PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2007 : PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2007 : Albert Fert, Peter Grünberg et les Albert Fert, Peter Grünberg et les

nanosciences à l’honneurnanosciences à l’honneur

Le prix Nobel de physique 2007 a été décerné au Français Albert Fert et à l'Allemand Peter Grünberg pour leur découverte d'une technologie de miniaturisation des disques durs dont les applications sont visibles dans la vie de tous les jours.Albert Fret, 69 ans, médaille d'or du CNRS 2003, est directeur scientifique de l'Unité mixte de Physique au CNRS/Thales, à Orsay depuis 1995. C'est en 1988 qu'il a découvert la magnétorésistance géante (GMR). En janvier 2007, il reçoit conjointement le Japan Prize – une autre distinction scientifique très prestigieuse – pour ses travaux.

La magnétorésistance géante (GMR)Appelée magnétorésistance géante (GMR), la technologie mise au point par les deux chercheurs est utilisée pour lire l'information stockée « C'est grâce à cette technologie qu'une miniaturisation radicale des disques durs a été possible ces dernières années », a indiqué le comité Nobel dans un communiqué. Ce domaine de la recherche en nano sciences est actuellement en forte expansion. La GMR a un impact important sur les technologies de l'information et de la communication. Elle a notamment permis de mettre au point les têtes de lecture qui équipent aujourd'hui tous les disques durs. Plus sensibles, ces nouvelles têtes de lecture permettent de lire des données contenues dans les disques durs compacts intégrés, présents par exemple dans les ordinateurs portables et certains lecteurs de musique.Le phénomène de magnétorésistance change la résistance électrique d'un conducteur lorsqu'il est soumis à un champ magnétique. Il est à l'origine de nombreuses applications.Le lancement de la première tête de lecture basée sur l'effet GMR a eu lieu en 1997. La technologie s'est ensuite vite standardisée et « même encore aujourd'hui, les toutes nouvelles techniques de lecture dérivent de la GMR ».

Conférence pédagogiqueConférence pédagogique CYCLE 2 CYCLE 2

Thèmes abordés :Thèmes abordés :

Les états de l’eauLes états de l’eau

Flotte ou coule ?Flotte ou coule ? « L’enseignement des sciences de la « L’enseignement des sciences de la

nature à l’école primaire est un nature à l’école primaire est un enseignement obligatoire auquel enseignement obligatoire auquel tous les élèves ont droit. »tous les élèves ont droit. »

Constat :Constat :De longue date, des leçons de choses aux activités d’éveil plus De longue date, des leçons de choses aux activités d’éveil plus récentes ont engagé dans leurs classes des projets et des activités récentes ont engagé dans leurs classes des projets et des activités scientifiques tout à fait remarquables pour le plus grand profit des scientifiques tout à fait remarquables pour le plus grand profit des élèvesélèves. . Cependant, malgré les programmes, malgré le patrimoine Cependant, malgré les programmes, malgré le patrimoine d’activités scientifiques pour la classe, il faut bien reconnaître que d’activités scientifiques pour la classe, il faut bien reconnaître que l’enseignement des sciences est insuffisamment dispensé et que, l’enseignement des sciences est insuffisamment dispensé et que, lorsque les heures réglementaires lui sont consacrées, cet lorsque les heures réglementaires lui sont consacrées, cet enseignement s’avère trop souvent théorique et livresqueenseignement s’avère trop souvent théorique et livresque..Les récentes évaluations internationales indiquent que les élèves Les récentes évaluations internationales indiquent que les élèves français, en fin de parcours secondaire, ne sont pas très performants français, en fin de parcours secondaire, ne sont pas très performants par rapport à l’ensemble des épreuves scientifiques auxquelles ils sont par rapport à l’ensemble des épreuves scientifiques auxquelles ils sont soumis. Par ailleurs, l’image des sciences auprès de ces élèves n’est soumis. Par ailleurs, l’image des sciences auprès de ces élèves n’est guère positive.guère positive.Voici ce que m’écrivait en janvier 2007 Monsieur Claude Cohen-Voici ce que m’écrivait en janvier 2007 Monsieur Claude Cohen-Tannoudji, Prix Nobel de physique : Tannoudji, Prix Nobel de physique : « Je vous félicite pour votre action « Je vous félicite pour votre action en faveur de l’enseignement des sciences dans les écoles primaires. Il en faveur de l’enseignement des sciences dans les écoles primaires. Il s’agit là d’un problème capital et il faut commencer à ce niveau si l’on s’agit là d’un problème capital et il faut commencer à ce niveau si l’on veut à terme redresser la situation catastrophique que nous constatons veut à terme redresser la situation catastrophique que nous constatons concernant la mauvaise perception de la science et le développement concernant la mauvaise perception de la science et le développement d’attitudes rétrogrades et fondamentalistes ».d’attitudes rétrogrades et fondamentalistes ».

