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Les cycles de vie | Circonscription de Lille 3 Ronchin – Fête de la Science 2016

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CIRCONSCRIPTION DE LILLE 3 – RONCHIN

« Les cycles de vie » Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Dossier pédagogique à destination des

enseignants

Fête de la Science 2016


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Les cycles de vie

Nous proposons de décliner le thème selon trois grands chapitres : le vivant, la matière, et le

développement durable (recyclage). Ces trois grandes entrées sont interdépendantes mais peuvent

se traiter indépendamment les unes des autres. On privilégiera la mise en œuvre de la démarche

d’investigation au cours des séances.

LE VIVANT

Cycle de vie des végétaux

Cycle 1 : Toutes les graines sont-elles les mêmes ?

Source : http://www.fondation-

lamap.org/sites/default/files/upload/media/ressources/activites/11898_Je_grandis_La_Clas

se_maternelle_/2-Graines.pdf

Objectif :

- 3Faire évoluer les représentations des enfants à propos du concept de graine. - 4Pratiquer une activité d’investigation en réponse à une question identifiée. - 5Prendre et comprendre les résultats liés à cette activité d’investigation. - 6Communiquer, entre enfants et à l’adulte, en utilisant différentes compétences langagières. - 7Prendre quelques éléments de repérage temporel.

Compétences : Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une explication possible, proposer une expérience Connaissances : Les graines germent et donnent des plantes. Il existe de très nombreuses graines de taille, forme et couleur différentes. Chaque graine germée donne une plante. Des graines différentes donnent en germant des plantes différentes. Les plantes grandissent et produisent tige, feuilles et racines. Le semis des graines et la croissance des plantes demandent du temps. Toutes les graines ne germent pas en même temps.

Matériel

- graines de variétés différentes : graines de tournesol, haricot, lentille, soja, citrouille, œillet d’Inde…

- cailloux, perles, nouilles, bonbons, billes de verre et de bois… - Des assiettes, des petites boîtes en plastique,

- les bacs ou mini-serres pour les semis,

- des loupes pour les observations fines.


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Déroulement possible de l’investigation :

Ce que l’on pense

Bles tris : Mettre de l’ordre dans les objets proposés : deux ensembles : graines/non graines :

L’expérience qui va permettre de vérifier ce que l’on pense. les semis collectifs : Imaginer un protocole permettant de s’assurer que ce qu’ils ont appelés

graines en sont bien Les résultats de nos expérimentations des surprises : observation des bacs et constats puis changement de place de certains objets,

distinction entre graines/pas graines Réaliser des dessins d’observation les semis individuels : les choses qui poussent sont issues de graines. mais que se passe-t-il

dans la graine ?

évolution des semis : Observation de jeunes plantules et dessins.

raconter l’histoire des semis. Mise en ordre des dessins et les photos prises depuis la première séance afin de raconter l’histoire des semis.

La graine La graine est le résultat de la reproduction sexuée des plantes à fleurs. Elle provient de la rencontre entre un ovule (femelle) et un grain de pollen (mâle). Les graines sont le plus souvent des organes très déshydratés. Elles sont vivantes mais en vie ralentie. Tant qu’elles sont sèches, elles sont très résistantes. La graine peut subsister, en apparence inerte, jusqu’à ce que les conditions d’environnement (notamment de température et d’humidité) soient favorables à sa germination. La graine est contenue dans un fruit. Elle est constituée d’une plantule (ou embryon), de réserves et d’une enveloppe (ou tégument). Elle peut être transportée par le vent, l’eau, les animaux : la graine permet la dissémination de l’espèce.

Cycle 2 : Qui sort en premier, la tige ou la racine ?

source : www.Le_site_de_la_Fondation_la_main_à_la_pate_-

_Qui_sort_en_premier_la_tige_ou_la_racine_-_2012-09-28.pdf

Objectifs : - être capables d'imaginer, de dessiner et de décrire un protocole expérimental. - prendre conscience qu'une racine sort en premier permettant à la graine, puis à la future

plante, de se fixer sur son substrat. - argumenter, confronter leurs idées et à acquérir un début d'esprit critique.

Compétences : Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une explication possible, proposer une expérience

Matériel :

- Verre, plaque de verre, plaque de liège et de polystyrène...


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- Pots transparents, bacs transparents, aquarium... - Gaze, ficelles, élastiques, corde à linge, sopalin, tissus... - Graines de grandes tailles (fèves, cocos...)

