Dossier Construisons un jeu électrique
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1. G n ralit s sur les circuits lectri ques l lectricit qu est ce que c est G n rateur de tension Dangers de l lectricit Unit s et symboles La rubrique En savoir plus aborde entre autres Le t l graphe la pile lectrique les centra les lectriques les ampoules les accumula teurs W EXTRAITS DES PROGRAMMES POUR LE CYCLE 3 Programme de sciences exp rimentales et technologie les objets techniques Circuits lectriques aliment s par des piles R gles de s curit dangers de l lectricit Socle commun les principaux l ments de math matiques et la culture scientifique et tech nologique La culture scientifique et technologique L l ve est capable de pratiquer une d marche d investigation savoir observer questionner manipuler et exp rimenter formuler une hypoth se et la tester argumenter mettre l essai plusieurs pistes de solutions exprimer et exploiter les r sultats d une mesure o d une recherche en utilisant un vocabulaire scien tifique l crit et l oral ma triser des connaissances dans divers domaines scientifiques exercer des habilet s manuelles r aliser certains gestes techniques cf programmes 1 Cf attestation de ma trise de connaissances et comp tences Extrait du livret scolaire Bulletin Officiel n 45 du 27 novem bre 2008 2 CF program2. Faire d tecter une panne dans un circuit lec trique par exemple celui d une maquette de maison de poup e construite par une autre classe Dessiner le sch ma d un montage lectrique Les dangers de l lectricit D o vient l lectricit qui arrive jusqu nos prises Quelles sont les diff rentes sources d ner gie Comment s clairait on autrefois Qui a invent la pile l ampoule Etc Projet de fabrication technologique d un bo tier en bois Construction d autres jeux lectriques qui permettent de reprendre cette d marche de d couverte d un circuit dans une maquette isons un jeu lectrique Constru 10 Voir les activit s propos es sur le site de La main la p te www lamap fr la catamaran h lice le phare la main lectrique C3 ou le nez de l ours C2 E Le materiel n cessaire Pour la classe un jeu lectrique de questions r ponses Si l enseignant n en dispose pas il peut en fabriquer un avec e Une bo te en carton 15 x 20 cm minimum e Fil lectrique 1 m e Une pile plate de 4 5 V ou 2 piles rondes de 1 5 V dans leur support e Deux trom bones e Un domino e Attaches parisiennes une ving taine e Une ampou le un sup port d am poule e Une vrille e Une pince coupante ou pince d nuder ou une paire de ciseaux e Un tournevis lame plate de 3 mm Pour la r alisation du circuit du jeu pour deux
3. au fil des changes et not s sur une affiche ls seront ensuite recopi s sur une fiche indivi duelle de vocabulaire o d orthographe plot culot verre ampoule lame borne pile plate filament douille e On mettra donc au point un code commun la classe pour d signer les diverses combinai sons tester l ments de l ampoule culot plot vis verre partie noire On permettra aux enfants d utiliser la loupe pour une observation plus pointue Pr voir quelques ampoules grill es et des ampoules cass es l ments de la pile petite lame grande lame corps gt Phase de recherche par groupe e Les l ments faire figurer sur le cahier indi viduel se d couperont de la fa on suivante La question que nous nous posons Quelles sont les diff rentes possibilit s de contact entre la pile et l ampoule pour allumer l am poule Un paragraphe qui rendra compte de tous les essais effectu s par le groupe d enfants Le sch ma des montages qui permettent d allumer l ampoule Ey gt Synth se collective e Pour allumer une ampoule de lampe de poche avec une pile plate il y a deux solu tions placer la grande lame sur le plot et la petite sur le culot ou la grande lame sur le culot et la petite sur le plot Le ma tre reformulera cette conclusion en y apportant des pr cisions compl mentaires Les piles plates ont deux bornes not es e
4. isons un jeu lectrique Constru ATELIER H Placer sur une lampe de chevet diverses _ ampoules de puissances diff rentes O En observer la luminosit en fonction de la puis I sance indiqu e sur l ampoule O O ATELIER O Provoquer la combustion de limaille de fer avec une pile plate LR e E Synth se possible 5 en fonction des ateliers A mis en place O A Chaque bin me d l ves conserve le mon N tage r alis qui servira de base pour les s ances mD suivantes eux Pyr B Avec une pile plate on peut allumer des N petites ampoules on allume faiblement les O ampoules de voiture et l on n arrive pas clai QO rer les ampoules de cuisine Ces ampoules requi rent une tension sup rieure celle pr sente aux bornes de la pile C Les piles sont con ues pour produire divers voltages 1 5 V 4 5 V 9 V D On peut intervertir les bornes de la pile dans un circuit comprenant une ampoule mais dans le cas d un moteur le sens de rotation change allusion ventuelle aux voitures t l comman d es F Le filament de l ampoule est fin mais il ne br le pas car il est enferm dans une ampoule de verre con ue pour emp cher qu il br le G Les piles plates de 4 5 V sont form es de 3 piles de 1 5 V E G H Les ampoules sont con ues pour don ner une certaine lumi re qui correspond une puissance en watts Pour les allumer il faut le voltage suffisant mais
