LUMIÈRE ET COULEURS

Qu’est-ce que la lumière ? Qu’est-ce que le blanc ? Le noir ? Pourquoi voyons-nous des couleurs ? Des activités autour de la décomposition de la lumière et des mélanges de couleurs.

Connaissances et compétences travaillées

• Décomposition de la lumière par un prisme
• Absorption, réflexion et transmission de la lumière
• Nature du blanc et du noir
• Codage de couleurs en RVB et CMJN

Niveau recommandé

CM1, CM2

ÉNERGIE

Qu’est-ce que l’énergie ? Comment se manifeste-t-elle ? Sous quelles formes existe-t-elle ? Comment peut-on transformer et transférer de l’énergie ? Cette série d’ateliers plonge les élèves dans des situations variées dans lesquelles apparaît le concept d’énergie, afin de les familiariser avec les différentes formes d’énergie, les transferts et les transformations, et les préparer à l’approche plus quantitative qui suivra au cycle 4.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > Ressources en énergie et conversions d’énergie > Conversions d’énergie

• Identifier différentes formes d’énergie dans des situations variées (énergie de mouvement, énergie thermique, électrique, lumineuse…).
• Réaliser expérimentalement un dispositif de conversion d’énergie et en rendre compte par la représentation d’une chaîne énergétique.

Niveau recommandé

CM1, CM2, 6ème

LA CHALEUR

Qu’est-ce que la chaleur ? Comment se manifeste-t-elle ? D’où vient-elle ? Comment se déplace-t-elle ?

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > Ressources en énergie et conversions d’énergie > Conversions d’énergie

• Identifier différentes formes d’énergie dans des situations variées.
• Énergie chimique, énergie thermique, énergie lumineuse.

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Réaliser des expériences pour comparer différents matériaux sur la base de leurs propriétés physiques (conductivité thermique).

Niveau recommandé

CM1, CM2

VAPEUR D’EAU

Dans cette série, les élèves explorent les différents états de l’eau et se questionnent sur les conditions qui conduisent l’eau à rester dans un état particulier ou à en changer. Qu’est-ce que la vapeur d’eau ? Qu’est-ce que la buée ? Qu’est-ce qu’un nuage ? A quelle température l’eau bout-elle ? La température d’ébullition change-t-elle si on rajoute du sel dans l’eau ? Dans toutes les activités, les élèves sont encouragés à proposer un protocole expérimental, le réaliser, prendre les mesures nécessaires, interpréter et conclure.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Différencier les états physiques solide, liquide et gazeux.
• Observer des changements d’état physique et leur réversibilité.
• Mesurer des températures de changement d’état.
• Relever l’évolution de la température au cours du temps lors du refroidissement ou de l’échauffement d’un corps et identifier les éventuels paliers de température lors des changements d’état.

CM1, CM2

Niveau recommandé

EAU ET GLACE

Qu’est-ce que la neige ? Le givre ? Le brouillard ? Qu’est-ce qu’un nuage ? Comment un nuage se forme-t-il ? Pourquoi jette-t-on du sel sur la neige et le verglas pour les faire fondre ? Est-ce que la fonte des glaciers terrestres contribue à la montée du niveau de la mer ? Est-ce que la fonte de la banquise et des icebergs contribue à la montée du niveau de la mer ? L’exploration des états de l’eau continue.

Optionnellement, des questions plus avancées sont soulevées en préparation du cycle 4 : Est-ce que l’eau conserve sa masse et/ou son volume lorsqu’elle change d’état ? Pourquoi la glace flotte-t-elle sur l’eau ?

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Différencier les états physiques solide, liquide et gazeux.
• Observer des changements d’état physique et leur réversibilité.
• Mesurer des températures de changement d’état.
• Relever l’évolution de la température au cours du temps lors du refroidissement ou de l’échauffement d’un corps et identifier les éventuels paliers de température lors des changements d’état.

Niveau recommandé

CE2

CO₂

Qu’est-ce que le CO₂ ? D’où vient-il ? Où en trouve-t-on ? Peut-on faire du CO₂ ? Pourquoi parle-t-on autant du CO₂ dans l’atmosphère ? Autant de questions qui trouveront des réponses dans cette série, tout en amenant les élèves à inventer des protocoles expérimentaux, les tester et interpréter les résultats, ainsi qu’à observer des réactions chimiques et les interpréter en termes de réactifs et de produits. Les états de la matière peuvent également être explorés à travers la sublimation de la glace carbonique.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Mélanges

• Rechercher et exploiter des informations relatives à la composition de l’air et citer des gaz qui contribuent à l’effet de serre.
• Réaliser un mélange pour lequel les changements observés peuvent être interprétés par une transformation chimique.
• Mettre en évidence la consommation des réactifs ou la formation des produits lors d’une transformation chimique.
• Rechercher et exploiter des informations sur les contraintes de sécurité relatives à la manipulation des produits ménagers et sur les conséquences de ces produits sur l’environnement.
• Associer les pictogrammes de sécurité visibles dans le laboratoire de chimie aux dangers et aux risques qui leur correspondent.