Déroulement de la séquence :

Séance 1 : situation déclenchante, formulation du problème biologique de départ, émission des hypothèses, conception des protocoles expérimentaux et liste du matériel nécessaire pour les manipulations. Séance 2 : mise en place des manipulations, prévisions des résultats et présentations des manipulations aux différents groupes. Séance 3 : observation des résultats, formulation de nouveaux problèmes, préparation d'une communication scientifique pour le journal scientifique de l'école.

Déroulement

Situation déclenchante Les élèves à la suite d’un travail sur les facteurs qui influencent la germination vont formuler plusieurs problèmes sur les premières étapes visibles de la germination et sur les évolutions de ces germes : A l’obscurité certaines graines germent, comment ça se fait ? Dans quelles positions doit être une graine pour germer ? Qui sort en premier, la tige ou la racine ? Collectivement les enfants vont choisir l’ordre de traitement des questions, une motivation très forte et un débat constructif s’établit autour de "Qui sort en premier ?". Propositions des élèves Les idées qui émergent spontanément sont les suivantes : La tige sort en premier. La racine sort en premier. La tige et la racine sortent en même temps. Expériences proposées et réalisées par les élèves Les enfants par groupe imaginent des manipulations afin d’observer les étapes de la germination: Groupe 1 : construction de bateaux en polystyrène où seront planté les graines. Groupe 2 : graines plaquées contre la paroi de pots transparents. Les graines sont maintenues contre la paroi du pot à l'aide d'un petit grillage. L’ensemble est rigidifié par la terre. Groupe 3 : afin d'observer la germination des graines dans la terre, des pots sont percés sur les côtés avec des petits tuyaux (paille, carton) qui vont jusqu’aux graines. Groupe 4 : mise en place de suspensoirs sur des potences pour maintenir des pots transparents en hauteur. Ceci facilite l’observation des différentes étapes de la germination pour des graines recouvertes de terre.


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Cycle 2-3 : Que deviennent les feuilles mortes ?

source : http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11001/la-decomposition-des-feuilles

Objectifs :

- Concevoir un protocole expérimentale - Réaliser des expériences permettant d'approcher la notion de décomposition

Compétences :

Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une explication possible, proposer une expérience

Matériel :

- Des récipients identiques (caissettes plastiques de 20 l avec couvercle) - Pulvérisateur à eau ou arrosoir avec pomme. - Feuilles fraîches - Feuilles en décomposition - Sol de sous-bois (humus)

Déroulement :

Situation déclenchante

Les feuilles tombent sur le sol en automne. Quelques mois plus tard elles ont disparu. Le jardinier du parc ramasse les feuilles mortes et les met en tas dans un coin du jardin. L'été, on ne les voit plus.

Hypothèses faites par les élèves

Elles s'envolent, elles se désintègrent. Entre-temps, le jardinier les a mises à

la poubelle. Elles sont écrasées, broyées, coupées

en tous petits morceaux et se désintègrent.

Elles pourrissent, deviennent toutes noires et se transforment en terre.

Elles sont mangées par les animaux. Elles sont détruites par la pluie. Dans la classe, il ne se passerait rien. Il

faut qu'elles soient dehors.

Expériences proposées par les élèves

Mettre des feuilles dans deux récipients fermés : un à l'extérieur de la classe, l’autre à l'intérieur. Observer régulièrement.

Utiliser des feuilles fraîches ou des feuilles déjà tombées depuis longtemps.

Hacher les feuilles, les mettre dans un récipient fermé et attendre. Observer.

Mettre les feuilles dans un récipient et les mélanger avec de la terre. Observer.

Mettre les feuilles dans un récipient et les arroser souvent. Observer.

Utiliser de l'eau, de la terre et des feuilles en même temps.


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Expériences réalisées par les élèves

Pour chaque expérience, deux récipients sont utilisés pour permettre les comparaisons.

Expérience 1 : Deux récipients remplis de feuilles fraîchement tombées. Mettre les couvercles ; l'un est placé à l'extérieur, l'autre à l'intérieur.

Expérience 2 : Un récipient rempli de feuilles fraîchement tombées, et l'autre récipient avec des feuilles ayant commencé à noircir. Mettre les couvercles.

Expérience 3 : Un récipient rempli de feuilles hachées et l'autre récipient rempli de feuilles non hachées.

Expérience 4 : Un récipient rempli d'un mélange de feuilles et de terre de sous-bois et l'autre récipient rempli avec seulement des feuilles. Mettre les couvercles.

