Activités autour des glaçons

(actualisé le )

Une équipe d’enseignants de la circonscription de Nyons et la conseillère pédagogique ont formé durant l’année 2000/2001 à un groupe de travail portant sur la démarche scientifique à l’école.

Pour télécharger toutes les séances :

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 SEANCE 1

Objectifs généraux de la séquence :

  • savoir séparer les variables
  • conditions de fusion du glaçon
  • notion d’isolant et de conducteur
  • distinguer fusion et dissolution

Objectifs :

  • Emettre des hypothèses
  • Prévoir un dispositif permettant de les vérifier

Déroulement :

On demande aux élèves d’apporter un glaçon à l’école pour le lendemain, leur dire :
"Demain, vous apporterez un glaçon à l’école, dès maintenant vous allez écrire la manière dont vous allez vous y prendre pour le garder le plus longtemps. Une fois que vous aurez écrit, vous ne pourrez plus changer ce que vous avez proposé. "

On laisse environ 10 minutes aux enfants pour noter ce qu’ils ont décidé de faire. La maîtresse récupère les fiches.

Modèle de la fiche :
Prénom et nom :

Je dessine ou j’écris comment je vais m’y prendre pour apporter mon glaçon en le gardant le plus longtemps possible entier.

Quelques propositions obtenues dans les classes concernées :

Proposition 1

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Proposition 2

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Proposition 3

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Proposition 4

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Elles reflétent bien la vie de la classe et la vie quotidienne des enfants :

  • le glaçon est dans le sac congélation ou la glacière.
  • le glaçon est dans une bouteille vide avec un foulard autour ( conséquence d’une activité préalable en classe de neige ).
  • le glaçon est fabriqué dans un verre recouvert d’aluminium.
  • l’élève transporte le glaçon dans la main recouverte d’un gant de laine, ou dans une écharpe, dans un mouchoir, dans du coton..
  • le glaçon dans de l’eau (souvent froide).
  • dans une boîte vide, une bouteille, ou un carton..
  • aller vite, passer à l’ombre, souffler dessus pour le rafraîchir !…

 SEANCE 2

Matériel :
Les glaçons des élèves
Une feuille par groupe pour noter
Des chiffons pour essuyer et protéger les tables

Objectifs :
Savoir comparer et communiquer des résultats
Tirer des conclusions
Repérer les différents paramètres pouvant influencer " l’état " du glaçon (taille initiale du glaçon, durée du transport, matériau protégeant le glaçon)
Isoler les variables pour pouvoir comparer

Déroulement :
1.Travail en groupes
Le lendemain de la première séance, le maître regroupe par 4 les élèves ayant formulé des hypothèses différentes. Ils comparent l’état des glaçons et notent sur une feuille le résultat de leur réflexion. On ne laisse pas plus de 10 minutes aux groupes pour effectuer ce travail.

Pour les guider, on demandera aux cycles 2 :
" Quel est le glaçon le mieux conservé ? Ecrivez pourquoi. "
et aux cycles 3 :
" Quelles remarques faites-vous ? Comment l’expliquez-vous ? "

2. Mise en commun
La maîtresse note au tableau ce que lui indique chaque groupe (de sa place).
Réponses attendues :

  • Le glaçon était gros ou tout petit
  • Il habite à côté de l’école
  • La laine a fait fondre parce que c’est chaud
  • Il aurait fallu un sac spécial…….
    Cette mise en commun devrait faire apparaître qu’il n’est pas possible de comparer les propositions. On dégagera les raisons de cette impossibilité.
    La durée de trajet
    La taille du glaçon au départ

" Maintenant, comment va t-on s’y prendre pour trouver quel est le meilleur moyen de conserver le glaçon ".

On veut arriver à faire formuler :

  • tous les glaçons doivent être les mêmes
  • il faudrait qu’ils restent le même temps dans leur " emballage ".

