Nettoyer une eau usée

Collège du Château - Blâmont (54)
5ème / 18 élèves

 
Thème du projet : Épuration de l’eau
 
Objectif pédagogique :
Ce projet fait intervenir deux matières différentes :
Les Sciences Physiques
Dans la partie liée au programme de sciences physiques de 5ème sur les mélanges aqueux, les élèves ont appris à faire la distinction entre mélange homogène et mélange hétérogène.
Les objectifs de cette partie sont :
  • Pratiquer une démarche scientifique ;
  • Réinvestir le vocabulaire (mélange hétérogène et homogène) dans le cas du traitement d’une eau usée ;
  • Réfléchir aux moyens à mettre en œuvre pour obtenir une eau limpide et d’émettre des hypothèses ;
  • Réaliser une décantation, une filtration ou une distillation ;
  • Décrire et de schématiser une décantation, une filtration ou une distillation :
  • Découvrir l’application des expériences faites en classe sur le site d’une station d’épuration.
Les Sciences et Vie de la Terre
La partie du programme en lien avec l’épuration de l’eau est la « Respiration et l’occupation des milieux de vie ».
Les objectifs sont :
  • Émettre des hypothèses "biologiques" dans les phases de traitement des eaux usées,
  • Comprendre le rôle des micro-organismes dans l’épuration des eaux usées,
  • Étudier l’influence de l’homme sur les conditions de la respiration des organismes vivants dans un milieu,
  • Exprimer à l’écrit et/ou à l’oral les étapes de la démarche de résolution,
  • Éduquer au développement durable.
 
Sujet et problématique :
Comment nettoyer une eau usée ?
 
Démarche d’investigation  :
Pour lancer cette démarche, une situation déclenchante est présentée aux élèves : une eau usée provenant soi-disant d’une station d’épuration leur est montrée et la problématique du nettoyage de cette eau est posée.
 
Étape 1 : Suite à cette problématique, les élèves réfléchissent individuellement et formulent des hypothèses en les rédigeant dans leur cahier.
 
Étape 2 : Phase orale. Les hypothèses sont données à l’oral et les plus pertinentes sont retenues.
 
Étape 3 : Phase orale. Une réflexion est menée sur la mise en œuvre expérimentale pour chacune des hypothèses (matériel, protocole expérimental).
 
Étape 4 : L’expérience est réalisée par groupe de 4 élèves.
 
Étape 5 : Une discussion est réalisée en classe sur les observations faites durant l’expérience puis ces dernières sont formalisées par écrit dans le cahier et présentées à la caméra.
 
Étape 6 : Suite aux observations effectuées, les élèves sont amenés à conclure sur l’efficacité de ces techniques pour nettoyer l’eau usée et sur leurs spécificités. 
 
Étape 7 : Vérification sur le site de la station d’épuration de Baccarat et identification des techniques vues en classe pour l’épuration de l’eau.
 
Observations  :
 
Observation 1 :
Les particules les plus lourdes tombent au fond du bécher. L’eau devient moins trouble.
 
Observation 2 :
Les particules solides sont retenues dans le filtre. L’eau obtenue après filtration est pratiquement limpide.
 
Observation 3 :
Des résidus solides restent dans le ballon et l’eau obtenue après distillation est pratiquement limpide.
 
Hypothèses :
 
Hypothèse 1 :
Laisser reposer l’eau usée (décantation).
 
Hypothèse 2 :
Filtrer l’eau usée (filtration).
 
Hypothèse 3 :
Chauffer l’eau usée (distillation).
 
Hypothèse 4 :
Ajouter des bactéries à l’eau usée.
 
Recherches :
Les élèves ont recherché à l’écrit les différentes hypothèses présentées dans cette vidéo. La mise en œuvre expérimentale, la formulation des observations ou des conclusions sont le fruit d’une recherche des élèves. Préalablement à la visite de la station d’épuration, les élèves ont effectué une recherche sur les différentes étapes d’épuration de l’eau dans une station d’épuration.
 
Conclusions :
La décantation, la filtration et la distillation permettent de séparer les constituants d’un mélange hétérogène. Seule la filtration et la distillation permettent d’obtenir un mélange homogène.
La distillation est une technique très coûteuse : en temps, en argent et en énergie.
L’ajout de bactéries permet d’éliminer une partie de la pollution dissoute. 
 
 
Pour l’enseignant :
 
Difficultés rencontrées  :
  • Réalisation de la vidéo (film et montage) sans formation
  • La durée de la vidéo de 4 minutes est très courte pour présenter un projet aussi long. Il a fallu faire des choix : des hypothèses "ajouter des produits chimiques", le traitement des boues avaient été formulées par les élèves mais n’ont pas pu être intégrées. à la vidéo comme la partie sur le traitement des boues.
  • Au moment du tournage, on ne se rend pas forcément compte du bruit ambiant qu’il peut y avoir et la qualité sonore en est affectée.
 
Anecdotes :
  • Le fait de tourner devant la caméra a motivé beaucoup d’élèves. Ils ont fait cela avec beaucoup de naturel, de spontanéité même dans leurs erreurs. Certaines scènes ont du être tournées parfois presque 5 fois. Les élèves ont été demandeurs pour qu’un bêtisier soit monté avec ces séquences pour en conserver un souvenir en plus de la vidéo réalisée.
  • 4 élèves sur 18 n’ont pas eu l’autorisation de figurer sur la vidéo. Si au début, nous les avions regroupés afin d’éviter de les filmer, certains élèves ont ensuite pris le relais de manière naturelle dans ce rôle : dès que nous filmions, ils tenaient à s’assurer que ces élèves ne figuraient pas sur la vidéo !
 
Apport de ce projet pour l’enseignement des sciences dans sa classe :
Je réalise ce programme depuis quelques années. C’est cependant la première année que les élèves formulent autant d’hypothèses. La participation à ce concours, et la présence de la caméra dans la classe ont donné un coup de fouet à leur productivité.Le fait de devoir présenter des expériences ou reformuler des observations ou des conclusions devant la caméra, leur a également permis de mieux intégrer le contenu du chapitre. Le cheminement d’une démarche scientifique semble également plus clair pour la plupart d’entre eux.
 
Apports de ce projet pour l’enseignement des TICE et de l’éducation à l’image :
Je me suis lancé sans formation dans la réalisation et le montage d’une vidéo avec l’aide de mes collègues (Mme Villaume professeur documentaliste, et Mme Dumont professeur de SVT). Cela me donne envie de me perfectionner et ensuite me permettre d’encadrer les élèves pour qu’ils montent eux même une vidéo. 
4 élèves sur 18 n’ont pas eu l’autorisation de figurer sur la vidéo, cela a donc permis de sensibiliser tous les élèves au droit à l’image.
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