5. la mati re Parce que c est de la laine li es la mati re Parce que c est en plas tique parce que c est du m tal gt Travail par groupe pour les exp riences e est inutile de donner tous les objets tous les enfants Mieux vaut pr parer les bo tes de chaque groupe de fa on telle que des compa raisons simples soient possibles dans le groupe et entre les groupes Bo te 1 des cuill res Bo te 2 des couteaux Bo te 3 des fils Bo te 4 des tiges Bo te 5 des vis Bo te 6 des barrettes Bo te 7 des papiers Des rapporteurs de groupe se chargeront de venir Inscrire quelques uns des r sultats de leurs exp riences dans les tableaux muraux pr par s par le ma tre d David Vogel 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire isons un jeu lectrique Constru 19 isons un jeu lectrique Constru gt Synth se collective qu est ce qui laisse passer l lectricit e On proc dera l num ration des objets conducteurs le fil de cuivre le fil de laiton le fil de fer la tige en aluminium puis de ceux qui ne laissent pas passer le courant le fil de scoubidou en plastique le fil de laine le tube en verre I ne suffit pourtant pas de lister les objets qui ont ou non laiss passer l lectricit pour que les enfants en d duisent cette id e de mati re conductrice e Le ma tre poursuivra donc Peut on dire
6. que tous les fils laissent passer le courant Peut on dire que toutes les cuill res laissent passer le courant Le fait que l lectricit passe est ce en rapport avec la forme de l ob jet Certains enfants pourront avancer que tels objets ne laissent pas passer le courant parce qu ils sont gros ou parce qu ils sont de telle couleur On les incitera alors r fl chir et proposer des contre exemples Il n est pas pour autant n cessaire de refaire une s ance com pl te la question De quoi cela d pend il la r ponse attendue est videmment de la mati re substance qui constitue l objet e Les formulations volueront le couteau est conducteur la lame est conductrice la lame est conductrice parce qu elle est m tal ligue les parties m talliques du couteau sont conductrices Le bois la laine le plastique le verre ne laissent pas passer le courant Ce sont des isolants Ces d tails dans les formulations permettent de passer de l objet la mati re de la mati re la propri t Remarque Les m taux sont conducteurs La mine de crayon n est pas un m tal mais laisse passer le courant C est du graphite carbone presque pur gt Int r t de cette mise au point dans la construction du jeu lectrique e Le fil lectrique est constitu d une partie en m tal conducteur envelopp e dans un mat riau isolant le plastique pour que le cou rant lectrique c
7. s qu ils auront constat et m moris les emplace ments justes le jeu perd en effet tout son attrait La s quence d crite dans les pages qui suivent a t mise en place en CE2 aupr s d l ves n ayant jamais travaill sur le th me de l lectricit Aussi est il possible d en visager un parcours plus rapide pour des l ves ayant d j quelques notions dans ce domaine Le but est de faire d couvrir quelques notions de base d un circuit lectrique La r alisation d un jeu qui fonctionne est le projet final mais chaque s ance proposera divers probl mes r soudre Ce que la s quence va faire travailler Les circuits lectriques simples la distinction entre circuit en s rie et circuit en d rivation Le vocabulaire borne conducteur isolant pile Les principes l mentaires de s curit Cette s quence se partage en deux tapes Construire la maquette du jeu montr com prendre le principe de fonctionnement du Jeu repr senter le circuit lectrique cach Adapter ce jeu et l am liorer dissocier le cir cuit lectrique du support de celui des fiches Chacune portera son propre circuit ce qui permettra de les pr senter sous d autres formes Les enfants d couvriront ces contraintes au fur et mesure de la s quence En fin de s quence les jeux r alis s doivent fonctionner Situations possibles pour valuer les acquis des l ves
8. alisations des enfants e On reprendra les croquis des montages et on rectifiera le cas ch ant les circuits E 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire isons un jeu lectrique Constru 15 isons un jeu lectrique Constru 16 E S ance n 6 les fiches un interrupteur particulier gt Enjeu de la s ance e Faire percevoir l int r t des montages qui int grent le circuit la fiche et non au sup port du jeu gt Lancement de la s ance analyse des jeux construits e On engagera une discussion en vue d am liorer le jeu Ma tre Le jeu de la classe vous a int ress s au d but puis vous vous en tes lass s Rappelez vous pourquoi l ves On sait que le trou n 1 de la question va avec le trou n 4 de la r ponse Ma tre Est ce le cas avec les jeux que vous avez r alis s Les l ves ne sont pas tous d accord Ils r ali sent alors qu ils ont fait leurs assemblages de fa on diff rente Tous n ayant pas termin et c est pourquoi il tait important de ne pas laisser durer la s ance pr c dente on est s r d avoir les deux types de circuits RTE RAR ER LORD RAS RS 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire Pour renouveler l int r t du jeu mieux vaut int grer son propre circuit lectrique chaque fiche questionnaire e Le ma tre choisit un jeu dont le circuit est int gr la bo te et propose d y j
