Cette séquence doit permettre aux élèves de découvrir la diversité de la matière que ce soit ce qui existe naturellement ou que l'être humain a produit. Il s'agit également d'appréhender les différents états physiques de la matière, tout en tenant compte des caractéristiques de chaque état.
A la découverte de notre environnement : la matière et sa composition⚓
La matière dans sa diversité⚓
Déroulement de la séance
Étape | Durée | Ce que fait l’enseignant | Ce que fait l’élève |
Temps 1 Evaluation initiale (diagnostique) sur les prérequis relatifs à la matière | 20 minutes | L'enseignant distribue à chaque élève un court questionnaire relatif aux prérequis sur la matière et ses états physiques pour vérifier les apprentissages de certaines notions apprises en 2e cycle fondamental (par exemple QCM). Après 5 minutes, il demande aux élèves d'échanger leurs copies deux à deux et de se les corriger mutuellement. Les copies sont ré-échangées après 5 minutes et il donne alors les réponses au questionnaire en les discutant avec la classe. Il ramasse les copies pour prendre connaissance des éventuelles lacunes de certains élèves. Il annonce qu'aucune note ne sera attribuée. | Les élèves répondent au questionnaire de l'enseignant, échangent leurs copies deux à deux, corrigent les copies de leurs camarades, prennent connaissance de leurs erreurs avant de remettent les copies corrigées à l'enseignant. |
Temps 2 Formation des équipes et Identification des substances par équipe Introduction du cours et réalisation des activités proprement dites de la séance | 30 minutes | L'enseignant demande aux élèves de former des équipes et à chaque rapporteur·trice d'équipe d'identifier les substances apportées par les membres de son équipe. Il questionne les élèves sur tout ce qu'ils peuvent percevoir par leurs sens. Il leur demande ce que l'ensemble représente et les questionne sur leur définition de la matière, en les amenant à distinguer substances naturelles et artificielles, puis tout ce qui est matière ou pas. Ensuite, il leur donne les consignes suivantes : Consigne 1 : Séparez les substances et objets apportés en deux catégories : matière naturelle, matière artificielle. Consigne 2 : Que l'élève-rapporteur·trice de chaque équipe présente le classement de son équipe. L'enseignant demande aux élèves s'ils connaissent des substances naturelles que l'être humain arrive à synthétiser et à fabriquer au laboratoire ou dans l'industrie. Il ouvre un débat sur le sujet et donne des explications et des exemples. Entre temps, l'enseignant circule dans la salle en supervisant le travail de chaque groupe et en discutant avec les élèves-membres ; il fait la synthèse au tableau des réponses fournies, donne des précisions et propose des traces écrites. | Les élèves se mettent en équipes et chaque élève-rapporteur·trice précise le nom des substances apportées par son équipe. Avec l'aide de l'enseignant, les élèves partagent leurs réponses relatives à la matière, débattent sur les substances naturelles et artificielles et certains d'entre eux posent des questions sur le sujet. La réponse de l'équipe qui donne la meilleure définition de la matière est retenue pendant que les élèves cherchent à faire la différence entre ce qui est matière et ce qui ne l'est pas. L'élève-rapporteur·trice de chaque équipe présente le classement réalisé par son équipe et les autres équipes réagissent. Les élèves réfléchissent, participent au débat, posent des questions et donnent des réponses correctes et incorrectes. Les élèves discutent entre eux et avec l'enseignant et inscrivent les traces écrites dans leur cahier. |
Temps 3 Consolidation des apprentissages, résumé du cours et activités de maison | 10 minutes | Pour terminer, l'enseignant questionne les élèves sur les notions qui viennent d'être abordées. Il demande à deux ou trois d'entre eux de faire un résumé du cours, puis il conclut et donne des exercices à faire à la maison. | Les élèves répondent aux questions de l'enseignant, résument le cours qui se termine, puis notent les devoirs à faire. |
Proposition de recherche documentaire
En suivant les directives de l'enseignant et en utilisant des documents, les élèves produisent un texte de quelques lignes pour montrer que la caféine peut être extraite des plantes ou synthétisée au laboratoire.