1.1. La démarche pédagogique :La démarche pédagogique : Les enfants Les enfants observentobservent un objet, un un objet, un

phénomène du monde réel, proche et phénomène du monde réel, proche et sensible et sensible et expérimentent expérimentent sur lui.sur lui.

Au cours de leurs instigations, les enfants Au cours de leurs instigations, les enfants argumententargumentent et et raisonnentraisonnent, mettent en commun et discutent leurs idées et leurs , mettent en commun et discutent leurs idées et leurs résultats, résultats, construisentconstruisent leurs connaissances, une activité leurs connaissances, une activité purement manuelle ne suffisant pas. Le rôle du maître est d’être à purement manuelle ne suffisant pas. Le rôle du maître est d’être à la fois médiateur c’est-à-dire intermédiaire entre la science et les la fois médiateur c’est-à-dire intermédiaire entre la science et les élèves et expert c’est-à-dire référence pour tout ce qui a trait à la élèves et expert c’est-à-dire référence pour tout ce qui a trait à la conformité scientifique ; il intervient en particulier dans les conformité scientifique ; il intervient en particulier dans les moments de débat ou de mise en commun.moments de débat ou de mise en commun.

Les activités proposées par la maîtresse ou par le maître sont Les activités proposées par la maîtresse ou par le maître sont organisées en séquences en vue d’une progression des organisées en séquences en vue d’une progression des apprentissages. Elles relèvent des programmes et apprentissages. Elles relèvent des programmes et laissent une laissent une large part à l’autonomie des élèveslarge part à l’autonomie des élèves..

Un volume minimum de 2 heures par semaine est consacré à un Un volume minimum de 2 heures par semaine est consacré à un même thème pendant plusieurs semaines. Une continuité des même thème pendant plusieurs semaines. Une continuité des activités et des méthodes pédagogiques est assurée sur activités et des méthodes pédagogiques est assurée sur l’ensemble de la scolarité. Un accord entre les enseignants des l’ensemble de la scolarité. Un accord entre les enseignants des différents cycles est nécessaire pour un suivi des parties des différents cycles est nécessaire pour un suivi des parties des programmes et une continuité dans les méthodes pédagogiques.programmes et une continuité dans les méthodes pédagogiques.

Les enfants tiennent chacun Les enfants tiennent chacun un cahier d’expériencesun cahier d’expériences avec leurs avec leurs mots à eux.mots à eux.

LE CAHIER D’EXPÉRIENCES:LE CAHIER D’EXPÉRIENCES:

Le cahier d’expériences constitue un support des traces écrites (mots, phrases, Le cahier d’expériences constitue un support des traces écrites (mots, phrases, dessins,…..) des différents moments de la propre activité scientifique de l’enfant. Il dessins,…..) des différents moments de la propre activité scientifique de l’enfant. Il comporte deux parties :comporte deux parties :° Une partie libre, spontanée, non organisée tout au moins au début ° Une partie libre, spontanée, non organisée tout au moins au début (progressivement, avec l’aide du maître mais aussi par autocorrection l’élève va (progressivement, avec l’aide du maître mais aussi par autocorrection l’élève va organiser ses notes, améliorer son orthographe et son expression écrite)organiser ses notes, améliorer son orthographe et son expression écrite)

° Une partie institutionnalisée, fruit d’un consensus recherché et ° Une partie institutionnalisée, fruit d’un consensus recherché et obtenu avec l’aide du maître, témoin d’un savoir partagé. obtenu avec l’aide du maître, témoin d’un savoir partagé.

Pour l’élève l’intérêt de ce cahier est multiple : il assure un rôle de Pour l’élève l’intérêt de ce cahier est multiple : il assure un rôle de mémoire, de témoin de ses progrès, de son évolution au cours de l’année, voire d’un mémoire, de témoin de ses progrès, de son évolution au cours de l’année, voire d’un cycle ; il constitue un outil de communication vers les autres (camarades, maître) cycle ; il constitue un outil de communication vers les autres (camarades, maître) mais aussi un support pour développer et construire sa réflexion.mais aussi un support pour développer et construire sa réflexion.Le maître y trouvera des informations sur les représentations des élèves, l’état Le maître y trouvera des informations sur les représentations des élèves, l’état d’avancement des apprentissages et il en tiendra compte pour organiser et parfois d’avancement des apprentissages et il en tiendra compte pour organiser et parfois pour modifier le contenu des séances.pour modifier le contenu des séances.Le cahier d’expériences est un des éléments majeurs de la démarche préconisée par Le cahier d’expériences est un des éléments majeurs de la démarche préconisée par La main à la pâte.La main à la pâte.L’objectif majeur est une approximation progressive, par les élèves, de concepts L’objectif majeur est une approximation progressive, par les élèves, de concepts scientifiques et de techniques opératoires, accompagnée d’une consolidation de scientifiques et de techniques opératoires, accompagnée d’une consolidation de l’expression écrite et orale.l’expression écrite et orale. Est affirmé ici le lien très fort Est affirmé ici le lien très fort entre apprentissage scientifique et entre apprentissage scientifique et apprentissage de la langueapprentissage de la langue.. Cela peut conduire à une motivation réciproque pour Cela peut conduire à une motivation réciproque pour les deux apprentissages mais aussi, parfois, à un blocage pour des élèves qui ne les deux apprentissages mais aussi, parfois, à un blocage pour des élèves qui ne peuvent traduire correctement des idées justes avec des mots, d’où une nécessaire peuvent traduire correctement des idées justes avec des mots, d’où une nécessaire vigilance des maîtres pour que chaque élève puisse s’exprimer.vigilance des maîtres pour que chaque élève puisse s’exprimer.