9. certains mots mais leur signification est inconnue ou impr cise Mat riel des ampoules incandescence de diverses formes et puissances et leurs embal lages vis et ba onnette ampoule de phares de voiture de bicyclette ou lampe de chevet Dictionnaire ou encyclop die Consigne rechercher dans les documents des explications qui permettent de comprendre ce qui est crit sur les ampoules On peut guider la recherche documentaire par des questions pr cises ou des consignes de recherche plus directives Cahier d exp riences dessiner les ampoules noter les indications techniques R pondre aux questions pos es ATELIER F Observer des objets d mont s une ampoule c est un filament enferm Mat riel une ampoule ba onnette une ampoule vis de grande taille une loupe Consigne observer pr cis ment les ampoules Rep rer le passage des fils Cahier d exp riences dessiner les ampoules et indiquer en couleur le passage suppos du courant gt Autres ateliers conduits par le ma tre ATELIER G Observer pr cis ment le contenu d une pile plate dont l enveloppe en carton a t d coup e Allumer une ampoule Une pile plate ce sont trois piles rondes en s rie Faire ventuellement construire un mon tage de trois piles rondes en s rie et faire tester les clats lumineux obtenus avec 1 2 3 4 piles 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire
10. des fils Puis ils pourront commencer jouer avec leurs fiches et les changer entre eux E D autres fa ons de concevoir les fiches peuvent tre exp riment es E Variantes gt Sur l aspect technique un nouveau mod le de fiches cartonn es e Le ma tre de son c t a construit quelques fiches De petites bandes de papier en alumi nium bien isol es entre elles par des bandes de papier tablissent les contacts entre la question et sa r ponse On peut en apercevoir un morceau l endroit des contacts endroits perfor s Une fiche cartonn e est coll e au verso pour cacher les circuits Comp tences objectifs e R investir des comp tences acquises ant reurement dans une nouvelle situation Phase de lancement e Le ma tre montre ses propres fiches aux l ves et demande Comment pensez vous que je les ai fabriqu es Travail en bin me e Apr s avoir mis leurs hypoth ses les l ves listent le mat riel dont ils pensent avoir besoin et l un d eux va le chercher au fond de la classe Important Laissez les l ves t tonner essayer recommencer comprendre leurs erreurs Certains vont oublier d isoler le papier d alu minium laissez les agir et aidez les com prendre pourquoi tout s allume Synth se collective conclusion e Les l ves sont amen s exposer les diffi cult s qu ils ont rencontr es et la fa on dont ils les ont r solues Les dif
11. e Les l ves exposent et commentent leurs questionnaires Ils essaient et changent les fiches entre les groupes pour valider ou inva lider le bon fonctionnement La discussion s installe entre les groupes Les l ves ont le temps de jouer avec ces diff rentes fiches gt Mat riel et documentation e Parmi les mallettes ayant re u le label La main la p te Biblioth me l lectricit au Cycle 3 Celda Circuits et r alisations techniques Cycle 2 Jeulin Circuits et r alisations techniques Cycle 3 Jeulin l lectricit l cole L l mentaire Opitec K 4 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire G n ral de Gaulle LECTRICIT L COLE L MENTAIRE isons un jeu lectrique Constru 17 isons un jeu lectrique Constru 18 gt Sur le site www lamap fr Activit s pour la classe I existe plusieurs modules d activit s clairage d une maquette de mai son Circuits simples Cycle 2 ou Cycle 3 6 s ances pour trouver la fonc tion d un interrupteur et apprendre tester une lampe de poche lectricit Cycle 3 6 s ances pour diff rencier les circuits s rie des cir cuits en d rivation La Pile d Alexandre Volta dans le projet collaboratif L Europe des d couvertes Documentation scientifique Sur le th me de l lectricit on pourra aller rechercher l essentiel
12. la s ance 4 allumer une ampoule loin e Les l ves crivent les propositions qu ils d une pile doivent tester l ordre est indiff rent Chaque situation donne lieu un petit compte rendu sur les cahiers d exp riences gt Prolongement d bat 2m o les dangers de l lectricit e D autres propositions mergeront sans doute OD en cours de s ance On pourra les tester sachant e Si certains l ves proposent de placer direc toutefois qu un test n est autoris par le ma tre tement les fils dans les prises murales on expli que si son protocole m me succinct a t quera d embl e que le courant domestique est d crit quelques mots dessins ou sch mas beaucoup trop dangereux voire mortel pour l homme On voquera le r le des transforma gt Mise en commun des r sultats teurs de courant dans les jouets et des batte des tests ries rechargeables circuits de voiture maisons de poup e instruments de musique lecteurs de e Dans le coin regroupement chaque CD etc groupe doit pr senter sch mas l appui les a tests qu il a r alis s les r sultats obtenus et sa Formulation compl mentaire possible Il n y conclusion crite sur les cahiers d exp riences a de courant lectrique ni dans les fils ni dans a S les dominos s ils ne sont pas reli s un r seau R ponses pr visibles pour les propositions lectrique la maison l cole le courant a betc peut passer dans
13. pas sur sa nature laine coton lin cuivre Langue fran aise on recherchera des expressions comprenant le mot fil fil plomb coup de fil cou su de fil blanc tre au bout du fil au fil du temps fil d Ariane Homographes fils lectriques ou fils masculin de fille Mots de la m me famille filament filature filet filer 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire ju ph aa Hi les fils Cette affirmation trouvera son expli cation et sera valid e plus tard la suite de la s ance isolant conducteur s ance n 7 gt Mise en commun e Les enfants r pondront ensemble au ques tionnement de d part ampoule loin de la pile On comparera aussi la place des fils entre les circuits avec pile plate et les circuits avec pile ronde Trace crite sur le cahier d exp riences Nous pouvons allumer une ampoule loin de la pile plate ou de la pile ronde en ajoutant 2 fils lectriques l un doit tre fix une borne et plac sur le plot de l ampoule et l autre sur la deuxi me borne de la pile et sur le culot On ne peut pas allumer une ampoule avec une pile ronde si on n a pas au moins un fil gt Compl ment apport par le ma tre e Les difficult s rencontr es que ce soit pour tablir les contacts faire tenir le syst me ou d nuder les fils permettront de s int resser de plus pr s certains objets techniques Le su
