2ème cycle-Comment conserver un glaçon

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¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ Domaine: L’univers matériel Thème : La chaleur et la température e Cycles: 2 Durée totale : environ 3 heures et demie Résumé de la problématique : Vérifier comment on peut conserver un glaçon le plus longtemps possible pendant trente minutes. Préalables : aucun Matériel principal pour l’ensemble de la problématique : • Pour chaque équipe : - Objets isolants et objets conducteurs de la chaleur (tasse en métal, gourde, glacière, mitaine, papier d’aluminium, cuillère de bois, fourchette, casserole, poêle, boîte à lunch, Ziploc) - Papier et crayon - Des cubes de glace (glaçons), tous de la même grosseur - Quelques récipients en plastique - Papier blanc de recyclage, papier journal, papier ciré, papier aluminium, papier de construction, pellicule plastique, papier essuie-tout - De la paille de papier - Thermomètre - Cahier scientifique - Pince en plastique - Mot croisé Pistes d’intégration suggérées : • En arts plastiques, cette problématique peut amener les élèves à construire une glacière et à la décorer à leur goût. • En univers social, les élèves peuvent faire une recherche : En quoi la découverte des isolants thermiques a-t-elle influencé le développement des sociétés? Auteurs : Maria Triassi et Liane Bélanger Référence : THOUIN, Marcel (1999). Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire, Québec : Éditions MultiMondes. Compétences en science et ...
Publié le : samedi 24 septembre 2011
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¾  Domaine: Lunivers matériel  ¾  Thème : La chaleur et la température  ¾  Cycles: 2 e   ¾  Durée totale :  environ 3 heures et demie    ¾  Résumé de la problématique : Vérifier comment on peut conserver un glaçon le plus longtemps possible pendant trente minutes.  ¾  Préalables : aucun  ¾ Matériel principal pour lensemble de la problématique :    Pour chaque équipe :   - Objets isolants et objets conducteurs de la chaleur ( tasse en métal, gourde, glacière, mitaine, papier daluminium, cuillère de bois, fourchette, casserole, poêle, boîte à lunch, Ziploc)  - Papier et crayon - Des cubes de glace (glaçons), tous de la même grosseur -Quelques récipients en plastique  - Papier blanc de recyclage, papier journal, papier ciré, papier aluminium, papier de construction, pellicule plastique, papier essuie-tout - De la paille de papier -Thermomètre  - Cahier scientifique - Pince en plastique - Mot croisé  ¾  Pistes dintégration suggérées :  En arts plastiques, cette problématique peut amener les élèves à construire une glacière et à la décorer à leur goût.   En univers social, les élèves peuvent faire une recherche : En quoi la découverte des isolants thermiques a-t-elle influencé le développement des sociétés?   ¾  Auteurs : Maria Triassi et Liane Bélanger   ¾  Référence : THOUIN, Marcel (1999). Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire , Québec : Éditions MultiMondes.  ¾  Compétences en science et technologie : Cette problématique permet dacquérir les compétences de 2 e et 3 e cycles du primaire.  
 