Niveau recommandé

CM1, CM2

SOUS PRESSION

Qu’est-ce que la pression ? Comment la mesure-t-on ? Pression atmosphérique, dépression, compression, pressurisation… Comment ça marche ? Pourquoi a-t-on mal aux oreilles lorsqu’on change d’altitude ? Pourquoi les plongeurs doivent-ils faire des paliers de décompression ? Petites expériences pour nous aider à répondre à toutes ces questions.

Connaissances et compétences travaillées

• Les états de la matière, l’état gazeux
• Force et pression
• La vérification d’hypothèses à travers l’expérimentation
• Raisonner par analogie

Niveau recommandé

CM1, CM2

MASSE ET VOLUME

A partir d’un premier questionnement simple en apparence (Comment savoir à l’avance si un matériau ou une substance va flotter ou couler dans l’eau ? Et dans un autre liquide ?), les élèves sont amenés à se questionner sur les grandeurs qui permettent de caractériser une substance. Est-ce que c’est la masse qui importe ? Est-ce que c’est le volume ? En manipulant des objets de même volume mais de masse différente, et vice versa, en manipulant des liquides non miscibles, les élèves posent les bases du concept de masse volumique qu’ils exploreront au cycle 4. En chemin, ils mesurent des masses et des volumes à l’aide de balances, éprouvettes et déplacements de liquide, et se familiarisent avec les différentes unités de masse et de volume, et les conversions d’unités.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Masse et volume

• Mesurer la masse d’un solide ou d’un liquide à l’aide d’une balance, en tarant la balance le cas échéant.
• Mesurer le volume d’un liquide et mesurer celui d’un solide par déplacement de liquide.
• Effectuer des conversions d’unités de masse et de volume.
• Comparer et mesurer les masses de corps différents, mais de même volume, et réciproquement.
• Mettre en évidence expérimentalement un critère pour prévoir la position respective de deux couches liquides non miscibles superposées (comparaison de leurs masses pour un même volume).

Mathématiques

• Grandeurs et mesures

Niveau recommandé

CM1, CM2

ÉLECTROSTATIQUE

Comment peut-on mettre en évidence la présence de charges électriques ? Quels matériaux peut-on charger et décharger ? Les charges électriques se déplacent-elles ?

Connaissances et compétences travaillées

• Charge électrique, phénomènes électrostatiques, force électrostatique
• Charge électrique, décharge, étincelle, éclair

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Réaliser des expériences pour comparer différents matériaux sur la base de leurs propriétés physiques.

Niveau recommandé

CM1, CM2

CIRCUITS ÉLECTRIQUES

Dans cette série d’activités, les élèves étudient les différents circuits électriques, composants et branchements, qui leur permettront d’éclairer les différentes pièces d’une maison. Comme tout(e) bon(ne) ingénieur(e), ils devront d’abord comprendre et résoudre les aspects les plus simples du problème (comment allumer une ampoule avec une pile, qu’est-ce qu’un circuit fermé, qu’est-ce qu’un interrupteur, comment le branche-t-on, etc.) avant de se confronter aux aspects plus complexes (comment brancher et allumer deux ampoules avec le même interrupteur, une même ampoule avec deux interrupteurs, quand et comment créer un circuit en série ou parallèle, etc.).

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > Signal et information > Électricité

• Réaliser un circuit électrique à une boucle associant un générateur (pile), un interrupteur, un ou deux récepteurs (lampes à incandescence) pour mettre en évidence la circulation du courant électrique.
• Mettre en évidence expérimentalement la possibilité d’intervertir les positions des composants d’un circuit à une boucle.
• Donner une représentation schématique normalisée du circuit électrique réalisé.
• Rechercher des informations sur les règles de sécurité électrique et les prendre en compte dans son activité.

Niveau recommandé

CE2, CM1, CM2

ÉNERGIES RENOUVELABLES

Comment peut-on produire de l’électricité avec l’énergie du Soleil ? Avec l’énergie du vent ? Avec l’énergie des rivières ? Avec la chaleur ? Pourquoi certaines sources d’énergie sont-elles renouvelables et pas d’autres ?

