Master MEEF - Physique, la filtration en colonnes PDF

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Summary

Expérience scientifique essayée en vue d'être proposée à l'école en classe. ...

Description

P****** Olivia Master MEEF – 1

Mai 201* PHYSIQUE

Expérimentation : La filtration en colonnes

FICHE DE PREPARATION DE SEQUENCE

DOMAINE : La matière, le mouvement, l’énergie et l’information. SOUS DOMAINE : La filtration de l’eau par la filtration en colonne. Cycle 3 – CM2 – Séance 2 Durée : 1h15 – 25 élèves Titre : Comment rendre l’eau trouble en eau claire ?

COMPETENCES : Mettre en œuvre un protocole de séparation de constituant d’un mélange. Pratiquer la démarche d’investigation. Compléter un schéma expliquant une expérience. Objectifs opérationnels de la séance : Réaliser une filtration de l’eau sur colonne. Restituer les résultats des observations sous forme d'écrits variés. Rendre claire une eau trouble. RELATIONS AUX PROGRAMMES OFFICIELS Selon le bulletin officiel spécial n°11 du 26 novembre 2015 : ▪ Formuler une question ou une problématique scientifique. ▪ Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou une problématique. ▪ Interpréter un résultat et en tirer une conclusion. Socle commun de compétences, de connaissances et de culture (Bulletin n°17 du 23 avril 2015) Domaine 4 : Les systèmes naturels et les systèmes techniques. Pré requis : Savoir Compléter un schéma explicatif et le nommer. Connaitre les principes de la filtration Trace écrite : Schéma explicatif des expériences réalisées et description des résultats obtenus. Bilan de la séance : Mise en commun, des résultats de chaque groupe. Explication du résultat obtenu. Trace écrite des expériences. Origine de la séance : Etude de la pollution de l’eau, nous allons essayer d’enlever ce qui est mélangé à l’eau. Prolongement de la séance possible : Constat des enfants : il reste tout de même des petits éléments dans l’eau. On s’interrogera sur l’origine de l’eau des robinets.

DUREE

DEROULEMENT Activités de l’enseignant et des élèves

CONSIGNES

ORGANISATION SPATIALE

MATERIELS

30 min

Suite à la visite de la station d’épuration de la ville. Cette visite a permis aux élèves de se rendre compte que l’eau polluée peut être nettoyée et redevenir potable. Les élèves vont donc essayer de trouver comment nettoyer de l’eau boueuse. Suite aux expériences réalisées : mise en commun des résultats de chaque groupe puis émission de nouvelles hypothèses (l’enseignant amène les élèves vers la filtration en colonne).

→ Emettre des hypothèses Utiliser le matériel à disposition pour tenter de nettoyer l’eau. →Conclure et décrire le résultat de chaque expérience. →Remplir la fiche élève qui servira de trace écrite en prenant compte des résultats de chaque groupe.

→Les élèves vont travailler par groupe de 4 élèves. →Les élèves sont en autonomies, responsables de leur expérience (chaque groupe teste un filtre différent). →Chacun regagne sa place afin de mettre en commun les résultats.

→Fiche élève (voir annexe 1) →Du sable →Des graviers →Du coton →De l’eau mélangée à de la terre →Du charbon de bois pilé →Filtre à café →Passoire →Des récipients

30 min

Explication du déroulement de la séance : →L’enseignant propose d’utiliser la filtration sur colonne et explique la démarche à suivre. →Expérimentation : les élèves se répartissent en groupe (les mêmes que la séance précédente) et effectuent le montage de la colonne. Les bouteilles auront été préalablement découpées et percées.

→Se mettre par groupe (les mêmes que la séance précédente). →Prendre le matériel indiqué par l’enseignant et le mettre sur la table du groupe. →Suivre les consignes de déroulement de l’expérience inscrite sur l’affiche posé sur le tableau.

→Expérimentation par groupe de 4 élèves sur 2 tables d’élèves.