Remarque : à la suite des séances conduites en classe, on a pu remarquer que les critères influençant la fonte du glaçon ont été identifiés dans cet ordre :

  • la durée du trajet
  • la taille du glaçon
  • le matériau de protection (plus difficile à repérer au cycle 2)

Liste des matériaux proposés pour constituer " l’emballage " du glaçon :
farine, coton, carton, copeaux, plumes, laine, terre, crayon taillés, raphia, tissu, polystyrène, cellophane, sable, aiguilles et feuilles (végétaux),…

 SEANCE 3

Matériel :

  • Des glaçons tous identiques apportés par la maîtresse
  • Des gobelets en plastique
  • Des sachets en plastique pour protéger le glaçon ( les sachets d’emballage de fruits et légumes du supermarché en partie "retaillés".
  • Toutes sortes de matériaux : des chiffons, du sable, du polystyrène, du papier journal, de la sciure, du coton…de l’eau.

Objectifs :

  • Première notion d’isolant
  • Faire varier une seule variable à la fois
  • Proposer une expérience prenant en compte des remarques qui ont été faites précédemment

Déroulement :

1 Collectivement

On refait la liste des matériaux apportés la dernière fois, ou ceux qui n’avaient pas été testés. La maîtresse proposera elle aussi son matériel.
On rappellera également les conclusions de la dernière séance à savoir la nécessité de prendre en compte :

  • la taille du glaçon (identique chaque fois)
  • la durée de l’expérimentation (fixée en commun)

2 Individuellement, puis en commun

" Dessine et/ou explique une expérience qui te permettra de choisir le meilleur " emballage " pour empêcher à ton glaçon de fondre trop vite ".
Les différentes propositions sont exposées au tableau. Pour que la comparaison soit la plus fiable possible, les enfants remarqueront qu’il faut utiliser un matériel identique pour tous (peut être après une première expérimentation) :

  • un gobelet plastique pour contenir le matériau protecteur.
  • un sachet plastique pour ne pas toucher le glaçon avec les doigts.

3 Travail en groupes

Les élèves sont par groupes de 4, ils choisissent 4 matériaux différents pour protéger le glaçon. Il faudra prévoir 2 groupes au moins travaillant sur les mêmes matériaux.
Un dessin de l’expérience au début et à la fin permettra de voir et de conclure quel est le matériau le plus efficace c’est à dire le plus isolant. On n’est pas obligé d’introduire ce vocabulaire immédiatement.

Ensemble, les élèves détermineront la durée de l’expérience identique pour tous les groupes.( Un temps de 30 minutes semble une durée suffisante)

4 Mise en commun

Dans chaque groupe, les enfants auront évalué au bout des 30 minutes le glaçon le mieux conservé. La comparaison entre les deux groupes travaillant sur les mêmes matériaux permettra de conclure ou de s’interroger à nouveau.

Avec les grands, le terme d’isolant sera introduit. Ainsi on pourra conclure que le sable est un meilleur isolant que l’aluminium.

Remarques :
Dans l’expérimentation conduite dans nos classes, les enfants ont utilisé directement le matériel proposé par la maîtresse (gobelet et sachet de protection du glaçon).
On peut imaginer que des expériences faites avec un " contenant " différent d’un élève à l’autre auraient fait apparaître la nécessité de prendre en compte un paramètre supplémentaire ( le volume du matériau ).

Dessin :

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 SEANCE 4

Première phase
Matériel :

  • De l’eau froide et chaude
  • Des glaçons identiques
  • Des récipients en verre
  • Des thermomètres

Objectifs :
Incidence de la température de l’eau sur la fusion d’un glaçon
Idée d’échange thermique
Emploi d’instruments de mesure (montre, thermomètre …)

Déroulement :
" L’autre fois, vous avez été étonnés de voir fondre les glaçons dans de l’eau. Comment pourrait-on faire fondre les glaçons plus rapidement que dans l’expérience déjà réalisée ? "

1 Individuellement

· Sur le cahier d’expériences :
" Imagine un moyen pour faire fondre rapidement un glaçon dans de l’eau "
· Expérimentation :

A priori, les élèves proposeront de l’eau chaude, peut-être aussi beaucoup d’eau.
Toutes les propositions devront être acceptées dans la mesure où elles restent cohérentes.
" Dessine le glaçon pendant qu’il fond .