Les états de l’eau (cycle2) Les états de l’eau (cycle2) Objectifs :Objectifs : Module de quatre séquences pour découvrir les trois états de l'eau Module de quatre séquences pour découvrir les trois états de l'eau

(liquide, solide, gaz) et repérer un certain nombre de propriétés (liquide, solide, gaz) et repérer un certain nombre de propriétés caractéristiques de chaque état (surface horizontale d'un caractéristiques de chaque état (surface horizontale d'un liquide...) et des changements d'états.liquide...) et des changements d'états.

MatérielMatériel : Pour la classe : : Pour la classe :

- 30 gobelets plastique- 30 gobelets plastique- 2 bacs à glaçons- 2 bacs à glaçons- 7 thermomètres à alcool (-10°C à 50°C)- 7 thermomètres à alcool (-10°C à 50°C)- 7 cuves plastique- 7 cuves plastique- 6 verres à pied plastique- 6 verres à pied plastique- 6 flûtes plastique- 6 flûtes plastique- 1 rouleau essuie-tout- 1 rouleau essuie-tout- des éponges- des éponges- 7 plaques de verre- 7 plaques de verre- du film plastique- du film plastique- bouteilles plastique, pots de confiture (à ramener de la maison)- bouteilles plastique, pots de confiture (à ramener de la maison)- de la pâte à modeler (non fournie)- de la pâte à modeler (non fournie)- sucre, sel, farine, sable, terre, huile, alcool, vinaigre, vin, sirop - sucre, sel, farine, sable, terre, huile, alcool, vinaigre, vin, sirop coloré,... (à ramener de la maison)coloré,... (à ramener de la maison)- des petites cuillères en plastique- des petites cuillères en plastique

Séquence 1 : Séquence 1 : Questionnement initial sur : C’est quoi l’eau ?Questionnement initial sur : C’est quoi l’eau ?

Pour commencer, on peut envisager un questionnement collectif Pour commencer, on peut envisager un questionnement collectif mené par l’enseignant mené par l’enseignant : « C’est quoi, l’eau ? Qu’est-ce que : « C’est quoi, l’eau ? Qu’est-ce que vous savez sur l’eau ? »vous savez sur l’eau ? »

L’enseignant écrit toutes les réponses sur une grande feuille, même L’enseignant écrit toutes les réponses sur une grande feuille, même si plusieurs élèves disent la même chose. Se faisant, on prend si plusieurs élèves disent la même chose. Se faisant, on prend conscience de l’importance de l’eau dans la vie quotidienne, car les conscience de l’importance de l’eau dans la vie quotidienne, car les enfants évoquent surtout les usages de l’eau. enfants évoquent surtout les usages de l’eau.

Puis on poursuit avec un test individuel : une série de dessins Puis on poursuit avec un test individuel : une série de dessins représentant des glaçons, un nuage, une rivière, la mer etc. Le représentant des glaçons, un nuage, une rivière, la mer etc. Le maître distribue une feuille avec une série de dessins ou une autre maître distribue une feuille avec une série de dessins ou une autre feuille avec ce tableau à 3 colonnes : feuille qui sera collée sur le feuille avec ce tableau à 3 colonnes : feuille qui sera collée sur le cahier d’expériences.cahier d’expériences.

PropositionsPropositions c’est de l’eauc’est de l’eau ça n’est pas de l’eauça n’est pas de l’eau

Des glaçonsDes glaçons

Le nuageLe nuage

Le brouillardLe brouillard

La neigeLa neige

La rivièreLa rivière

La vapeur qui sort du fer à La vapeur qui sort du fer à repasserrepasser

La fumée qui sort de la La fumée qui sort de la cheminéecheminée

Le liquide qui est autour de la Le liquide qui est autour de la mèche d’une bougiemèche d’une bougie

Le liquide que l’on met dans Le liquide que l’on met dans

le réservoir d’une automobile.le réservoir d’une automobile. La sueur quand je fais du La sueur quand je fais du sportsport

Pour notre information d’où vient l’eau ?Pour notre information d’où vient l’eau ?

