Circuits électriques

Jocelyne Meyer Ecole Victor Hugo - Montfermeil juin 1999

 

Niveau: CE1

Matière : Technologie

Date : Année 98/99

Nombre d’élèves : 18 par groupe

Temps prévu : 5 x 1 H 15 mn

Motivation : Allumer le nez du clown

Le mot du maître

L 'école, son environnement, l'arrivée de la Main à la pâte

1° séance : contact direct

- Evaluation diagnostique (dégager les idées et les concepts des enfants). Présentation de la boîte vidéo fermée avec le nez du clown allumé.

" Dessinez et expliquez sur le cahier d’expérience ce qu’il y a dans le boîtier "

Confrontation.

" Que faut-il pour allumer une ampoule ? " Les enfants viennent commander du matériel qu’ils pensent nécessaire à la réalisation d’un circuit électrique (ils ont le droit de venir 2 fois - nous donnons ce qu’ils commandent, même si c’est erroné). Expériences libres.

- Allumer l’ampoule avec une pile

Donner aux enfants une ampoule et une pile plate.

" Comment allumer l’ampoule avec la pile plate ? "

Rappeler le contrat pendant ces séances : manipulation, dessin, légende, observation sur le cahier d’expérience. Observation des groupes.

Oralisation collective au tableau avec échange d’observations, critiques.
Constats : faire un tableau collectif avec les différentes positions. On peut corriger le dessin de l’enfant qui passe au tableau, éliminer tout ce qui est superflu (nous tendons vers le schéma) et faire un court compte rendu à écrire dans un autre cahier ou classeur afin d’avoir tout de même une référence.

Nous dégageons par cette confrontation la notion de boucle fermée et boucle ouverte. Nous ne parlons pas de circuit qui peut induire chez l’enfant une notion de circulation dans un sens ou dans l’autre.

Constats

L’ampoule brille

L’ampoule ne brille pas

Points de contacts

Grande lame / plot

Petite lame / culot

ou inversement

autres configurations

Nous dégageons également le vocabulaire : vis, culot, bornes.

Si, en posant l’ampoule dans un sens ou dans l’autre sur les bornes de la pile, les enfants disent : "ça brille autant", nous pouvons parler d’équivalence des bornes de la pile.

Trace écrite (hors cahier d’expérience ?) et évaluation avec une série de schémas pile / ampoule.

Distribution du résumé avec le tableau à lire et des configurations de piles/ampoules " colorier l’ampoule si elle peut s’allumer ".

2° séance : contact éloigné

Donner à chaque groupe une pile plate, une ampoule, de la laine, du bois, des élastiques....(prévoir du fil électrique en réserve).

" Comment allumer l’ampoule loin de la pile ? "

Rappel du contrat de travail.

Les enfants vont utiliser tous les matériaux apportés et vont dessiner chaque montage en indiquant le nom du matériau et si l’ampoule brille. Les montages doivent tous être en boucle fermée. Chaque essai doit être dessiné et commenté. Donner le fil électrique si les enfants le demandent.

Ne pas donner les noms de conducteur et isolant, nous ne notons que les constats. (sauf si certains enfants l’utilisent)

Confrontation des dessins et observations. Si certains élèves ont des doutes sur la validité d’un schéma ou sur un constat, ils refont le montage pour vérifier. Construction d’une trace écrite pour le classeur.

Evaluation en proposant des montages différents : l’ampoule brille-t-elle ?

3° séance : Conducteurs ou isolants

Rappel de la dernière séance. Les enfants ont compris la notion de boucle fermée et avec certains matériaux, l’ampoule s’allumait (pas avec d’autres).

" Quelle expérience pourrait-on mettre en place pour savoir ce qui permet d’allumer l’ampoule (avec une pile de 4,5 V) ?

Je donne pour consigne (si les enfants n’ont pas trouvé d’expériences), de réaliser des montages avec un fil électrique d’un côté, des matériaux différents sont testés pour fermer la boucle. Rappel du contrat : on dessine chaque expérience et on note les constats.

Confrontation : au tableau j’ai dessiné deux colonnes : objets conducteurs électriques, objets non conducteurs électriques. Nous écrivons le nom des matériaux testés dans les bonnes colonnes. Si tous ne sont pas d’accord, nous vérifions en refaisant les montages.

Distribution d’un tableau individuel où les enfants écrivent le nom des matériaux testés.

Nous essayons de définir les

caractéristiques de chaque groupe : Comment étaient les conducteurs, les non conducteurs ? Quelles partie de l’ampoule sont faites en matériaux non conducteurs ? Pourquoi ? Comment sont-ils appelés ? (isolants)

Prolongement : parler de la sécurité dans la maison, dans la ville.....