Expérience 5 : Deux récipients remplis de feuilles. Arroser régulièrement un seul des récipients (toujours le même).

Expérience 6 : Un récipient rempli d'un mélange terre et feuilles, et l'autre seulement de feuilles. Arroser régulièrement mais peu abondamment les deux récipients.

Expérience 7 : Deux récipients remplis de feuilles. Chauffer le contenu d'un des récipients (et porter à ébullition pendant quelques minutes). Les observations sont faites régulièrement sur l'état des feuilles et sur l'apparition d'éléments non visibles au départ (moisissures, animaux…).

Cahier d'expérience

Des fiches quotidiennes sont complétées. La synthèse collective sera faite lorsque pourront être mis en évidence ou évoqués les différents éléments intervenant dans la décomposition des végétaux : êtres vivants décomposeurs (microfaune, champignons, bactérie) animaux ou plantes parasites, influence de l'humidité et de la chaleur, non-modifications des contenus. Préciser si les fiches quotidiennes sont complétées individuellement ou par tout le groupe. Quel est le type d'écrit collectif? Écrit au tableau ou dicté?

Le mot du maître

Des expériences préalables en physique sont très utiles pour obtenir la séparation des variables retenues.

L'expérience peut durer plusieurs mois et on constatera très peu de changements durant les 15 ou 20 premiers jours.

La variable chaleur a été imposée, ainsi que l'expérience impliquant le milieu "stérile" méconnu des enfants.

Attention : l'humidité et la chaleur ne provoquent pas directement la décomposition des végétaux. Elles permettent le développement ou l'activité des plantes parasites, des animaux ou des bactéries qui se nourrissent de ces végétaux.

Ces expériences permettent d'approcher la notion de décomposition mais ne permettent pas de percevoir l'importance des êtres vivants dans cette décomposition.


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Cycle de vie des animaux : le ténébrion

source : http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11610/developpement-du-tenebrion

Réaliser un élevage, observer la croissance du ténébrion

Objectif :

- Apprendre à observer le vivant

- Découvrir la croissance et le développement du ténébrion

Compétences :

Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une explication

possible, proposer une expérience

Matériel :

- vivariums en matière plastique avec couvercle (éviter le carton et le métal),

- du son (milieu de vie du ténébrion, à se procurer dans une boulangerie),

- tartines de pain (nourriture),

- coton hydrophile imbibé d'eau (humidité),

- larves de ténébrion.

Informations pratiques pour l’enseignant

Ténébrion ( Tenebrio molitor ) : la larve est appelée communément ver de farine .

Où s'en procurer ? : dans les magasins de pêche au stade larvaire.

Milieu d'élevage: mélange de farine complète et de levure de boulanger en granules.

Utiliser un récipient en verre avec une fermeture, laisser passer un peu d'air en permanence). Faire un abri (chiffons...) pour favoriser la ponte. Choisir un endroit sombre et tranquille. Température optimale: entre 25°C et 30 °C. Ces animaux n'ont besoin que de très peu d'eau.

Durée de développement: Entre 4 mois et plus d'un an, cela dépend de la température. Possibilité de ralentir le développement en mettant la culture au réfrigérateur (Ceci retarde le stade nymphal).Oeuf : incubation de 1 à 2 mois. Larve: 2 à 5 mois (on observera 6 à 19 mues pendant cette période). Nymphe: 10 à 20 jours. Adultes: 23 à 60 jours.

Comment les nourrir: Le milieu avec levure suffit. Pour un développement plus rapide, possibilité de rajouter carotte, pain, banane de temps en temps.

Comment les manipuler : Inoffensifs, ils ne posent aucun problème. Un tamis peut permettre de récupérer les larves, nymphes et oeufs facilement.

Comment s'en débarrasser : 24 heures au congélateur permettent de tuer oeufs, larves, nymphes et adultes.


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Déroulement en plusieurs séances d’observation

Séance 1

Situation de départ

Lors d'un travail précédent (cf. séquence sur les conditions de vie du ténébrion ), des questions avaient été posées sur le cycle de vie des bêtes étudiées :

"Comment reconnaît-on les adultes des enfants ?" "Comment se reproduisent-elles ?"

L'enseignant a d'abord privilégié d'autres questions donnant lieu à une expérimentation (exemple : "Aiment-elles la chaleur ?). La nymphose survenue lors des expérimentations sur le milieu de vie a relancé le travail sur le cycle de vie.

