye alors de mettre plus de colle et fixe à nouveau son mât : celui-ci tombe à nouveau !

Il rassemble alors deux mâts qu’il colle entre eux et replante ainsi un mât plus large, la surface de contacte est également élargie : le mât se maintient debout.

Hicham a trouvé une réponse à son problème. Je lui pose la question : " Pourquoi ça tient maintenant ? ", il répond, " Parce que c’est plus gros et plus solide ! "

Hicham n’isole pas la surface d’adhésion des deux éléments entre eux mais voit l’objet de façon globale. Il ne réussit donc pas à trouver et encore moins à analyser le paramètre qui a résolu sa problématique. Sa réponse reste intuitive et non définie, elle est le produit d’un tâtonnement expérimental hasardeux.

Questions au didacticien des sciences :

Saura-t-il réinvestir cette trouvaille dans une autre situation analogue ? Faut-il la lui définir ?

Quand ? Comment ?

Bilan 

Beaucoup de situations problématiques se sont posées aux élèves, peut-être trop, empêchant ainsi l’expérimentation rigoureuse, l’isolement de problèmes clairement identifiés et la formalisation de notions en découlant.

Il apparaît de façon certaine que l’on s’éloigne ici de nos objectifs premiers : le théorème d’Archimède et la loi qui en découle. Le choix de la réalisation d’un bateau était-il judicieux ?

Il a posé des problèmes spécifiques à l’utilisation d’outils de menuiserie et de techniques de construction. L’objectif de construire un objet/bateau qui flotte est passé de fait en arrière plan : la construction elle-même étant devenue l’objectif principal.

Tout en gardant la particularité de notre projet, nous recadrerons, lors des prochaines étapes, les objectifs scientifiques que nous nous sommes fixés en interpellant les élèves sur la fonction de l’objet. Néanmoins, peut-on faire l’impasse sur les représentations propres aux enfants plus liées à la forme qu’à la fonction en général ? Nous ne pouvions aborder l’idée du bateau sans d’abord évoquer ces représentations.

En fin de séance, sauf cas particuliers où il faudra deux séances ou plus, chaque enfant aura réalisé " son " bateau. Il sera soumis à l’avis du groupe-classe ultérieurement.

Productions d’enfants

Voici 6 productions d’élèves de CP.

La légende est effectuée sous forme de dictée à l’adulte.

Ca coule, ça flotte (7)

Objectifs : · Mettre en commun des productions

• Echanger, expliquer, décrire : s’entraîner à la maîtrise de la langue
• Savoir anticiper et justifier des propositions
• Construire des attitudes objectives
• Savoir tirer des informations d’une expérimentation
• Observation du principe de la poussée d’Archimède

Matériel : · Appareil photo, numérique ou pas

• piscine gonflable remplie préalablement d’eau
• productions des enfants (bateaux)

Modalités de travail : - passation individuelle pour la première partie (par le maître ou un autre membre de l’équipe pédagogique)

- groupe classe pour la mise en commun de la deuxième partie

Première partie :

Les élèves sont pris un par un. Ils ont, chacun, sur leur cahier d’expérience la photo de leur bateau. On leur demande alors de commenter leur production.

" Pour que l’on sache comment est ton bateau, tu dois m’en décrire toutes les parties. "

" Qu’as-tu mis sur ton bateau ? Et ça, qu’est-ce que c’est ? Cà, c’est pourquoi faire ? "

Les enfants répondent aux questions du maître (si besoin est) et, sous forme de dictée à l’adulte, le maître réalise la légende de chaque bateau. Les élèves ont déjà vu préalablement ce qu’était un dessin légendé (Voir doc. )joint). Il sera mis sur la page faisant face au travail personnel de l’enfant.

Les élèves, en réalisant leur propre légende, s’approprient ainsi le sens d’une activité codée spécifique. C’est une " vraie " situation où l’on demande à l’élève de donner des réponses à des questions dont nous n’avons pas les réponses.

Deuxième partie :

Rappel des objectifs inhérents à la fabrication des bateaux :

" Vous avez chacun construit un bateau. Vous allez maintenant le montrer à toute la classe.

Vous pouvez dire aux autres les difficultés que vous avez rencontrées lors de sa fabrication et répondre aux questions qui vous seront posées. "

Rappelez-vous, que fallait-il pour que ce soit comme un bateau ? "

Les élèves redisent les deux contraintes émises lors de l’introduction au projet technologique (Fiche N°5) :

"  Il faudra qu’il flotte et qu’il ne bascule pas. 

Tout le monde peut donner son avis sur chacun des bateaux et notamment concernant les deux conditions demandées. "

Présentation individuelle de chaque production : (en classe)

Un par un, les élèves présentent leur bateau. Le groupe classe donne son avis sur les deux contraintes énoncées précédemment.

