Petits chercheurs 10GP

Les petits chercheursChristian Guilleaume

Guide d’enseignementDocuments reproductibles

Les petits chercheurs

Guide d’enseignement

10-12 ans

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Guide d’enseignementDocuments reproductibles

PETCHE10GP ISBN 978-2-8041-6020-3

www.deboeck.com

10-12 ans

L’esprit qui sous-tend la collection repose sur la conviction que tous les enfants, de 5 à 12 ans, ont le désir d’apprendre, de savoir, de grandir et sont des chercheurs capables d’intervenir dans la science « en train de se faire ». Ce guide d’enseignement (avec documents reproductibles), conçu pour les enseignants et élèves du cycle 10-12 ans, permet une grande souplesse d’utilisation en classe et favorise l’acquisition de la démarche scientifi que. Pour chacune des 40 activités proposées, l’enseignant trouvera :• les objectifs poursuivis,• les liens avec les socles de compétences,• une situation mobilisatrice (qui lance l’activité),• les étapes de la démarche scientifi que concernée,• le matériel nécessaire,• une proposition de déroulement,• un exemple de schématisation et de formulation,• un rappel des notions théoriques abordées,• des prolongements possibles,• des fi ches d’évaluation des savoir-faire en fi n de cycle,• …

La collection

• Les petits chercheurs Guide d’enseignement 5-8 ansGuide d’enseignement 8-10 ansRéférentiel de l’élève 8-10 ansGuide d’enseignement 10-12 ansRéférentiel de l’élève 10-12 ans

• Dictionnaire des sciences

• Éveil à la nature et à l’environnementGuide d’enseignement (5-12 ans)

• un exemple de schématisation et de formulation,• un rappel des notions théoriques abordées,

• des fi ches d’évaluation des savoir-faire en fi n de cycle,

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Mode d’emploiCet ouvrage est conçu comme un outil de travail résolument pratique et utilisable au quotidien dans la classe.Par sa présentation structurée, il permet à l’enseignant(e) d’y naviguer en toute liberté, mais en conservant toujours des repères importants, et par sa conception, il accepte une grande souplesse d’utilisation.

Bien qu’une proposition de déroulement soit donnée pour chaque activité, la plupart d’entre-elles peuvent être présentées de plusieurs manières en fonction des besoins, des attentes, du temps disponible, de l’organisation de la classe (voir les pages suivantes).

Les activités ont été choisies d’une part pour répondre au programme et aux socles de compétences et d’autre part pour permettre la souplesse d’organisation citée plus haut. Les thèmes abordés dans les fichiers 5/8, 8/10 et 10/12 « couvrent » l’ensemble des savoirs précisés dans le programme de l’école fondamentale (voir tableau de la page 8) et des savoir-faire décrits dans les socles de compétences. La partie théorique comprend : • la présentation générale de l’ouvrage ;• une manière de concevoir l’organisation des activités scientifiques ;• quelques remarques au sujet des étapes de la démarche scientifique ;• la liste des activités proposées dans le fichier ;• un tableau reprenant les différentes notions du programme pour chaque cycle ;• une grille qui permet de croiser les savoir-faire et les activités ;• une mise en correspondance des savoir-faire et des étapes de la démarche scientifique ;• une réflexion sur la manière d’observer l’activité des enfants et d’évaluer leurs progrès, avec une grille

pour consigner vos observations et quelques exemples d’épreuves d’évaluation ;• la liste du matériel qu’il est souhaitable de mettre à la disposition des enfants ;• une bibliographie.

Le fichier présente 40 activités (environ une par semaine) ; chaque activité nécessitant plusieurs séquences : en plus de celle qui est décrite page 5, d’autres moments seront nécessaires pour aller plus loin, mémoriser, appliquer (voir les 2 pages pour l’élève). À quelques exceptions près, signalées dans la partie réservée à l’enseignant(e), il n’y a pas d’ordre chronologique ni de hiérarchie à respecter dans l’ordre des fiches. Le référentiel « Visa pour la Recherche » est un outil indispensable. Il contient tous les documents nécessaires pour réaliser les activités ou les exercices proposés : textes, schémas, photos, graphiques, tableaux…Il apporte en outre aux élèves des informations complémentaires sur les sujets traités. Le Dictionnaire des sciences, proposé dans la même collection, constitue un outil très utile pour les élèves : ils y trouveront des centaines de définitions claires, des schémas, des synthèses et pourront ainsi se familiariser avec le vocabulaire scientifique.