Production attendue
Il est attendu que l'élève :
Définisse la notion de matière.
Fasse la différence entre les substances naturelles et les substances artificielles.
Arrive à classer ces différents types de substances.
Comprenne que l'être humain peut arriver à synthétiser certaines substances qui existent déjà dans la nature.
Trace écrite pour l'élève
La matière est tout ce qui nous entoure et qui nous constitue, tout ce qui a une masse et occupe une portion de l'espace. Elle peut être naturelle ou artificielle.
Le vide, la lumière et les autres ondes ne sont pas de la matière.
Les odeurs ou le son sont des phénomènes qui ne sont pas proprement « matériels » mais qui nécessitent la présence de matière pour se manifester.
Une substance est dite « naturelle » si elle existe dans la nature sans intervention de l'Être humain.
Une substance est dite « synthétique » si elle est fabriquée par l'Être humain.
Une substance est dite « artificielle » si elle est fabriquée par l'Être humain et qu'elle n'existe pas dans la nature.
Une substance artificielle est toujours synthétique.
Certaines substances qui existent naturellement comme la vitamine C, l'insuline, la caféine, peuvent être synthétisées par l'être humain au laboratoire puis dans l'industrie.
Evaluation et régulation
On donne un exercice où chaque élève aura à répondre par « Vrai ou Faux » en argumentant sa réponse afin de vérifier s'il arrive à faire la différence entre la matière naturelle et la matière artificielle.
On demandera à chaque l'élève de produire une liste de 8 substances : 4 « naturelles » et 4 « artificielles
Critères pour l'évaluation
Dépassé = toutes les réponses sont correctes
Maîtrisé = la majorité des réponses sont correctes
Partiellement maîtrisé = jusqu'à la moitié des réponses sont correctes
Insuffisant = Moins de la moitié des réponses sont correctes
A évaluer | Dépassé | Maîtrisé | Partiellement maitrisé | Insuffisant |
|---|---|---|---|---|
Définition des substances naturelles, synthétiques et artificielles | ||||
Classement d'un ensemble de substances en substances naturelles et artificielles | ||||
Bonus : attribution adéquate du qualificatif « synthétique » sur les substances précédentes |
NB : Cette évaluation sera effectuée au début de la séance n° 3.
Si le niveau de l'élève par rapport aux éléments évalués est « Insuffisant», il est conseillé à l'enseignant d'investiguer et d'échanger avec l'élève pour comprendre d'où viennent ses difficultés (cognitives, attentionnelles, familiales, etc.) en vue d'y remédier plus efficacement.
Eléments de remédiation :
Si, à travers les évaluations, un élève a souvent des hésitations dans ses réponses ou donne fréquemment des réponses incorrectes, il est probable qu'il ait besoin de remédiation.
L'enseignant proposera à cet élève de reprendre chez lui les activités faites en classe, de rédiger un rapport de ses observations et de résultats obtenus, puis de préparer d'éventuelles questions dont il aura besoin de discuter des réponses avec l'enseignant et ses pairs à la séance suivante.
NB : même les élèves qui ont bien compris peuvent refaire chez eux les activités réalisées en classe pour approfondir leur maîtrise des notions abordées.