Cette étape fut un peu fastidieuse dans la mesure où elle a pris beaucoup de temps et que les élèves ne sont pas forcément attentifs. Ils sont restés trop longtemps dans la même modalité de travail et ce qui les intéresse avant tout c’est qu’on parle de leur bateau. Certains ont du mal à s’exprimer devant le groupe-classe, d’autres ne donnent jamais leur avis : on se retrouve dans la situation de fonctionnement souvent traditionnelle de la classe !

Expérimentation :

(à l’extérieur)

Nous avons alors proposé aux enfants d’essayer les bateaux dans une piscine. (L’idée d’essayer les bateaux en milieu naturel a été abandonnée, faute d’avoir trouvé un lieu respectant nos consignes de sécurité.)

Chaque élève porte son bateau et va le déposer à distance du lieu d’expérimentation.

(les objets risquent de se faire écraser par la " masse impatiente " des élèves !)

Avant la mise à l’eau de chaque bateau par son propriétaire, on rappelle ce qu’il avait été dit sur son comportement prévisible dans l’eau : Va-t-il flotter ? Couler ? Basculer ?

Chaque bateau est ainsi testé et on laisse commenter par le groupe tout ce qui se passe.

Mise en commun des observations :

(retour dans la classe)

On fait la synthèse des observations faites " à chaud " lors de l’expérimentation.

Le maître note les remarques faites par les élèves.

Voici, en ce qui nous concerne, ce qui restera écrit sur le cahier d’expérience :

" On fait flotter nos bateaux et l’on voit que :

• Tous les bateaux en bois flottent
• Certains ont basculé car ce qui était dessus était trop lourd d’un côté.
• Certains se sont remplis d’un peu d’eau et se sont enfoncés un petit peu dans l’eau sans couler
• Si on essaye de les enfoncer complètement dans l’eau, ils remontent à la surface
• C’est difficile de garder un bateau en bois au fond de la piscine, on doit " forcer ", l’eau pousse l’objet vers le haut.
• Les parties des bateaux faites en papier ou en carton coulent
• Le bateau de Nohémie fait en papier, en carton et avec des bouchons de liège, flotte un petit peu mais le papier et le carton se déchirent et coulent.
• Les bouchons de liège flottent, c’est comme le bois
• La colle à bois ne tient pas longtemps dans l’eau, mieux vaut utiliser des clous ou de la colle spéciale (celle dont nous a parlée le constructeur de bateaux rencontré au " bateau-lavoir ".) 
• Abdelnour en retournant un bateau à l’envers (le mât est dans l’eau) a réussi à le faire tenir bien droit. "

Conclusion :

" Et maintenant, si vous deviez à nouveau commander du matériel pour fabriquer un bateau, changeriez-vous vos commandes ? "

A la suite de cette question posée à la classe, les élèves précisent les manques, les besoins, les souhaits et quelques réponses d’ordre technologique sont ainsi apportées en ce qui concerne la fabrication de leur bateau. Mais le domaine est vaste et les difficultés rencontrées multiples et

variées et il convient de recentrer les activités au niveau de la physique.

Pour cet aspect de la démarche, on retiendra ici que le bois a massivement été retenu comme matière première, il est donc admis comme une matière de premier ordre pour satisfaire le caractère de flottabilité

On aurait pu comparer les productions des enfants à de vrais bateaux pour faire apparaître quelques différences à exploiter : étanchéité, solidité, matière…

Une autre problématique reste encore à exploiter : " comment empêcher le bateau de chavirer ? " Ceci peut faire l’objet d’une autre séance.

Ca coule, ça flotte (8)

Recentrage des activités dans le domaine de la physique : Recherche d’explication à des phénomènes, de lois générales permettant de décrire ces phénomènes et mise en relation entre elles.

Objectifs : · Savoir formuler des hypothèses, anticiper une réaction et argumenter une proposition

• Construire des attitudes objectives et en évaluer la mise en œuvre
• Savoir tirer des informations d’une expérimentation
• Procédure de travail qui engage le travail sur la maîtrise de la langue orale et écrite (fonction de l’écrit comme trace mémorisée du discours à travers " la dictée à l’adulte ")
• Mettre en valeur quelques paramètres jouant sur la flottabilité : matière, volume, masse
• Evaluer le réinvestissement des notions travaillées préalablement

Matériel : · Bateaux fabriqués dans des matériaux différents : tissu, plastique, fer…

· Bateaux conçus avec le même matériau mais faisant varier la masse

• Fiche faisant apparaître les différents bateaux proposés (Voir doc. N°1 joint)
• Piscine remplie d’eau

Modalités et temps de travail :

• Emissions des hypothèses : passation individuelle (environ 5 minutes par élève)
• Expérimentation : phase collective à l’extérieur (30 minutes)
• Mise en commun et formalisation : phase collective en classe (30 minutes)

Motivation ou situation de départ :

" Vous avez construit des bateaux et moi aussi j’ai eu l’idée d’en fabriquer ou d’en amener des " tout faits ". Cependant, chez moi, je n’avais pas de bois, alors j’ai pris autre chose.