14. 6 ampoules un luxm tre Un sch ma des deux circuits sera ensuite repro duit sur le cahier d exp riences Remarques e Les ampoules mont es en s rie auront une luminosit bien moindre que celles mont es en d rivation G n ralement les enfants trou vent facilement l un des deux circuits mais ont ensuite plus de mal trouver l autre Une mise en commun des travaux de la classe permettra de mettre les deux circuits en lumi re e Les ampoules cit es dans ce dossier sont des ampoules incandescence Une recherche documentaire pourra tre propos e sur les ampoules basse consommation aujourd hui commercialis es en liaison avec le th me de l nergie W DOCUMENT ANNEXE ra ja filament __ciment er Symboles culot r plot isolant
15. Ce dossier pr publi dans La Classe n 156 est extrait du hors s rie 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire tous labellis s par La main la p te J z Ea MAA r eT Au sommaire de cet ouvrage pratique outre la construction d un jeu lectrique E Les aimants E Les balances E Miroirs et r flexions E Ventilation et respiration E Une visite la ferme he ds oO D e 3 Ko 2 Q Ce Co p S a 74 2 5 9 Q e gt E Le jardinage l cole E La construction d un mobile E La r alisation d une carte anim e martin m dia 8 L 17648 30 H F 8 90 RD Informations et commande 82 e LA CLASSE e N 252 e 10 2014 Le jeu propos aux enfants fonctionne sur le principe suivant le dessus du jeu com porte un pupitre sur lequel on pose des fiches perfor es qui contiennent 9 questions et 9 r ponses Toutes les fiches sont con ues sur le m me gabarit Seuls l ampoule et les deux fils lectriques qui permettent de s lec tionner la question et la r ponse sont visibles le circuit tant enferm dans un bo tier ind montable Le circuit c bl dans le jeu associe syst ma tiquement la question 1 la r ponse C la 2 la la 3 la B la 4 la E quelles que soient les fiches pos es sur le support Apr s un premier plaisir de jouer la limite de ce montage appara tra aux enfants D
16. circuits avec pile ronde gt Phase collective pouvons nous allumer une ampoule loin d une pile en utilisant des fils e La consigne crite sera formul e en ces termes Vous allez faire le ou les sch mas des exp riences que vous pensez r aliser Vous irez chercher le mat riel puis vous r aliserez ces exp riences Vous crirez ensuite votre conclu sion Bien entendu les l ves seront autori s s au cours du travail faire d autres propo sitions et recommencer d autres exp riences gt Travail en bin me e Le mat riel tant plac disposition au fond de la classe par exemple les l ves pourront se servir seuls Ils y trouveront des fils lec triques non d nud s des fils multibrins o des fils un brin des fils lectriques de diff rentes sections des fils coudre de la ficelle et des fils scoubidou e sera int ressant au niveau de la synth se de voir avec les l ves pourquoi dans cer tains cas cela n a pas fonctionn Pour que les contacts se fassent bien il faut d nuder RECHERCHE DOCUMENTAIRE AUTOUR DU MOT FIL Technologie la distinction entre les mat riaux en fil et les mat riaux en plaque est importante Le mot fil correspond une forme de la mati re qui elle m me r pond une fonction comme coudre tisser relier Cette forme n indique pas l origine du mat riau v g tale animale et ne renseigne
17. era l cart entre la t che accomplir et les connaissances ou id es pr alables des enfants ll sera donc peut tre amen modifier le canevas de la s quence E S ance n 1 comment ce jeu fonctionne t il De quel mat riel aurons nous besoin pour le construire gt Enjeu de la s ance e Mettre en commun les id es sur le fonction nement du jeu gt Lancement du projet e Une quinzaine de jours avant le lancement de la s quence le ma tre apportera un jeu de questions r ponses dont le syst me lec trique est cach On ne trouve plus dans le commerce ce type de jeu l lectronique ayant envahi le secteur des Jouets mais on peut jouer sur l aspect vieillot d un jeu fabriqu par le ma tre cf fiche pr c dente ou achet dans une brocante pour int resser les enfants e On laissera tous les l ves jouer suffisamment avec l objet pour leur permettre se familiariser librement avec le mat riel puis une fois pass e l approche ludique d entrer dans une d marche d apprentissage e Le moment sera alors venu de leur proposer de construire leur propre jeu ils choisiront cha cun les th mes de leurs fiches gt Questionnement individuel e Dans un cahier d exp riences les l ves r pon dront individuellement chacune des questions suivantes soit en r digeant une r ponse soit avec des sch mas ventuellement l gend s De quelle fa on selon toi le jeu fonct