Extrait du cahier d'expérience de Benjamin (qui cherche si le ténébrion aime la lumière) : " J'ai fait une expérience : on met des bêtes dans une boîte un côté jour et un côté nuit. Nous attendons cinq jours pour voir si elle vit le jour ou la nuit. Il y a une bête avec une carapace marron clair. Elle n'a pas la même couleur. Elle ne se traîne pas comme les autres bêtes."

Ténébrion : Rabelais (1546), base latine, tenebrio , « qui recherche les ténèbres » Employé ensuite en

entomologie. (dictionnaire étymologique et historique du Français, Larousse 1993.)

Recherche d'une explication

Après avoir demandé aux élèves de décrire les transformations de l'animal, le maître demande aux élèves de proposer une explication au phénomène observé. Les élèves proposent différentes explications, que le maître consigne au tableau.

Exemples d'explications proposées par les élèves :

- "Les bêtes sont mortes. Quand on fait des expériences avec elles, elles meurent". - "Elles sont encore vivantes. Elles n'ont pas l'air mortes, c'est plutôt comme si elles dormaient. Certaines ont des mouvements lorsqu'on les touche".

Organisation de la recherche

Dans le vivarium, il y a des insectes à différents stades : il est impossible d'observer les transformations d'un individu.

http://www.fondation-lamap.org/node/11041


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Afin de poursuivre les observations, les enfants vont isoler des "bêtes" et noter régulièrement leurs transformations éventuelles.

Séance 2

Déroulement

La proposition d'observation est mise en place et menée par un petit groupe d'élèves. Résultats : dans un des vivariums, neuf jours plus tard, un enfant signale une transformation... à 16 heures 25 ! D'autres transformations suivent. Le maître fait des photos à différents stades de transformation des insectes. Ensuite, le maître demande aux élèves de faire des dessins et de décrire par écrit ce qu'ils ont observé.

Le mot de la main à la pâte : pour gérer au mieux le développement des insectes : Après l'achat des larves, les mettre au réfrigérateur. Sortir quelques larves 24 heures avant celles que l'on va donner aux enfants. Ces insectes, mis dans des conditions analogues à celles de l'élevage de la classe, restent cachés des enfants, mais se transformeront, en principe, quelques heures plus tôt. Cela permet (en principe) au maître de prévoir sa séance d'observation et de photos le jour J.

Séance 3

Déroulement

Présentation des résultats de l'observation suivie

Le petit groupe d'élèves chargé de l'observation expose son travail devant la classe. Pour cela, les enfants s'appuient sur les notes qu'ils ont consignées dans un cahier. L'enseignant leur a fourni le vocabulaire ("larve", "nymphe", et bien sûr "ténébrion") qui pouvait leur manquer.

Analyse de documents

L'enseignant propose à la classe de confronter les travaux de cette équipe avec des documents qu'il a sélectionnés. A l'issue de ce travail, chaque élève écrit sur son cahier ce qu'il a compris.

Bilan

Après discussion, le maître aide les élèves à dégager une conclusion et à établir un texte collectif décrivant chaque stade du cycle de vie de l'animal.

Le mot du maître

A propos de l'expérience réalisée :


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Il ne s'agit pas d'une "expérience" au sens strict du terme, avec manipulation et modification, mais plutôt d'une observation suivie. L'isolement des ténébrions est la seule intervention qui aura lieu.

A propos de l'organisation de recherche :

« J'ai choisi de faire réaliser l'observation suivie par un petit groupe d'enfants motivés car j'ai pensé que les autres élèves n'auraient pas la patience de suivre un phénomène qui ne les intéressait pas spécialement. » C'était également l'occasion d'aider une élève en difficulté, d'une part en valorisant son travail et d'autre part en lui fournissant l'appui d'un autre élève.

Documents utilisés

"Guide du maître sur les élevages", Tavernier. Fiche connaissance.

Le mot de la main à la pâte : prolongements possible : ce travail pourra se terminer par la fabrication d'un jeu de cartes sur le principe du « jeu des 7 familles ». Chaque famille est composée d'images (dessins ou photos) et de commentaires représentant le même insecte, à différents stades. L'intérêt de cette étape est alors de faire mémoriser, à l'occasion d'un jeu, le vocabulaire particulier ou commun aux insectes qui se métamorphosent ainsi.