Je vais vous montrer mes bateaux et nous me direz comment ils sont fabriqués. "

On distribue les fiches qui serviront à collecter les informations et ceci afin que chaque bateau pris en photo soit bien identifié levant ainsi toute ambiguïté pouvant être liée à une mauvaise interprétation du dessin.

" J’ai photographié ces bateaux et quand je vous montrerai l’un d'eux vous mettrez votre doit sur la photo correspondante. "

Chaque bateau est donc identifié et décrit par les élèves.

Emissions des hypothèses :

Les enfants sont pris un par un et répondent, pour chaque bateau, aux questions figurant sous les photos des bateaux : (Voir Doc. N°1)

" A ton avis, ce bateau va-t-il flotter ou couler ? Pourquoi tu dis ça ? "

Les bateaux sont posés sur une table devant l’élève, il peut, s’il le souhaite, les toucher ou les soupeser. Mais l’enseignant ne doit pas induire une manipulation des objets.

Les commentaires des enfants sont retranscrits le plus fidèlement possible à l’endroit prévu pour cela.

Remarques portant sur l’analyse des résultats : (voir doc. N°2)

On peut noter que ces réponses s’appuient en général sur des caractéristiques physiques, les représentations fantaisistes ayant peu à peu " perdues du terrain ". Les élèves s’acheminent donc vers une analyse plus objective des critères de flottabilité. Ils arrivent, pour la plupart à voir " au-delà de l’objet ". Pour le bateau N° 6, par exemple, deux élèves disent qu’il va flotter parce qu’il ressemble " à un vrai bateau ". Cependant, la majorité ne s’arrête pas à ce qu’ils voient mais donnent comme explication le matériau dans lequel est fabriqué l’objet.

Voici les critères de causalité du comportement de l’objet dans l’eau classée selon la fréquence de leurs apparitions dans les argumentations des enfants :

1 Le matériau

2 La forme de l’objet induisant la notion de volume

3 La masse

4 Le volume clairement identifié

5 L’objet dans sa fonction

6 Autres

7 Evocation du contenu sans analogie avec la masse

Notons également que la majorité des élèves apportent pour chaque bateau la bonne réponse.

Cette évaluation met en lumière que certains des objectifs que nous nous étions fixés semblent être atteints plus ou moins bien.

La notion de matériau comme un des paramètres à la flottabilité semble clairement acquise, il reste encore à travailler sur les critères de masse, de volume et de leur rapport.

La masse, pour 90 % des élèves apparaît comme avoir une incidence décisive sur le comportement du bateau N° 7.

Expérimentation :

On apporte les bateaux près de la piscine et on les teste chacun leur tour.

Les élèves font leurs commentaires. (On peut alors enregistrer les élèves pour être sûr de ne rien oublier de leurs observations.)

Remarques : L’expérimentation a sa part d’imprévu :

• Le bateau fait dans une boîte métallique était troué.

Mise en commun des observations :

Pour chaque bateau on fait redire et interprété ce qui s’est passé.

Voici les observations des élèves :

Bateau N°1 : Le carton a changé de couleur, il est devenu plus foncé, c’est l’eau qui est rentré à l’intérieur du carton, le carton est devenu lourd et mou, il s’est déchiré et il a coulé.

Bateau N°2 : Le bateau en fer flotte mais un peu d’eau rentre à l’intérieur, si ça continue, quand il y aura trop d’eau, il va devenir trop lourd et il va couler. On ne voit pas avec nos yeux là où est le trou mais on voit des petites bulles à l’endroit où il doit se trouver.

A la question : " mais vous m’aviez dit que le fer, normalement ça coule, alors pourquoi ce bateau en fer ne coule-t-il pas ? " Il flotte parce qu’il est bien plat et qu’il a des bords.

Bateau N°3 : Ce bateau flotte car il est en plastique, il est léger et il a des bords.

Bateau N°4 : Le bateau flotte, il est bien plat, il est léger mais si on l’enfonce dans l’eau et que l’eau rentre dedans, il va devenir lourd et il va s’enfoncer.

Bateau N°5 : Il est comme le carton, il devient plus foncé, l’eau rentre tout doucement dedans, il va faire comme le carton, il va couler. Le bateau ne coule pas même en accélérant le processus d’imbibition. Nous restons sceptiques, (surtout moi !) et je propose de laisser l’objet dans l’eau et de revenir plus tard pour voir ce qui se sera passé.