4° séance : l’interrupteur

Donner aux enfants une pile plate, une ampoule, du fil.

"  Comment peut-on allumer ou éteindre l’ampoule sans l’enlever du montage ? "

Pour le cycle 3 : trouver comment faire un interrupteur en leur mettant sur les tables du matériel divers (bouchons, punaises, attaches parisiennes, trombones.....)

Pour le cycle 2 : Prévoir dans le montage un bouchon muni de 2 punaises. Ils n’auront plus qu’à placer le trombone pour ouvrir ou fermer la boucle. Leur laisser des trombones, bouts de métal, et objets divers.

Rappeler le contrat de travail (dessin de chaque montage dans le cahier, légende, observation)

Confrontation des résultats au tableau, mise en forme d’un compte rendu collectif à placer dans le classeur.

Evaluation en proposant des montages : interrupteur fermé ou ouvert.

 

5° séance : construction du boîtier

Nez du nounours qui s’allume

Montrer le modèle du jeu. Distribution du matériel à chaque enfant sur demande.

- Faire collectivement la fiche prescriptive avec les schémas du montage et demander de réaliser le jeu. Observation et aide de chacun.

Mot des maîtres :

Les enfants ont du mal à émettre des hypothèses.
Le dessin est un handicap et ils n’osent pas écrire.

La 1° séance a été scindée en 2 par tous les groupes. Les enfants ont eu besoin de manipuler longtemps pour s’approprier le matériel.

La majorité des enfants pensaient ne pas pouvoir allumer une ampoule directement sur la pile : le fil était indispensable (certains l’ont prouvé en enroulant du fil autour des lames de la pile).

Tous les enfants ont trouvé tout de suite qu’il fallait du fil électrique pour les contacts éloignés.

Beaucoup d’objets de la classe ont été testés pour la notion d’isolant/conducteur : un tableau par groupe a été réalisé.

La notion d’interrupteur semblait être acquise lors des montages sur table, mais lors de la réalisation du boîtier, il s’est avéré qu’elle était à reprendre (nous réfléchissons à la façon d’y remédier).

Des petits problèmes de matériel : les fils étaient trop fins et les trombones pour les interrupteurs ne tiennent pas.

Les décloisonnements en temps limités nous ont imposé un léger dirigisme afin de terminer dans l’heure qui nous était impartie. Le nombre des séances sur chaque thème était également limité, aussi, nous n’avons pas pu avoir une démarche réellement scientifique et approfondir le sujet, trouver d’autre hypothèses et expériences à réaliser. Du fait du décloisonnement, la démarche " Main à la pâte " n’a pas pu être exploitée dans les autres matières.

Pour les CP, il était très difficile de se rappeler des expériences du samedi avec d’autres enseignants pour les relater dans leur propre classe le lundi.

La classe qui a gardé son institutrice a eu plus de liberté dans les expériences puisqu’elle avait plus de souplesse dans l’organisation des séances. De plus, elle a pu exploiter les travaux et les recherches des enfants en expression écrite, et la démarche scientifique dans les autres matières.

La motivation était au maximum puisque tous les enfants étaient actifs et attendaient les " Samedis de l’expérience ".

Les enfants communiquaient dans les classes, travaillaient en groupes, étaient heureux de " bidouiller " car c’était un moment qui n’était pas " scolaire ".

Mais il ne faut pas se leurrer, leur comportement et leur intérêt en classe, les problèmes avec l’école et les relations avec les parents de la cité n’ont pas changé . Peut-être faut-il encore du temps et " Main à la pâte " est un premier coup de pouce pour une nouvelle façon de travailler.

Il conviendra de faire le bilan sur plusieurs années.

J’allume l’ampoule

Constats

L’ampoule brille

L’ampoule ne brille pas

Points de contacts

Grande lame / plot

Petite lame / culot

ou inversement

autres configurations

Je colorie en jaune les ampoules qui peuvent s’allumer

J’allume l’ampoule loin de la pile

 

Pour allumer l’ampoule loin de la pile, il faut du fil électrique. Le montage doit former une boucle fermée d’une borne de la pile à l’autre.

 

 

Je colorie en jaune les ampoules qui peuvent s’allumer

Conducteurs - Isolants

(avec une pile plate de 4,5 V)

Conducteurs électriques

Non conducteurs électriques

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les objets métalliques sont des conducteurs électriques.

Les objets non métalliques ne sont pas des conducteurs électriques

L’interrupteur

L’interrupteur est l’appareil qui sert à arrêter ou laisser passer le courant électrique en ouvrant ou en fermant le circuit électrique.