L'L'eaueau est un liquide incolore et inodore qui se trouve presque partout sur la est un liquide incolore et inodore qui se trouve presque partout sur la TerreTerre et est un composé essentiel pour tous les et est un composé essentiel pour tous les organismesorganismes vivants connus. Le vivants connus. Le corps humaincorps humain est ainsi composé à 70 % d'eau. Pour tous êtres vivants, pour les est ainsi composé à 70 % d'eau. Pour tous êtres vivants, pour les plantes, l’eau est indispensable à la vie. Ce liquide à température ambiante a plantes, l’eau est indispensable à la vie. Ce liquide à température ambiante a des propriétés uniques : c'est notamment un solvant efficace. L'eau est quelque des propriétés uniques : c'est notamment un solvant efficace. L'eau est quelque fois désignée sous le nom de fois désignée sous le nom de solvantsolvant universeluniversel. Pour cette raison, l'eau que l'on . Pour cette raison, l'eau que l'on trouve sur Terre n'est pas un trouve sur Terre n'est pas un composé chimiquecomposé chimique pur. La pur. La formule chimiqueformule chimique de l' de l'eau pureeau pure, constituant principale de l'eau est H, constituant principale de l'eau est H22O. L'eau "commune" peut avoir O. L'eau "commune" peut avoir

des propriétés différentes que celle utilisée en laboratoire, par ailleurs les des propriétés différentes que celle utilisée en laboratoire, par ailleurs les chimistes préfèreront parler de chimistes préfèreront parler de solution aqueusesolution aqueuse pour définir une eau non pure. pour définir une eau non pure. Cependant, beaucoup de composants sont pratiquement, sinon complètement, Cependant, beaucoup de composants sont pratiquement, sinon complètement, insolubles dans l'eau (huile,..).insolubles dans l'eau (huile,..).Près de 70 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau (97 % d'eau salée Près de 70 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau (97 % d'eau salée et 3 % d'et 3 % d'eau douceeau douce), essentiellement sous forme d'), essentiellement sous forme d'océansocéans mais l'eau est aussi mais l'eau est aussi présente sous forme gazeuse (présente sous forme gazeuse (vapeur d'eauvapeur d'eau), liquide et ), liquide et glaceglace et c'est la seule et c'est la seule substance ordinaire que l'on trouve dans les trois états de la matière dans la substance ordinaire que l'on trouve dans les trois états de la matière dans la nature. Une étendue d'eau peut être un océan, une nature. Une étendue d'eau peut être un océan, une mermer, un , un laclac, un , un étangétang, un , un fleuvefleuve, une , une rivièrerivière, un , un ruisseauruisseau, un , un canalcanal.... La circulation de l’eau au sein des .... La circulation de l’eau au sein des différents compartiments terrestres est décrite par son différents compartiments terrestres est décrite par son cycle bio géologique.cycle bio géologique.

Le cycle décrit ci-dessus est essentiellement géochimique. En réalité, les êtres vivants, et plus particulièrement les végétaux ont une influence sur le cycle. Les racines des végétaux pompent l'eau du sol, et en relâchent une partie dans l'atmosphère. De même, une partie de l'eau est retenue dans les plantes. Lors de déforestation, le cycle de l'eau est fortement modifié localement et il peut en résulter des inondations.

Séquence 2Séquence 2 : L’eau qui coule (eau  : L’eau qui coule (eau liquide)liquide)

Séance 1 :Séance 1 : Observation de la surface de l'eauObservation de la surface de l'eau Objectif :Objectif : Introduire la notion de surface horizontale pour l'eau au Introduire la notion de surface horizontale pour l'eau au

repos.repos.Faire prendre conscience du fait qu'un liquide n'a pas de Faire prendre conscience du fait qu'un liquide n'a pas de forme propre et qu'il prend la forme du récipient qui le forme propre et qu'il prend la forme du récipient qui le contient.contient.

Matériel :Matériel : Par groupe :Par groupe :

1 bac en plastique transparent, 1 bac en plastique transparent, 1 gobelet en plastique, 1 gobelet en plastique, 1 flûte à champagne en plastique, 1 flûte à champagne en plastique, 1 pot rond, 1 pot rond,

Un tube à essais avec bouchonUn tube à essais avec bouchondu papier journal pour protéger les tables.du papier journal pour protéger les tables.

Par petits groupes, après un temps de familiarisation avec le matériel, les Par petits groupes, après un temps de familiarisation avec le matériel, les élèves transvasent de l'eau dans les différents récipients et comparent les élèves transvasent de l'eau dans les différents récipients et comparent les

niveaux obtenus. Ils dessinent.niveaux obtenus. Ils dessinent.

Dans un second temps, on lance le défi de pencher les récipients contenant l'eau. On leur propose alors les dessins des différents récipients utilisés et on leur demande de tracer la ligne d'eau.