Bateau N°6 : Il flotte, il est en plastique, il a un fond et des bords.

Bateau N°7 : Il coule : il est trop lourd.

Bateau N°8 : Il flotte, ça veut que le papier aluminium flotte et qu’il protège le carton qui est en dessous.

Chaque proposition doit-elle être soumis à un protocole expérimental et ceci afin d’en juger la pertinence ?

Cette séance a servi à la fois à soulever de nouveaux problèmes et à réinvestir des connaissances déjà éprouvées.

Notons que durant les échanges au moment de l’expérimentation, les élèves ont fait références aux expériences passées. (Pour le bateau en fer par exemple, les enfants ont fait le parallèle avec les métaux testés alors : " ce ne peut être la matière cause de la flottabilité. ")

Il apparaît donc que le point de vue attaché à la composition de l’objet en terme de matériau ayant une incidence sur la flottabilité semble un concept acquis.

Je choisis donc de sélectionner deux propositions qui, pour l’une me semble plus relevée de l’intuition que d’un savoir véritable et, pour l’autre, m’apparaît comme une réponse incomplète :

Ces deux questions seront donc l’objet de la prochaine séance.

Document n° 2 : Relevé des réponses données par les élèves

Bateaux proposés aux élèves : Critères retenus par les enfants pour argumenter leurs avis :

Bateau N°1 : rouleaux de carton Mat. = Matière (plastique, carton, fer…)

Bateau N°2 : boîte métallique V = volume (petit, gros)

Bateau N°3 : moulage en plastique M = Masse (lourd, léger)

Bateau N°4 : bouteille en plastique vide F = Forme (fonds, bords…)

Bateau N°5 : bateau " à plat " en feutrine O = Prise en compte de l’objet en tant que tel (c’est une bouteille…)

Bateau N°6 : bateau-jouet en plastique avec éléments ajoutés C = Contenu (évocation du contenu)

Bateau N°7 : Bouteille en plastique remplie de sable A = autres

Bateau N°8 : structure en carton recouverte de papier aluminium

Réponses données suite à la question posée individuellement à chaque enfant :

" A ton avis, ce bateau va flotter ou va couler ? "

Bateau N°1 : " va couler " = 60 % Bateau N°5 : " va couler " = 85 %

Bateau N°2 : " va flotter " = 70 % Bateau N°6 : " va flotter " = 95 %

Bateau N°3 : " va flotter " = 70 % Bateau N°7 : " va couler " = 90 %

Bateau N°4 : " va flotter " = 55 % Bateau N°8 : " va flotter " = 70 %

Critères donnés par les élèves pour argumenter leur réponse, qu’ elle soit fausse ou juste :

(Parfois ils donnent deux ou trois critères en même temps.)

Bateau N°1 : Mat. = 70 % F = 25 % A = 10 %

Bateau N°2 : Mat. = 85 % F = 15 %

Bateau N°3 : Mat. = 70 % V = 25 % A = 5 %

Bateau N°4 : Mat. = 40 % F = 30 % M = 25 % O = 20 %

Bateau N°5 : Mat. = 75 % V = 20 % F = 15 % M = 5 % A = 5 %

Bateau N°6 : Mat. = 45 % F = 40 % O = 10 % A = 5 %

Bateau N°7 : M = 80 % C = 20 %

Bateau N°8 : Mat. : 65 % F = 25 % M = 5 % A = 5 %

Ca coule, ca flotte (9)

Objectifs généraux : (liés au savoir-faire et au comportement)

• Réinvestir des notions travaillées pendant les séances précédentes
• Construire des attitudes objectives
• Savoir tirer des informations d’une expérimentation
• Travailler la représentation schématique

Objectifs spécifiques : (liés à la notion)

• Rôle de la substance et rôle de la forme dans la flottabilité d’un objet
• Influence du poids dans l’enfoncement d’un corps flottant donné
• Sensibilisation à la notion de masse volumique

Modalités et temps de travail :

• Motivation : phase collective en classe (20 minutes). Emission des hypothèses
• Expérimentation : phase collective à l’extérieur (30 minutes)
• Mise en commun et formalisation : phase collective en classe (30 minutes)

Matériel : · Trois bouteilles en plastique remplies de sable

• Une grande cuvette remplie d’eau
• La piscine remplie d’eau (à l’extérieur)
• Le matériel commandé par les élèves pour réaliser leurs expériences

Situation de départ :

" Voici une bouteille en plastique vide. Je la remplis de sable. Va-t-elle flotter ? "

Tous les enfants, et ceci grâce aux expériences menées précédemment, affirment que la bouteille ainsi remplie va couler : " elle est trop lourde, elle ne pourra pas flotter, c’est comme le bateau qui était rempli de sable ! "

Afin de valider l’affirmation du groupe, on réalise immédiatement l’expérience dans une grande bassine remplie d’eau.