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > Ressources en énergie et conversions d’énergie > Conversions d’énergie

• Identifier différentes formes d’énergie dans des situations variées.
• Réaliser expérimentalement un dispositif de conversion d’énergie et en rendre compte par la représentation d’une chaîne énergétique.
• Rechercher des informations relatives à différentes ressources en énergie et les différencier selon leur caractère renouvelable ou non à l’échelle temporelle de la vie humaine.
• Rechercher des informations relatives à l’utilisation de différentes ressources en énergie pour caractériser leurs conséquences sur l’environnement.

Les objets techniques au cœur de la société > Description du fonctionnement et de la constitution d’objets techniques > Besoins et fonctions techniques

• Distinguer un besoin et les fonctions techniques réalisées par un objet technique.
• Identifier les fonctions assurées par un objet technique.

Les objets techniques au cœur de la société > Description du fonctionnement et de la constitution d’objets techniques > Solutions technologiques

• Associer les solutions technologiques aux fonctions techniques.

Niveau recommandé

CM1, CM2

MAGNÉTISME

Qu’est-ce qu’un aimant ? Sur quoi est-ce qu’il peut agir ? Quels matériaux sont magnétiques ? Comment fonctionne une boussole ? C’est quoi, le “champ magnétique terrestre” ? Y a-t-il un aimant au centre de la Terre ?

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Réaliser des expériences pour comparer différents matériaux sur la base de leurs propriétés physiques (capacité à interagir avec un aimant).

La Terre, une planète peuplée par des êtres vivants > La Terre, une planète singulière et active > La Terre, une planète active qui abrite la vie

• Identifier des indices de l’activité interne ou externe de la Terre.

Niveau recommandé

CM1, CM2

SÉISMES ET VOLCANS

Modéliser les tremblements de terre et les éruptions volcaniques pour mieux comprendre comment ils se manifestent.

Connaissances et compétences travaillées

La Terre, une planète peuplée par des êtres vivants > La Terre, une planète singulière et active > La Terre, une planète active qui abrite la vie

• Identifier des indices de l’activité interne ou externe de la Terre (séismes, volcans).
• Identifier un risque naturel (séisme, volcan) et les modalités de prévention associées.

Niveau recommandé

CM1, CM2

SOLEIL TERRE LUNE

Quels mouvements la Terre décrit-elle dans l’espace ? Où se situe-t-elle dans le système solaire ? Quelles sont les autres planètes du système solaire et en quoi sont-elles différentes de la Terre ? Pourquoi la Lune a-t-elle des phases ?. En passant de modèles dynamiques, qui facilitent la mise en situation, à des modèles schématiques et plus abstraits, les élèves sont amenés, non seulement, à affiner leur représentation spatiale des corps en mouvement, mais également à réfléchir à la notion de modèle elle-même.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > Différents types de mouvement > Mouvements

• Observer et identifier le mouvement rectiligne ou circulaire d’un objet, en précisant le point de vue.
• Effectuer des conversions d’unités de distance et de temps, en particulier dans le contexte du mouvement de révolution des planètes autour du Soleil.
• Associer la durée d’une année au mouvement de révolution de la Terre autour du Soleil, du point de vue héliocentrique.

Matière, mouvement, énergie, information > Signal et information > Lumière

• Observer, schématiser et nommer les phases de la Lune.

La Terre, une planète peuplée par des êtres vivants > La Terre, une planète singulière et active > La Terre, une planète active qui abrite la vie

• Situer la Terre dans le système solaire.

Niveau recommandé

CM1, CM2

SAISONS

Pourquoi y a-t-il le jour et la nuit ? Pourquoi y a-t-il des saisons ? Pourquoi fait-il plus chaud en été qu’en hiver ? Pourquoi est-ce l’hiver en Nouvelle-Zélande quand c’est l’été en France ? En passant de modèles dynamiques, qui facilitent la mise en situation, à des modèles schématiques et plus abstraits, les élèves sont amenés, non seulement, à affiner leur représentation spatiale des corps en mouvement, mais également à réfléchir à la notion de modèle elle-même.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > Différents types de mouvement > Mouvements

• Observer et identifier le mouvement rectiligne ou circulaire d’un objet, en précisant le point de vue.
• Effectuer des conversions d’unités de distance et de temps, en particulier dans le contexte du mouvement de révolution des planètes autour du Soleil.
• Associer la durée d’une année au mouvement de révolution de la Terre autour du Soleil, du point de vue héliocentrique, et associer la durée d’un jour au mouvement de rotation de la Terre autour de l’axe des pôles.

Matière, mouvement, énergie, information > Signal et information > Lumière

• Interpréter l’alternance du jour et de la nuit du point de vue d’un observateur sur Terre, en s’appuyant sur une modélisation du phénomène.
• Associer l’alternance des saisons à l’inclinaison du Soleil et à la durée du jour pour un observateur sur la Terre.