Pour chaque activité, vous trouverez :• Deux pages réservées à l’enseignant(e), avec les objectifs, les liens avec le programme et les socles de

compétences, les étapes de la démarche scientifique concernée, le matériel nécessaire, une proposition de déroulement, un arrière-plan scientifique avec un rappel des notions théoriques abordées, les prolongements possibles et les liens avec les autres activités.

• Deux pages destinées aux élèves, pour schématiser et rendre compte de leur recherche, jeu ou construction, pour consigner leur propre réflexion, formuler une loi provisoire et aller plus loin dans la connaissance (les exercices proposés au verso sont parfois d’un niveau plus élevé).

• Une fiche recto verso (à détacher, plastifier, copier…) qui lance l’activité en proposant une situation mobilisatrice (réaliser une expérience, jouer, construire).

Les petits chercheurs

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8Les petits chercheurs

Activités du fichier«Les petits chercheurs» Programme d’éveil scientifique (page suivante)

Activités P Thèmes abordés dans le cycle 10/12 N°

Les

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1 As-tu un sosie ? 25 Les êtres vivants sont organisés 4

2 Le réflexe pupillaire 33 Les êtres vivants réagissent 6

3 Survivre en hiver 39 Les réactions aux stimuli 7

4 De quoi se nourrissent les champignons ? 45 Les êtres vivants métabolisent 8

5 Comment grandit-on ? 51 La diversité des cycles de vie 9

6 Il a un penchant pour la farine ! 57 La diversité des modes de reproduction 10

7 La peau laisse-t-elle passer l’eau ? 63 La peau 13

8 Qu’est-ce qui fait bouger ton bras ? 69 La locomotion 14

9 Du cœur à l’ouvrage ? 77 La circulation 15

10 Où vont les aliments ? 83 La digestion 17

11 Quelle quantité d’air expires-tu ? 91 La respiration 19

12 La chasse aux microbes 97 Le système immunitaire 20

13 Le corps humain, comment ça marche ? 103 L’anatomie fonctionnelle 12

14 Comment définir les êtres vivants ? 109 Vivant, non vivant 26

15 Les chaînes alimentaires 119 Les chaînes alimentaires 21

16 Manger, oui … mais comment ? 131 Les relations alimentaires 23/24/25

17 Comment classer les êtres vivants ? 141 Classer les vertébrés 28

18 Cuire au soleil, c’est possible ? 155 Les transformations de l’énergie 31

L’éne

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19 Récupère du biogaz 163 Les formes d’énergie 30

20 Mais où va l’énergie ? 171 Le stockage de l’énergie 32

21 Deviens électricien 179 Le circuit simple 34

22 Quels sont les bons conducteurs ? 187 Les bons et mauvais conducteurs 35

23 La nuit, tous les chats sont gris ? 193 La perception de la lumière 42

24 Que se passe-t-il dans l’oreille ? 203 La capacité auditive 43

25 Construis un dynamomètre 209 La relation masse/poids 46

26 Les éléphants ont de grands pieds, pourquoi ? 215 La pression 47

27 Les plumes protègent-elles du froid ? 221 Les isolants thermiques 51

28 Plus chaud … Plus grand ? 227 Dilatation et contraction 52

29 La matière dans tous ses états 233 Les états de la matière 53

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30 Ça sèche plus vite, pourquoi ? 243 Les changements d’état 55

31 Masse et volume … quelle différence ? 249 La masse volumique 57

32 Sépare et mélange les couleurs 255 Les techniques de séparation 59

33 La fonte des glaces 261 Les états de l’eau 64

34 L’eau sous toutes ses formes 267 Les formes de l’eau 65

35 Observe les nuages 273 L’évaporation et la météo 66/68

36 Le cycle de l’eau 281 Le cycle de l’eau 67

37 Construis un baromètre 287 Le bulletin météo 68

38 L’énergie nucléaire … espoir ou crainte ? 293 Gestion, utilisation et épuisement des ressources 73/74/75

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nces 39 L’évolution ou l’histoire de la vie 303 L’évolution 76

40 Le singe, cousin ou ancêtre de l’homme ? 311 L’homme dans l’évolution 77


13Les petits chercheurs

Comment observer les enfants et comment noter leurs progrès ?