Les états de la matière⚓
Déroulement de la séance
Étape | Durée | Ce que fait l’enseignant | Ce que fait l’élève |
Temps 1 Introduction de la séance | 10 minutes | L'enseignant questionne les élèves sur les contenus abordés lors du dernier cours. | Les élèves échangent avec l'enseignant. |
Temps 2 Formation des équipes et Distribution du matériel - Réalisation des activités proprement dites de la séance | 40 minutes | L'enseignant demande aux élèves de former des équipes en distribuant le matériel. Ensuite, il leur donne les consignes suivantes aux élèves : Consigne 1 Classez les substances et objets apportés suivant les trois états physiques de la matière. Consigne 2 Que l'élève-rapporteur de chaque équipe présente le classement de son équipe. L'enseignant demande aux élèves d'apporter des précisions sur l'état physique des substances solides comme le fer, le sel, la farine, etc. d'autres comme l'eau, l'huile, la colle, etc. mais aussi des substances comme le miel ou la pâte à modeler. Consigne 3 Prenez une seringue :
Ceci amène à discuter de l'air comme de la matière à l'état gazeux. Entre temps, l'enseignant circule dans la salle en supervisant, en questionnant et en orientant les équipes ; il donne des précisions et propose des traces écrites. | Les élèves s'arrangent en équipes, installent le matériel. Ils classent les substances et objets apportés suivant les trois états physiques de la matière. L'élève-rapporteur de chaque équipe présente le classement réalisé par son équipe et les autres équipes réagissent. Les élèvent établissent la différence entre les états solide et liquide, et les états intermédiaires. Ils manipulent les seringues pour montrer qu'il y a une matière invisible à l'intérieur : l'air, qui est de la matière à l'état gazeux. Ils répondent aux questions de l'enseignant et inscrivent les traces écrites dans leur cahier. |
Temps 3 Consolidation des apprentissages, résumé du cours et activités à la maison | 10 minutes | L'enseignant encourage les élèves à poser des questions et à se questionner entre eux sur les notions qui viennent d'être abordées. Il résume le cours, puis il donne des exercices à faire à la maison. | Les élèves participent activement en posant des questions et en répondant aux questions posées par leurs pairs, puis notent les devoirs à faire. |
Production attendue
Il est attendu que l'élève :
Parvienne à classer la matière en ses différents états physiques.
Etablisse la différence entre les états solide, liquide et gazeux de la matière.
Fasse la différence entre les différents types de solides et de liquides.
Identifie des substances qui ne sont pas tout à fait solides ou liquides.
Trace écrite pour l'élève
La matière existe sous trois états physiques ordinaires : solide, liquide et gaz.
A l'état solide, la matière peut être compacte ou non compacte.
Les solides non compacts peuvent être en poudre (farine), cristallisées (sucre et sel de table), granulés (riz, maïs, millet, sable en grain, etc.).
Il existe des substances qui ne sont pas tout à fait solides ou liquides : ce sont des substances pâteuses (beurre, pâte à modeler), visqueuses (blanc d'œuf, gelée de fruit, miel), colloïdales (colle, amidon, gel).
L'air est de la matière à l'état gazeux.
Evaluation et régulation
Exercice de type QCM à faire par chaque élève sur les états physiques de la matière.
Critère pour l'évaluation
Les définitions sont assimilées et reliées aux observations.
NB : Cette évaluation sera effectuée au début de la séance suivante (séance n° 3).
Eléments de remédiation
L'élève en difficulté est accompagné·e par l'enseignant quelques minutes après la journée de classe pour comprendre ce qu'il ou elle n'a pas compris, revoir certaines activités et recevoir des explications supplémentaires. L'enseignant lui proposera par exemple de refaire les autres activités de la séance chez lui pour mieux appréhender les phénomènes étudiés et mieux assimiler les notions abordées. Il pourra ensuite venir poser des questions sur le sujet dans le prochain cours.
