Fiche d'activité

Objectif général

Savoirs spécifiques à la séquence

Séances

Déroulement chronologique, Consignes données aux élèves, Remarques

Séance 1

interroger le réel

Objectif(s) spécifique(s) :

Se poser des questions précises et cohérentes à propos d'une situation d'observation ou d'expérience.

Les élèves sont répartis par groupe de 4. Ils doivent préparer une liste de questions qu'ils se posent à propos de la croissance des végétaux.

Consigne : quelles questions vous posez-vous concernant la croissance des végétaux ?

Après quelques minutes, chaque groupe expose les questions qui les préoccupent. Ces questions sont discutées collectivement. Dans le même temps, le maître les recense au tableau.

Les questions sont classées par famille en fonction du thème évoqué.

Un choix est fait par la classe parmi les questions posées en fonction de leur intérêt et de leur caractère productif.

Questions posées par les élèves et choisies par eux :

• Comment une plante peut-elle pousser à partir d'une graine ?
• De quoi se nourrissent les végétaux verts ?Comment se nourrissent-ils ?
  

Ces questions constitueront le fil rouge des activités à venir.

Séance 2

Iisoler des paramètres et les vérifier expérimentalement

Objectif(s) spécifique(s) :

Emettre une hypothèse argumentée.
Imaginer (avec l'aide du maître), un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l'on se pose.
Participer à la construction d'un dispositif expérimental ou d'observation.
Isoler des paramètres.

Phase 1 : (travail par groupe de 4)

Le maître a ramené des graines dans la classe. Il s'agit maintenant de comprendre comment ces graines vont germer.
Consigne : Qu'est-ce qui vous paraît important pour permettre à la graine de se transformer en plant ?

Matériel pour chaque groupe de 4:

• Graines de cresson alénois (ces graines sont intéressantes en raison de leur vitesse de croissance),
• 2 loupes,
• un fond de bouteille en plastique.

Les groupes doivent déterminer les paramètres supposés responsables de la germination des graines qu'ils ont à leur disposition.

Phase 2 : (collectif)

Bilan du travail des groupes. Un représentant de chaque groupe fait état des hypothèses. Le maître consigne au tableau les différentes hypothèses suggérées.

Commentaires des élèves : Il faut de l'eau, de la terre, et de la lumière.

Phase 3 : (travail par groupe de 4)

Questions : Quelles installations faut-il mettre en place pour vérifier ce que vous venez de suggérer ? ou comment vérifier l'influence de chacun des paramètres énoncés ?

Phase 4 : (collectif)

Mise en commun des propositions des groupes.

Commentaires des élèves : Il faut semer des graines dans de la terre, qui sera arrosée et éclairée par la lumière du soleil. Puis, refaire cela trois fois en enlevant dans l'un d'eux la terre, dans un autre l'eau, et "cacher" le dernier de la lumière. Il suffira de comparer l'évolution de la germination des graines dans chaque cas.

Remarque : Il s'agit d'isoler les paramètres supposés responsables de la germination de la graine pour pouvoir déterminer les dispositifs qui seront comparés à un dispositif "témoin".

Question : Comment pourrait-on faire pour contrôler l'absorption d'eau par le plant ?

Commentaires des élèves : Il faut mettre la même quantité d'eau en mesurant.

Le maître présente le plan d'un dispositif simple permettant de contrôler l'eau absorbée (Cf. voir document détaillant le dispositif expérimental).

Remarque : Une partie de l'eau disparaîtra probablement par évaporation. On pourra supposer identique cette évaporation dans chaque dispositif soumis a priori aux mêmes conditions d'aération et de température. Au moment de la mise en terre, il est nécessaire de s'assurer que la terre soit légèrement humidifiée.

Phase 5 : (travail par groupe de 4)

Matériel pour chaque groupe :

• 4 bouteilles en plastique PVC vides,
• deux paires de ciseaux,
• un rouleau de scotch,
• une seringue,
• un tube plastique souple,
• du coton,
• du terreau,
• des graines de cresson alénois,
• de l'eau.