Le tableau de la page suivante permet d’observer l’activité des enfants au cours des différentes démarches d’une recherche/apprentissage. Passons-les en revue brièvement. Pour approfondir ce sujet, consultez « Enseigner et/ou apprendre » de Joseph STORDEUR (voir la bibliographie).

• Prendre des informations, c’est à la fois explorer et percevoir la situation en regardant, en écoutant, en touchant… et interpréter les éléments découverts.

• A ce stade, l’enfant se met à la recherche de renseignements qui ont du sens pour lui. Ces indices, parfois nombreux, il doit les gérer, les agencer et les comparer à ce qu’il sait déjà.

• Il s’approprie la situation qui devient « problème » et il va se poser les bonnes questions.

• Se mettre en recherche, c’est traiter l’information recueillie, y ajouter de l’information nouvelle et mettre toutes ces informations en relation pour trouver une solution et construire un nouveau savoir. Cette étape est liée à la précédente, les allers et retours sont fréquents.

• Pour cela, il faut organiser les données recueillies : planifier, comparer (« mettre ensemble ce qui va ensemble »), classer, sérier, schématiser… ceci devant aboutir à une interaction entre ce que l’enfant découvre et ce qu’il sait déjà.

• Il faut aussi qu’il expérimente, construise, essaie des procédures et adopte celle ou celles qui le conduisent au résultat attendu.

• Comprendre et inventer procèdent de l’intuition. Après l’analyse de la situation problématique, après sa « déconstruction », après avoir essayé d’utiliser les modèles qu’il possède, après avoir cherché, l’enfant peut soudain trouver, entrevoir une solution, une réponse, ou une nouvelle piste de recherche : EUREKA !

• Communiquer et s’exprimer sont les actions qui permettent de commencer à s’approprier le nouveau savoir. L’enfant, à la fois, exprime et communique ce qu’il a compris (…et de manière à être compris par les autres !) et s’exprime sur la démarche qu’il a utilisée. Cette mise en relation entre le « faire » et le « réfléchir sur ce qu’il a fait » est le passage entre les conduites opératoires et les conduites cognitives. Il passe du « faire » au « dire », il va vers la conceptualisation, d’autant plus que la confrontation avec les représentations des autres va l’amener à aller de la subjectivité vers une phase d’objectivation.

• Voyez à ce sujet l’article d’Odette BASSIS, « La démarche d’auto-socio-construction du savoir », paru dans la revue Dialogue n°120 (Le savoir ça se construit, l’émancipation aussi) du Groupe Français d’Education Nouvelle (GFEN).

• Les moyens d’expression sont nombreux : exposer, rédiger une règle, un résumé, faire un dessin, un schéma, une maquette, décrire ce qui s’est passé, ce qu’on a fait.

• Appliquer et utiliser rendent transférable le nouveau savoir et permettent de le mémoriser, de l’utiliser pour résoudre des problèmes, de l’élargir à de situations analogues.

• Le savoir appris doit être utilisé dans des situations d’intégration qui vont habituer l’enfant à l’utiliser de façon automatique.


16

Évaluation Le manchot et la tortue…Les manchots vivent dans l’Antarctique, où les températures descendent jusqu’à – 40°C et où le vent souffle à plus de 150 km/h. Parfois, ils se rassemblent et forment un immense groupe appelé une « tortue ».

Réponds aux questions. 1) Quelle hypothèse émets-tu pour expliquer

ce rassemblement ?

❍ ils se protègent des ours ;❍ ils n’ont pas assez d’espace ;❍ ils résistent mieux au froid ;❍ ils tournent le dos par crainte du photographe.

2) Voici un schéma de la tortue (vue du haut). Représente les manchots par des petits cercles.

4) Pour que l’expérience apporte une réponse à leur question, dessine où ils doivent placer les 3 autres thermomètres.

5) À ton avis, pourquoi ont-ils laissé une bouteille seule ? Que pourrait-elle représenter ?

6) Voici un schéma de la fin de l’expérience. Colorie en bleu,

les bouteilles où l’eau est froide et en rouge celles où elle est

restée plus chaude.

❏

❏

❏3) Voici une expérience faite par des élèves. Ils ont simulé une « tortue » avec des bouteilles pleines d’eau chaude. Ils l’ont posée à l’extérieur en hiver et ont préparé 4 thermomètres.

Que veulent-ils vérifier ?