18. f rents montages seront tudi s comment s fragilit de cer tains e On ouvrira ensuite la fiche du ma tre pour voir quelle technique quels mat riaux il a utilis s On choisira ensemble les mat riaux que l on va privil gier pour la fabrication de plusieurs fiches diff rentes papier d aluminium ou fils gt Sur l aspect esth tique et ludique fabriquer d autres fiches en changeant la pr sentation Activit s pr alables e Des questions mergent faut il toujours crire des questions droite et des r ponses gauche e On peut d velopper des s ances de recherche documen taire pour enrichir le contenu culturel des fiches e Des s ances d arts visuels per mettront d am liorer la plas tique et l esth tique du jeu Victor Phase de lancement e On proposera aux l ves de fabriquer d autres fiches en changeant la pr sentation sur divers domaines culturels Travail individuel e Apr s avoir trac le brouillon de leur fiche cahier colier quadrill 1 x 1 cm les enfants pr sentent leur travail aux camarades de leur groupe pour avis int r t lisibilit espace ment et premier contr le orthographique avant de le soumettre au ma tre Ils recopient ensuite ou collent leurs questions r ponses sur une fiche cartonn e perforent les points de rep re et placent le papier d aluminium Is testent toutes les liaisons chaque item ajout Synth se collective
19. ionne t il Comment te repr sentes tu ce qui est cach De quoi auras tu besoin pour construire ton propre jeu Quelles sont les questions que tu te poses sur la r alisation d un jeu Que veux tu conna tre sur l lectricit gt Mise en commun des id es et discussion e Une fois r unis les l ves mettent en com mun le fruit de leur r flexion tandis que l en seignant note au tableau les diff rentes hypo th ses mises Tous s accordent pour dire qu il faut une ampoule puisqu elle s claire lorsqu on gagne Mais les hypoth ses relatives au reste du mat riel n cessaire sont vari es Exemples Pour que l ampoule s allume on a besoin d un fil lectrique d un domino et d une ampoule je l ai d j fait avec mon papa Pour allumer l ampoule on a besoin de plu sieurs fils car l lectricit est dans les fils Mais non l lectricit est dans les fils mais on n en a besoin que d un seul Moi j ai un jeu comme celui de la ma tresse et il faut une pile Il est important de prendre en compte l in t gralit des propositions des l ves m me si toutes ne sont pas retenir comme hypo th ses On rel vera galement toutes les questions qui peuvent surgir lors des exp rmentations Si le temps de la s ance ne permet pas d y r pondre imm diatement on gardera la question qui reste en suspens pour y revenir plus tard On peut inciter les e
20. ircule dans le fil d un bout l autre Les difficult s rencontr es par les l ves lors de la r alisation du circuit des fiches ont trouv leur explication 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire Le courant ne passe pas entre les attaches parisiennes et le fil si on ne d nude pas suf fisamment les fils Le courant passe dans les diff rents fils et les associations de questions et r ponses ne sont plus justes si on d nude trop les fils e On notera que les outils et le mat riel de l lectricien la pince coupante la pince d nuder le tournevis sont constitu s de m tal et de plastique l interrupteur l ampoule le support d am poule le bo tier de lampe de poche compren nent des parties faites de diff rentes mati res On peut retourner vers les premiers dessins des ampoules et faire rep rer les parties iso lantes et conductrices gt Situations d entrainement quels sont les objets qui ferment le circuit e On remplira la bo te 8 d objets familiers de l colier et la bo te 9 de chutes de divers mat riaux plus ou moins familiers des enfants polyester nylon mat riaux qui se chargent en lectricit statique quand on les frotte On demandera aux enfants de nommer les objets de chaque bo te les dessiner ou crire leur nom se prononcer sur la mati re dont ils sont constitu s en d duire les parties conductrices ou iso lante
21. l ves e Ampoules et supports d ampoule e Piles plates e Tournevis e Fils lectriques d nud s et non d nud s e Attaches parisiennes ou punaises e Barquettes creuses en polystyr ne d environ 20 x 25 cm faciles percer Pour la s ance facultative sp cifique conducteur isolant e Voir d tail dans la s ance pr voir aussi une caisse de r serve avec du mat riel vari e interrupteurs de diff rentes sortes e Ampoules de diverses tailles e Piles rondes piles plates d mont es e Loupes e Moteur e Ruban adh sif e Et tout autre mat riel dont les l ves auraient besoin en fonction de leurs hypoth ses Cha que fois qu un l ve r clamera du mat riel suppl mentaire on lui fera dire et crire ce qu il compte en faire 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire Celda E Construction du jeu de d part e Le jeu qui sera donn l observation des enfants en introduction la s quence sera r alis par le ma tre de la fa on suivante Coller la pile l int rieur de la bo te Relier les fils la pile par deux trombones v rifier qu ils soient conducteurs ou des attaches parisiennes consolider l ensemble avec de l adh sif Visser l ampoule sur une douille deux pat tes photo Le contact de la douille et du fil se fait par un domino double L utilisation d autres types de supports est possible par exemple ceux au