2 Mise en commun :

Au bout de 10 minutes, on fait le point et on pourra constater dans quel dispositif le glaçon a complétement disparu. Mais il faudra faire apparaître la nécessité d’être rigoureux .
Deux expériences correspondent aux deux paramètres.

  • Paramètre 1 : température de l’eau
  • on prend toujours la même quantité d’eau, dans deux récipients identiques et deux glaçons semblables, seule la température de l’eau varie.
  • si les élèves disposent de montre ou d’une horloge murale, ils pourront mesurer le temps de fonte totale des glaçons.
  • s’ils n’en n’ont pas, ils devront veiller à introduire le glaçon au même moment dans leurs récipients.
    (ces deux dernières remarques devront venir des élèves)
  • Paramètre 2 : volume d’eau
  • on prend deux récipients différents, les mêmes glaçons, la température de l’eau doit être la même.
  • il faudra obligatoirement utiliser le thermomètre, l’appréciation de la température étant trop subjective.

Remarques :

  • les glaçons flottent
  • des filets s’échappent du glaçon et vont au fond

Deuxième phase

1 En commun :
Rappel de l’expérience précédente :
· Est-ce qu’il y a des choses qui ont changé dans le récipient ?

" L’eau est plus froide ! " [1]

· Comment le vérifier ?
Les enfants proposeront sûrement d’utiliser le thermomètre.

2 Par groupes de 4 :

Expérimentation :

On demande aux élèves l’utilisation qu’ils vont faire du thermomètre.
Ils dessinent tout ce qu’ils font et notent toutes les remarques importantes afin de pouvoir communiquer leurs conclusions. [2]

Formulation :

Lorsqu’on met un glaçon dans de l’eau (chaude ou froide), il fond c’est à dire qu’il devient liquide et se mélange à l’eau du récipient. En même temps que le glaçon fond, la température de l’eau diminue. [3]

 SEANCE 5

Matériel :

  • Des pots d’eau identiques
  • Des glaçons
  • Des morceaux de sucre
  • Différents produits proposés par les élèves

Objectifs :

  • Comparer des produits qui plongés dans l’eau ont le même comportement
  • Distinguer fusion et dissolution

Déroulement :
La veille, demander aux élèves :
" Connaissez-vous d’autres produits qui disparaissent dans l’eau comme les glaçons ? "
Leur faire noter sur le cahier d’expériences les choses auxquelles ils pensent.

Remarques :
Les élèves ont proposé : médicaments, savon, microbes, javel, sel, sucre, farine, papier, peinture blanche, huile, colorant,…

Expérimentation :
Les élèves sont par deux, ils réalisent 3 expériences :

  • un sucre dans l’eau
  • un glaçon dans l’eau
  • un objet de leur choix pris parmi la liste

On leur demande :
" Dessine et écris ce qui s’est passé dans les 3 cas. "
Mise en commun :
On mettra en parallèle ce qui s’est passé avec le sucre, le glaçon et le 3ème produit.

SUCRE GLACON 3ème PRODUIT
Bulles bulles
Filets filets
Niveau niveau
Température stable température en baisse

Rappeler l’expérience de la séance 3 (un glaçon dans un sac plastique).

Refaire cette même expérience avec le sucre et le glaçon.

Conclusions attendues :

  • Le glaçon fond à l’air et dans l’eau.
  • Le sucre ne " disparaît " pas dans l’air mais n’est plus visible dans l’eau au bout d’un moment.
  • Ce qui se passe entre l’eau et le sucre et l’eau et le glaçon n’est pas pareil :
  • Le glaçon a fondu.
  • Le sucre s’est dissout (les petits cristaux se sont mélangés à l’eau et ne sont plus visibles).

Notes

[1La consigne donnée ne correspond pas à un objectif de départ. Les dessins réalisés par les élèves ne correpondent pas à la consigne donnée mais plutôt à :
" Dessine le déroulement de ton expérience. "

[2Un élève peut remarquer que l’eau chaude aurait refroidi sans glaçon, dans ce cas, il faudra envisager un verre " témoin " à la même température que celui dans lequel aura été immergé le glaçon.

[3A noter, l’augmentation du volume d’eau qui pourra être repérée par les élèves