Primaire Paul Hermann - IEN Saint

Sciences et technologies à l'école
Présentation des modules
Chaque module a vocation à être créé au niveau des écoles sur le temps de formation
statutaire (formations pédagogiques).
Il débouche sur l'élaboration de séquences d'enseignement proposées par les équipes et
mises à disposition de l’ensemble des enseignants sur le site de la circonscription de SaintLouis et/ou l’Académie.
Une présentation en 5 rubriques
Les connaissances que l'enseignant doit maîtriser à son niveau
► Les compétences mises en jeu et les connaissances à maîtriser, ressources disponibles et
exploitables.
L'identification des connaissances à faire acquérir aux élèves
►Repérage, en appui sur les programmes et les progressions, des connaissances que les
élèves doivent acquérir. Cette partie débouche sur la réalisation ou la proposition d' " un résumé
type".
Place de cet enseignement dans la progression
► Repérage des capacités et connaissances préalables, nécessaires aux élèves pour acquérir
les capacités et connaissances ciblées ; identification des obstacles les plus fréquents. Mise en
évidence des liens avec d'autres notions disciplinaires au programme de l'école primaire.
Élaboration d'une ou plusieurs séances de classe
► Les séances visent explicitement à faire acquérir des connaissances-cibles et sont
structurées en séquence d'apprentissage.
Evaluation des acquis des élèves
► L'es élèves sont évalués tout au long du module, notamment dans la dimension liée à la
gestion des apprentissages des élèves par les enseignants. Néanmoins une séance évaluative
peut être proposée en fin de séquence.
Fiche connaissances pour l’enseignant
Ce qu'il faut savoir.
Eau
Eau, tu n’as ni goût, ni couleur, ni arôme, on ne peut pas te définir, on te goûte sans te connaître.
Tu n’es pas nécessaire à la vie : tu es la vie.
Tu nous pénètres d’un plaisir qui ne s’explique point par les sens.
Avec toi rentrent en nous tous les pouvoirs auxquels nous avions renoncé.
Par ta grâce s’ouvrent en nous toutes les sources taries de notre cœur.
Tu es la plus grande richesse qui soit au monde, et tu es aussi la plus délicate, toi si pure au ventre de la
terre.
Tu n’acceptes point de mélanges, tu ne supportes point d’altération, tu es une ombrageuse divinité...
Mais tu répands en nous un bonheur, infiniment simple.
Antoine de Saint-Exupéry
En France, l'eau qui coule à nos robinets est parmi les plus sûres au monde. C'est un produit
élaboré, qui a fait l'objet de traitements et de contrôles car il n'existe pratiquement plus à l'état naturel
d'eaux conformes aux normes exigeantes de potabilité. L'eau est soumise à une réglementation très sévère
pour la garantir contre tous les risques immédiats ou à long terme. Une personne doit pouvoir boire 2
litres d'eau par jour toute sa vie sans risque pour sa santé. La qualité est la préoccupation première et
constante des professionnels de l'eau.
La réglementation française n'utilise jamais les termes "eau potable" ou potabilité de l'eau". Une eau «
propre à la consommation humaine » doit répondre à plus de soixante dix critères sanitaires ou
environnementaux de qualité. L’exigence de cette réglementation est d’assurer la qualité sanitaire.
C’est le principe qu’énonce le Code de la santé publique (article L.1321-1) : "Toute personne qui offre au
public de l'eau en vue de l'alimentation humaine, à titre onéreux ou à titre gratuit et sous quelque forme
que ce soit, y compris la glace alimentaire, est tenue de s'assurer que cette eau est propre à la
consommation. L'utilisation d'eau impropre à la consommation pour la préparation et la conservation de
toutes denrées et marchandises destinées à l'alimentation humaine est interdite."