Les élèves sont invités à dessiner l’expérience réalisée.

Aucun modèle n’est proposé et les productions racontent, chacune à leur manière ce qui s’est passé.

Une mise en commun de ces productions va permettre au groupe de se prononcer sur la pertinence de chaque dessin. Nous ne retiendrons pas les productions jugées " non conformes avec la réalité de l’expérience " par les élèves. (Ex. : " On ne voit pas la bouteille au fond de la bassine, on ne voit pas que c’est une bouteille remplie de sable… ")

Situation-problème :

Une fois que l’on s’est mis d’accord sur la (ou les) façon de dessiner l’expérience, on propose le problème suivant aux élèves :

" Je vous propose un défi. Comment pourrait-on faire flotter tout le sable qui est à l’intérieur de la bouteille ? Y a-t-il un moyen de le faire flotter ? "

Il faudra préciser, à plusieurs reprises, qu’il s’agit du sable qui est à l’intérieur de la bouteille que l’on veut faire flotter et non pas la bouteille elle-même.

" Dessiner, si vous l’avez trouvée, l’expérience qui peut résoudre ce problème. "

L’enseignant passe alors près des élèves, pour repréciser la nature de la tâche à accomplir qui peut paraître incompréhensible pour certains.

Emissions des hypothèses :

Voici les différentes propositions des élèves :

- On ouvre le bouchon et le sable va flotter (Noureddine, Laura…)

• On prend une planche de la taille de la bouteille et on attache la bouteille dessus avec de la ficelle. (Kamel)

Autour de Kamel, les élèves donnent leur opinion. Certains pensent que ce montage va couler car la bouteille est trop lourde pour la planche, tandis que d’autres pensent que ça flottera puisque le bois, ça flotte.

• On met le sable sur une feuille d’aluminium (Inès)
• On prend une grande planche de bois, bien plus grande que la bouteille, une planche qui ressemble au bateau de Muriel et on met le sable dessus. (Elodie, Mohammed, Hedi, Sérina…)
• On prend une boîte en bois (William)
• On met la bouteille toute droite sans le bouchon. (Rahima)
• On pose le sable sur une feuille en papier. (Rahma)
• On met le sable dans une boîte en plastique. (Sarah)

Le rôle du maître, à ce moment là, est de transcrire, à l’écrit, les propositions des élèves, afin que celle-ci puissent figurer dans le cahier d’expérience. Il recueille aussi également les différentes représentations qui seront soumises à l’avis du groupe.

Mise en commun :

On propose aux élèves d’examiner les différentes propositions en affichant les productions et en demandant à leur auteur de les expliciter.

Trois des propositions vont être massivement démenties par le groupe et l’expérimentation immédiate invalidera chacune des trois hypothèses :

• Si on enlève le bouchon, cela ne change rien, le sable seul coule.
• Si on met le sable sur la feuille d’aluminium : elle se plie et coule
• Si on met le sable sur une feuille de papier : Le papier se plie, coule et se déchire.

En ce qui concerne les autres hypothèses, elles suscitent discussion et l’on ne peut procéder immédiatement aux expérimentations : la bassine étant trop petite pour cela.

Les planches de bois, la boîte en bois, le récipient en plastique, le positionnement de la bouteille lors de sa mise à l’eau sont donc les propositions restantes qu’il nous faut expérimenter.

Expérimentation :

1. Mettre la bouteille toute droite sans le bouchon

Le constat est vite fait que cela l’empêche en rien la bouteille de couler.

2. Avec la planche en bois de la taille de la bouteille.

 La bouteille est attachée avec de la ficelle pour ne pas qu’elle tombe de la planche et nous la mettons dans l’eau : la planche et la bouteille coulent directement dans le fond.

" La bouteille est bien trop lourde pour cette planche, elle l’entraîne dans le fond, la planche n’a pas assez de force pour porter la bouteille. "

1. Avec la grande planche (bateau emprunté à Muriel)

La bouteille n’a pas besoin d’être attachée car la planche est assez grande.

La planche et la bouteille flottent.

" C’est normal qu’elle flotte car elle est très grande, la grande planche est assez forte pour porter la bouteille de sable, la grande planche protège la bouteille. "

 Questionnement :

" Pourquoi avec la petite planche, ça coule , et qu’avec la grande, ça flotte ? C’est pourtant dans les deux cas, une planche de bois ? Pourquoi la taille a-t-elle une importance ?

Les élèves ont du mal a mettre des mots sur ce qu’ils veulent exprimer, ils parlent de " force " et de taille de la planche. Un enfant parle du rapport entre les deux objets.