La connaissance acquise lors de la séquence prend alors son statut définitif :

1 : larve 2 : nymphe (avec ou sans cocon) 3 : insecte jeune 4 : mues et insecte adulte

Elargissement de la question : quels sont les autres animaux qui existent à l'état de larves ? Sont-ils tous des insectes (grenouille, papillons, crabes ; bombyx ; hanneton, moule) Pour cela, plusieurs moyens : la recherche documentaire, une sortie nature, un exposé par un intervenant.


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MATIERE et DEVELOPPEMENT DURABLE

Cycle domestique de l’eau

source : http://www.fondation-lamap.org/fr/page/17993/1-leau-du-robinet-et-les-autres

Cycle 3 : Comment nettoyer l’eau sale ?

Objectifs :

Trouver par l’expérimentation des procédés qui permettent de séparer l'eau des matières solides qui

la polluent.

Susciter des questions sur les traitements et le contrôle de qualité

Compétences : Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une

explication possible, proposer une expérience.

Matériel :

filtres, passoires, écumoire, coton, papier, tissus, cuillères, récipients de diverses tailles en plastique (cuvette, bouteilles, etc.), cuillères à soupe, entonnoirs, écumoires,

papier absorbant, filtres, toiles métalliques fines, produits vaisselle. etc…selon les hypothèses des enfants

Proposer aux élèves des échantillons identiques (mêmes quantités, diversité des saletés) pour

que la comparaison de l'efficacité des moyens mis en œuvre pour un même type soit possible.

Ainsi, le mélange qui servira de témoin pourrait comprendre :

de l’eau (20 cl.), de la terre (1 c/s), du sable (1 c/s), de l’huile (1 c/s).

Déroulement :

Défi proposé : Comment nettoyer l’eau de la rivière pour qu’elle devienne limpide ?

Recueil des représentations des élèves et des hypothèses

Proposer aux élèves d’écrire leur proposition individuellement dans un premier temps puis faire une

mise en commun par groupe. Chaque groupe devra choisir un moyen de nettoyer l’eau.

Faire rédiger le protocole de l’expérience.

Élaboration d'un protocole par les élèves

Les élèves doivent donc imaginer un procédé qui permettrait de « laver » l’eau sale.


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Exemples de propositions d’élèves :

Filtrer l’eau sale (par exemple avec du papier filtre), Congeler l’eau pour récupérer la glace, Ramasser à la cuillère, Utiliser un nettoyant comme du produit à vaisselle, Faire chauffer l’eau sale Utiliser du savon Utiliser une passoire.

Expérimentation par les élèves :

- choisir un moyen de nettoyer l’eau ; - mettre en œuvre sur son échantillon ; - compléter le protocole avec les observations durant l’expérimentation ; - préparer une présentation des résultats à l’ensemble de la classe.

Comparaison de l'efficacité des protocoles

Le rapporteur de groupe relate à la classe entière les différentes étapes pour arriver à une eau « plus propre » à partir de son échantillon d’eau sale. Les échantillons traités par les différents groupes sont observés par tous et seront comparés (couleur, odeur, etc.) pour tenter de déterminer la méthode de « lavage » la plus efficace.

Cet échange permet de mettre en évidence pour chaque protocole, les avantages, les inconvénients, mais surtout les difficultés de mise en œuvre pour un résultat obtenu souvent décevant et impensable à une échelle plus importante.

Parmi les propositions faites pour éliminer les saletés solides, la technique de la filtration semble être la plus efficace.

Si les élèves n'ont pas proposé la décantation (qu'ils ne connaissent pas forcément), l'enseignant fera décrire chacun des échantillons initiaux qu'il aura soigneusement mis de côté et fera comparer cette description à la description initiale. Que s'est-il passé ? Pourquoi le mélange a-t-il changé d’aspect entre les deux récipients ? Les élèves peuvent alors proposer une explication : « les saletés descendent au fond du récipient parce qu’elles sont plus lourdes ! ».

Après avoir retiré les débris qui flottent à la surface du liquide et en récupérant délicatement une grande partie de l’eau, on peut mettre en évidence l’efficacité de cette méthode par comparaison avec les résultats obtenus par les élèves. Plus le liquide aura reposé, plus le processus de décantation sera abouti.

Le moyen « filtrer l’eau sale » semble retenir l’adhésion de l’ensemble des élèves quant à la mise en œuvre à une échelle importante. Le résultat issu de la « capillarité » (technique proposée par un élève) a particulièrement surpris une majorité des élèves. Dès le début de la mise en œuvre, ils ont constaté l’apparition d’un dépôt (sable et terre) au fond du récipient (phénomène de décantation).

