FICHE PROJET
Objectif pédagogique :
Mettre en évidence l’existence de l’air
Sujet et problématique :
Mettre en évidence la présence de quelque chose que l’on ne voit pas mais qui est partout : l’air
Démarche d’investigation :
Situation déclenchante :
L’enseignante a apporté un carton contenant quatre sacs. Elle propose aux élèves de les manipuler sans voir ce qu’ils contiennent afin de deviner ce qu’il y a dans chaque sac. S’ensuit une discussion collective afin de mettre en évidence ce que les élèves ont ressenti lors de la manipulation des sacs, et leurs hypothèses quant à ce qu’ils contiennent. Il apparait alors que la contenance du quatrième sac pose problème.
Observations et manipulation des sacs :
Les élèves vont à tour de rôle au fond de la classe. Ils manipulent les différents sacs, notent sur un document leurs sensations, ce qu’ils ont ressenti. Ce document constituera leur trace écrite personnelle.
- Premier sac : "on dirait qu’il y a des petits grains", "c’est tout mou".
- Deuxième sac : "c’est froid","on dirait des glaçons tout fondus".
- Troisième sac : "c’est tout dur".
- Quatrième sac : "je ne sens rien du tout".
Hypothèses :
Un débat guidé par l’enseignante est ensuite organisé afin de faire la synthèse de ce qui a été ressenti et de caractériser le contenu des sacs.
- Premier sac : "c’est de la terre", "c’est du sable".
- Deuxième sac : "c’est de la glace", "c’est de l’eau".
- Troisième sac : "ce sont des cailloux".
- Quatrième sac : "c’est un sachet vide", "il n’y a rien - mais non, la maîtresse a dit qu’il y avait quelque chose dans tous les sacs", "il y a peut-être des miettes".
La validation des hypothèses émises se fait par l’ouverture des sacs. Comme rien n’est visible dans le dernier, la discussion reprend, jusqu’à ce qu’un élève émette l’hypothèse qu’il contient peut-être de l’air. Il s’agit ensuite de mettre en place des expériences visant à mettre en évidence la présence de quelque chose chose que l’on ne voit pas : l’air.
Recherches :
Défi 1 : comment prouver que l’air est partout (et qu’il y en a donc dans la bouteille) ?
L’enseignante demande à un élève de rappeler ce qui a été fait lors de la séance précédente. Les élèves se souviennent du problème posé par le dernier sac qui semblait vide et de l’hypothèse qui avait été émise : il y avait de l’air dans le sac. Le premier défi consistera à prouver qu’il y a de l’air partout.
Les élèves sont organisés en petits groupes. Chaque groupe dispose d’une bouteille "vide" et d’un ballon de baudruche. Il s’agit de prouver que la bouteille contient de l’air en utilisant le matériel à disposition.
Observations et manipulation :
Dans un premier temps, les élèves commencent par utiliser le matériel de manière indépendante. Beaucoup commencent par souffler dans le ballon. La bouteille est utilisée pour créer du vent — les élèves appuient dessus.
Ensuite, l’enseignante suggère qu’il est possible d’utiliser à la fois la bouteille et le ballon de baudruche. Les élèves ont alors tous l’idée de fixer le ballon sur la bouteille. Si l’on appuie sur la bouteille, le ballon se gonfle.
Hypothèses :
- Si l’on appuie sur la bouteille, le ballon se gonfle. Il y a donc de l’air dans la bouteille, et lorsque l’on appuie dessus, l’air qu’elle contient est projeté dans le ballon et le fait gonfler.
- Puisqu’il y a de l’air partout, on peut peut-être en attraper.
Défi 2 : comment emprisonner de l’air ?
Les élèves sont disposé comme pour la séance précédente. Pour relever ce nouveau défi, chaque groupe dispose d’une bassine pleine d’eau et d’un verre.
Observations et manipulation :
Certains élèves ont utilisé le verre comme on pourrait utiliser un sac plastique pour emprisonner de l’air (en essayant d’en attraper), d’autres ont retourné leur verre sur leur table pour l’emprisonner. Un élève rappelle alors que pour relever le défi, il faut utiliser tout le matériel. Les élèves ont alors tous l’idée de retourner le verre au fond de la bassine. Ils observent alors que des bulles se forment et remontent à la surface. Un autre élève fait alors remarquer que lorsque des bulles remontent à la surface, le verre se remplit d’eau.
Hypothèse :
- Si le verre se remplit d’eau, il ne peut pas être plein d’air.