Par groupe, les élèves réalisent les 4 dispositifs en les caractérisant par des icônes symbolisant les paramètres auxquels ils sont soumis.

L'eau peut être introduite dans le fond de bouteille à l'aide d'une seringue et d'un tube souple. Les élèves devront signaler à l'aide d'un crayon, le niveau atteint par l'eau, en début d'expérience pour pouvoir apprécier la quantité d'eau absorbée.

Les dispositifs sont abandonnés une semaine dans des endroits bien choisis.

Phase 6 : (individuel ou par groupe de 4)

Les élèves font un compte rendu écrit de l'expérience mise en oeuvre dans leur cahier d'expérience en précisant les hypothèses dont ils cherchent à vérifier la validité.

Séances 3 et 4

Recueil des résultats, premières interprétations

Objectifs spécifiques :

Etre capable d'observer finement.
Repérer des régularités dans l'observation de faits semblables.
Isoler des paramètres.
Savoir interpréter des faits expérimentaux.

Séance 3, Phase 1 : (collectif)

Le maître demande à un élève de rappeler les hypothèses formulées à la séance 2 et à un autre de décrire précisément le protocole expérimental mis en place.

Séance 3, Phase 2 : (travail par groupe de 4)

Chaque groupe récupère les quatre dispositifs réalisés à la séance 2.

Q : Pour chaque dispositif, que pouvez-vous observer? Que peut-on en dire ?

Les élèves examinent chaque dispositif et font par groupe une description des changements observés. Dans le même temps, ils préparent une première interprétation des résultats de l'expérience en discutant.

Séance 3, Phase 3 : (collectif)

Un représentant de chaque groupe présente les résultats provisoires des observations réalisées. Ces résultats sont comparés à ceux des autres groupes.

Commentaires des élèves :

Remarque : il est possible de déterminer la quantité d'eau absorbée en rajoutant de l'eau dans les dispositifs qui en contenaient à l'aide d'une seringue graduée jusqu'au niveau signalé d'un trait. Cette information est utile à titre de comparaison lors de futures observations pour connaître la quantité approximative d'eau prélevée par les plants à un certain stade de son développement.

Les élèves proposent alors des conclusions provisoires qui seront comparées aux prochaines observations.

Commentaires des élèves : pour que la graine de cresson puisse germer et se développer, il lui faut nécessairement de l'eau. Son développement dépend apparemment aussi de la lumière, sans laquelle, le plant semble "malade" ou "fané". L'absence ou la présence de la terre ne semble avoir aucune influence dans le développement du plant de cresson.

Séance 3, Phase 4 : (individuel ou par groupe de 4)

Les élèves font un compte rendu écrit des résultats de l'expérience après une semaine dans leur cahier d'expériences. Des dessins peuvent venir compléter les commentaires.

Séance 4 (une semaine plus tard)

(Même déroulement)

Le maître demande aux élèves ce qu'ils cherchent à savoir après qu'une nouvelle semaine soit passée.

Commentaires des élèves :

• Dans le dispositif témoin, est-ce que le plant de cresson "pousse" normalement ?
• Dans le dispositif privé d'eau, est-ce que les graines ont fini par germer ?
• Dans le dispositif privé de terre, est-ce que la croissance des plants a été affecté par l'absence de terre ?
• Dans le dispositif privé de lumière, les plants ont-ils changer de couleur ?

Commentaires des élèves après observation :

Les élèves complètent les informations déjà recueillies dans leur cahier d'expériences.

Le maître indique aux élèves que leurs conclusions provisoires se confirment expérimentalement. Il leur reste à vérifier par la recherche documentaire que rien n'a été oublié.

Remarque : laisser l'expérience se poursuivre deux à trois semaines supplémentaires, afin de pouvoir continuer le travail d'évaluation des besoins en eau (quantité) et effectuer les prélèvements des séances 6 et 7.

Séance 5

Recourir à la documentation scientifique

Objectifs spécifiques :

Etre capable d'évaluer la validité des observations réalisées et les confronter aux savoirs établis que l'on a trouvé dans la documentation scientifique.

