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Par : J. Berthe
Publié : 15 décembre 2013

Mise en évidence de l’air : exemple d’activité scientifique (décloisonnement)


Le maître souffle dans un ballon de baudruche : qu’y a-t-il dans ce ballon ?


Puis il sort un verre "vide" : qu’y a-t-il dans ce verre ?


Tous disent qu’il est vide.


1. On place un mouchoir en papier au fond du verre (scotché) : que va-t-il se passer quand je vais enfoncer le verre dans l’eau, bien verticalement, l’ouverture vers le bas ?


-> tous les enfants ont dit que le mouchoir serait mouillé.


On réalise l’expérience : c’est le maître qui manipule pour ne pas détourner les élèves de l’objectif notionnel visé vers un simple amusement aquatique.


On retire le mouchoir du fond du verre pour le toucher : il est sec !


"C’est magique !" ont dit beaucoup d’entre eux...


On recommence l’expérience : que va-t-il se passer si je refais la même chose.


-> Curieusement, nombreux sont ceux qui disent encore que le mouchoir va être mouillé. Ils sont davantage dans l’esprit de la farce ou du tour de magie que dans un cadre scientifique. Recommencer plusieurs fois la manipulation permet de s’inscrire dans ce cadre scientifique où toutes les manipulations de même nature donnent le même résultat.


Parfois il est nécessaire de rajouter des manipulations annexes pour vérifier des propositions surprenantes avancées par certains élèves. Toutes les représentations doivent être prises en compte pour que l’élève puisse se rendre compte de leurs limites et sentir le besoin de les modifier.


Conclusion 1 : l’eau ne rentre pas dans le verre quand l’ouverture est vers le bas.


2. Que va-t-il se passer une fois que je pencherai le verre plongé comme avant l’ouverture vers le bas (le geste à effectuer est montré sur le table), le mouchoir sec est toujours au fond du verre.


Beaucoup pensent que le mouchoir sera sec (environ 75%).


A la première inclinaison, une bulle s’échappe du verre. Le maître joue la surprise : "mais vous m’avez dit que le verre était vide, pourtant quelque chose s’est échappé du verre. Qu’est-ce que c’est ?"


La plupart savent qu’il s’agit de bulles d’air. Rares sont ceux qui ont dit que c’était de l’eau. Alors on les a ramené à l’expérience d’avant : ça ne peut pas être de l’eau qui sort du verre puisqu’il n’y avait pas d’eau dans le verre étant donné que le mouchoir reste sec.


Peu à peu, plus on incline le verre, plus on voit le niveau d’eau monter dans le verre et le mouchoir commence visiblement à tremper dans l’eau.


...


Conclusions 2  : L’eau ne pouvait pas renter dans le verre car le verre était déjà rempli d’air, il n’y avait donc plus de place pour l’eau. Il faut faire partir de l’air pour que de l’eau puisse prendre sa place dans le verre.


L’air ne se mélange pas à l’eau, il est plus léger puisqu’il remonte.


3. Ensuite on parle de l’air. On cherche à le définir : incolore, transparent comme le verre ou l’eau, pourtant il est bien là, mais où ? Il est partout, il remplit tous les espaces vides. Il sert à respirer.


Souvent les enfants confondent air et vent. Ils considèrent que l’air est surtout dehors, mais savent qu’on a besoin de respirer et qu’on meurt si on reste trop longtemps sans respirer (piscine, apnée). On réalise d’ailleurs quand-même l’expérience de l’apnée. On tient peu de temps sans avoir un irrésistible besoin d’ouvrir grand sa bouche pour prendre une grande inspiration.
D’où la conclusion 3 : qu’on peut respirer dans la classe, qu’il y a donc de l’air dans la classe. Il y en avait même dans le verre, puisqu’on l’a vu sortir du verre et remonter dans l’eau, dans laquelle l’air ne se mélange pas. Il y a aussi de l’air dans le couloir, dans une cave...


Fin de la première séance



Lors des autres séances, les premières conclusions seront vérifiées, redemandées, des manipulations refaites pour aider les enfants à quitter leurs premières représentations, puis on change la forme du récipient, on prend une bouteille, "vide".


Beaucoup repensent à la première situation du verre et disent que la bouteille n’est pas vide (environ 80% l’ont écrit), qu’il y a de l’air dedans. Ce qui prouve que l’expérimentation et les questionnements ont été utiles et ont permis aux enfants de modifier leurs représentations.


C’est alors à eux de prendre les récipients et d’expliquer ce qu’il se passe : voir vidéos.







 


On aborde aussi lors de cette deuxième séance l’aspect du frottement de l’air, utilisé pour voler (avions ou oiseaux qui s’appuient sur l’air comme nous sur l’eau).



Une troisième séance permet de présenter des variantes des deux premières (bouteille percée, ballon percé, souffler dans une paille de différente façons illustrant la présence d’air dans les poumons) et des manipulations sont faites par les élèves, ainsi que la fin de la trace écrite.



Les quatrième et cinquième séances sont utilisées pour fabriquer des objets qui intéragissent avec l’air : moulin et avion. C’est l’occasion de discuter de l’air qui nous entoure et de mémoriser par quelques phrases simples, différentes propriétés.