" La première planche était trop petite pour la bouteille la deuxième est assez grande par rapport à la bouteille. "

" Et si on avait une bouteille encore plus grande remplie de sable à faire flotter ? "

Les élèves, dans leur majorité, répondent, de façon intuitive qu’il faudrait une planche encore plus grande.

2. Avec la boîte en bois (bateau emprunté à Cindy) sans couvercle

La boîte et la bouteille flottent.

" C’est normal, il y a des bords, il y a beaucoup de bois, alors ça flotte. "

" Quel serait l’embarcation la plus adaptée pour transporter le sable seul ? "

Après avoir déposé du sable sur les deux embarcations (grande planche et boîte en bois), les enfants ont observé que le sable sur la planche prenait l’eau, alors que celui, déposé dans la boîte, restait sec. La réponse est donc unanime quant au choix de la boîte.

3. Avec un petit récipient en plastique (bol)

La bouteille entraîne le récipient au fond de l’eau.

" La bouteille est trop forte, le bol est trop petit. "

4. Avec un grand récipient en plastique (saladier)

La bouteille est maintenue à la surface.

" le saladier est plus fort, il est plus grand, il arrive à porter la bouteille de sable mais quand l’eau entre dedans, il devient plus lourd, c’est comme si on mettait d’autres bouteilles remplies de sable, pour plusieurs bouteilles, il faudrait un récipient encore plus grand. "

Synthèse-évaluation :

Revenus dans la classe, on demande aux enfants de dessiner une ou les deux expériences qui ont réussi, c’est à dire celles pour lesquelles on a réussi à faire flotter la bouteille de sable.

Là aussi, aucun modèle n’est imposé. Le maître note au tableau les mots que demandent les enfants.

Remarques :

Pour faire flotter quelque chose de lourd, il faut prendre une grande planche (on aborde ici la notion de volume), plus " costaud " que l’objet qu’elle doit transporter. En ce qui concerne la planche, il est important qu’elle occupe beaucoup de place dans l’eau.

Les élèves ont remarqué, grâce à cette expérience, qu’il faut s’intéresser au poids de l’objet à transporter avant de choisir ce qui va être capable de le porter sur l’eau. Et, en ce qui concerne notre bouteille remplie de sable, il fallait choisir une planche assez grande (assez volumineuse) pour que le tout flotte.

Il s’agit ici du théorème d’Archimède, évidemment peu, pour ne pas dire pas, expliquer aux élèves de C.P..

En effet, le poids du volume d’eau déplacé par la planche (et par la boîte en bois), était supérieur au poids cumulé de la planche et de la bouteille remplie de sable.

Les élèves ont appréhendé qu’il y avait un rapport à respecter entre la masse et le volume pour s’assurer d’une flottabilité certaine.

Pour être plus juste, il aurait fallu également introduire la notion de densité en proposant des planches plus ou moins épaisses. Involontairement, cela n’a pas été fait mais peut-on ou faut-il, sans " noyer " des élèves de C.P. accepter de traiter tous les paramètres scientifiques de l’expérience ?

Remarques supplémentaires : (Philippe Germain : Groupe de Physique des Milieux Denses (GPMD))

L’idée de la " force " de la planche ou de sa faiblesse pour porter la bouteille n’est pas la même que celle du volume. Il s’agit plutôt d’une humanisation (anthropomorphisme) des objets, qui combattent, " protègent " etc.

Du coup, le rôle de la matière est un peu oublié : qu’aurait donné une " grosse " planche en métal ?

Dans la synthèse, les enfants racontent ce qu’ils ont réussi à faire, mais avez-vous conservé une trace écrite générale structurant les acquis : matière, forme, remplissage avec quelques exemples : c’était les objectifs spécifiques !

Les remarques 1 et 2 sont liées car les enfants ont plutôt convergés vers cette idée de  " force " des matériaux qui, n’étant pas démontrée, constitue un obstacle. Il serait intéressant de regarder dans les toutes premières séances si de telles conceptions étaient présentes dans les réponses des enfants, ce qui vous permettra d’en faire un des objectifs d’enseignement pour une prochaine expérience : la prise en compte des représentations premières des enfants qui sont, comme vous le voyez, solidement ancrées, et que l’on doit faire émerger pour mieux les transformer, ici par une démarche expérimentale. L’idée du remplissage me paraît compris intuitivement par les enfants.