Lors de la mise en commun finale, l'enseignant refait le dessin au tableau et Lors de la mise en commun finale, l'enseignant refait le dessin au tableau et demande à un élève par groupe de dessiner le niveau de l'eau sur le schéma demande à un élève par groupe de dessiner le niveau de l'eau sur le schéma d'un récipient vide. Le vocabulaire est écrit :d'un récipient vide. Le vocabulaire est écrit : liquide, horizontal, surface liquide, horizontal, surface en en donnant des exemples (se limiter à des exemples de surfaces horizontales pour donnant des exemples (se limiter à des exemples de surfaces horizontales pour commencer : la table, le sol etc.)commencer : la table, le sol etc.)

Pour aller plus loin :Pour aller plus loin :

Fabriquer un niveau à eau simple, avec une bouteille d'eau ou avec un tube à Fabriquer un niveau à eau simple, avec une bouteille d'eau ou avec un tube à essais, pour déterminer l'horizontalité. essais, pour déterminer l'horizontalité. Observer un niveau à bulle. Observer un niveau à bulle. Dix minutes avant la fin de la séance, l'enseignant annonce le sujet et pose la Dix minutes avant la fin de la séance, l'enseignant annonce le sujet et pose la question suivante : « Qu'est-ce qu'on va pouvoir mélanger avec l'eau ? » Faire question suivante : « Qu'est-ce qu'on va pouvoir mélanger avec l'eau ? » Faire une liste des propositions, en distinguant liquides et solides. Puis il a demandé à une liste des propositions, en distinguant liquides et solides. Puis il a demandé à chacun d'apporter l'une des substances.chacun d'apporter l'une des substances.

Séance 2Séance 2 : Les mélanges avec l'eau : Les mélanges avec l'eau

Objectif :Objectif : Montrer que les substances ne se Montrer que les substances ne se

mélangent pas de la même façon. mélangent pas de la même façon. Matériel :Matériel : Par groupe :Par groupe :

Des gobelets en plastique transparent.Des gobelets en plastique transparent.Substances solides : sucre, sel, farine, Substances solides : sucre, sel, farine, sable, terre...sable, terre...Substances liquides : huile, alcool, Substances liquides : huile, alcool, vinaigre, vin, sirop coloré...vinaigre, vin, sirop coloré...

Déroulement :Déroulement : Chaque groupe teste les différentes Chaque groupe teste les différentes

substances et chacun dessine le substances et chacun dessine le résultat.résultat.

Exemple: le sel dans l’eauExemple: le sel dans l’eau

Puis un classement est réalisé en remplissant un tableau en deux colonnes sur une grande feuille : Puis un classement est réalisé en remplissant un tableau en deux colonnes sur une grande feuille : se mélange / ne se mélange pas.se mélange / ne se mélange pas.Des remarques sont faites. Certains mélanges homogènes au début vont décanter et faire Des remarques sont faites. Certains mélanges homogènes au début vont décanter et faire apparaître deux phases de réaction sur la durée, apparition qui peut prendre un certain temps. apparaître deux phases de réaction sur la durée, apparition qui peut prendre un certain temps. Le sel ou le sucre n'ont pas disparu, mais se sont dissous. Pour aider les élèves à s'en convaincre, Le sel ou le sucre n'ont pas disparu, mais se sont dissous. Pour aider les élèves à s'en convaincre, le phénomène d'évaporation est proposé pour faire réapparaître le sel et le sucre. le phénomène d'évaporation est proposé pour faire réapparaître le sel et le sucre.

Se mélangeSe mélange Ne se mélange pasNe se mélange pas

siropsirop

farinefarine

vinaigrevinaigre

terreterre

selsel

sucresucre

graviergravier

Pour éviter les débordements " glissants ", il est préférable de donner l'huile en Pour éviter les débordements " glissants ", il est préférable de donner l'huile en fin de séancefin de séance et de réaliser un mélange par groupe. et de réaliser un mélange par groupe.Expérience réalisée par le maître dite « expérience de Marie Curie »: Dans un Expérience réalisée par le maître dite « expérience de Marie Curie »: Dans un récipient, verser un peu d’alcool coloré, un peu d’huile et un peu d’eau. On récipient, verser un peu d’alcool coloré, un peu d’huile et un peu d’eau. On observe.observe.

Séquence 3Séquence 3 : La glace (eau solide). : La glace (eau solide). Séance 1Séance 1 : : L’eau qui fond L’eau qui fond La veille, on peut demander à chaque enfant de ramener un glaçon La veille, on peut demander à chaque enfant de ramener un glaçon

dans un plastique fermé et hermétique de chez lui pour qu'il soit dans un plastique fermé et hermétique de chez lui pour qu'il soit sensibilisé au fait que le glaçon fonde.sensibilisé au fait que le glaçon fonde.