22. les dominos dans les prises On n a pas r ussi allumer l ampoule murales sauf quand le courant est coup au Conclusions de la classe l lectricit ne se disjoncteur ou au compteur E 12 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire Comment allumer l ampoule directement avec la pile Les diff rentes possibilit s seront exp riment es lors de cette troisi me s ance E S ance n 3 comment allumer une ampoule avec une pile gt Enjeux de la s ance e Utiliser un vocabulaire sp cifique pour d crire les contacts d un montage e Observer un montage et le dessiner pr cis ment pr cision des mots et des dessins Les mots d pendent directement du mat riel utilis Remarque il existe des ampoules vis des ampoules ba onnette Il existe au moins deux types de socles pour les ampoules cer tains n cessitent de souder les fils d autres s assemblent au tournevis I n est pas ques tion de faire une le on de mots mais bien d utiliser les plus justes et de savoir les crire gt Phase de lancement e Le ma tre a photocopi quelques extraits de cahiers des l ves Sur les premiers sch mas r alis s il reste des ambigu t s relatives aux contacts Les l ves invit s commenter collectivement les productions vont tr s vite d gager la n cessit d utiliser un vocabulaire commun pour mieux se comprendre Les mots techniques sont apport s par le ma tre
23. ls lectriques mais pas avec des fils de laine ou de scoubidou La question que nous nous sommes pos e est est ce qu il n y a que les fils lectriques qui laissent pas ser le courant C est la question laquelle nous allons essayer de r pondre aujourd hui Les enfants la noteront sur leur cahier d exp riences e On montrera ensuite quelques objets aux enfants en leur demandant si d apr s eux ils laissent ou non passer le courant Lors de l change plusieurs cas de figure peu vent se pr senter Des enfants ont d j l id e de mat riaux conducteurs ou isolants et donc ils justifie ront leur choix Ces m mes enfants peuvent tres g n s par quelques mati res dont ils ne connaissent pas la conductivit lectrique Certains qui n ont aucune id e de cette propri t des mat riaux feront un choix al atoire qui ne correspond donc pas une hypoth se Le ma tre notera au tableau les diff rents types de justifications propos es par les l ves qu elles soient justes ou erron es en les clas sant selon qu elles sont li es la fonction Ex La cuill re ne laisse pas passer le courant parce que cela sert manger li es au nom d usage Ex Le fil lectrique laisse passer le courant parce que c est du fil lectrique li es l objet Ex Parce que c est une cuill re ou parce que c est une r gle li es au nom et
24. mes 2008 BOEN n 3 du 19 juin 2008 Les programmes de l cole primaire hors s rie 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire Cette s ance peut trouver sa place divers moments de la s quence Cette notion d isolant ou conducteur est capitale pour la r alisation des circuits qu ils soient en fils lectriques nou s sur des attaches parisiennes ou r alis s en papier d aluminium recouvert de papier E S ance n 7 isolant conducteur gt Enjeux de la s ance e Distinguer mat riau et objet Comprendre que la propri t isolant o conducteur d pend de la mati re dont l objet est constitu e Identifier les mat riaux conducteurs et les mat riaux isolants gt Mat riel e Papier d aluminium papier journal papier de verre m tallis cr pon vis en plastique en laiton clou en acier mine de crayon papier en graphite mine de stylo feutre en feutre fil de cuivre de laiton de fer tige en aluminium cuill re en argent en acier en plastique en bois lame en acier fil de scoubidou en plas tique fil de laine tube en verre tige en bois manche de couteau en bois en plastique bar rettes cheveux tubes de colle morceaux de polystyr ne gt Phase de lancement e Le ma tre introduira l activit de la fa on sui vante Pour fermer un circuit et que l am poule s allume vous avez vu que c est pos sible avec des fi
25. nfants effectuer des recherches docu mentaires mais on peut aussi expliquer que certaines questions peuvent ne pas tre trai t es car elles ne leur sont pas accessibles o ne rel vent pas du programme de l cole e Dans les premi res propositions la pile n est pas toujours mentionn e Les enfants pensent souvent que l lectricit vient du domino ou des fils Pourtant il y a peu de chances qu au cun d eux ne fasse allusion un moment ou un autre l utilisation d une pile pour fournir le courant e Le ma tre conclura la s ance par cette ques tion Que pourrions nous faire pour v rifier ce que chacun avance laquelle les l ves ne manqueront pas de r pondre Essayer Ce sera l objet de la prochaine s ance E 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire isons un jeu lectrique Constru 11 Les l ves vont pr sent tester les hypoth ses mises lors de la s ance pr c dente Il s agit de r pondre la question Comment faire pour que O ampoule s alume Q Lo E S ance n 2 allumer trouve pas dans nos fils ni dans nos dominos No une ampoule Ces conclusions seront not es dans le carnet d exp riences LOJ gt Enjeux de la s ance R ponse pr visible pour la proposition d ce e Comprendre que ce ne sont pas les fils qui On a trouv une ou deux fa on s d allu m produisent le courant et qu une pile pla
26. ouer avec le bo tier d un autre enfant peut tre les l ves feront ils eux m mes cette proposition Les enfants se rendent compte que l on peut Jouer avec un jeu sur le support d un autre y compris sur celui de la classe e Les montages r alis s feront alors l objet d un tri Ceux dont tous les l ments du circuit sont fix s la barquette et dans lesquels les questions sont reli es aux r ponses Ceux qui sont rest s en deux parties Finalement les enfants les plus rapides lors de la s ance pr c dente n auront pas produit le syst me le plus performant e est d cid de garder cette id e d un mon tage lectrique en deux parties ce qui permet l change des fiches Partie 1 le circuit ampoule pile fix sur un support par exemple une bo te chaussures dans laquelle on cache les l ments du cir cuit Seuls deux fils en sortent Partie 2 les fiches interchangeables stoc k es dans la bo te qui comprendront cha cune leur circuit de questions associ es aux r ponses gt Cahier d exp riences e Les enfants r aliseront le sch ma du cir cuit du jeu qui tient compte de la proposition d am lioration gt Reprise des fabrications e Apr s avoir ventuellement d mont leur circuit pour en s parer les deux parties les enfants fabriqueront un nouveau circuit On attachera alors de l importance la solidit de l ensemble la pr cision dans le passage