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❏❏Les petits chercheurs

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adhésif transparentalcool à 90°allum

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poules 4,5 vassiettesattaches parisiennesbac en plastique transparent ( au m

oins 10 litres)balanceballe (ping-pong)ballon de baudruchebandeaux, foulardsbarquettes en alum

iniumbassine ou évierbidon plastiquebillesbocaux en verreboîte à congélation (alu ou plastique)boîte à conserveboîtes (tailles et form

es différentes)boîtes en cartonbols, tasses, verresbouchons de liègebougiesbouteille en verre

bouteilles rondes en plastiquebriquecaillouxcarton épaiscarton m

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pouleseau chaude et eau froideélastiquesentonnoirétherfarineficelle finefil électriquefilm

alimentaire

filtres à café

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planche à découperplexiglasplum

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omètre avec sonde

torchonstrom

bonestubes plastiquestuyau en plastique (1 cm

diamètre)

verrevrille

Matériel et Outils

Quand tu verras ce signal, dem

ande un conseil ou de l’aide à une grande personne.


Objectifs • Découvrir qu’on est tous différents, que chacun a hérité de ses parents de toute une série de caractères.

• Prendre conscience que le brassage génétique dépasse les frontières des états et qu’on ne peut pas classer les habitants d’un pays en fonction de la couleur de leur peau.

Grille programme Thèmes de 1 à 4 : les êtres vivants sont organisés.

Compétences C1, C2, C3, C4, C5, C6, C10, C11, C12, C14

Matériel • Un miroir • Une loupe • Un rouleau de papier adhésif, un crayon à mine grasse

Déroulement de l’activité Cette activité peut-être conduite, avec profit, pour l’ensemble des élèves de la classe ou du cycle.

Dans la première partie de l’activité, les élèves notent chacun, six de leurs caractères à déterminisme génétique, en les comparant à des éléments de référence : couleur des cheveux, des yeux, de la peau (en utilisant 3 palettes de 6 couleurs), forme du lobe de l’oreille, capacité à rouler la langue (caractéristique génétique liée à la structure musculaire de la langue) et type d’empreinte digitale (non l’empreinte précise).

Les élèves, en comparant les résultats obtenus constatent que si un grand nombre d’entre eux possède un caractère commun (yeux bruns par exemple), le nombre s’amenuise petit à petit si on prend en compte de plus en plus de caractères. Il deviendrait d’ailleurs pratiquement nul pour un grand nombre de caractères (un être humain en possède environ 30 000).

La deuxième partie de l’activité est consacrée à une enquête dans la famille pour découvrir les caractères qui se sont transmis de génération en génération. Par exemple : « De qui est-ce que je tiens la couleur de mes yeux » ?

Ils verront ainsi que certains caractères se transmettent, sont héréditaires. Cette partie de l’activité est l’occasion d’observer les origines diverses de

certains membres de la famille. En marquant sur une carte d’Europe (ou, plus loin si c’est nécessaire !) les

lieux de naissance des parents, grands-parents et arrière grands-parents, les élèves constateront la diversité des origines sur 3 générations seulement. Ils pourront s’interroger sur les causes de ces migrations humaines : guerres, mariage, travail … Toutes ces raisons expliquent le brassage des groupes humains … et amènent à la troisième partie de l’activité.

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25Les petits chercheurs • As-tu un sosie ?

As-tu un sosie ?


La dernière partie de l’activité est destinée à montrer aux élèves : - que dans un même pays, les individus ont des couleurs de peau

différentes ; - dans des pays différents, on retrouve des couleurs de peau semblables.

Rappels théoriques : L’hérédité se transmet par les gènes. Notre organisme est constitué de milliards de cellules. Chaque cellule comporte environ 100 000 gènes. Ils sont faits d’ADN (acide désoxyribonucléique) et sont groupés en 46 lots qui forment 23 paires de structures en forme de X, les chromosomes.

Dans chaque paire, un chromosome vient du père et l’autre de la mère. Toutes les cellules de notre corps contiennent les mêmes gènes.

Les gènes contiennent sous forme chimique les « plans » de construction et de fonctionnement de l’organisme.

Liens avec les autres activités Activité 5 : Comment grandit-on ? Activité 14 : Comment définir les êtres vivants ? Activité 17 Comment classer les êtres vivants ? Activités 39 et 40 : L’évolution des espèces et de l’homme.