Caractéristiques des états de la matière⚓
Déroulement de la séance
Étape | Durée | Ce que fait l’enseignant | Ce que fait l’élève |
Temps 1 Evaluation des dernières séances | 25 minutes | L'enseignant donne un exercice de type « Vrai ou Faux » avec argumentation afin de vérifier si chaque élève arrive à faire la différence entre la matière naturelle et la matière artificielle. Ensuite, il demande à chacun de produire une liste de 8 substances : 4 « naturelles » et 4 « artificielles ». Il joint à cette évaluation de la séance 1 le QCM de la séance 2. Il profite du temps de l'évaluation pour ramasser les cahiers et vérifier les devoirs faits à la maison. Après la collecte des copies, il corrige les exercices au tableau. | Les élèves passent leur évaluation et remettent leurs copies à l'enseignant. |
Temps 2 Formation des équipes - Distribution et installation du matériel | 10 minutes | L'enseignant demande aux élèves de former des équipes, puis de distribuer et d'installer le matériel. | Les élèves s'arrangent en équipes, distribuent et installent le matériel. |
Temps 3 Réalisation des activités proprement dites de la séance | 25 minutes | L'enseignant donne les consignes suivantes aux élèves : Consigne 1 Prenez les solides compacts :
Observez et concluez sur leur rigidité, leur élasticité, leur forme, leur volume. Consigne 2 Prenez un grain de riz ou de maïs et vérifiez qu'il se comporte comme un solide compact. Prenez une quantité de riz et de farine dans deux récipients différents :
| Par équipe, les élèves réalisent les activités relatives aux solides compacts et non compacts. Ils observent, manipulent et comprennent que les solides compacts ou un grain de solide ont une forme propre et un volume propre, et une certaine résistance à la déformation ; mais qu'une quantité de solide non compact n'a pas de forme propre, mais un volume propre et peuvent couler. Ils vérifient également les caractéristiques du morceau de caoutchouc. |
Temps 4 Réalisation des activités proprement dites de la séance (suite) | 20 minutes | Consigne 3 Prenez une quantité d'eau et d'huile dans deux récipients différents :
Observez et concluez sur la forme, le volume, la fluidité et la surface libre de ces liquides. | Ils réalisent les activités relatives aux liquides. Ils observent, manipulent et comprennent que les liquides n'ont pas de forme propre, mais un volume propre, qu'ils sont des fluides parce qu'ils peuvent couler, et que leur surface libre reste toujours plane et horizontale quelle que soit la forme et la position du récipient qui les contient. |
Temps 5 Réalisation des activités proprement dites de la séance (suite) | 20 minutes | Consigne 4 Prenez une seringue :
Consigne 6 Prenez de la pâte à modeler et du miel :
Entretemps, l'enseignant circule dans la salle en supervisant les équipes et en questionnant les membres ; il donne certaines précisions et proposent des traces écrites. | Ils manipulent les seringues suivant les directives de l'enseignant pour observer, manipuler et conclure qu'une substance gazeuse prend la forme du récipient qui l'enferme. Son volume est variable. Elle occupe tout l'espace dont elle dispose. Son volume peut être réduit sous pression. Et si elle n'est pas enfermée elle se répand continuellement. Elle a la capacité de se détendre. Ils utilisent également les substances pâteuses et visqueuses, les manipulent pour observer leurs comportements et conclurent sur leurs caractéristiques. Ils répondent aux questions de l'enseignant, inscrivent les traces écrites dans leur cahier. |
Temps 6 Evaluation de la séance | 20 minutes | L'enseignant donne un texte d'évaluation à chaque élève contenant une liste de substances à classer en solides compacts, granulés, pulvérisés, cristallisés, en liquides, en corps visqueux, pâteux, en gaz ; et un exercice de type « phrases à compléter » basées sur les caractéristiques de chacun des états physiques de la matière. | Les élèves passent leur évaluation et remettent les copies à l'enseignant. |
Production attendue
Il est attendu que l'élève :
Fasse la différence entre les caractéristiques des solides, de liquides et des gaz.
Arrive à identifier et à classer les substances suivant leurs caractéristiques.
Réalise des expériences mettant en évidence les caractéristiques des états physiques de la matière.
Trace écrite pour l'élève
Un solide compact est dur, fait d'un seul bloc, résiste dans une certaine limite aux forces qui tendent à le déformer. Il a une forme et un volume définis (qui ne varient pas). Exemples : un caillou, un morceau de bois, de fer, de glace, etc.
Un solide non compact est formé de petits grains qu'on peut saisir entre les doigts. Un seul grain est compact mais, en quantité, ils prennent la forme du récipient et le volume global reste invariable. Exemples : du riz, de la farine, du sucre et du sel de table.
Certains solides sont élastiques, n'ont pas de forme et de volume bien déterminés. C'est le cas des solides en caoutchouc.