Cette étape permet de faire réfléchir les élèves sur les procédures de comparaison : intérêt de conserver un échantillon témoin pour comparer les différents aspects de l’eau tout au long du nettoyage, comparaison des échantillons traités avec une même technique, comparaison des échantillons traités avec des techniques différentes. Ces connaissances devront bien sûr être formulées par les élèves et reprises jusqu'à validation par l'enseignant.


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Les élèves peuvent s’interroger sur la potabilité de l’eau qu’ils ont nettoyée, sur le fait qu’elle contient peut-être des substances invisibles qui peuvent être nocives (pathogènes ou toxiques). Deux questions doivent trouver réponse : l'eau ainsi traitée est-elle apte à la consommation ? est-elle apte à être remise dans la nature ?

Il sera utile de faire remarquer que les eaux « sales » sont qualifiées parfois de « usées », « domestiques » ou « industrielles», et les eaux propres de « potables », « traitées », etc., dont le sens n'est pas toujours clair. Les questions en suspens seront à poser lors de la visite.

La mise en commun des réponses permettra d’élaborer par la suite un texte de synthèse dans lequel sera introduit le vocabulaire spécifique.

Synthèse

La synthèse mettra en valeur deux techniques de nettoyage des eaux sales et des éléments de procédure de comparaison.

1. Pour rendre plus claire de l’eau sale, on peut la faire passer à travers un ou plusieurs filtres : c’est la filtration.

2. Lorsqu’on laisse reposer de l’eau sale et après avoir retiré les débris qui flottent, certains constituants se déposent au fond et l’eau s’éclaircit : c’est la décantation.

Pour faire une comparaison, il faut contrôler les conditions, se donner des critères de différence et garder un témoin.

La visite d’une station d’épuration mettra en évidence les étapes du nettoyage des eaux usées (sales) et les moyens de les éliminer à chaque étape. Elle permettra, aussi, de mettre en relation les procédés employés en classe et ceux qui sont utilisés dans une station d’épuration, d’expliquer la différence entre une station d'épuration et une station de potabilisation.

Prolongements :

- Etude documentaire historique sur les chemins de l’eau : L’assainissement à l’époque gallo-romaine

- Visite d’une station d’épuration - Fabriquer une maquette de station d’épuration : http://www.fondation-

lamap.org/fr/page/17999/annexe-realiser-la-maquette-fonctionnelle-dune-station-depuration

- …

http://www.fondation-lamap.org/fr/page/17999/annexe-realiser-la-maquette-fonctionnelle-dune-station-depuration




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Cycle de l’eau dans la nature

Source : http://www.fondation-lamap.org/node/28656

Cycle 3 : Est-ce que la quantité d’eau totale sur Terre augmente, diminue, ou reste stable ?

Objectif : Comprendre que l’eau passe d’un « réservoir à un autre », c’est le cycle de l’eau.

Compétences : Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une

explication possible

Connaissances :

- l'eau présente dans l'atmosphère et les cours d'eau se renouvelle en quelques semaines - l'eau présente dans les lacs se renouvelle en quelques années - l'eau présente dans les océans et les glaciers met des milliers d'années à se renouveler la

quantité d'eau sur Terre reste constante.

Matériel :

Fiche de travail : http://www.fondation-

lamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/projet_ocean/fiches/Ocean_Fiche_02.pdf

Déroulement

- Faire au préalable une liste des endroits où l’on peut trouver de l’eau sur Terre, séparer les

réservoirs naturels des réservoirs artificiels.

Est-ce que la quantité d’eau totale sur Terre augmente, diminue, ou reste stable ?

- Discuter des changements d’état de l’eau et le passage d’un réservoir à l’autre.

L’océan perd de l’eau par évaporation, par exemple… mais il en gagne aussi par le ruissellement des eaux de pluie.

Après quelques minutes de discussion collective, l’enseignant demande à chaque élève de dessiner, sur une feuille, les « trajets naturels » de l’eau sur Terre.

Note pédagogique :

Les élèves constaterons plus tard dans cette séance que la quantité d’eau sur Terre est constante : l’eau circule d’un réservoir à l’autre, mais ne se perd pas (ni ne s’ajoute). C’est cette constance qui permet de parler de « cycle de l’eau » (sous-entendu « cycle fermé »). A ce stade de la séance, cependant, cette connaissance n’est pas construite : il est donc trop tôt pour parler de cycle.

http://www.fondation-lamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/projet_ocean/fiches/Ocean_Fiche_02.pdf



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Ce qui nous intéresse, ici, c’est le cycle naturel de l’eau, pas le circuit de traitement/distribution/épuration de l’eau dans les habitations.