Niveau recommandé

6ème

LE CORPS HUMAIN

De quoi est fait le corps humain ? Pourquoi mange-t-on ? Pourquoi respire-t-on ? À quoi sert le cerveau ? Comment les différentes parties du corps humain fonctionnent-elles toutes ensembles ?

Connaissances et compétences travaillées

• Les différents systèmes du corps humain
• Modéliser un système pour mieux comprendre son fonctionnement.

Niveau recommandé

CM1, CM2

LA MACHINE À VAPEUR

Comment peut-on utiliser la vapeur d’eau pour créer un mouvement ? Comment peut-on transmettre ce mouvement à des roues et faire avancer une locomotive ? Une visite double au NEST et au musée de Vierzon pour découvrir les principes scientifiques et technologiques derrière la machine à vapeur, et leur mise en application dans le fonctionnement de machines qui ont marqué l’histoire de la ville de Vierzon.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Différencier les états physiques solide, liquide et gazeux.
• Observer des changements d’état physique et leur réversibilité.

Les objets techniques au cœur de la société > Description du fonctionnement et de la constitution d’objets techniques > Besoins et fonctions techniques

• Distinguer un besoin et les fonctions techniques réalisées par un objet technique.
• Identifier les fonctions assurées par un objet technique.

Les objets techniques au cœur de la société > Les objets techniques en réponse aux besoins des individus et de la société > Besoin exprimé par l’individu, la société

• Identifier des besoins et leur évolution (se déplacer, se chauffer, s’alimenter, etc.).
• Identifier le lien entre des besoins et des réponses apportées par les objets techniques.

Les objets techniques au cœur de la société > Les objets techniques en réponse aux besoins des individus et de la société > Évolution technologique (innovation, invention, principe
technique, approche environnementale)

• Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, géographique, économique, culturel, technologique) ; par exemple, l’évolution du transport ferroviaire (matériel et usages) depuis son apparition jusqu’à aujourd’hui.

Histoire

• L’âge industriel en France

Thème associé

• Se repérer dans un musée, un lieu d’art, un site patrimonial

Niveau recommandé

CM1, CM2, 6ème

TOURNEZ MOTEURS

Comment mettre une roue en mouvement à l’aide de pistons et de vilebrequins ? Comment capter l’énergie de l’essence pour actionner les pistons ? Une visite double au NEST et au musée de Vierzon pour mieux comprendre comment fonctionne un moteur à explosion.

Connaissances et compétences travaillées

Matière, mouvement, énergie, information > États et constitution de la matière à l’échelle macroscopique > Propriétés de la matière

• Observer des changements d’état physique (combustion, explosion).

Matière, mouvement, énergie, information > Différents types de mouvement > Mouvements

• Observer et identifier le mouvement rectiligne ou circulaire d’un objet.

Les objets techniques au cœur de la société > Description du fonctionnement et de la constitution d’objets techniques > Besoins et fonctions techniques

• Distinguer un besoin et les fonctions techniques réalisées par un objet technique.
• Identifier les fonctions assurées par un objet technique.

Les objets techniques au cœur de la société > Les objets techniques en réponse aux besoins des individus et de la société > Besoin exprimé par l’individu, la société

• Identifier des besoins et leur évolution (se déplacer, se chauffer, s’alimenter, etc.).
• Identifier le lien entre des besoins et des réponses apportées par les objets techniques.

Les objets techniques au cœur de la société > Les objets techniques en réponse aux besoins des individus et de la société > Évolution technologique (innovation, invention, principe
technique, approche environnementale)

• Repérer les évolutions d’un objet dans différents contextes (historique, géographique, économique, culturel, technologique).

Thème associé

• Se repérer dans un musée, un lieu d’art, un site patrimonial

Niveau recommandé

CM1, CM2, 6ème

LA SCIENCE, C’EST DES MATHS

Déterminer la date et l’heure de la prochaine éclipse de Soleil ? Calculer l’âge d’ossements à l’aide de la datation au carbone 14 ? Construire un modèle météo pour prévoir le temps qu’il fera dans trois jours ? La science, c’est des maths !

Connaissances et compétences travaillées

• Calculer avec des nombres entiers, élaborer des stratégies de calcul.
• Calculer mentalement.
• Comparer des surfaces selon leurs aires sans avoir recours à la mesure (superposer, découper, recoller des surfaces).
• Progresser collectivement dans une investigation en sachant prendre en compte le point de vue d’autrui.
• Expliquer sa démarche ou son raisonnement, comprendre les explications d’un autre et argumenter dans l’échange.

Niveau recommandé

CM2