    
- Compétence 1 : Proposer des explications ou des solutions à des problèmes dordre scientifique ou technologique. Composantes de la compétence :  Cerner un problème ou une problématique.  Recourir à des stratégies dexploration variées.  Évaluer sa démarche. - Compétence 2 : Mettre à profit les outils, les objets et les procédés de la science et de la technologie. Composantes de la compétence :  Sapproprier les rôles et fonctions des outils, des techniques, des instruments et des procédés de la science et de la technologie.  Relier divers outils, objets ou procédés technologiques à leurs contextes et à leurs usages.  Évaluer limpact de divers outils, instruments ou procédés. - Compétence 3 : Communiquer à laide des langages utilisés en science et en technologie. Composantes de la compétence :  Sapproprier des éléments des éléments du langage courant liés à la science et à la technologie.  Utiliser des éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie.  Exploiter les langages courants et symboliques pour formuler une question, expliquer un point de vue ou donner une explication.
 ¾  Savoirs essentiels :   - Énergie : La transmission de lénergie  Conductibilité thermique (Conducteurs et isolants) - Techniques et instrumentation  Utilisation dinstruments de mesure simple (thermomètre) - Langage approprié  Terminologie liée à la compréhension de lunivers matériel   ¾  Repères culturels :   - Il pourrait être question des différentes techniques disolation des murs. Depuis larrivée des premiers colons au Québec, plusieurs techniques ont été utilisées pour fabriquer les murs des maisons. Comme les isolants thermiques nétaient ni variés ni très élaborés à lépoque de nos ancêtres, les maisons étaient beaucoup moins bien isolées que celles daujourdhui.
 -Il pourrait être question de Jean Baptiste Joseph Fourier avec sa «Théorie analytique de la chaleur» (1822) qui décrit pour la première fois la conduction de la chaleur à travers une surface conductrice ou isolante  ¾  Compétences transversales :  - Dordre intellectuel : résoudre des problèmes et mettre en uvre sa pensée créatrice - Dordre méthodologique : se donner des méthodes de travail efficaces - Dordre de la communication : communiquer de façon appropriée  ¾  Domaines généraux de formation :  - Orientation et entrepreneuriat  Intention éducative : Offrir à lélève des situations éducatives lui permettant dentreprendre et de mener à terme des projets orientés vers la réalisation de soi et linsertion dans la société. (travail déquipe) ¾  Stratégies : - Stratégies dexploration :  Aborder un problème à partir de divers cadres de référence.  Discerner les éléments pertinents à la résolution du problème.  Schématiser ou illustrer le problème.  Émettre des hypothèses.  Explorer diverses avenues de solution.  Faire appel à divers modes de raisonnement.  Recourir à des démarches empiriques. - Stratégies dinstrumentation :  Recourir à des outils de consignation (carnet scientifique)  - Stratégies de communication :  Recourir à des modes de communication variés pour proposer des explications ou des solutions (exposé).  Recourir à des outils permettant de représenter des données (réseau notionnel).  Organiser les données en vue de les présenter.  Échanger des informations.  Confronter différentes explications ou solutions possibles à un problème pour en évaluer la pertinence. ¾  Suggestions pour lutilisation des technologies de linformation et de la communication :  - Faire une recherche à partir dInternet pour trouver des informations à propos des -chercheurs qui ont travaillé sur les concepts de conductibilité et disolation thermique.   Activités fonctionnelles (60 minutes)  
 ¾  But : Amener les élèves à découvrir les concepts de conductibilité et disolation thermique. ¾  Titre et nature des activités : Isolants et conducteurs thermiques (Tour de table , observation, classification, écriture, )   Rôle de lenseignant Rôle des élèves    - Animer une discussion sur ce quon - Parler de ce quon utilise pour utilise quotidiennement pour conserver conserver des aliments, pour nous des aliments plus frais et plus protéger du froid et pour réchauffer ou longtemps, sur les matériaux qui nous cuire des aliments. protègent du froid et sur les objets qui nous permettent de réchauffer ou de cuire des aliments. - En équipe, les élèves observent des  - Présenter différents objets. (tasse en objets. Ils notent, dans leur cahier métal, gourde, glacière, mitaine, papier shcyipeonttihfèisqeuse ,c loenucresr onbasnet rlveast ioobnjse test  qleuiu rs daluminium, cuillère de bois, sont des isolants et ceux qui sont d fourchette, casserole, poêle, boîte à es lunch, Ziploc) Demander aux élèves de conducteurs. trouver ceux qui, selon eux, isolent la chaleur et ceux qui conduisent la  chaleur. - Chaque équipe détermine les raisons pour  lesquelles les objets sont classés dans telle  - Faire un tour de table afin de connaître le ou telle catégorie. (isolants ou conducteurs) classement des élèves.     ¾  Matériel :  - Des objets isolants : gourde, glacière, mitaine, cuillère de bois, boîte à lunch, Ziploc  - Des objets conducteurs : tasse en métal, papier daluminium, fourchette, casserole, poêle  - Cahier scientifique et crayon  ¾  Sécurité : Rien de particulier à signaler.   Activité de résolution de problème ( 90 minutes)  Information destinée aux élèves :  
¾  Question : Comment peut-on conserver un glaçon le plus longtemps possible pendant 30 minutes ?  ¾  Matériel :  -Papier et crayon  - Des cubes de glace (glaçons), tous de la même grosseur - Quelques récipients en plastique - Papier blanc de recyclage, papier journal, papier ciré, papier aluminium, papier de construction, pellicule plastique, papier essuie-tout - De la paille de papier - Du carton léger  Du carton ondulé -- Du carton rigide provenant dune boîte  - Thermomètre - Carnet scientifique - Pince en plastique    Rôle de lenseignant Rôle des élèves    - Demander aux élèves de se placer en - Se placer en équipe de quatre. équipe de quatre.   - Signaler aux élèves que leur tâche consiste à trouver une façon de pouvoir conserver un glaçon le plus longtemps possible. Mentionner que cest un concours et - Manipuler le matériel. Tenter de trouver que léquipe gagnante est celle qui une façon dempêcher le glaçon de fondre. aura trouvé une façon disoler le mieux Noter leurs tentatives dans leur cahier un glaçon pour le conserver le plus scientifique.    longtemps.    - Aménager un endroit où les équipes   déposent les divers milieux thermiques  quelles ont créés.    -Dire aux élèves quaprès trente minutes, - Après trente minutes, comparer les le temps sera écoulé et que les solutions glaçons placés dans les différents seront comparées. Demander de trouver matériaux. Signaler léquipe gagnante.  léquipe gagnante.     -Demander aux élèves décrire leur -Noter leur hypothèse.   hypothèse avant de commencer le  problème.      - Demander aux élèves décrire dans leur Noter leurs observations et leurs solutions -
carnet scientifique leurs observations et dans leur carnet scientifique. leurs solutions au problème posé.    - Demander aux équipes déchanger leurs - Les membres de léquipe explicitent aux solutions et de les comparer à celles des autres élèves de la classe leurs solutions. autres équipes.   - Ressortir les solutions plausibles au - Noter les définitions des concepts problème. scientifiques dans leur carnet scientifique.   - Institutionnaliser les concepts disolation et de conduction thermique.   Information destinée à lenseignant :  ¾  Conceptions fréquentes chez les élèves :  - Les enfants croient que laluminium est un bon isolant thermique puisquils utilisent souvent du papier daluminium pour conserver des aliments frais et plus longtemps. (p.321) - Les enfants pensent que tous les solides conduisent la chaleur de la même façon. (p.321) - Les enfants croient quun thermos contient une source de chaleur. (p.320)   ¾  Approches et solutions possibles :  - Placer un glaçon dans une seule épaisseur de papier daluminium. Faire de même avec dautres glaçons et du papier construction, ciré, essuie-tout, journal et de la pellicule plastique. Noter vos observations dans votre carnet scientifique. - Placer un glaçon dans plusieurs épaisseurs de papier daluminium. Emballer le glaçon de telle sorte quil y ait le moins dair possible entre les couches de papier. Faire de même avec dautres glaçons et du papier construction, ciré, essuie-tout, journal et de la pellicule plastique. Noter vos observations dans votre carnet scientifique. - Placer un glaçon dans de la paille de papier. Noter vos observations dans votre carnet scientifique.  Placer un glaçon dans du carton léger. Faire de même avec dautres -glaçons et du carton ondulé et du carton rigide. Noter vos observations dans votre carnet scientifique.    
 