C’est ainsi que les communes sont les responsables du traitement et de la distribution d’eau potable. Ce
texte s’applique à toutes les eaux destinées à la consommation humaine, définies ci-après :
•
•
Toutes les eaux qui sont destinées à la boisson, à la cuisson, à la préparation d’aliments ou à
d’autres usages domestiques, qu’elles soient fournies par un réseau de distribution, à partir d’une
citerne, d’un camion-citerne ou d’un bateau-citerne, en bouteille ou en conteneurs, y compris les
eaux de source ;
Toutes les eaux utilisées dans les entreprises alimentaires pour la fabrication, la transformation, la
conservation de produits ou de substances destinés à la consommation humaine, qui peuvent
affecter la salubrité de la denrée alimentaire finale, y compris la glace alimentaire d’origine
hydrique.
La recherche de confort et de plaisir peu paraître secondaire par rapport à l’impératif sanitaire. Cependant,
pour les consommateurs habitués au confort domestique, elle est également devenue essentielle.
L’Organisation mondiale de la Santé (OMS) prend donc cet aspect en compte : « L’eau doit être aussi
agréable à boire que les circonstances le permettent. »
Liens avec les programmes
La matière
L’eau : une ressource. Le maintien de sa qualité et son utilisation
Des réalités géographiques locales à la région où vivent les élèves
Une étude permettant une approche du développement durable (en rapport avec le programme de
sciences et de technologie) : l’eau dans la commune
Compétences du socle
Pilier 3 : sciences et technologie
-
Connaître les trois états physiques de l’eau
Pilier 5 : géographie
-
Consulter une encyclopédie et les pages internet
Lire et orienter une carte
Lire et comprendre des documents simples, sources de ‘histoire et de la géographie
Connaître le vocabulaire de géographie liée au point fort du programme
Ressources et pratiques pédagogiques. EDD à l’école primaire
« ..l’acquisition de comportements qui s’inscrivent dès le début de la scolarité et tout au long de celle-ci
dans une perspective e responsabilité en matières de ressources, notamment énergétiques. Les premiers
gestes quotidiens s’intègrent progressivement à l’étude et à la compréhension des éléments (gestion des
ressources offertes par l’environnement, satisfaction des besoins humains et efficacité économique) qui
fondent la nécessité de mieux gérer sa consommation non seulement ans son environnement proche mais
aussi dans un contexte plus global des inégalités économiques dans le monde. »
Déroulement
Situation de départ et formulation de questionnement
Parce qu’elle coule à flot, on a tendance à oublier que l’eau est un bien précieux. Quels sont les différents
usages que nous faisons de l’eau, dans l’école, à la maison ? Que connaissons-nous de nos
consommations d’eau dans l’école ? à la maison ?
Dans les pays industrialisés, la qualité de l’eau douce se dégrade. Les eaux de surface et – en sous-sol –
celles des nappes phréatiques, sont de plus en plus polluées.
Quel circuit l’eau potable suit-elle avant d’arriver à notre robinet ? qu’est-ce qu’une « eau potable » ?
D’où viennent les polluants qui sont entraînés vers les rivières et les nappes phréatiques ? Quelles
mesures sanitaires permettent de contrôler leur présence dans l’eau et dans les légumes que nous
consommons ? Quelles parades a-t-on trouvées pour éviter le ruissellement des pesticides ?
Investigations
-
visite d’une station de traitement d’eaux usées, et de traitement d’eau potable
études de cartes à différentes échelles pour situer les stations de traitement (pourquoi là ?) les
rivières...
Structuration des connaissances
-
formulation écrite, dans le cahier de sciences, des connaissances nouvelles acquises en fin de
séquence
utilisation et exposition de phots d’Yann Arthus-Bertrand
réalisation de productions destinées à la communication des résultats (affiches, articles pour le journal
de l’école, maquettes…
réalisation d’affiches pour montrer des solutions trouvées pour produire son eau potable et limiter ses
consommations
Actions pour maîtriser et améliorer la qualité de l’eau
-
réflexion sur les gestes quotidiens et conceptions de « messages » ou de « codes de bonne pratiques »
à placer près des points d’eau
choix au conseil d’enfants de propositions à faire sur les équipements de l’école (économiseurs,
récupérateurs d’eaux de pluie pour le jardin de l’école…
« Résumé-type »du cahier de l’élève
Ce que l’élève doit retenir.