Mise en commun

L’enseignant affiche les feuilles au tableau et demande aux élèves de comparer les différentes propositions. A ce stade, il ne s’agit pas de produire une version finalisée du cycle de l’eau, mais de regarder si les propositions des élèves présentent certaines caractéristiques :

·La notion de cycle est-elle présente ? Si on étudie un réservoir en particulier, voit-on à la fois des gains et des pertes ?

Recherche (étude documentaire)

L’enseignant distribue la Fiche 2 à chaque binôme, avec la consigne suivante :

Placer les chiffres des flux annuels sur le schéma, de façon à mieux voir à quoi correspondent ces flux

(note : cette étape sera réalisée de préférence en classe entière. On en profitera pour ajouter une flèche correspondant aux précipitations sur les océans. Cette flèche n’a pas été introduite dans le schéma d’origine, par soucis de visibilité et pour « forcer » la discussion sur ce sujet, les élèves pensant en général qu’il ne pleut que sur les continents !)

· Calculer le volume total de l’eau qui s’évapore chaque année · Calculer le volume total de l’eau qui précipite chaque année · Que dire de la quantité d’eau présente dans l’atmosphère ? · De la même façon, calculer combien d’eau les océans perdent chaque année, et combien ils

en gagnent. Que dire de la quantité d’eau présente dans l’océan ?

Pour y répondre, ils peuvent s’aider du dessin du cycle de l’eau et du premier tableau.

Note scientifique :

L’eau est présente sous ses trois états sur Terre : gazeux (vapeur d'eau dans l'air), liquide (océans, rivières, nappes phréatiques, pluie, nuages, etc.), solide (glaciers, cristaux contenus dans la neige, la grêle et les nuages). Elle est en perpétuelle circulation entre les océans l'atmosphère et les continents. Il s'agit du cycle de l'eau :

L’eau des océans, des lacs, des sols et celle qui provient des plantes, s'évapore sous l'effet du rayonnement solaire (on parle d’évapotranspiration pour celle qui provient des plantes).

La vapeur d'eau présente dans l'air se condense en fines gouttelettes et forme les nuages, puis retombe sous forme de précipitations sur les océans et les continents.

Une partie de l'eau qui se retrouve sur les continents ruisselle sur les sols et aboutit aux océans. L'autre partie s'infiltre dans le sol et alimente les nappes phréatiques (ce stock superficiel alimente l’évaporation directe et la transpiration des végétaux).

Note pédagogique

La notion d’évaporation se limite souvent pour les élèves à la disparition des flaques d’eau dans la cour. Pour leur illustrer l’évapotranspiration et l’évaporation des continents, faites prélever par les élèves quelques végétaux, ainsi qu’une pelletée de terre (idéalement lorsque la météo a été pluvieuse dans les derniers jours). En plaçant ces échantillons dans des sacs plastiques, puis à la chaleur, de la buée apparaîtra rapidement à la surface des sacs.

Mise en commun et conclusion



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La quantité d’eau qui s’évapore chaque année est 425 + 71 = 496 milliards de km3. La quantité d’eau qui précipite est 385 + 111 = 496 milliards de km3. Ces 2 quantités sont identiques, ce qui signifie que l’atmosphère gagne autant d’eau qu’elle en perd : la quantité d’eau est constante.

De même, la quantité d’eau présente dans les océans est stable. Chaque année, les océans perdent 425 milliards de km3 d’eau par évaporation, mais en gagnent 385 + 40 = 425 par les précipitations directes sur les océans et par le ruissellement des eaux continentales.

La mise en commun permet de conclure que l’eau circule perpétuellement d’un réservoir à l’autre, mais que chaque réservoir gagne autant d’eau qu’il n’en perd : au final, la quantité d’eau présente dans chaque réservoir est constante. La quantité d’eau présente sur Terre est donc elle-même constante. Pour ces raisons, on parle de cycle de l’eau.

Note scientifique :

Le fait que la quantité d’eau présente sur Terre soit constante n’est plus valable sur des temps géologiques : la Terre reçoit en effet un apport extérieur en eau, par les météorites et les comètes et un apport interne, par les volcans qui dégazent un peu de l’eau piégée dans les roches depuis des millions d’années. La Terre perd également une infime portion de l’eau présente dans son atmosphère qui s’échappe de l’attraction gravitationnelle de notre planète et part dans l’espace.