Ça coule, ça flotte (10)

Recherche sur documentaires

Objectifs : Découvrir un type de livre particulier

Rechercher des informations en utilisant méthode et travail en commun

Confronter des informations, se mettre d’accord

Confronter ses propres savoirs au savoir institutionnalisé

Matériel : 3 fiches par élèves accompagnant la recherche (voir annexe)

1 crayon à papier, 1 gomme et éventuellement 1 règle par élève

Livres utilisés pour la recherche :

" Les sous-marins " Christopher Maynard

" Un galion au téléobjectif " Grisewood – Dempsey

" Un galion du XVIe siècle " Richard Humble – Mark Bergin

"  Les plus beaux voiliers du monde " Ollivier Puget

" Les voiliers en activité " Karl-Heinz Wieland

" L’aventure sur les mers " Eric Kentley

" Aventures sur les mers " Laurence Ottenheimer

" Drôles de rames " Philippe Varaud – Jean-Alexandre Arques

" De mémoires de … bateaux " Richard Humble

 Préparation préalable de l’enseignant

L’élaboration du support de travail proposé aux élèves doit mériter toute l’attention de l’enseignant. Il doit correspondre à l’âge des élèves. Chaque couverture de livre et une illustration prise dans chacun d’eux sont scannées. (Veiller à la lisibilité des images.)

Des illustrations ou des photos dont l’information donnée sur la matière de la coque apparaît clairement sont choisies.

Voir feuilles de travail

Modalités de travail :

Les élèves sont pris par groupe de 5, soit par l’enseignant soit par un autre membre de l’équipe pédagogique ayant pris part au projet.

Le travail s’effectuera en deux séances d’une heure chacune.

Déroulement :

Motivation

" Nous voilà à la fin de notre travail sur les bateaux et j’aimerai savoir, selon vous, en quoi sont faites les coques des bateaux aujourd’hui ? Avez-vous une idée ? Comment pourrait-on le savoir ? "

Laisser les élèves émettre des hypothèses et les noter sur une grande feuille.

Pour la plupart des élèves, la coque d’un bateau est faite en bois, en fer et éventuellement en plastique.

Demander aux élèves comment on pourrait vérifier ces hypothèses.

Ils proposent d’aller voir des vrais bateaux mais ne pensent pas immédiatement à la bibliothèque.

On évoque nos visites au Musée de la marine et aux " bateaux-lavoirs ". En ce qui concerne la deuxième visite, les élèves sont tous d’accord que le bateau en construction observé était en bois. Les propos de notre guide reviennent très clairement à l’esprit des enfants. " Toute la structure a été faite en bois et assemblée avec de la colle spéciale. " Quant à la deuxième sortie, tout le monde n’est pas d’accord. De plus, les bateaux observés étaient des maquettes et ce n’était donc pas de vrais bateaux.

La question est alors reposée : " comment pourrait-on savoir en quoi sont faites les coques des bateaux aujourd’hui ? "

Si les élèves ne trouvent pas d’eux-mêmes la B.C.D. comme le lieu ressource pouvant apporter des réponses à cette question, l’enseignant leur suggère alors d’aller à la bibliothèque municipale.

Il est préférable d’emmener les élèves à la bibliothèque, d’y associer les parents et d’exploiter cette sortie à des fins pédagogiques : localisation de la bibliothèque de notre ville, repérage dans la B.C.D., classement des ouvrages, prise de contact avec les bibliothécaires…

Nous n’avons pas eu, pour des raisons pratiques, l’opportunité de traiter ainsi notre besoin d’informations.

C’est donc nous, qui sommes allés à la B.C.D. afin d’y recueillir les ouvrages nécessaires à nos investigations.

 1^ère séance : Familiarisation avec les documentaires

Les élèves sont disposés " en rond " autour d’une grande table, l’enseignant étant avec le groupe.

" Je suis allée à la bibliothèque de Saint-Denis et j’ai demandé des livres sur les bateaux, voilà ce que m’a donné la bibliothécaire. "

Laisser les élèves manipuler librement les ouvrages.

" Quelles sortes de livres sont-ils ? " La question peut paraître surprenante pour les élèves et ils ne voient pas spontanément à quoi l’enseignant fait référence.

On peut alors préciser notre question en les amenant à comparer ces ouvrages à d’autres étudiés en classe par exemple.

La comparaison entre les albums et les documentaires amène les élèves à observer leurs différences : écrit et illustration.

" Comment appelle-t-on ces livres ? " Si aucun enfant ne parle de documentaires, c’est l’enseignant qui donne le terme et qui en précise la fonction.

(On peut envisager, par la suite, des séances où l’on travaillera sur des tris de livres différents et sur comment identifier tel ou tel type de livres.)

Distribuer la première fiche de travail : " Travail sur documentaires " (Voir annexe)

" Il y a neuf documentaires sur la table et on va voir si vous les reconnaissez sur les petites images qui sont numérotées en haut de votre feuille. (Montrer avec le doigt de quelles images on parle.) 

Qu’avons-nous représenté sur ces petites images ? "

On amène encore une fois les élèves à identifier l’objet-livre en faisant nommer la couverture du livre.