27. pas trop pour ne pas les faire griller I Quand on relie les deux bornes d une pile par un fil sans que le courant fasse travailler un moteur o produise de la lumi re alors le fil chauffe C est un court circuit L nergie s est transform e en chaleur Le fil chauffe et s il est trop fin il br le E Id es pour une situation d valuation e Le ma tre r alisera deux montages Monter 3 ampoules en s rie aliment es par une pile de 4 5 V Faire un autre circuit avec 3 ampoules mon t es en d rivation partir d une autre pile 22 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire Dissimuler chaque circuit sous une feuille de papier dessin ne laissant appara tre que les ampoules e Les l ves recevront les consignes suivantes 1 Construis le luxm tre Le luxm tre mesure l clat lumineux d une ampoule aliment e par une pile de 4 5 V ne pas utiliser sur ampoule aliment e par du 220 V 2 Mesure l clat lumineux de chaque ampoule des deux circuits Mode d emploi Positionner la case du luxm tre marqu e 1 sur l ampoule D placer le luxm tre de case en case Rep rer le moment o l clat lumineux ne se per oit plus au travers des paisseurs de papier Noter alors le chiffre qui est un indicateur de luminosit 3 Essaie de retrouver les deux montages en utilisant 2 piles 10 fils pince crocodile
28. pport d ampoule observation mon tage lectrique utilisation des tournevis pour fixer les fils socles vis On peut aussi partir de ce moment utiliser pour plus de facilit des fils pinces La pince d nuder observation points communs et diff rences avec la pince cou pante ou une paire de ciseaux Sur le cahier d exp riences les enfants r a seront le dessin de ces objets tandis qu un commentaire expliquera leur r le et la mani re dont on les utilise E Voyons pr sent comment r aliser le circuit lectrique de notre jeu E S ance n 5 retour a la situation de d part gt Enjeux de la s ance e R aliser le circuit lectrique complet du jeu e Sch matiser le montage lectrique du jeu de questions r ponses dont le c blage est tou Jours cach gt Lancement quatre questions quatre r ponses e Lors d une courte s ance de fran ais les enfants r unis par deux ont pr par une fiche commune comprenant quatre questions et les quatre r ponses y associer Le ma tre pr sente le nouveau mat riel les barquettes de polystyr ne et les attaches pari siennes en expliquant que les barquettes for meront le corps du jeu et que les attaches parisiennes seront les points de contact pour les questions et r ponses gt Manipulation essais e Chaque groupe va tenter de mettre en place les l ments du circuit lectrique fixer les feuilles de que
29. s Les propositions seront v rifi es par l exp rience E Prolongement e On pourra sugg rer aux enfants de lister les mati res organiser une recherche documentaire sur leurs origines animales v g tales min rales synth tiques Objets Laisse N nom et passer description l lectricit Justification avanc e Parce que Cuill re en c est du Voici quelques ateliers de travaux pratiques qui pourront tre mis en place d s que les enfants auront r alis un circuit pile ampoule fil E Description des ateliers gt Enjeux de la s ance e R utiliser les premiers acquis montages en s rie circuit ferm de borne borne e Rendre les enfants autonomes face des sch mas de montages lectriques e Sensibiliser des aspects technologiques li s l utilisation de mat riel lectrique et aux dangers potentiels gt Organisation e Ateliers de 10 20 minutes On fera passer chaque groupe lors d une m me s ance ou divers moments de la semaine gt Ateliers travaillant en autonomie ATELIER R aliser un circuit lectrique connu et y ajouter un l ment nouveau Mat riel pile ampoule support d ampoule trois fils lectriques de 45 cm interrupteurs Consigne r aliser un montage lectrique per mettant d allumer et d tendre l ampoule l aide de l interrupteur Cahier d exp riences dessiner le montage et expliquer en
30. stions sur la barquette et poser les attaches Certains essaieront de fixer le support d am poule sur la barquette et de faire passer les fils en dessous Tous n auront pas l id e de relier les questions et les r ponses par des fils Apr s 20 25 minutes d exp rimentation il est temps d arr ter les recherches de faire le point sur l avancement des travaux et de pr parer la trace crite sur le cahier d exp riences liste du mat riel croquis du mon tage gt Mise en commun e l ampoules allume t elle lorsqu on relie ques tion et r ponse Pour toutes les r ponses De fa on juste Pourquoi On rep rera les fils sous le jeu et les contacts faire ou ne pas faire Analyse du circuit connu e La partie fil ampoule fil pile fil est solide ment reli e La pile peut tre sous le jeu ou c t et le support d ampoule incrust dans la barquette ou pos c t Pi Ces deux variantes ne changent rien au fonc tionnement du jeu Analyse de la partie nouvelle du circuit e Si les fils sont trop d nud s ou si des attaches parisiennes sont en contact plusieurs r ponses correspondent une question Si au contraire les fils sont mal d nud s et ne font pas contact avec les attaches parisiennes le circuit est ouvert La mise en uvre de la s ance conducteur isolant s ance n 7 peut s envisager comme une r ponse ces probl mes gt Retour vers les r
