Activités autour de "Piles & Ampoules"

1 | (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.

 SEANCE 1

Première séance : Le circuit électrique réduit à sa plus simple expression.
Cette séance sera conduite en deux fois selon le niveau des élèves.

Matériel :
1 ampoule
1 pile plate

Objectifs :

  • Approche de la notion de circuit.
  • Parties mises en contact pour que l’ampoule puisse s’allumer : bornes d’une pile et d’une ampoule.
  • Passer d’un dessin enfantin à un schéma.
  • Représenter une expérience.

Déroulement :

1 Consigne :
" Allumez l’ampoule avec la pile et dessinez votre montage quand l’ampoule est allumée."

Les enfants manipulent d’abord individuellement et dessinent sur leur cahier d’expériences ce qu’ils ont fait ou croient avoir fait (on peut considérer qu’il s’agit là d’une prise de conception première). Puis, par 2 ou 3 en fonction du matériel dont on dispose les élèves se mettent d’accord pour produire un dessin commun.

2 Mise en commun des observations.

Analyse critique des dessins :

JPEG - 26.9 ko

JPEG - 46.8 ko

Les dessins produits par les groupes sont affichés au tableau.
Après une observation silencieuse de quelques minutes, les remarques spontanées des élèves font apparaître :

  • que deux contacts sont obligatoires
  • que le contact sur la partie verre de l’ampoule ne permet pas d’allumer l’ampoule
  • que c’est la position des lames sur l’une ou l’autre des parties de l’ampoule qui permet d’allumer. Ici l’observation fine des dessins permettra de repérer les positions et de nommer les différentes parties de l’ampoule (partie noire, vis et pointe). Un contrôle par expérience collective validera les positions proposées.
    On cherchera toutes les solutions possibles.

Trace écrite :
Les élèves choisiront un dessin faisant apparaître les points de contact et le reproduiront sur leur cahier.

Remarque :
La schématisation ne viendra que progressivement au fur et à mesure des remarques des élèves. En ce qui concerne le vocabulaire relativement simple ici, il pourra être proposé dés le début des échanges entre élèves pour faciliter la communication.

 SEANCE 2

Deuxième séance : Allumer une ampoule loin de la pile.
Cette séance se déroulera en deux étapes.

Matériel :

  • 1 ampoule
  • 1 pile plate
  • papier, ciseaux, tissus, fils, ficelles, craie, bois, règle en plastique, en bois, en fer, clous, tige plastique, aluminium, fil électrique, mine de critérium, trombones, fils…

Objectifs :

Notion de circuit électrique.
Première approche de conducteur et isolant.
(Sécurité en matière d’électricité)

Déroulement :

Première étape :

1 Collectivement :

" On veut allumer l’ampoule loin de la pile. Comment va- t- on faire ? "

Cette consigne va nécessiter l’élaboration d’une liste de matériel. Si les enfants réclament du fil électrique, leur demander de trouver également d’autres matériaux. En faire une liste au tableau en rajoutant le matériel apporté par l’enseignant.
Cette recherche peut être faite la veille de l’expérimentation.

2 Recherche individuelle ou par deux et expérimentation.

Les élèves réalisent une expérience permettant de répondre à la consigne. Dès que l’ampoule est allumée, ils dessinent sur leur cahier d’expériences leur expérience et leurs conclusions. [1]

3 Mise en commun. :

Dessins affichés afin d’élaborer la trace écrite

Formulation attendue :

  • Il faut deux objets pour relier pile et ampoule.
  • Un objet touche une lame et la pointe de l’ampoule, l’autre objet touche l’autre lame et la vis de l’ampoule.
  • Tous les objets n’ont pas permis d’allumer l’ampoule.

Dessin Tavernier

JPEG - 8.1 ko

Deuxième étape :

La dernière phrase de conclusion (dans la formulation) amène le problème suivant :

" Parmi les objets proposés quels sont ceux qui marchent ? "

Les élèves manipulent librement pendant 15 minutes.

