SCIENCES PHYSIQUES

Découverte du monde Aborder l'air et le vent En maternelle Circonscription d'Altkirch
Février 2007 Sommaire 2 - Documentation : L'air du cycle 1 au cycle 3 (JM Rolando Centre
IUFM Bonneville) 12 - Démarches scientifiques (Sciences et Maths 69) 13 - Canevas d'une séance (Document d'Accompagnement Enseigner les
Sciences au cycle 1 et 2, page 8) 14 - Canevas d'une séance : spécificités de la maternelle (Sciences et
Maths 69) 15 - Une progression de la petite à la grande section (Sciences et
Maths 69) 16 - Une progression au cycle 2 (Sciences et Maths 69) 17 - Du coin permanent aux ateliers sur l'air ( Ecole Maternelle JJ
Rousseau Domene) 20 - Un déroulement possible de la séquence « L'air est-il de la
matière » (Sciences et Maths 69) 22 - Séquences : Le vent, l'air en mouvement (Circonscription
Villeurbannes Nord) 29 - Première approche de l'existence de l'air (AC Nancy-Metz) 32 - Séquences : Le vent, le souffle, l'air en mouvement (La main à la
pâte) 41 - Séquence : L'air et le vent (Circonscription de Céret) 51 - Séquence : L'air (Ecole des petits) 55 - Séquence : du vent à la manche à air (Educasciences) 61 - Une séquence dans le cahier d'expériences : l'air (Ecole
Maternelle Prédieu Saint-Egrève) 71 - L'air autour de nous (GS Ecole Maternelle Les Fins Annecy) 76 - Utiliser les albums pour étudier l'air 84 - Bibliographie
L'AIR du Cycle I au Cycle III
Jean-Michel ROLANDO
Centre IUFM de Bonneville
Groupe Départemental Enseignement des Sciences à l'École La matière : un concept intégrateur.
De nombreux arguments justifient l'enseignement des sciences expérimentales
à l'école. Nous développons et illustrons ici l'un d'entre eux. Face à
l'ensemble complexe des informations de toutes sortes qu'il reçoit,
l'enfant doit (seul ou à l'aide des différents partenaires de son
éducation), construire des outils qui lui permettent non de les juxtaposer
(faute de quoi elles resteraient volatiles), mais de les intégrer en les
hiérarchisant et en les mettant en cohérence. À ce titre, l'apprentissage
de certains concepts joue un rôle central. Qualifiés de "concepts
intégrateurs" par les didacticiens, ils constituent en quelque sorte le
"ciment intellectuel" qui permet l'intégration d'une nouvelle information,
donc l'enrichissement du système cognitif. De tels concepts sont en petit
nombre, et on suppose que penser les objectifs généraux de l'enseignement
scientifique en termes de concepts intégrateurs évite la dispersion et
contribue à doter l'apprenant d'une autonomie intellectuelle durable. L'un
des concepts intégrateurs des sciences physiques est celui de "matière". Sa
construction complète suppose de conceptualiser l'état gazeux et, en
premier lieu, l'air.
Un objectif : la matérialité de l'air.
L'air n'étant pas directement perceptible, on doit s'attendre à quelques
difficultés pour que l'élève reconnaisse qu'il s'agit de matière. C'est en
fait bien plus qu'une difficulté. Lorsqu'une connaissance doit se
construire contre une caractéristique du fonctionnement psychologique de
l'enfant (il s'agit ici du primat de la perception), on parle d'obstacle
psycho-génétique. Dans le cas qui nous occupe, l'enseignement contribue
plutôt à conforter cet obstacle en accordant généralement trop d'importance
à ses "non-propriétés" (l'air est incolore, inodore, invisible,
imperceptible...).
La trame conceptuelle : un outil pour organiser l'apprentissage dans la
durée.
L'un des objectifs généraux pourrait donc être d'?uvrer à la construction
du concept d'air. Cela suppose une analyse préalable menée avec le souci
d'identifier la logique d'ensemble de cette construction conceptuelle. Nous
proposons la trame ci-dessous que nous pensons pertinente de l'école au
collège. Elle n'est pas à considérer comme une liste exhaustive de
propriétés qu'il faudrait traiter, mais comme un outil dont disposent les
enseignants pour choisir des objectifs cohérents et complémentaires dans la
perspective d'une construction dont l'achèvement est à envisager sur le
long terme. Son efficacité sera accrue si les différents partenaires
travaillent en concertation.