Une eau limpide n’est pas toujours potable !
Pour rendre l’eau des rivières et des nappes phréatiques potable et propre à la consommation, l’homme
construit des stations de traitement des eaux.
Pour rendre l’eau potable, on la traite dans une usine de traitement de l’eau pour éliminer les éléments de
matière et les organismes microscopiques comme les virus ou les microbes.
Il y a différentes étapes pour que l’eau potable arrive au robinet du consommateur :
- Le captage ou le pompage de l’eau dans un cours d’eau ou une nappe phréatique ;
- Le traitement ;
- La distribution.
A chaque étape, la qualité de l’eau est contrôlée : elle doit être conforme aux normes en vigueur.
L’eau est déclarée potable quand elle peut être bue sans risque pour la santé.
Notre code de « Bonnes pratiques » : Comment préserver l’eau ?
Mes gestes éco citoyens pour préserver l’eau
-
Ne pas jeter les ordures dans les rivières.
Ne pas laver sa voiture près d’une rivière car les produits de lavage pénètrent dans la terre et finissent
par rejoindre la rivière.
Ne pas gaspiller l’eau
Ne pas jeter des produits polluants dans les éviers, les toilettes (médicaments, restes d'engrais utilisés
pour le jardinage, produits contre les rongeurs (rats, souris) ou contre les limaces, etc....
Rapporter ou recueillir les bidons d’huiles de vidange non utilisés chez le garagiste
Mes gestes pour contrôler ma consommation d’eau
-
Fermer le robinet pour ne pas laisser couler l’eau inutilement
Prendre une douche plutôt qu’un bain (une douche nécessite entre 25 et 100 litres d’eau, alors qu’un
bain utilise environ 250 litres d’eau)
Utiliser le lave-vaisselle quand celui-ci est plein et non à moitié vide
Programmation des séances
Proposition de programmation
Programme :
L’élève est capable de :
• Connaître les modalités de traitement de l’eau et e maintien de sa qualité dans le réseau de
distribution
• Identifier les actions de contrôle et de limitation de la consommation d’eau
•
•
•
•
prendre conscience de l'impact de l'activité humaine sur les ressources naturelles ;
être capable de mesurer un volume d'eau et d'utiliser les unités usuelles ;
connaître le sens du vocabulaire relatif à la thématique de l'eau : eau potable, eau
polluée, eaux usées ;
être capable d'adopter un comportement économe.
Niveau : CM1
Nombre de séances : 4
Etapes du déroulement des activités
Un point de départ possible est offert par l'affiche « Accéder à l'eau potable » extraite de l'exposition
Yann Artus-Bertrand (affiche 10 de l'exposition Le développement durable, pourquoi ?). Il est possible
d'interroger l'expression « planète bleue » qui sert à caractériser notre planète en mettant en évidence le
contraste entre l'omniprésence de l'eau sur la Terre et la rareté de l'eau potable.
1ère séance
Comment produire de l’eau potable ?
Objectifs :
• Comprendre d’où vient l’eau potable
• Connaître le trajet de l’eau domestique de sa provenance à l’usager
• Connaître les méthodes de traitement permettant d’obtenir de l’eau potable
2ème séance :
Comment nettoyer les eaux usées ?
Objectif :
• Comprendre le fonctionnement d’une station d’épuration
3ème séance :
Le circuit de l’eau dans la ville
Objectif :
• Comprendre le circuit de l’eau domestique
4ème séance :
Comment préserver l’eau ? Un guide-maison d’éco geste (code de bonne pratique)
Objectifs :
• Comprendre l’impact de l’activité humaine sur l’environnement
• Faire émerger les solutions possibles à notre échelle (autour de l’eau, autour des éco-gestes
à la maison)
• Fabriquer un guide éco-citoyen sur les gestes attendus à la maison
1ère séance
Comment produire de l’eau potable ?