Prolongements : On peut au départ de ces activités aborder les raisons de l’émigration : • professionnelle ou scolaire (études supérieures dans un pays étranger) ; • politique ou sécuritaire : réfugié politique fuyant les persécutions ou la

guerre ; • économique : habitants de pays pauvres cherchant un meilleur

niveau de vie dans les pays riches, avec les problèmes qui y sont liés (clandestins, séjours illégaux…)

• personnelle (volonté de s’installer dans un pays par goût, par exemple si l’on se reconnaît dans ses valeurs) ; familiale (rejoindre le conjoint, l’enfant déjà installé).

On peut aussi aborder le problème des barrières culturelles ou religieuses entre les communautés, barrières qui souvent servent à renforcer l’identité et apportent un sentiment de sécurité mais hélas peuvent isoler ou marginaliser.

As-tu un sosie ?


Ces activités montrent bien qu’on ne peut pas classer les êtres humains selon la couleur de la peau et que la notion de race (toujours enseignée dans les écoles dans les années ’50) n’est pas définissable scientifiquement, car il est pratiquement impossible de « tracer des frontières permettant de regrouper ces populations en races distinctes » A. Jacquard, « Cinq milliards d’homme dans un vaisseau ».


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As-tu un sosie ? Pour prendre ton empreinteFrotte un morceau de papier avec une mine de crayon gras.Frotte ton doigt sur la feuille. Colle un morceau de papier adhésif sur ton doigt. Enlève-le doucement et colle-le sur du papier propre.

Fiche d’identité à compléter Utilise Visa pour la Recherche.

Couleur des cheveux Colorie

Couleur de la peau Colorie

Couleur des yeux Colorie

Capacité à rouler la langue (oui ou non)

Forme du lobe de l’oreille (dessine)

Type d’empreinte (dessine et note)

écris les résultats de tes recherches et observations Compare ta fiche avec celles des autres enfants. Combien sont semblables pour un seul caractère ? Combien sont semblables pour 2 caractères ? Combien sont semblables pour 3 caractères ? Combien sont semblables pour 4 caractères ? Combien sont semblables pour 5 caractères ? Combien sont semblables pour 6 caractères ?

Quelle conclusion peux-tu en tirer ?

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Pour en savoir plusL’héréditéLes caractères que tu as observés sur toi, d’où viennent-ils ? Par exemple, parmi tes parents ou grands-parents, lesquels t’ont transmis la couleur de tes yeux ? Pour le savoir, découpe les deux pages en annexe et assemble-les.Tu peux maintenant compléter ton arbre généalogique, en te renseignant auprès de tes parents et grands-parents. Par certains caractères, ressembles-tu à tes parents, à tes grands-parents ? Lesquels ?

Peut-on classer les êtres humains ? Observe le graphique 1 dans Visa pour la Recherche. Il montre la répartition de la population d’un pays en fonction de la couleur de la peau. Comment serait le graphique si une majorité de personnes avait la peau plus foncée ? Plus claire ? Dessine la forme générale de chacun d’eux.

Observe le document 2. Il montre comment se répartissent les habitants de 3 pays en fonction de la couleur de leur peau.Pourquoi ne peux-tu pas classer les habitants de ces pays en fonction de leur couleur de peau ? Ta réponse :

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Retiens Le nombre d’enfants portant en même temps de 2 à 6 caractères semblables, devient de plus en plus réduit. Il deviendrait presque nul si on examinait beaucoup de caractères (un être humain en possède au moins 30 000 différents !). Chaque caractère est gouverné par un ou plusieurs gènes. Tous les individus sont génétiquement différents (sauf si ce sont des jumeaux vrais).

Certains caractères sont héréditaires : ils sont transmis des parents aux enfants.


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Comm

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Pour répondre à la question, dresse ta fiche d’identité et compare-la à celles des autres élèves.

Pour compléter la fiche d’identité de ta feuille de travail, utilise Visa pour la Recherche.

Tu dois observer et noter : la couleur de tes cheveux (1), de ta peau (2) et de tes yeux (3) ; voir si tu peux rouler ta langue (4) et noter la forme

du lobe de ton oreille (5) et le type de tes empreintes digitales (6).

Dans ta classe, com

bien d’élèves sont semblables pour 1 critère (couleur des yeux par exem

ple), puis pour 2 critères, pour 3… ?

As-tu un sosie ? Les êTres vivAnTs 1

➊➋

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