Compte tenu de l'obstacle discuté dans le paragraphe précédent, il convient
d'accorder la priorité à la première ligne de ce tableau : l'air possède
les propriétés générales de la matière. |L'air est de la matière. |L'air est un gaz. |L'air est un gaz particulier.|Il existe d'autres gaz. |
|Il possède à ce titre les |Il possède à ce titre |Il possède des propriétés |Ils possèdent eux aussi des |
|propriétés générales de la|toutes les propriétés de |spécifiques que ne possèdent |propriétés spécifiques, que ne |
|matière |l'état gazeux. |pas les autres gaz. |possède pas l'air. |
|. Il peut changer d'état |® Il n'a pas de forme |. C'est un mélange de gaz. |. Le gaz carbonique n'entretient |
|(air liquide) |propre. |. Il entretient les |pas les combustions, ne permet pas |
|® Il se déplace. |. Il occupe tout le volume|combustions. |la respiration. Il est plus dense |
|® Il se conserve. |dont il dispose. |® Il permet la respiration. |que l'air. |
|® Il est pesant. |® Il est compressible, |. Il est légèrement soluble |. Le butane est odorant, |
|. Il se dilate. |expansible, élastique. |dans l'eau. |combustible, explosif s'il est |
|. Sa densité dépend de la |. Il se caractérise par |. C'est un isolant thermique,|mélangé à de l'air. |
|température. |une pression, un volume, |phonique et électrique. |o Le dioxyde d'azote, la vapeur |
|. Il interagit avec |une température. |® Il est incolore, inodore. |d'iode sont des gaz colorés. |
|d'autres matières. Il | | | |
|exerce des forces. | | | |
| | | | |
|Légende : les différentes propriétés ont été repérées de la façon suivante. |
|® Peut faire l'objet d'un travail structuré dans un des cycles de l'école. |
|. Peut être évoqué à l'école (notamment au cycle 3) à propos de l'étude d'un autre sujet. |
|o Ne semble pas pertinent au niveau de l'école. Propriété davantage adaptée au collège. | Nous allons développer quelques exemples dans chacun des trois cycles de
l'école.
Cycle 1 : prise de conscience de l'air lorsqu'il est en mouvement
Les seules propriétés de l'air pouvant être abordées à l'école maternelle
sont celles qui donnent lieu à des manifestations directement perceptibles.
On peut envisager quelques exemples au demeurant fort classiques.
Le vent est prétexte à quelques constructions (manches à air, girouettes,
moulinets,...). Il est intéressant de faire tourner son moulinet en le
présentant au vent ou à un courant d'air (sèche-cheveux) mais aussi en
courant dans l'air immobile.
Les jeux d'eau sont l'occasion de faire des bulles. Cela peut être avec sa
bouche en soufflant directement dans l'eau ou par l'intermédiaire d'une
paille. Les récipients en plastique souple sont également intéressants.
Que ces activités soient menées en ateliers ou intégrées au projet de la
classe, il importe qu'une composante scientifique soit présente dès le
cycle 1.
Cela dit, tout n'est pas simple. Considérons la situation, qui peut
paraître banale, dans laquelle on comprime un récipient en plastique
souple, dont l'extrémité est plongée dans de l'eau. Tout le monde peut voir
"quelque chose" s'échapper de l'ouverture. Mais là où un adulte "voit" de
l'air, un enfant de 4-5 ans ne "voit" que des bulles. Ce n'est évidemment
pas le mécanisme de la vision qui est en cause, mais l'interprétation qu'en
fait le cerveau. Celui d'un jeune enfant assimile une bulle à un "objet
immatériel" auquel n'est attribuée aucune propriété scientifique, pas même
la permanence, puisqu'il semble disparaître lorsqu'il atteint la surface.
Le chemin qui conduira à la reconnaissance d'une substance possédant les
propriétés générales de la matière, et en particulier celle de permanence
et de conservation, est long et semé d'embûches. Il n'y a pas de solution
complète, ni en maternelle, ni probablement en primaire. Toutefois des
pistes peuvent être envisagées. La logique première est de conduire l'élève
à prendre conscience que des propriétés bien connues de la matière, sont
aussi des propriétés de l'air. Voici un exemple adapté à l'école
maternelle.
À l'occasion de jeux utilisant des ballons de baudruche, on délimite un
parcours (une ligne droite peut suffire) que doit effectuer le ballon. Les
consignes évoluent. Celui-ci est d'abord poussé avec la main puis avec un
bâton. Puis, le parcours doit être réalisé en soufflant sur le ballon
directement ou encore à l'aide d'un soufflet. On peut compliquer encore et
créer un courant d'air en agitant une feuille de carton. L'activité peut
paraître banale. Examinons pourtant ce qui s'y joue sur le plan cognitif.
L'action que l'enfant est amené à conduire pour faire progresser son ballon
relève de la même logique qu'il utilise une partie de son corps, un