Objectif :Objectif : Constater la réversibilité du changement d'état de l'eau.Constater la réversibilité du changement d'état de l'eau. Matériel :Matériel : Par groupe :Par groupe :

des glaçonsdes glaçonsgobelets en plastiquegobelets en plastiquede la pâte à modelerde la pâte à modeler

DéroulementDéroulement La séance commence par une discussion collective sur les conditions La séance commence par une discussion collective sur les conditions

employées par chacun des élèves pour apporter des glaçons de la employées par chacun des élèves pour apporter des glaçons de la maison sans qu'ils fondent trop vite. maison sans qu'ils fondent trop vite.

Ensuite un glaçon est distribué à chacun en lançant le défi suivant : « Ensuite un glaçon est distribué à chacun en lançant le défi suivant : « Le faire fondre le plus vite possible, sans le mettre dans la bouche afin Le faire fondre le plus vite possible, sans le mettre dans la bouche afin de pouvoir suivre visuellement l'évolution du glaçon.» de pouvoir suivre visuellement l'évolution du glaçon.»

En fin de séance, chaque groupe fabrique un petit moule avec de la En fin de séance, chaque groupe fabrique un petit moule avec de la pâte à modeler. Les moules sont alors remplis d'eau et placés là où les pâte à modeler. Les moules sont alors remplis d'eau et placés là où les enfants l'ont proposé pour que l'eau liquide devienne de la glace enfants l'ont proposé pour que l'eau liquide devienne de la glace (freezer du réfrigérateur de l'école ou congélateur ou réfrigérant (freezer du réfrigérateur de l'école ou congélateur ou réfrigérant fabriqué devant les élèves : glace pilée et gros sel) fabriqué devant les élèves : glace pilée et gros sel)

Séance 2Séance 2 : : Fabriquer de la glaceFabriquer de la glace

Objectif :Objectif : Constater la réversibilité du changement d'état de l'eau.Constater la réversibilité du changement d'état de l'eau.

Utiliser un thermomètre et mesurer la température de fusion d'un Utiliser un thermomètre et mesurer la température de fusion d'un glaçon.glaçon.

Matériel :Matériel : Par groupe :Par groupe :

des glaçons des moulesdes glaçons des moulesdes glaçons pour remplir 7 gobeletsdes glaçons pour remplir 7 gobelets7 gobelets en plastique7 gobelets en plastique1 thermomètre1 thermomètre

Déroulement :Déroulement : Les enfants récupèrent les moules après avoir fait des prévisions « Les enfants récupèrent les moules après avoir fait des prévisions «

Les moules sont-ils remplis de glace, sont-ils vides, ont-ils débordé ? Les moules sont-ils remplis de glace, sont-ils vides, ont-ils débordé ? » »

Dans un second temps les enfants remplissent un gobelet de Dans un second temps les enfants remplissent un gobelet de glaçons et mesurent la température avec un thermomètre : ils glaçons et mesurent la température avec un thermomètre : ils observent que l'alcool du thermomètre descend aux alentours de observent que l'alcool du thermomètre descend aux alentours de 0°C. 0°C.

Après une phase de discussion, les enfants conviennent d'un Après une phase de discussion, les enfants conviennent d'un résultat commun : le glaçon fond à une température de 0°C environ. résultat commun : le glaçon fond à une température de 0°C environ.

Pour aller plus loin :Pour aller plus loin : Discuter des différentes formes prises par l'eau dans la nature Discuter des différentes formes prises par l'eau dans la nature

quand il fait froid : le givre, la neige, la grêle...quand il fait froid : le givre, la neige, la grêle...

Séquence 4Séquence 4  : : L’eau invisible (la vapeur d’eau)L’eau invisible (la vapeur d’eau)

Pour introduire la vapeur d'eau, on peut envisager des situations Pour introduire la vapeur d'eau, on peut envisager des situations quotidiennes : que devient l’eau liquide placée dans un récipient quotidiennes : que devient l’eau liquide placée dans un récipient sur une plaque chauffante (ou sur le feu ou sur la gazinière) ? Que sur une plaque chauffante (ou sur le feu ou sur la gazinière) ? Que devient l'eau du linge mouillé ? L'eau des flaques d'eau ? Celle des devient l'eau du linge mouillé ? L'eau des flaques d'eau ? Celle des cheveux mouillés ? Observer la buée sur les vitres.cheveux mouillés ? Observer la buée sur les vitres.Vocabulaire :Vocabulaire :

buée buée brouillard brouillard fumée fumée vapeur d'eau vapeur d'eau

Séance 1 : Evaporer de l'eau : Travail préparatoire avec toute la classe.

