L’électricité : CM1/CM2

 

Les CM1/CM2 A souhaitent réaliser une maquette qui expliquera le devenir de chaque catégorie de déchets. Ils désirent que la maquette fonctionne grâce à un système électrique.

Les CE1B souhaitent un jeu électrique questions/réponses sur le thème de l’alimentation.

Les CE1A souhaitent un jeu électrique questions/réponses sur le thème de l’eau.

Les CM1/CM2C souhaitent un jeu électrique questions/réponses sur le thème de la météo (le vent).

Les CE2A souhaitent un jeu électrique questions/réponses sur le thème de la faune dans le jardin.

Tous ces jeux seront exposés à la journée portes ouvertes du samedi 05 juin lors de la fête de l’école.

 A. Lors de l’étude de la faisabilité des jeux questions/réponses, par les CM1/CM2B, plusieurs problèmes surgissent : 

Problèmes :

Ø                 Comment allumer une ampoule ?

  

Objectifs : 

1.Allumer une ampoule avec une pile plate.

2.Comprendre la notion de circuit fermé, circuit ouvert.

 

Etape 1 : Phase de manipulation : Allumer l’ampoule avec la pile plate

 

Phase de manipulation par groupe de 2.

Dans le fond de la classe, les élèves ont à leur disposition sur une table le matériel suivant : des ampoules, des piles plates, des fils électriques. Ils prennent le matériel dont ils pensent avoir besoin et essaient d’allumer l’ampoule.

 

Phase écrite par groupe de 2

Sur le carnet d’expériences les élèves font le schéma de leur montage et expliquent ce qu’ils ont fait.

 

 

 

Etape 2 : Mise en commun par groupe de 4

 

Phase écrite par groupe de 4

Les élèves comparent les schémas, les expérimentent.

Sur une feuille A3, ils représentent un schéma pour le groupe.

 

  

      Etape 3 :  Mise en commun des expériences et trace écrite

 

Chaque groupe passe au tableau pour faire un compte rendu de son montage électrique. Au fur et à mesure du passage des groupes, les élèves acquièrent un vocabulaire spécifique : plot, culot, bornes…

 

La conclusion est faite à l’oral puis écrite sur le cahier d’expériences :

 

« Pour allumer une ampoule, il faut relier le plot de la pile à une borne de l’ampoule et le culot de la pile à l’autre borne. »

 

Les schémas suivants serviront de traces écrites collective dans le cahier d’expériences

 

 

 

 

 

 

Problème : Comment fonctionne un jeu questions/réponses ?         

Objectifs :

1. Comprendre le principe de fonctionnement d’un jeu électrique questions/réponses.

2. Lire un schéma pour réaliser un montage électrique.

3. Réinvestir les notions acquises précédemment.

 

      Etape 1 :  Observation du jeu et émission d’hypothèses

 

L’enseignante distribue 1 jeu questions/réponses par groupe de 2 élèves. C’est un carton rectangulaire dans lequel sont fixées des attaches parisiennes. Les fils reliant ces attaches parisiennes au dos du carton sont cachées par un second carton. Sur le carton est collé une douille.

Les élèves observent le jeu, manipulent. Ils posent des questions par rapport à ce jeu. «  Comment ça fonctionne ? A quoi ça sert ? A quoi sert l’ampoule ? …

Les élèves sont par groupe de deux. Ils vont élaborer des hypothèses sur l’utilité et le fonctionnement du jeu. Ils émettront des hypothèses sur le montage électrique du jeu et consigneront ces hypothèses sur la page personnelle de leur cahier d’expériences.

      

      Etape 2 :  Phase de manipulation

 

Ils vont ensuite manipuler pour valider ou invalider leurs hypothèses. Je leur donne le schéma suivant.

 

Du matériel est mis à leur disposition sur une grande table au fond de la classe.( pile, ampoule, fils électriques…)

Les élèves vont chercher le matériel dont ils pensent avoir besoin puis essaient par groupe de deux de réaliser le montage schématisé. Une fois que le montage est réalisé, ils vont par tâtonnement ou parce qu’ils connaissent ce genre de jeux allumer l’ampoule. Puis ils décrivent leur expérience et  font le schéma du montage.

 Etape 3 :  Mise en commun des expériences par groupe de 4

Ensuite, par groupe de 4, ils confrontent leurs investigations et sur une affiche A3, ils représentent le schéma de leur montage et expliquent pourquoi l’ampoule s’allume et dans quels cas elle s’allume.

 Etape 4 :  Mise en commun des expériences

 La dernière étape est la mise en commun. Ils affichent leur feuille A3 et un porte-parole de chaque groupe vient expliquer ce qui a été fait. S’il y a désaccord les élèves doivent argumenter pour justifier leur point de vue et peuvent s’appuyer sur leur cahier d’expériences. D’autres expériences peuvent être proposées lors de l’argumentation.

Pour valider leurs hypothèses finales, un élève ouvre le jeu questions/réponses et ils comparent ce qu’ils voient à ce qui a été proposé.

 Etape 5 :  Trace écrite

Dans le cahier d’expériences ( dans la partie collective symbolisée par une pastille rouge),  les élèves élaborent avec l’aide de l’enseignant une formulation écrite des connaissances nouvelles acquises en fin de séquence et qui leur seront utiles lors de la fabrication des jeux électriques.

  

B. La classe de CM1/CM2 A a commandé une maquette expliquant le recyclage des déchets.

Les élèves du CM1/CM2 B leur ont posé des questions :

-         Où doit-on placer les ampoules ?

-         La maquette sera-t-elle fixée horizontalement ou verticalement ?

-         Les ampoules d’un même trajet doivent-elles s’allumer ensemble ou l’une après l’autre ?