De même, le fait que chaque réservoir conserve la même quantité d’eau n’est vrai que si l’on ne tient compte que du cycle naturel de l’eau. Le changement climatique observé depuis 1 siècle (et dont l’origine humaine ne fait plus de doute aujourd’hui) perturbe ce cycle de l’eau. L’augmentation de la température moyenne et la fonte des glaciers entrainent une diminution progressive de la quantité d’eau stockée sous forme de glace.

Pour ces raisons, on peut apporter un « bémol » à ce qui a été dit au cours de cette séance, en précisant qu’il s’agit du cycle naturel de l’eau à l’échelle du millénaire, ne tenant compte ni des effets des activités humaines ni des variations aux échelles géologiques.


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Cycle des déchets

Source : : dossier pédagogique : LES DECHETS, REDUIRE – REUTILISER – RECYCLER,

Académie de Nantes – Département de La Vendée

http://www.ac-grenoble.fr/macitedessciences/spip.php?article29

Objectif : Comprendre le but du recyclage Matériel : Panneau de recyclage avec les équivalences matière première/déchet recyclable/produit recyclé Étiquettes à scratcher (cf. Annexe III) Déroulement : Avant de commencer l’activité : L'enseignant distribue les étiquettes correspondant aux matières premières et les enfants doivent les scratcher en face des déchets qu'ils pensent être appropriés. On vérifie avec ce qui avait été dit en préambule. On refait la même chose avec les nouveaux produits obtenus suite au recyclage. Réponses attendues Sable : 1 bouteille de verre : 1 bouteille de verre Minerai : 4100 canettes : 1 banc Minerai : 125 canettes : 1 trottinette Pétrole : 7 flacons de shampooing : 1 bidon d'huile Pétrole : 36 bouteilles d'eau : 1 couette Pétrole : 27 bouteilles d'eau : 1 pull Bois : 6 briques de lait : 1 rouleau de papier toilette Mots clefs Recyclage, matière première, énergie, minerai

Pour aller plus loin : Comment recycle-t-on ? Le verre : on le casse en petits morceaux, on le lave puis on le broie et on obtient une poudre appelée calcin. On fait ensuite fondre cette poudre et on fabrique ainsi de nouvelles bouteilles ou bocaux à partir de ceux qui ont été recyclés. Le plastique : même principe que pour le verre. On coupe les bouteilles en petits morceaux, lavage, séchage puis on fait fondre les morceaux. On donne ensuite à la pâte plastique visqueuse la forme désirée (par exemple celle du fil si on veut ensuite tisser de la laine polaire). On peut ainsi fabriquer à nouveau toutes sortes d’objets en plastiques. Le papier : on déchire les papiers en petits morceaux et on les met dans de l’eau. On mélange longuement pour obtenir une nouvelle pâte à papier pour refaire du papier journal, papier toilette, cartons.... Les métaux : on les fait fondre et on obtient ainsi des plaques d’acier ou d’aluminium qui permettent de fabriquer n’importe quel objet métallique. Les Tétrabriks : ils sont constitués surtout de cartons avec un peu de plastique et d ‘aluminium. On

les coupe en morceaux et on les met dans l’eau. On mélange. Le plastique et l’aluminium flottent, ce qui permet de les enlever. On ne garde que le carton qui donne une nouvelle pâte à papier qui redonnera du papier Krafft, du Sopalin, du papier toilette, des rouleaux papier cadeau. Sortie dans un centre de tri Aline Martineau, François Mercier, Eve Tarnaud


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Le compostage

Comment aider les plantes à pousser ?

Objectifs :

- Comprendre le principe du compostage

Matériel :

- Affiche de composteur avec échelle de temps - Étiquettes et photographies correspondant aux différents stades de compost

Déroulement : Le compost est obtenu à partir de matières végétales (déchets compostables) qui sont dégradées par les microorganismes et les vers. Ces déchets sont mis sur un tas à l'air libre ou dans un composteur. Dans ce dernier cas, il faut le mélanger et l'arroser régulièrement. Il est utilisé comme engrais

Les trois photos sont affichées au tableau. Les enfants doivent essayer de déterminer à quoi ressemble le compost pour les différents temps et comment on le nomme. Les élèves constatent la présence de vers de Terre. La question est alors posée : à quoi servent les vers de Terre dans le lombricomposteur ?

Dossier complet sur le lombricomposteur : : http://www.letri.com/wp-content/uploads/2013/08/guide_lombricompostage_sydom2.pdf