Cette séance préparatoire est fondamentale permettant à l’enfant d’expérimenter et en classe et à la maison.Objectif :Faire apparaître la notion d'évaporation. L'eau n'a pas disparu, elle est dans l'air, invisible. A la fin de la séquence, les expériences à l’école et à la maison sont mises en place et vont durer plusieurs jours. Activités des élèves :Observations, expériences, compte rendu d'expériences, expérimentation, organisation des données, discussion de groupeSituation déclenchante :Il a plu. Il y avait des flaques d'eau dans la cour et maintenant il n'y en a plus. Les vêtements étaient mouillés et maintenant ils sont secs.« Comment cela s’est-il passé ? »

Discussion de la classe pour exprimer les idées préalablesDiscussion de la classe pour exprimer les idées préalables

Propositions obtenues :Propositions obtenues : « L'eau des flaques s'est envolée. » « L'eau des flaques s'est envolée. »

« Le soleil a séché l'eau. »« Le soleil a séché l'eau. »« Le vent a séché les vêtements. » etc« Le vent a séché les vêtements. » etc

Faire évoluer vers un dispositif expérimental :Faire évoluer vers un dispositif expérimental : « On voudrait savoir dans quelle(s) condition(s) l'eau sèche plus vite et ce qu'elle « On voudrait savoir dans quelle(s) condition(s) l'eau sèche plus vite et ce qu'elle

devient quand elle disparaît. »devient quand elle disparaît. »« Comment peut-on faire pour le savoir ? »« Comment peut-on faire pour le savoir ? »« Quelles expériences faire et quelles observations faire ? »« Quelles expériences faire et quelles observations faire ? »

Recherche en groupe pour obtenir des idées d'expériences à Recherche en groupe pour obtenir des idées d'expériences à fairefaire

Discussion dans chaque groupeDiscussion dans chaque groupePropositions des élèves devant la classePropositions des élèves devant la classe

Exemples : Exemples : - Prendre des récipients identiques deux par deux (par exemple un - Prendre des récipients identiques deux par deux (par exemple un verre et une assiette…) et y mettre la même quantité d’eau verre et une assiette…) et y mettre la même quantité d’eau - L’un est bouché avec un couvercle ou un bouchon ou avec un film - L’un est bouché avec un couvercle ou un bouchon ou avec un film plastique étanche, l’autre ne l’est pas.plastique étanche, l’autre ne l’est pas.- Les placer à différents endroits (à côté du radiateur, dans le - Les placer à différents endroits (à côté du radiateur, dans le placard, dans la cour, dans le jardin)placard, dans la cour, dans le jardin)- Faire expliciter ce que les élèves pensent. Que va-t-il se passer - Faire expliciter ce que les élèves pensent. Que va-t-il se passer suivant les cas ?suivant les cas ?(Prévisions de l'effet du couvercle, de la température, de la (Prévisions de l'effet du couvercle, de la température, de la grandeur de l’ouverture du récipient, de l’endroit où il est placé : grandeur de l’ouverture du récipient, de l’endroit où il est placé : intérieur ou extérieur à la classe ou dehors …)intérieur ou extérieur à la classe ou dehors …)

Matériel :Matériel : Celui que les enfants ont retenu. Celui que les enfants ont retenu. Déroulement Déroulement Les enfants placent leurs échantillons et notent sur leur cahier d’expérience Les enfants placent leurs échantillons et notent sur leur cahier d’expérience l’emplacement, la forme du récipient et le niveau de l’eau. l’emplacement, la forme du récipient et le niveau de l’eau. «Comment verra-t-on si de l'eau est partie ?» «Comment verra-t-on si de l'eau est partie ?» - Proposer de repérer le niveau avec une marque par exemple sur l'extérieur - Proposer de repérer le niveau avec une marque par exemple sur l'extérieur d'un récipient transparent ou une graduation en papier collé si aucune d'un récipient transparent ou une graduation en papier collé si aucune procédure valide n'est proposée par les élèves.procédure valide n'est proposée par les élèves.Le lendemain ou quelques jours plus tard, les enfants récupèrent leurs Le lendemain ou quelques jours plus tard, les enfants récupèrent leurs échantillons et notent sur leur cahier les résultats obtenus.échantillons et notent sur leur cahier les résultats obtenus.Pour aller plus loin : Pour aller plus loin : Rôle de la surface, du vent... (Que fait l’enfant pour sécher ses cheveux Rôle de la surface, du vent... (Que fait l’enfant pour sécher ses cheveux mouillés ?) mouillés ?)

Séance 2 Séance 2 : Qu’est devenue l’eau dans : Qu’est devenue l’eau dans chaque récipient ? chaque récipient ? L’évaporation :L’évaporation :

Objectif :Objectif : Recenser tous les résultats obtenus sur plusieurs jours. Recenser tous les résultats obtenus sur plusieurs jours. Ces résultats doivent montrer que de l’eau (au moins une partie) a Ces résultats doivent montrer que de l’eau (au moins une partie) a

disparu des récipients non bouchés. La quantité disparue dépend :disparu des récipients non bouchés. La quantité disparue dépend :– de la température de l’endroit de l’expérience,de la température de l’endroit de l’expérience,– de la présence ou non de vent ou de soleilde la présence ou non de vent ou de soleil– de la grandeur de l’ouverture du récipientde la grandeur de l’ouverture du récipient

Travail récapitulatif :Travail récapitulatif : Chaque enfant indique les résultats dans le cahier d’expériences.Chaque enfant indique les résultats dans le cahier d’expériences. Il en tire des applications : séchage naturel dans les marais salins, Il en tire des applications : séchage naturel dans les marais salins,

disparition d’une flaque d’eau, séchage naturel ou artificiel des disparition d’une flaque d’eau, séchage naturel ou artificiel des cheveux, du linge…..cheveux, du linge…..

