Déroulement

Cette première phase devra permettre aux élèves de s'approprier le problème et de s'entraîner à travailler ensemble.

• Phase 1

Les élèves "doivent" apporter à l'école un glaçon de chez eux (la demande leur aura été faite la veille sans aucune autre précision).

L'enseignant apporte aussi un glaçon, volontairement laissé sur une table.

Tous les glaçons sont posés sur une table et "oubliés".

L'après-midi, on attire l'attention des élèves sur l'état de leur glaçon et on incite les élèves à faire part de leurs observations.

Observations attendues : certains glaçons ont fondu plus que d'autres.

Les questions suivantes sont posées aux élèves : comment ont-ils apporté leur glaçon ? Dans quel récipient l'ont-ils apporté ? (boîte, papier journal, sac plastique...) ? Quel est le glaçon qui est le mieux conservé ? Comment l'élève s'y est-il pris ?

L'enseignant provoque ensuite une confrontation d'idées avec argumentation pour discuter de la méthode la plus efficace.

Dessin d'élèves 1 et 2.

• Phase 2

L'enseignant propose alors aux élèves de faire par petits groupes une expérience pour "faire fondre le plus rapidement possible un glaçon"

Des groupes de travail de deux ou trois élèves sont constitués, au sein desquels chacun pourra exposer ses idées. Les consignes sont les suivantes pour chaque groupe :

• Dessiner l'expérience qu'il imagine pour faire fondre rapidement son glaçon (dessins des protocoles).
• Légender au maximum son dessin de façon très précise.
• Réaliser son expérience en utilisant le matériel à disposition.
• Désigner un rapporteur qui expliquera la méthode utilisée pour réaliser l'expérience et décrira les résultats obtenus, constatés.

Après la mise en œuvre des expérimentations, les élèves sont amenés à rédiger une synthèse provisoire mettant en évidence le facteur "chaleur" commun à tous les dispositifs expérimentés (phases 1 et 2 vécues).

• Phase 3

Cette phase démarre par une ré-appropriation du problème permettant de se rappeler des différentes expériences menées, des constats et des conclusions provisoires apportées.

Puis, l'enseignant propose : "Comment cette fois, ralentir la fonte d’un glaçon ? Il faudra imaginer un protocole pour ralentir la fonte du glaçon." (La maîtresse précise qu'elle apportera les glaçons).

Consignes :

Chaque groupe devra faire deux dessins sur la même feuille de papier, en légendant le mieux possible :

• 1er dessin : le protocole imaginé par le groupe pour retarder la fonte.
• 2ème dessin : le dessin par anticipation de ce que le glaçon deviendra, à quel moment sera-t-il complètement fondu ?
• dessins des protocoles expérimentaux.

Les groupes devront expliquer leur dispositif et les résultats qu'ils anticipent; comparer leur dispositif, confronter et justifier leur point de vue.

• Chaque groupe discute ensemble puis réalise un dessin de l'expérience imaginée ; ensuite, il vient expliquer son dessin face au groupe-classe. Ce travail permet une confrontation des idées quant au dispositif le plus efficace pour retarder la fonte du glaçon.

• On propose ensuite aux élèves de rédiger la description de leur protocole. On demande "Comment faire pour noter les résultats observés ? Quel glaçon va mettre le plus de temps pour fondre ?" Les élèves sont conduits à constater la nécessité de construire des outils communs pour mesurer et comparer les expériences.

Au cours de ce travail, on orientera les réactions des élèves sur :

• les outils à utiliser, le tableau à double entrée, les dessins des horloges ;
• la notion du temps qui passe : la maîtresse propose de regarder toutes les demi-heures ;
• la mesure de la durée de l'expérience...

Phase 3 vécue

• Clôture

L'unité 1 se termine sur la perspective de construire des outils communs à toute la classe pour observer de façon précise la fonte des glaçons.

Objectifs et compétences

Objectif de connaissance

• Mettre en évidence le facteur chaleur pour expliquer les changements d'état de l'eau.

Compétences

• Savoir observer.
• Savoir travailler ensemble.
• Savoir participer à un débat d'idées : expliquer, argumenter, confronter.
• Savoir élaborer des hypothèses et anticiper le résultat ; imaginer une expérience et la réaliser.
• Savoir rédiger un texte ensemble explicatif puis l'expliquer oralement devant le groupe.

Démarche scientifique

• Construction, appropriation du problème.
• Élaboration d'hypothèses.
• Mise à l'épreuve des hypothèses :

• élaboration d'un protocole,
• mise en œuvre du protocole,
• confrontation des résultats aux hypothèses.

• Retour sur la résolution du problème.

• Les élèves ont eu une part d'autonomie/d'initiative lors de l'élaboration des protocoles.

Maîtrise de la langue

• Participer à des échanges d'idées, à un débat en groupe (confrontation, argumentation).
• Savoir légender des dessins.
• Savoir rédiger des textes explicatifs.
• Savoir faire un exposé oral devant le groupe.

Organisation

• Les élèves sont répartis en petits groupes de deux ou trois.

Déroulé temporel

• Deux séances de 1h30

Matériel

• Autant de gobelets et de glaçons (identiques quant à la forme et à la taille) que de groupes, une feuille par groupe, crayons de papier, éprouvettes graduées.

Explicitation et justification des choix didactiques

Les deux premières phases (apporter un glaçon et faire fondre un glaçon rapidement) ont été mises en place pour permettre aux élèves de se familiariser avec la démarche d'investigation.

Il est important de préciser de façon explicite aux élèves que tous les glaçons donnés par l'enseignant seront rigoureusement identiques, afin d'éliminer les variables forme et taille.

Auteurs : G. Aldon, K. Bécu-Robinault, F. Bergeret, M.C. Verpillat