  
¾  Concepts scientifiques : - Un conducteur thermique est un solide qui favorise la propagation de la chaleur.   - Par exemple, lorsqu'on chauffe un barreau métallique à l'une de ses extrémités, l'autre extrémité s'échauffe progressivement. Si l'on chauffe suffisamment longtemps, l'objet métallique aura la même température en tout point. La chaleur s'est propagée à partir de l'extrémité chauffée dans tout le reste du matériau. Le barreau métallique a "conduit"de la chaleur : cette propriété s'appelle la conduction thermique.  - Si l'on arrête subitement de chauffer l'extrémité du barreau métallique, la température diminuera progressivement puis le barreau retrouvera sa température initiale, celle de l'air ambiant.  - Un isolant thermique empêche complètement ou en partie la chaleur de se propager. Les isolants thermiques sont donc des matériaux qui conduisent mal la chaleur.  - Par exemple, pour éviter la propagation de la chaleur par conduction dans les habitations, on utilise de la laine de verre. Ainsi on réalise une isolation thermique. Le bois, le liège, le plastique, l'air (présent entre les deux vitres d'un double vitrage) sont de bons isolants.  - Le papier journal, surtout sil y a de lair entre quelques épaisseurs, est un mauvais conducteur de la chaleur, donc un bon isolant thermique. - Le papier daluminium, par exemple, est un bon conducteur de la chaleur, donc un mauvais isolant thermique.  ¾  Sécurité : Éviter les dégâts deau.   Activités de structuration ( 60 minutes)  ¾  But : Amener les élèves à établir des liens entre certains matériaux et les concepts disolation et de conductibilité thermique. ¾  Titre et nature des activités : Lisolation et la conduction thermique ( mot croisé , écriture, exposé, observation)    Rôle de lenseignant Rôle des élèves   - Demander aux élèves de faire un mot -En équipe, les élèves font un mot croisé. (voir annexe)  croisé.     - Demander délaborer un réseau notionnel - En équipe, les élèves mettent à profit leurs à partir des mots clés suivants : chaleur, nouvelles connaissances pour élaborer le isolant thermique, conducteur réseau notionnel. thermique, transmission de chaleur,  empêche, permet, matériaux, objets.  Dire aux élèves quils peuvent se servir  du mot croisé pour saider.     
  - Une fois le réseau notionnel élaboré, fournir un transparent et un crayon feutre - Transcrire le réseau notionnel sur un aux équipes. transparent et le présenter aux autres.   - Par le questionnement, diriger les élèves - Enrichir, si nécessaire, leur réseau vers un réseau notionnel complet. notionnel et le transcrire dans leur carnet  scientifique.  ¾  Matériel :  -carnet scientifique  - transparent - projecteur - crayon feutre (à transparent) - papier et crayon - mot croisé   ¾  Sécurité : Rien de particulier à signaler.        Autres informations utiles  ¾  Enrichissement : - Proposer aux élèves un autre problème : Comment certains solides conduisent-ils la chaleur mieux que dautres ? (ustensiles en acier, ustensiles en argent, morceaux de fer, morceaux daluminium, ustensiles en plastiques, baguettes en bois, morceaux de caoutchouc, quelques récipients, beurre ou margarine, chandelles, punaises, etc.)  - Proposer aux élèves un autre problème : À quoi servent le duvet des oiseaux et la fourrure des animaux? - Proposer aux élèves dexpliquer comment les vêtements dhiver nous protègent du froid. - Proposer aux élèves de faire une recherche sur lisolation des bâtiments au Québec. - Découvrir les multiples usages des isolants dans la vie quotidienne. -Construire une petite glacière.    ¾  Moyens dévaluer les apprentissages des élèves :
 .   
 