31. t La grande lame est une borne la petite lame est une autre borne Quand le circuit est ferm si le plot touche une lame et le culot l autre lame le courant lectrique passe Quand il est ouvert lorsqu une des deux lames ou les deux ne touche rien ou touche une autre partie de l ampoule il n y pas de courant e On pr parera les l ves aux s ances sui vantes en les invitant r fl chir sur de nou velles questions Nous avons vu que nous pouvions allumer l ampoule avec notre pile plate en pla ant une lame sur le plot et l autre sur le culot Mais si nous avions des piles rondes serait ce possible Dans le jeu la pile n est pas proche de l am poule Comment faire On laissera les l ves noncer leurs id es et en discuter Un retour vers les notes prises en pre mi re s ance mettra en avant la question de la s ance suivante pouvons nous allumer une ampoule en utilisant des fils E 9 projets scientifiques pour l cole l mentaire isons un jeu lectrique Constru 13 isons un jeu lectrique Constru 14 Pour allumer l ampoule lorsque la pile est distance on doit utiliser des fils lectriques E S ance n 4 et les fils gt Enjeux de la s ance e Utiliser des fils lectriques dans un circuit e Faire la diff rence entre fil et fil lectrique e Rep rer les points communs et des diff rences entre circuits avec pile plate et
32. te four mer l ampoule Te nit assez de courant pour allumer une ampoule S de lampe de poche gt Mise en relief des l ments N e Prendre conscience de quelques dangers de importants 5 l lectricit e Chaque enfant r alise alors un dessin l gend j qui repr sente l ampoule allum e et la pile N gt Rappel du projet at Une conclusion collective 4 et des id es SRR F provisoire est alors pos lors de la s ance pr c dente sible qui sera not e sur le woole e On reformulera quelques unes des hypoth ses carnet d exp riences en Po tester Pour que l ampoule s allume r ponse notre question a on a besoin d un fil lectrique d un domino nement l ampoule s al et d une ampoule lume lorsqu on place les b on a besoin de plusieurs fils car l lectricit lames de la pile sur l am est dans les fils poule c l lectricit est dans les fils mais on n en a Rien ne pr cise ici quelles besoin que d un seul parties de l ampoule les lames doivent toucher d il faut une pile ce sera l objet de la s ance suivante gt Travail en groupe Si les enfants ont d embl e utilis les e Le mat riel tant plac au fond de la classe on mots justes et si leurs dessins sont tr s pr invitera les enfants venir chercher ce dont ils ont cis c est la conclusion de la s ance 3 qui besoin pour tester les diff rentes propositions sera crite On passera alors directement o o B
33. une phrase comment fonctionne l interrupteur ATELIER B Constater qu avec une m me pile toutes les ampoules ne brillent pas avec le m me clat Mat riel pile plate deux fils ampoules incandescence de diverses puissances y compris ampoules de phares de voiture et diverses formes Consigne r aliser un montage lectrique per mettant de tester chaque ampoule Cahier d exp riences dessiner les montages et indiquer pour chaque ampoule si elle s est clair e ou non ATELIER C Choisir la pile qui correspond un jouet Mat riel des piles de diverses formes et puis sances deux ou trois jouets de la documenta tion sur ces objets Consigne rechercher dans les documents des explications qui permettent de choisir la bonne pile Ce qui est crit sur les piles V rifier en met tant les piles dans les jouets Cahier d exp riences dessiner les piles et reco pier les indications qui ont permis de bien les choisir ATELIER D Constater qu un moteur tourne dans un sens diff rent si l on inverse les bornes du montage Mat riel pile un fil un moteur une ampoule une tiquette adh sive Consigne r aliser un montage lectrique per mettant de faire tourner l tiquette fix e comme un drapeau sur l axe du moteur Cahier d exp riences dessiner le montage et d crire comment tourne l tiquette vitesse sens ATELIER E 4 5 volts 50 watts Les l ves ont d j entendu
34. xquels les fils se fixent par des vis D ORGANISATION PRATIQUE DES CRITS e Les probl mes que la classe se pose sont crits en d but de s ance au tableau puis copi s sur les cahiers d exp riences chaque tape les consignes seront toujours crites au tableau L espace de travail du tableau permet la collecte des travaux de groupe e Chacune des s ances se terminera par le rep rage de ce dont on est s r et de ce qu il reste tester La conclusion de s ance met tra en relief un ou plusieurs nonc s valid s recopi s sur le cahier e L affichage des probl mes en cours et des synth ses volue sur la dur e de la s quence il sert de support pour le lancement des s ances suivantes e Pr voir un cahier d exp riences par l ve et ventuellement des fiches de recherche individuelle pr par es par le ma tre au fur et mesure des s ances puis coll es dans le cahier pour les enfants qui auraient besoin d un guidage plus important e On peut choisir de faire crire sur des feuilles roses les travaux individuels qui varient donc d un enfant l autre sur feuilles bleues les crits de groupes et utiliser du papier blanc pour les notes et documents communs la classe comme le sugg re St phanie Cujard cahier de Clara ou d Amylcar site lamap R flexions sur l usage du cahier d exp riences dans la liste des produits labellis s Au cours de cette premi re s ance le ma tre mesur
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