Objectifs :
• Comprendre d’où vient l’eau potable.
• Connaître les méthodes de traitement permettant d’obtenir de l’eau potable
Matériel :
Film ou photo « HOME » (Yann Arthus-Bertrand) (Annexe1),
Un verre d’eau salée.
Une plaque chauffante.
1 litre d’eau salée.
Une bouteille d’eau glacée.
Une petite casserole.
Un plat en pyrex ou une grosse casserole.
Étapes de la séance :
Anticipation : Visionnage du film « HOME » (Yann Arthus-Bertrand)- D’où vient l’eau ?
Rappel du cycle de l’eau dans la nature (évaporation, condensation, précipitation, ..) déjà étudié au
CE2.
Questionnement initial :
Différenciation entre eau limpide et potable.
L’enseignant présente un verre d’eau salée et explique que l’eau paraît pure mais qu’elle ne l’est pas.
Il interroge les élèves afin de faire le point sur leurs connaissances :
• Peut-on boire n’importe quelle eau, même si son aspect paraît « normal » ?
• A quels dangers s’expose t-on ?
• Que peut-il y avoir de dangereux dans l’eau ?
Ces questions permettent à l’enseignant de mener un mini débat autour de la question de l’eau potable
ou non potable. Généralement, les élèves évoquent les risques de maladies, de poisons, sans entrer
plus dans les détails.
L’enseignant donne la définition de l’expression « eau potable » :
Eau potable : eau que l’homme peut boire sans risque pour sa santé.
Manipulation :
L’enseignant réalise seul une méthode de purification d’eau : dessaler de l’eau salée. Faire lister
oralement les risques présents lors de cette expérience (électricité, brûlure avec la plaque, le plat, l’eau
chaude, etc). « Cette expérience est dangereuse, il ne faut pas la refaire à la maison ».
Réaliser l’expérience sur une table aménagée devant les élèves en maintenant une distance de sécurité
d’au moins 1 m entre la table et les élèves.
Avant de se lancer dans l’expérience, l'enseignant demande aux élèves de faire l’inventaire du matériel
présent : plaque chauffante, casserole, plat en pyrex, 1l d’eau salée, une bouteille d’eau glacée.
Il réalise l’expérience : chauffer l’eau salée, dès qu’il y a évaporation positionner la bouteille d’eau glacée
au-dessus de la vapeur puis récolter l’eau dessalée dans le plat.
Il attire l’attention des élèves sur la consommation d’énergie de cette expérience. Ceci explique que peu
de pays utilisent cette technique pour rendre l’eau potable.
L’enseignant demande aux élèves (par groupe) de rechercher dans leur cahier les différentes étapes du
déroulement de l’expérience.
Confrontations des résultats :
Chaque groupe expose son travail au tableau.
Explication :
1) Lorsque l’eau salée bout, seule l’eau s’évapore, le sel reste dans la casserole.
2) L’eau sous forme de vapeur s’élève dans l’air.
3) Au contact de la bouteille froide, la vapeur se condense et redevient de l’eau liquide.*
4) L’eau goutte dans le plat.
On a ainsi récupéré le sel et l’eau de façon séparée !
Structuration :
Comment obtenir de l’eau potable ?
Pour dessaler l’eau, nous avons observé qu’il fallait provoquer deux changements d’état de l’eau.
Nous avons d’abord fait chauffer de l’eau salée à une température qui a permis à l’eau du mélange de
s’évaporer, le sel restant dans la casserole.
Dans un second temps, il a fallu récupérer l’eau s’étant échappée par évaporation. Nous avons alors
refroidi la vapeur qui s’est condensée.