Une substance liquide peut couler et se répandre sur une surface imperméable, elle est donc un fluide. Elle prend la forme du récipient qui la contient et son volume est invariable. Sa surface libre est plane et horizontale. Exemples : l'eau, l'alcool éthylique, etc.
Une substance à l'état gazeux prend la forme du récipient qui l'enferme. Son volume est variable. Elle occupe tout l'espace dont elle dispose : elle est expansible. Son volume peut être réduit sous pression : elle est compressible. Et si elle n'est pas enfermée, elle se répand et se diffuse : elle est fluide. Elle a la capacité de se détendre : elle est élastique. Exemples : l'air, le dioxyde de carbone, etc.
Evaluation et régulation
On donne une liste de substances aux élèves et on demande à chacun d'eux de les classer en solides compacts, granulés, pulvérisés, cristallisés, en liquides, en corps visqueux, pâteux, en gaz.
Exercice supplémentaire de type « phrases à trous » à compléter par chaque élève sur les caractéristiques de chacun des états physiques de la matière.
Critère d'évaluation
Les définitions sont assimilées et reliées aux observations.
Eléments de remédiation
L'enseignant peut accompagner pendant quelques minutes l'élève qui n'arrive pas à bien classer les différents types de substances présentées sur la liste ou qui ne saisit pas convenablement les caractéristiques des états physiques de la matière. L'élève aura à reprendre les activités du cours et poser des questions précises à l'enseignant sur ce qui le trouble afin d'être édifié.
Il peut ensuite être incité à refaire les activités chez lui pour mieux appréhender les phénomènes étudiés et mieux assimiler les notions abordées.
NB : Même les élèves qui ont bien compris peuvent assister à la séance de remédiation et refaire chez eux les activités réalisées en classe pour approfondir leur maîtrise des notions abordées.
Evaluation⚓
Déroulement de la séance
Étape | Durée | Ce que fait l’enseignant | Ce que fait l’élève |
Temps 1 Restitution des copies et des notes de l'évaluation des connaissances. | 10 minutes | L'enseignant restitue les copies et les notes de l'évaluation du cours précédent. Il leur restitue également la grille d'analyse de leur comportement (décrite dans la partie introductive de la présente séquence – Evaluation 1ère partie). Il répond aux questions des élèves. | Les élèves écoutent les explications et posent des questions à propos de leurs erreurs. |
Temps 2 Evaluation (formative ou sommative) des contenus de la séquence | 40 minutes | L'enseignant annonce l'évaluation finale (décrite dans la partie introductive de la présente séquence – Evaluation 2ème partie). Il présente les consignes et leur demande de se mettre en équipe pour une séance de manipulation évaluative. Il distribue le matériel approprié à chaque équipe en précisant les modalités de l'activité pratique à réaliser ; il communique à chaque groupe la liste des questions à préparer. Il supervise le travail de chaque équipe, avant d'interroger chaque groupe sur une des questions, qui porte sur un aspect de la manipulation réalisée. L'enseignant félicite / récompense les groupes lorsqu'il détecte que les réponses ont été élaborées dans un esprit de solidarité. | Les élèves s'arrangent en équipe et réalisent l'activité proposée par l'enseignant. Ils préparent ensemble les réponses aux questions et restent solidaires les uns des autres pour proposer les meilleures réponses possibles. Chaque groupe désigne un ou une représentant·e qui répond aux questions de l'enseignant. |
Temps 3 Présentation des compétences | 10 minutes | L'enseignant fournit des explications aux élèves sur « les compétences et de leurs composantes » afin de les aider à mieux comprendre ce qu'ils auront à développer toute l'année à travers le cours de sciences expérimentales en général et de sciences physiques en particulier. Il leur distribue alors la grille d'auto-évaluation des compétences et leur donne les explications nécessaires pour bien la remplir. Le temps écoulé, l'enseignant ramasse les grilles complétées en promettant un feedback aux élèves mais évidemment pas de note (il s'agit seulement d'une évaluation diagnostique). | Les élèves écoutent les explications et posent à leur tour des questions d'éclaircissement à l'enseignant. Ils remplissent la grille d'auto-évaluation diagnostique des compétences. |