→3 bouteilles en plastiques de 1.5L coupées à 15 cm du fond et percées au fond par groupe. →De l’eau mélangé à de la terre

15min

Conclusion →Observation des résultats obtenus de chaque groupe… →De façon individuelle, les élèves complètent un schéma explicatif de l’expérience réalisée et font la description du résultat obtenu.

→Faire une légende. →Déposer son cahier sur le bureau de l’enseignante une fois le travail terminé. →Ranger le matériel et nettoyer son espace de travail.

→Toujours par groupe de 4. →Puis retour chacun à sa place.

→Cahier des élèves →fiche élève (annexe 2) →Leurs matériels d’écolier (trousse, règle…)

Afin de pouvoir intégrer cette séance dans un module nous l’avons conçue selon la technique d’investigation scientifique . Cette démarche s’appuie sur le questionnement des élèves sur le monde réel pour mener à bien une expérience. Elle se divise en 6 temps :

1) Un temps pour découvrir 2) Un temps pour se questionner 3) Un temps pour exprimer ses idées 4) Un temps pour chercher 5) Un temps pour communiquer 6) Un temps pour structurer

On retrouve alors ces différentes étapes dans le déroulement de notre séance.

Matériels nécessaires pour l’expérimentation d’une filtration en colonne :

Remarque : Sur le schéma on peut constater la présence de : ➔ La pince ➔ D’une bougie ➔ D’un cutter ➔ D’un clou ➔ D’un crayon Ces éléments ont servi pour percer et couper les bouteilles afin de les donner prêtes à l’usage aux élèves.

Choix des matériaux : Si nous avons choisi des matériaux comme le charbon, le gravier, le sable ou même le coton nous avions différentes raisons. En effet, les graviers et le sable sont des produits d’érosions et jouent donc un rôle important dans la filtration de l’eau car ils représentent des couches qui se laissent traverser (couches autrement dit perméables). De plus ces éléments et le coton ont un rôle de « granulométrie » puisqu’ils sont utilisés pour filtrer les particules de plus en plus petites présentent dans l’eau. Le charbon, quant à lui, nous est nécessaire puisqu’il permet la décoloration de l’eau et absorbe les matières organiques restantes. Analyse critique de l’expérimentation : Lors de notre expérimentation nous avons pu constater que celle-ci est accessible aux élèves mais à certaines conditions. En effet, il est nécessaire de mettre suffisamment de coton pour favoriser l’éclaircissement de l’eau, sinon l’eau restera assez trouble. Durant la séance, il faut mettre à la disposition des enfants le matériel nécessaire préparé (coupé et percé) afin de ne pas perdre de temps pour la filtration, ce qui demande un travail important au préalable pour l’enseignant mais aussi une organisation irréprochable quant à la gestion du matériel de chacun lors de la séance. Nous avons remarqué que l’expérimentation nécessiterait beaucoup de déplacements de la part des enfants et donc que l’enseignant devra veiller à ce qu’ils soient attentifs. De plus le travail demandé est à faire par groupe en ilots, l’enseignant va donc devoir maintenir le calme tout en leur laissant de l’autonomie. Le travail en groupe impose aussi à l’enseignant de préparer ses groupes avant la séance pour mêler les élèves entre eux. Former les groupes avant lui permettra de créer des échanges entre les élèves de différents niveaux. Il s’agit alors d’expérimentations en autonomie de la part des enfants sous la surveillance de l’enseignant qui va aussi guider les enfants dans leur manipulation, afin de mener leur filtration en colonne jusqu’à la fin.

Quelques représentations de l’expérience :

Webographie : http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11026/filtration-de-leau-boueuse http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11032/la-filtration-de-leau-et-la-recherche-de-bacteries

Annexe 1 :

Fiche élève : Comment nettoyer 1) Filtre l’eau

de l’eau boueuse ?

boueuse avec divers matériaux et met une légende sur les schémas :

Avec des graviers Avec du charbon pilé Avec du sable Avec du coton Avec un filtre à café

2) Indique les résultats obtenus

:

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Annexe 2 :

2) Indique les résultats obtenus

:

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