Les élèves se livrent alors à un deuxième essai et comprennent très vite qu’il faut plonger le verre bien droit dans la bassine d’eau pour empêcher l’eau d’y entrer.
Hypothèses :
- Il faut plonger le verre bien droit pour empêcher l’eau d’entrer.
- C’est l’air qui est dans le verre qui empêche l’eau d’entrer.
- Quand on plonge le verre de côté dans la bassine, il y a des bulles qui remontent parce que l’air qui était dans le verre s’échappe. C’est lui qui fait des bulles dans l’eau, comme lorsqu’on souffle dans l’eau à la piscine.
Cependant, certains élèves restaient indécis quand à certaines hypothèse puisque l’on ne voit pas ce qu’il se passe au fond de la bassine. Un troisième défi est alors lancé afin de prouver que l’eau ne peut entrer dans le verre car l’air l’en empêche.
Défi 3 : comment prouver qu’il y a de l’air dans le verre et que l’air empêche l’eau d’entrer ?
Les élèves sont disposé comme précédemment. Chaque groupe dispose du matériel mis à disposition pour le deuxième défi, l’enseignante a ajouté un mouchoir.
Les élèves comprennent rapidement qu’il s’agit de recommencer la même expérience en plaçant le mouchoir au fond du verre. Malgré les manipulations précédentes, certains oublient de plonger le verre bien droit dans la bassine : le mouchoir est alors mouillé. D’autres réalisent l’expérience en utilisant ce qu’ils ont découvert juste avant. Lorsqu’ils retire le verre de l’eau le mouchoir est encore sec.
Conclusions :
Dans le verre, en plus du mouchoir, il y a de l’air. Lorsque tu plonges le verre tout droit, l’eau pousse l’air mais l’air résiste. Résultat : l’eau ne rentre pas et le mouchoir en papier reste sec. Il y avait aussi de l’air dans la bouteille et dans le quatrième sac. Il y a de l’air partout autour de nous, mais il est invisible.
Pour l’enseignant
Difficultés rencontrées :
Les expériences menées ayant été réalisées avant notre inscription au concours, je ne voulais pas filmer directement les élèves parce que les situations de découverte, de recherche, entre autres, auraient été faussées puisque les réponses avaient déjà été trouvées. C’est pourquoi nous avons choisi ce format "bande dessinée filmée". Mais ceci n’a pas été simple à réaliser et nous a demandé beaucoup de travail (pour rappeler tout ce qui avait été fait, réaliser le "story bord" en restant au plus prêt des réactions émises alors, réaliser les dessins, etc). Ce film est également le premier, ce qui signifie premier contact avec un caméscope et les logiciels de montage. Enfin, nous avons dû refaire la prise de vue plusieurs fois, car il n’est pas facile de se déplacer avec un caméscope pendant que l’on film, tout comme ce n’est pas simple d’évaluer le temps passé sur chaque image, ni d’émettre des hypothèses quant à la lisibilité des images et du texte.
Anecdotes :
D’autres expériences qui n’apparaissent pas ici ont été réalisées en classe. L’une d’elle consistait à mettre en évidence la pression de l’air avec un verre rempli d’eau, sur lequel nous avons posé un papier, et que l’on retourne. Normalement, l’eau et le carton s’attirent et l’air à l’extérieur effectue une pression sur le carton qui l’empêche de tomber. Mais pour cela le verre doit être suffisamment rempli. Or, lors de la première expérience, l’eau s’est échappée et cela nous a arrosé les pieds ! Nous aurions aimé ajouter cela, mais cette expérience ne convenait pas aussi bien que les autres pour démontrer la présence de l’air autour de nous.
Apport de ce projet pour l’enseignement des sciences dans sa classe :
Il faut savoir que ce projet sur l’air, entre dans un autre projet bien plus vaste qui est la météo.
Cependant pour les élèves, le fait d’avoir pris conscience qu’un film allait être réalisé, a suscité de leur part une plus grande concentration et un plus grand investissement de la part de tous, ainsi qu’un travail de recherche et d’explication beaucoup plus approfondi dans le but d’être le plus clair possible. Et si certains au départ ont été déçu d’apprendre qu’ils ne seraient pas filmés mais que l’on filmerait leurs productions, tous ont pris énormément de plaisir à faire part de leurs recherches et des réponses trouvées. Le plaisir de communiquer les résultats d’un réel travail de recherche dans lequel chacun a pu s’investir est quelque chose qu’il leur a paru vraiment très gratifiant.