Savoir que les végétaux chlorophylliens ont besoin d'eau, de substances minérales (existant dans le sol), de lumière et de dioxyde de carbone pour vivre.

Remarque : Les documents 3 et 4 sont difficiles à analyser pour des élèves de fin de cycle II. Il est conseillé de s'en tenir à l'analyse des documents 1 et 2 pour les élèves de cycle II.

Phase 1 : (collectif)

Pour en savoir un peu plus sur le développement des végétaux cholorophylliens, le maître propose aux élèves d'examiner des documents scientifiques. Un élève est tout d'abord chargé de rappeler ce qui a été découvert lors des séances précédentes.

Le maître recentre la problématique à travers un jeu de questions qu'il note au tableau :

• Est-ce que l'eau et la lumière suffisent vraiment au développement des végétaux verts ?
• Si non, de quoi ont-ils besoin encore ?
• Où trouvent-ils ces besoins dans l'environnement?

Phase 2 : (travail par groupe de 4)

Le maître distribue 4 documents (ou 2 pour les élèves de cycle II). Les élèves en prennent connaissance puis préparent ensemble des réponses aux questions posées précédemment.

Remarque : l'étude de la croissance des végétaux s'est limitée jusqu'à présent à l'étude du cresson alénois. Les documents proposés supposent implicitement que les arbres soient classés dans la catégorie des végétaux "verts". Il n'est pas inutile de s'assurer que cette idée est acceptable pour les élèves.

Matériel nécessaire : les documents 1, 2, 3 et 4.

Phase 3 : (collectif)

Mise en commun des informations recueillies par les groupes d'élèves. Un représentant de chaque groupe fait état des informations recueillies oralement. Chaque information est commentée et discutée par le groupe classe.

Commentaires des élèves :

Remarques : les documents ne font pas état des dégradations préjudiciables à l'environnement en cas d'usage abusif d'engrais. Cette question pourra être discutée. La notion de gaz carbonique suppose la connaissance de l'état gazeux de la matière.

Phase 4 : (individuel ou par groupe de 4)

Le maître demande à un élève de faire le bilan des informations récoltées.

Commentaires des élèves : les végétaux verts ont également un besoin vital en sels minéraux (présents dans le sol et l'eau). On ne sait pas si le gaz carbonique (présent dans l'air) est vital pour les végétaux verts, en revanche on sait qu'il favorise leur croissance.

Les élèves font un compte rendu de leurs découvertes sur leur cahier d'expériences.

Séance 6

Poursuivre l'investigation

Objectifs spécifiques :

Emettre une hypothèse argumentée.

Imaginer (avec l'aide du maître), un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l'on se pose.

Participer à la construction d'un dispositif expérimental ou d'observation.

Phase 1 : (collectif)

Le maître rappelle aux élèves qu'ils connaissent désormais les besoins des végétaux verts (un élève peut être chargé de les énumérer). Il reste à savoir comment ils prélèvent ces besoins dans leur environnement.

Q : Comment les végétaux puisent-ils l'eau ? Les sels minéraux ? La lumière ?

Commentaires des élèves : l'eau et les sels minéraux sont probablement puisés par les racines, et la lumière, par les feuilles.

Remarque : pour émettre ces hypothèses, les élèves sont guidés à la fois par leurs conceptions initiales (les racines sont dans le sol, l'eau et les sels minéraux sont aussi dans le sol, donc ce sont les racines qui les puisent) que par les informations recueillies lors des observations précédentes (les feuilles s'orientent toujours vers la source de lumière).

Phase 2 : (travail par groupe de 4)

Les élèves doivent déterminer des protocoles expérimentaux permettant de valider les hypothèses émises. Travaillant par groupe de 4, ils doivent les imaginer.

Q : Dans le cas du cresson, comment pourrait-on vérifier que l'eau et les sels minéraux sont puisés par les racines ? Comment pourrait-on vérifier que ce sont bien les feuilles qui captent la lumière ?