- Grille dobservation :  Lenseignant dispose dune grille dobservation par équipe pour évaluer le travail coopératif. Cette grille comporte une échelle numérique. Lenseignant dispose dune grille dobservation servant à évaluer,  pour chaque élève, une composante de la compétence 3 : Utiliser des éléments du langage courant et du langage symbolique liés à la science et à la technologie.   Grille dobservation pour évaluer le travail coopératif  (une grille par équipe)       Comportements à observer 0 1 2 3 1- L e s t des es membres de léquip e donnen     rôles.  2- Tous les élèves contribuent à la tâche.      3- Léquipe fait la tâche demandée en     respectant les consignes.  4- Léquipe démontre une attitude positive.      Légende : 0=insatisfaisant; 1=passable; 2=bon; 3=excellent - Fiche dappréciation du carnet scientifique avec une échelle numérique :  Lenseignant évalue les compétences 1 et 3, soit Proposer des explications ou des solutions à des problèmes dordre scientifique ou technologique et Communiquer à laide des langages utilisés en science et en technologie.  - Les critères dévaluation sont les suivants :  Fiche dappréciation du carnet scientifique avec une échelle numérique (Évaluation des compétences 1 et 3)       Critères dappréciation 0 1 2 3   Compétence 1 :  Proposer des explications ou des solutions à des problèmes dordre scientifique ou  technologique  1-Lélève laisse des traces de ses tentatives.  2-Lélève écrit ses observations.  3-Lélève élabore des solutions pertinentes.
 4-Lélève justifie ses solutions.   Compétence 3 :  Communiquer à laide des langages utilisés en science et en technologie.  1-Lélève utilise des termes propres aux sciences.  2-Le carnet est présenté de façon claire.  3-Lélève explique clairement les solutions.   Légende : 0=insatisfaisant; 1=passable; 2=bon; 3=excellent  - Autoévaluation de lélève par une grille dobservation avec une échelle numérique :   Lélève sévalue en vue daméliorer son autonomie. ƒ  Les critères dévaluation sont les suivants :       Autoévaluation de lélève    Comportements Oui  1-Jai bien écouté les consignes.  2-Jai participé au travail déquipe.  3-Jai pris soin du matériel mis à ma disposition.  4-Jai présenté des solutions logiques dans mon carnet scientifique.  5-Mon carnet scientifique est propre.  6-Ma démarche est bien détaillée dans mon carnet scientifique.    ¾  Bibliographie :
    
  
 non
 
-THOUIN, Marcel. Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le  primaire , Québec : Éditions MultiMondes, 1999, 429 pages  THOUIN, Marcel. Enseigner les sciences et la technilogie au préscolaire et au -primaire , Québec : Éditions MultiMondes, 2004 -THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique , Québec :  Éditions MultiMondes, 2001 - BEUGGER, Yore. Sciences en marche , Les Éditions de la Chenelière, Montréal, 1991, 370 pages - Y. LEROUX, Denis, RHÉAUME, Claude et Guylaine GOSSELIN. Science-tech (Guide pédagogique des cahiers dapprentissage) , Éditions HRW, 2004
  ¾  Glossaire : - Conducteur : Transmet la chaleur ou lélectricité. - Isolant : Qui soppose à la propagation du son de lélectricité ou de la chaleur. - Thermique : Qui a rapport à la chaleur, à lénergie calorifique. - Température : Mesure de la chaleur en degré Celcius ou en kelvins. - Thermomètre : Instrument qui mesure la température. - Chaleur : Forme dénergie qui élève la température, dilate, fait fondre ou décompose les corps.
     
 
   
      Annexe
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