Mettre en commun les observationsMettre en commun les observations Observations des élèves :Observations des élèves :

- « Plus il fait chaud, plus l'eau part vite. »- « Plus il fait chaud, plus l'eau part vite. »- « Plus l'eau est étalée, plus elle part vite. »- « Plus l'eau est étalée, plus elle part vite. »- « L'eau part plus vite s'il n'y a pas de couvercle. »- « L'eau part plus vite s'il n'y a pas de couvercle. »- « S'il y a un couvercle ou un film étanche, il y a des gouttes d'eau qui - « S'il y a un couvercle ou un film étanche, il y a des gouttes d'eau qui s'y forment. »s'y forment. »

Séance 3Séance 3 : Apparition de buée sur une : Apparition de buée sur une vitre : vitre : la condensationla condensation

Objectif :Objectif : Montrer qu'il y a effectivement de l'eau dans l'air, autour de Montrer qu'il y a effectivement de l'eau dans l'air, autour de

nous. Elle réapparaît au contact d'un objet dont la nous. Elle réapparaît au contact d'un objet dont la température est plus basse que celle de l'air qui contient température est plus basse que celle de l'air qui contient cette eau. Le terme de condensation n'est pas nécessaire.cette eau. Le terme de condensation n'est pas nécessaire.

Matériel :Matériel : Par groupe : Par groupe :

un bac en plastique, un bac en plastique, une plaque en verre. une plaque en verre.

Déroulement :Déroulement : L'enseignant commence par expliquer que l'on va faire L'enseignant commence par expliquer que l'on va faire

apparaître l'eau invisible. apparaître l'eau invisible. Puis il décrit le dispositif qui sera proposé aux enfants : Puis il décrit le dispositif qui sera proposé aux enfants :

Demander de prévoir ce qui va se passer. Demander de prévoir ce qui va se passer. Puis les enfants passent à l'expérimentation. Ils pourront observer Puis les enfants passent à l'expérimentation. Ils pourront observer

l'apparition de buée sur la plaque de verre et constater en passant le l'apparition de buée sur la plaque de verre et constater en passant le doigt sur la plaque qu'il s’agit bien de l'eau liquide. doigt sur la plaque qu'il s’agit bien de l'eau liquide.

Pour aller plus loin :Pour aller plus loin : Parler de la rosée le matin : le sol est froid après la nuit, et il se Parler de la rosée le matin : le sol est froid après la nuit, et il se

réchauffe avec le soleil. réchauffe avec le soleil.

Fabrication de la pluie :Fabrication de la pluie :

Ce que l’on peut dire sur :la pluie Les nuages sont constitués de millions de minuscules particules d'eau. Ces gouttelettes ressemblent à de la poussière. Trop petites pour tomber, elles flottent en suspension dans l'air. Lorsque le nuage refroidit, elles commencent à grossir et à augmenter de volume. Au fur et à mesure qu'elles deviennent plus grandes et plus lourdes, elles commencent à tomber. D'abord assez lentement. Si le nuage est très haut, elles doivent franchir une très grande distance. Leur poids les fait tomber plus vite et c'est une véritable averse qui s'abat sur le sol.

la neige Les flocons de neige sont constitués de minuscules cristaux de glace formés à partir de la vapeur d'eau (les minuscules gouttelettes) contenues dans les nuages; Ils se rejoignent pour former des flocons. Comme les flocons sont plus lourds que les petits cristaux de glace, ils commencent à tomber et grossissent de plus en plus : il neige.la grêle Lorsque la pluie gèle car il fait très froid en altitude, elles tombent en grandes gouttes de glace appelées grêle.ConclusionLa grêle et la neige sont faites avec de minuscules gouttelettes d'eau. Comme la pluie, c'est de l'eau mais sous une autre forme que liquide. ProlongementAttendre qu'il neige ou qu’il tombe de la grêle pour vérifier par expérience, que la neige et la grêle sont bien faites avec de l'eau.

Complément: la température d’un mélange eau+sel.Complément: la température d’un mélange eau+sel.

Diagramme:mélange en fonction de la température.Diagramme:mélange en fonction de la température.

Un eutectique est un mélange de deux corps purs qui fond et se solidifie à température constante, contrairement aux mélanges habituels. Il se comporte en fait comme un corps pur du point de vue de la fusion.