L’eau redevenue sous forme liquide a été récupérée dans un récipient.
Cette expérience est très coûteuse sur le plan énergétique, car il a fallu chauffer l’eau puis la refroidir en
fabriquer une source froide.
2ème séance :
Comment nettoyer les eaux usées ?
Objectif :
.
• Connaître les principales étapes du nettoyage de l’eau dans une station d’épuration.
Matériel :
• une fiche par élève « comment nettoyer les eaux usées ? » (Annexe 3),
• une fiche par élève (trace écrite , Annexe 4)
Étapes de la séance :
Anticipation : Relecture du compte –rendu de la visite (au préalable) de la station de traitement des
eaux usées réalisé en production d’écrit entraînant ainsi un rappel sur le fonctionnement d’une station
d’épuration.
Manipulation : L’enseignant procède à la lecture du texte avec les élèves et apporte des explications
nécessaires (vocabulaire, mécanisme) – les élèves complètent le schéma de la station d’épuration en
écrivant les légendes au bon déplacement.
Confrontations des résultats : Correction collective.
Structuration :
Comment peut-on nettoyer les eaux usées ?
Pour rendre l’eau des rivières et des nappes phréatiques potable et propre à la consommation,
l’homme construit des stations de traitements des eaux.
3ème séance :
Le circuit de l’eau dans la ville
Objectif :
• savoir que l’eau du robinet est captée en surface (lacs, rivières) ou dans des nappes
souterraines.
• Avoir une idée de la complexité du traitement qui permet de la rendre potable et, ainsi
connaître une raison supplémentaire conduisant à la nécessité de ne pas la gaspiller.
• Comprendre le circuit de l’eau domestique
Matériel : une fiche par élève « le circuit de l’eau dans la ville » (Annexe 6)
Étapes de la séance :
Les élèves repèrent et colorient en bleu l‘eau potable de l’usine de production potable à la maison, en
marron les eaux usées, de la maison jusqu’à la station d’épuration, et en jaune de la station à la rivière –
présentation des résultats et justification des réponses Consigne :
Anticipation :
Manipulation :
Confrontations des résultats :
Explication :
Structuration :
L’eau du robinet provient de nappes souterraines, de lacs ou de rivières. Elle subit généralement un
traitement dans une usine d’eau potable avant d’être distribuée.
Les zones de captage sont protégées. En effet, un polluant placé en surface peut s’infiltrer avec la pluie
et rejoindre la nappe souterraine.
4ème séance :
Comment préserver l’eau ? Un guide-maison d’éco geste (code de bonne pratique)
Objectifs :
• Comprendre l’impact de l’activité humaine sur l’environnement
• Faire émerger les solutions possibles à notre échelle (autour de l’eau, autour des éco-gestes
à la maison)
• Fabriquer un guide éco-citoyen sur les gestes attendus à la maison
Matériel : un questionnaire par élève (Annexe8)
Étapes de la séance :
Consigne
Anticipation :
Manipulation :
Confrontations des résultats :
Explication :
Structuration :
Annexe 1
Puits à Fatehpur Sikri, Inde (27°06' N - 77°40' E)
La photo Yann Arthus-Bertrand « accéder à l'eau potable » et son étude .
Annexe 2
Annexe 3
Annexe 4
Comment peut-on nettoyer les eaux usées ?
Pour rendre l’eau des rivières et des nappes phréatiques potable et propre à la consommation,
l’homme construit des …………………………………………….. .
Une station d’épuration : les étapes du traitement de l’eau
Pour rendre l’eau potable, on la traite dans une usine de traitement de l’eau pour éliminer les
éléments de matière et les organismes microscopiques comme les ……………………. ou les
……………………..
Il y a différentes étapes pour que l’eau potable arrive au robinet du consommateur :
- Le ……………………. ou le ……………………. de l’eau dans un …………………….ou une
…………………………………….;
- Le ……………………. ;
- La ……………………..