Consigne :
" Vous choisissez deux objets parmi tous ceux qui sont proposés et vous allumez l’ampoule loin de la pile. Notez les résultats de chaque expérience. "

Plusieurs expériences seront réalisées par chaque élève (ou équipe).

2-Présentation des résultats :

On demandera aux élèves d’organiser les résultats pour pouvoir les communiquer facilement, ce qui conduira vraisemblablement à un tableau :

L’ampoule s’allume L’ampoule ne s’allumepas
règle en fer Tissu
Alluminium ....
Conducteurs Isolants

A ce moment- là, peut apparaître la possibilité d’utiliser deux objets différents.
On pourra introduire les termes d’isolants et de conducteurs.
Trace écrite : Cf niveau de formulation attendue.
Tableau ci-dessus avec les mots isolants et conducteurs.

 SEANCE 3

Troisième séance : Le fil électrique isolant et conducteur.

Matériel :

  • 1 pile
  • 1 ampoule
  • du fil électrique non dénudé.

Objectifs :
Comprendre comment est fait le fil électrique.
Repérer l’isolant et le conducteur, expliquer l’utilité de ces deux parties.

Déroulement :

Deux points de départs possibles en fonction de ce qui avait été décidé à la séance précédente :

a) Pas de fil électrique du tout,
Dans ce cas, la maîtresse donne la consigne suivante :

" Vous vouliez du fil électrique, j’en ai apporté, allumez l’ampoule et dessinez votre montage. "

b) Un fil non dénudé
Dans ce cas là, la maîtresse donne cette consigne :

" La dernière fois certains on allumé l’ampoule d’autre pas, je redonne le même fil à tous les groupes, allumez l’ampoule. "

Les élèves manipulent par deux.

Mise en commun :
Après échanges entre les élèves, on aboutit à la conclusion suivante :

Un fil électrique permet d’allumer une ampoule loin de la pile si la partie métallique est en contact avec les lames de la pile. La partie plastique sert à protéger les utilisateurs.

On choisit un schéma qui sera noté dans le cahier de sciences et qui fera bien apparaître les points de contact.

Remarque :
En fonction du niveau de la classe et du questionnement des élèves au cours de la séance précédente, cette séance pourra être :

  • la réponse à un problème soulevé (déroulement tel qu’il est indiqué).
  • un moment de différenciation : déroulement précédent pour les élèves les moins sûrs d’eux, situation de réinvestissement, en autonomie, pour ceux qui ont bien compris.
  • un réinvestissement ; la consigne serait alors : " Explique comment fait un fil électrique, à quoi sert chaque partie. Imagine des expériences qui prouveront ce que tu dis. "

 SEANCE 4

Quatrième séance : circuit ouvert, circuit fermé

Matériel :

  • 1 pile
  • 1 ampoule
  • des fils électriques, des trombones, des attaches parisiennes

Objectif :
Notion de circuit ouvert, de circuit fermé.

Déroulement :

1- Expérience magistrale
On réalise un dispositif laissant apparaître l’ampoule, la pile, et des fils électriques, la partie comportant l’interrupteur est dissimulée ( éventuellement les deux fils). La maîtresse ou le maître allume et éteint l’ampoule en manipulant l’interrupteur.

2- Individuellement
On demande aux élèves d’imaginer un dispositif semblable (sur le cahier d’expériences)

3- Par deux
Les élèves confrontent leurs dessins, en choisissent un et en élaborent un en commun sur une affiche.

4- Réalisation de l’expérience
Et éventuellement modification du dispositif sans toucher au dessin qui sera modifié pendant la mise en commun.

5- Mise en commun de tous les groupes
Formulation attendue :
La lampe s’allume lorsque le circuit est fermé.
La lampe s’éteint lorsque le circuit est ouvert.

*Quelquefois la lampe s’allume lorsque le circuit est ouvert (court circuit)

Notes

[1On a pu constater pendant l’expérimentation que tous les élèves ne pensaient pas forcément à utiliser deux objets différents.