Phase 3 : (collectif)

Le maître invite un représentant de chaque groupe à présenter les conclusions du travail réalisé collectivement en le justifiant. Guidés par le maître, les élèves affinent leurs propositions dans le but de définir des protocoles expérimentaux réalisables.

Commentaires des élèves :

• Deux idées sont proposées pour vérifier que l'eau et les sels minéraux sont puisés par les racines :

1/ Prélever un plant de cresson dans le dispositif témoin. Le planter "à l'envers " (les racines sont au-dessus, les feuilles et la tige sont plantés dans de la terre humide). Empêcher tout contact entre les racines et la terre humide. Refaire la même chose en plantant uniquement la tige (Cf. représentation du dispositif proposé).(expérience n°1)

Prévision des élèves : Si les racines sont importantes pour puiser l'eau et les sels minéraux, alors les plants ne devraient pas pouvoir se développer.(expérience n°2)

2/ Prélever un plant de cresson dans le dispositif témoin. Couper les racines et le replanter.

Prévision des élèves : Si les racines sont importantes pour puiser l'eau et les sels minéraux, alors un plant dépourvu de racines ne devrait pas pouvoir se développer.

• Afin de vérifier que les feuilles captent la lumière, un élève propose d'isoler les feuilles d'un plant sous une enveloppe de papier aluminium.(expérience n°3)

Prévision des élèves : Si les feuilles captent bien la lumière, alors un plant dont les feuilles sont isolées de la lumière ne devrait pas pouvoir se développer.

Phase 4 : (travail par groupe de 4)

Matériel nécessaire par groupe de 4 :

• 4 fonds de bouteille plastique (pour chaque expérience),
• 4 plants de cresson prélevés dans le dispositif témoin de chaque groupe (pour chaque expérience),
• 2 morceaux rectangulaires de papier cartonné (expérience n°1),
• 20g de pâte à modeler (expérience n°1),
• de la terre humidifiée (pour chaque expérience),
• un morceau de papier aluminium (expérience n°3),
• une paire de ciseaux (expérience n°2).

Les élèves mettent en oeuvre les expériences proposées, puis font un compte rendu écrit de leur travail sur leur cahier d'expériences.

Séance 7

Interpréter de nouveaux résultats expérimentaux et les comparer à la documentation scientifique

Objectifs spécifiques :

Savoir interpréter des faits expérimentaux.

Savoir que les végétaux chlorophylliens puisent l'eau et les substances minérales dans la terre par les racines et qu'ils captent la lumière et le dioxyde de carbone par les feuilles.

Savoir exploiter les informations proposées par un schéma à caractère scientifique.

Phase 1 : (collectif)

Le maître demande aux élèves de rappeler les hypothèses formulées et le protocole expérimental mis en place.

Phase 2 : (travail par groupe de 4)

Les élèves doivent faire le bilan de l'expérimentation menée. Après observation, ils tirent une interprétation des résultats expérimentaux obtenus.

Phase 3 : (collectif)

Chaque groupe fait état de ses observations, de ses interprétations et de ses conclusions. Avec l'aide du maître, les élèves les discutent et les comparent.

Commentaires des élèves :

Remarque : une question peut se poser à l'issue de ce travail concernant la présence d'eau dans le papier aluminium. Elle pourra être examinée à travers l'analyse du document à venir.

Phase 4 : (travail individuel ou par groupe)

Le maître distribue un document scientifique (schéma), les élèves doivent comparer leurs résultats et interprétations avec ce document.

Phase 5 : (collectif)

Le maître propose de faire un bilan collectif des découvertes faites après l'analyse des faits expérimentaux d'une part, et du document scientifique d'autre part.

Commentaires des élèves :

L'eau et les sels minéraux sont puisés par les racines, les feuilles captent la lumière nécessaire au végétal. L'expérimentation confirme ces informations. De plus, on apprend par le document que le dioxyde de carbone est prélevé par les feuilles, et également que celles-ci rejettent de l'eau, ce qui explique nos constatations.

Phase 6 : (individuel ou travail par groupe de 4)

Les élèves font état de leurs résultats et interprétations dans leur cahier d'expériences.