A chaque étape, la qualité de l’eau …………………….: elle doit être conforme aux
……………………. en vigueur.
L’eau est déclarée ……………………. quand elle peut être bue ……………………. pour la
santé.
Annexe 5
Comment peut-on nettoyer les eaux usées ? (correction)
Pour rendre l’eau des rivières et des nappes phréatiques potable et propre à la consommation,
l’homme construit des stations de traitement des eaux.
Une station d’épuration : les étapes du traitement de l’eau
Pour rendre l’eau potable, on la traite dans une usine de traitement de l’eau pour éliminer les
éléments de matière et les organismes microscopiques comme les virus ou les microbes.
Il y a différentes étapes pour que l’eau potable arrive au robinet du consommateur :
- Le captage ou le pompage de l’eau dans un cours d’eau ou une nappe phréatique ;
- Le traitement ;
- La distribution.
A chaque étape, la qualité de l’eau est contrôlée : elle doit être conforme aux normes en
vigueur.
L’eau est déclarée potable quand elle peut être bue sans risque pour la santé.
Annexe 6
Annexe 6 bis
Annexe 7
Comment préserver l’eau ?
Attention à la pollution de l’eau : Qu’est-ce qui pollue
l’eau ?
1/ Selon toi, qu’est-ce qui pourrait polluer l’eau ? …………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2/ Observe cette image et indique ce qui est susceptible de polluer l’eau.
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
3/ Que préconises-tu pour éviter de polluer l’eau ?
…………………………………………………………………
………………………………………………………………….
Les pollutions ……………………………
……………………………………………………………….………………….....
………………………………………………..…………………………………
Les pollutions …………………….
……………………………………………………………….………………….....
………………………………………………..…………………………………
Les pollutions ………………………………………
……………………………………………………………….………………….....
………………………………………………..…………………………………
4/ Donne les différentes sources de pollution de l’eau et explique en quoi elles polluent.
………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
5/ Donne des idées qui pourraient permettre de moins gaspiller d’eau.
………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
Annexe 8
Comment préserver l’eau ? (correction)
Attention à la pollution de l’eau : Qu’est-ce qui pollue
l’eau ?
Les pollutions domestiques (les pollutions de la
maison)
Les eaux sales de cuisine, des toilettes, de la machine à laver
le linge, de la machine à laver la vaisselle, les dépôts
d'ordures déchets de ton repas de pique-nique, des papiers,
des bouteilles de verre ou des boîtes de conserve.
Les pollutions agricoles
Quand on utilise des engrais chimiques pour faire pousser les
plantes plus vite, ces engrais pénètrent dans le sol et
rejoignent les sources. Les sources sont polluées.
Les pollutions industrielles
Les usines en bordure de rivière afin d'utiliser l'eau de la
rivière : ces usines rejettent souvent dans la rivière des
produits qui mettent en danger la vie des animaux et des
plantes de la rivière.
PROLONGEMENTS TRANSDISCIPLINAIRES
PREMIER ou DEUXIÈME PALIER POUR LA MAÎTRISE DU SOCLE COMMUN
Compétences attendues à la fin du CE1 ou CM2
Compétence 1 : La maîtrise de la langue française
L'élève est capable de :
Compétence 3 : Les principaux éléments de mathématiques et la culture
scientifique et technologique
A)
Les principaux éléments de mathématiques
L'élève est capable de :
B)
La culture scientifique et technologique
L'élève est capable de :
Compétence 4 : La maîtrise des techniques usuelles de l’information et de la
communication
L'élève est capable de :
Compétence 5 : La culture humaniste
L'élève est capable de :
Compétence 6 : Les compétences sociales et civiques
L'élève est capable de :
Compétence 7 : L'autonomie et l'initiative
L'élève est capable de :
ÉLÉMENTS DE BIBLIOGRAPHIE ET DE SITOGRAPHIE