L’enseignant prend chaque livre un par un et demande à chaque fois au groupe de retrouver, en pointant son doigt sur l’image et en énonçant le numéro inscrit au-dessus, le livre correspondant.

" Au dessous de ces images représentant la couverture de chaque livre, il y a une autre ligne de petites images. (La montrer avec le doigt)

Ces petites images, je les ai trouvées en regardant dans les documentaires. Pour chaque livre, j’ai choisi une image. Vous devez retrouver l’image que j’ai scannée et la relier au livre auquel elle appartient.

Par exemple, pour cette image là, (montrer une image au hasard), il faudra rechercher dans quel livre je l’ai trouvée.

Si un enfant pense avoir trouvé quelque chose, il doit proposer sa réponse au groupe tout entier car vous travaillez ensemble. "

Les élèves cherchent et l’enseignant s’assure que tous aient bien compris la tâche à effectuer  : il relance, suscite l’interrogation, corrige…

Quand un élève trouve une association, il la propose au groupe qui valide ou invalide sa proposition.

Le travail s’achève quand chaque représentation de la couverture des livres est reliée à

l’ image correspondante.

Ce travail aura permis une manipulation plus systématique des documentaires et une familiarisation avec ce type d’ouvrage.

2^ème séance : Recherche d’informations

Lors d’une deuxième séance, on propose les deux autres fiches présentées en annexe et intitulées : " En quoi sont faites les coques des bateaux ? "

" Toujours en feuilletant les documentaires, j’ai trouvé des coques de bateaux très différents.

J’ai scanné ces bateaux. Pour chacun d’eux, j’ai inscrit, au dessous, le titre du livre, dans lequel je l’ai trouvé, entre guillemets. (Montrer un exemple sur la fiche de travail : " Drôles de rames ")

Par exemple, ce bateau-là, (montrer avec le doigt le premier bateau représenté), dans quel livre je l’ai trouvé ? "

Laisser les élèves chercher et lire le titre du livre.

" Vous allez donc rechercher ces bateaux et essayer de trouver dans quelle matière est faite leur coque. Quand vous aurez trouvé la réponse, vous la communiquerez au groupe et on l’inscrira sur le petit trait qui est ici (montrer avec le doigt) "

L’enseignant répartit les livres afin que chaque élève soit actif.

Les élèves, n’ayant pas une très grande habitude de ce type d’ouvrage, ne trouvent pas immédiatement où se situe l’information par rapport à l’image trouvée. Ils reviennent en haut et à gauche du texte et n’identifient pas les textes comme des éléments indépendants et se suffisants à eux seuls. Ils sont plus habitués aux albums et entrent dans l’écrit du documentaire de la même façon que celui d’une histoire.

On aborde ici la lecture spécifique à ce type d’écrit où l’on n’est pas obligé de tout lire pour savoir de quoi il est question.

L’enseignant a toujours la même fonction : il guide, il oriente, il aide à la lecture.

Il apparaît parfois que les termes employés soient difficilement compréhensibles pour des élèves de cet âge. (On essaiera d’expliquer au mieux les mots difficiles, en faisant appel à d’autres documentaires, pourquoi pas !)

Quand cela est possible, l’enseignant doit laisser lire l’enfant seul et trouver le mot ou les mots qui donnent la réponse à la question posée : " Dans quelle matière est faite cette coque ? "

Quand un élève trouve la réponse, le groupe l’inscrit sous l’image correspondante.

Voici les réponses trouvées :

La coque du bateau est en :

plastique – roseaux – bambou et peau de buffle – fibre de verre – fer – métal – bois et peaux de phoque – résine polyester armée – tôle – écorce

A la dernière question posée, " Dans " Drôles de rames ", recopie la phrase qui te dit dans quelle matière sont constituée la plupart des navires aujourd’hui. " voici ce que nous écrivons :

" La coque des navires est aujourd’hui constituée de plaques d’acier soudées les unes aux autres. "

Bilan :

Ce travail de recherche à partir de documentaires, plutôt nouveau pour des enfants de cet âge, fut très apprécié par les élèves. En effet, pouvoir feuilleter librement des livres traitant des bateaux fut très attirant pour eux. Et si, à cela, s’ajoute le défi de chercher des images précises… la recherche n’en est que plus motivante !

Ce travail a permis, bien évidemment, aux élèves, de découvrir, que l’on peut fabriquer des bateaux avec beaucoup de matériaux différents : matériaux élaborés et modernes (résine polyester, fibre de verre…) et matériaux naturels (bambous, bois, peaux…)

Pour atteindre les mêmes objectifs de flottabilité (poids, imperméabilité…) les hommes utilisent différentes techniques adaptées à leur lieu et mode de vie.

Cette recherche a complété nos connaissances sur les bateaux et a ouvert le champ d’horizon des enfants.