 

Ils ont donné un plan de la maquette avec l’emplacement des ampoules. Les élèves devait faire la liste du matériel nécessaire pour la fabriquer.

 

Plusieurs problèmes surgissent lors de l’étude de la fabrication de la maquette.

 3ème problème : Comment allumer plusieurs ampoules en même temps ?   

 

Objectifs :

1. Réaliser un montage en série ou en parallèle.

2. Représenter les montages par un schéma.

 

Etape 1 :  Manipulation

 

Les élèves par groupe de deux vont essayer d’allumer deux ampoules en même temps.

Ils ont à leur disposition, le matériel suivant : des ampoules, des piles plates, des fils électriques. Quand ils ont réussi à allumer l’ampoule, ils réalisent le schéma de leur montage et expliquent ce qu’ils ont fait sur la page personnel de leur cahier d’expériences.

  Etape 2 :  Mise en commun des expériences par groupe de 4

Chaque groupe compare les montages réalisés et en fait le schéma sur une affiche A3. Si les deux groupes ont fait deux montages différents, ils reproduisent les deux schémas correspondants. E

Etape 3 :  Mise en commun des expériences

  

Les feuilles sont affichées au tableau et les élèves observent les différents montages. Ils expliquent ce qu’il y a de différents. L’enseignante leur donne le nom scientifique des deux montages possibles : montage en série, montage en parallèle. Par groupe de quatre, ils reprennent le matériel. Deux élèves réalisent le montage en série, les deux autres le montage en parallèle.

Un élève fait remarquer que les ampoules éclairent moins bien quand le montage est réalisé en série.

L’enseignante leur demande de chercher pourquoi les ampoules éclairent moins bien dans un montage en série. Un élève remarque : « le montage en parallèle c’est comme si c’était deux montages, un montage pour une ampoule et un montage pour l’autre ampoule. »

Un autre précise : « Dans le montage en parallèle chaque borne de l’ampoule va sur la pile alors que dans le montage en série les deux ampoules sont reliées ensemble. »

« Dans le montage en série, le courant de la pile passe d’abord dans la première ampoule et puis dans la deuxième ampoule sans repasser par la pile alors il y a moins de courant et elles éclairent moins. La pile doit allumer les deux ampoules en même temps. »

 

Etape 5 :  Trace écrite

 

 

 

 

2nd problème : quel montage privilégier ?                                            

 

Doit-on monter les ampoules en série ou en parallèle ?

Discussion : Si on met les ampoules en parallèle, il faut beaucoup de fils et on risque de faire des cours circuits.

L’inconvénient du montage en série est que si une ampoule ne fonctionne pas, les autres non plus.

Finalement la classe opte pour un montage en série.

 

 

 

 

 

 

 

on place les douilles avec les ampoules

 

On place les fils de façon à monter les ampoules en série.

 

 

 

 

 

 

 

 

Et enfin les interrupteurs

 

3ème  problème :   Dans un montage en série, plus il y a d’ampoules pour une même pile, moins elles éclairent. Si on utilise une ampoule de 4.5 V, on ne peut éclairer que deux ampoules. Comment peut-on faire ?                                                                                                       

 

Un élève demande si on peut mettre des piles plus puissantes. Un groupe d’élèves regarde dans un catalogue de matériel électrique. Il propose des piles de 9 V. Les élèves décident d’utiliser 4 ampoules par piles de 9 V.

4ème  problème : Quand les piles seront usées, quel système de fixation utiliser pour les changer facilement ?

 

Proposition des élèves:     

-         On pose une barre horizontale et on met la pile dessus.

-         On fixe la pile avec du ruban adhésif.

-         On met les piles dans les boîtes d’allumettes.

 

Après discussion et argumentation les élèves votent pour le système utilisant les boîtes d’allumettes.

 

 

 Réalisation de jeux électriques

 

 

Pour la kermesse, les différentes classes  de l’école étaient désireux de fournir des questions sur un  sujet travaillé dans leur classe. En amont, bien entendu le travail en électricité est le même.

 

Des problèmes ont été soulevés :

 

1er problème : Comment réaliser un support solide dans les moindres coûts ?

 

Les élèves proposent de demander aux dames de cantine de garder les barquettes en plastiques et de coller des planches en contre-plaqué qui faisaient déjà parties du matériel de la classe. Ils décident ensuite de réaliser les fiches questions/réponses sur du papier à dessin qui sera  plastifié par la suite.     

 2ème problème : Comment faciliter le changement de la pile ?

 Les élèves proposent de réaliser une ouverture dans la barquette.

 3ème problème : Comment ne pas confondre les fiches questionnaire avec les plaques de jeux ?

 

Un élève propose de choisir des codes de couleurs : chaque fiche question est coloriée de la même couleur que la planche à laquelle elle correspond. L’ensemble de la classe approuve cette solution.

 

 

 

 

 

 

Ordre de travail :

-         préparer par l’enseignant les planches avec les dimensions et les trous pour installer la douille et les attaches parisiennes.

 

 

 

 

 

Les élèves fixes les attaches parisiennes et les fils.

 

 

 

-         Réaliser les fiches questions en y indiquant au crayon, les attaches parisiennes qui ferment le circuit (questions-réponses) (1-1, 2-2.....)

 

 

 

 

 

Ils vérifient le montage et les indications en réalisant le montage électrique.

 

 

 

 

 

Quand celui-ci est correcte et sans problème : la barquette est placée et collée.

 

-         Les questions et les réponses des classes sont récoltées, tapées  sur ordinateurs, découpées et collées sur les fiches préfabriquées, puis plastifiées.  Les enfants font extrêmement attention à coller les questions et les réponses en fonction de leur montage et du code pré établi. (1-1, 2-2 .....)

 

 

La maquette et les jeux électriques ont été exposés le jour de la kermesse.