Marcel Thouin Résoudre · Résoudre DES PROBLÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES AU PRÉSCOLAIRE ET AU PRIMAIRE Marcel Thouin DES PROBLÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES AU

RésoudreDES PROBLÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUESAU PRÉSCOLAIRE ET AU PRIMAIRE

Marcel Thouin

DES

PRO

BLÈM

ES S

CIEN

TIFI

QUE

S ET

TEC

HN

OLO

GIQ

UES A

U PR

ÉSCO

LAIR

E

ET A

U PR

IMAI

RER

ésou

dre

Mar

cel Th

ouin

Il existe un grand nombre de livres contenant des activités scientifiques pour les enfants d’âge préscolaire et primaire. Malheureusement, ces activités sont souvent de simples recettes

dont il suffit de suivre les étapes pour parvenir au résultat décrit, ce qui n’est pas tellement formateur. Les problèmes du présent ouvrage, construits selon une approche qui s’inspire des plus récentes recherches en didactique des sciences, se distinguent de ce genre d’activités par le fait notamment qu’ils visent à faire évoluer les conceptions non scientifiques fréquentes chez les élèves de cet âge, qu’ils comportent tous plusieurs solutions ou approches possibles et qu’ils permettent graduellement de parvenir à une meilleure compréhension de la véritable nature du travail scientifique.

Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire a d’abord été conçu pour les enseignants qui cherchent des activités simples et faciles à réaliser pour enrichir leur façon d’aborder les sciences et la technologie au préscolaire et au primaire. Il s’adresse également à toute personne travaillant dans le domaine du loisir scientifique qui désire augmenter le nombre et la qualité des activités qu’elle peut proposer aux enfants dont elle est responsable.

Une introduction traite de l’enseignement des sciences et de la technologie au préscolaire et au primaire. Il y est notamment question des conceptions des élèves et des trois grands types d’activités qui peuvent contribuer à les faire évoluer : les activités fonctionnelles, les activités de résolution de problèmes – qui constituent l’essentiel de l’ouvrage – et les activités de structuration. Suivent 26 modules qui comportent près de 360 problèmes. Ces modules portent, par exemple, sur les forces et les mouvements, la chaleur et la pression, l’électricité et le magnétisme, la lumière et le son, les composés et les réactions chimiques, l’industrie chimique, le système solaire, les étoiles et les galaxies, l’écorce terrestre et les océans, l’atmosphère, les animaux et les êtres humains, les végétaux, l’environnement, les techniques de la fabrication, de la construction et de l’architecture, les techniques du mouvement, les techniques de la lumière, du son et des communications, les techniques de la chaleur ainsi que les techniques du vêtement et de l’alimentation.

Des annexes donnent des indications précieuses sur l’évaluation des apprentissages, le matériel nécessaire à la réalisation des problèmes et la sécurité entourant la résolution de ceux-ci.

Cet ouvrage est une nouvelle édition entièrement revue et augmentée de Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire, un best-seller dans le domaine. Plus de 60 % des problèmes sont entièrement nouveaux ; les autres ont tous été améliorés.

Marcel Thouin est professeur titulaire de didactique des sciences à la Faculté des sciences de l’éducation de l’Université de Montréal. Il est l’auteur de nombreux articles et volumes dans le domaine de l’enseignement des sciences.

ISBN 2-89544-089-1

,!7IC8J5-eeaijf!

MM-ResoudreCOUV.indd 1 14/02/06 15:21:42

Extrait de la publication

Resoudre Probl.2 EP.indd 1 14/02/06 09:13:29








Révision : Dominique JohnsonImpression : Marquis Imprimeur inc.

© Éditions MultiMondes, 2006 ISBN 2-89544-089-1 Dépôt légal – Bibliothèque nationale du Québec, 2006 Dépôt légal – Bibliothèque nationale du Canada, 2006

ÉDItIoNS MultIMoNDeS930, rue Pouliot Sainte-Foy (Québec) G1V 3N9 CANADAtéléphone : (418) 651-3885 téléphone sans frais depuis l’Amérique du Nord : 1 800 840-3029 télécopie : (418) 651-6822 télécopie sans frais depuis l’Amérique du Nord : 1 888 303-5931 [email protected] http://www.multim.com

Distribution au CanaDaPrologue inc. 1650, boul. lionel-Bertrand Boisbriand (Québec) J7H 1N7 CANADAtéléphone : (450) 434-0306tél. sans frais : 1 800 363-2864télécopie : (450) 434-2627téléc. sans frais : 1 800 [email protected]://www.prologue.ca

Distribution en FranCeLibrairie du Québec 30, rue Gay-lussac 75005 Paris FRANCetéléphone : 01 43 54 49 02 télécopie : 01 43 54 39 15 [email protected] http://www.librairieduquebec.fr

Distribution péDagogique en FranCele Catalogue francophone5, rue du Moulin à vent89140 Pont-sur-Yonnetéléphone : 03 86 67 01 68télécopie : 03 86 67 24 86 [email protected]

Distribution en belgiqueLibrairie française et québécoise Avenue de tervuren 139 B-1150 Bruxelles BelGIQuetéléphone : +32 2 732.35.32 télécopie : +32 2 732.42.74 [email protected] http://www.vanderdiff.com/

Catalogage avant publication de bibliothèque et archives Canadathouin, Marcel

Résoudre des problèmes scientifique et technologiques au préscolaire et au primaire2e éd. rev. et augm.Publ. antérieurement sous le titre : Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire. [1999?]Comprend des réf. bibliogr.ISBN 2-89544-089-11. Sciences – Problèmes et exercices. 2. technologie – Problèmes et exercices. 3. Sciences – expériences. 4. Jeux scientifiques.

5. Sciences – Étude et enseignement (primaire) – Méthode actives. 6. technologie – Étude et enseignement (Primaire) – Méthodes actives. I. titre. II. titre : Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire.Q182.t46 2006 372.35 C2006-940205-1

Distribution en suisseSERVIDIS SA Rue de l’etraz, 2 CH-1027 loNAY SuISSetéléphone : (021) 803 26 26 télécopie : (021) 803 26 29 [email protected] http://www.servidis.ch

Imprimé avec de l’encre végétale sur du papier 100 % recyclé

Les Éditions MultiMondes reconnaissent l’aide financière du gouvernement du Canada par l’entremise du Programme d’aide au développement de l’industrie de l’édition (PADIÉ) pour leurs activités d’édition. Elles remercient la Société de développement des entreprises culturelles du Québec (SODEC) pour son aide à l’édition et à la promotion.Gouvernement du Québec – Programme de crédit d’impôt pour l’édition de livres – gestion SODEC.

Re�soudre des proble�mes.indd 6 28/03/08 14:36:41


vii

Présentation de l’ouvrage ......................................................................................................................................... 1L’enseignement des sciences et de la technologie au préscolaire et au primaire ................................................. 3

pHYsiqueModule 1 – la structure de la matière 1. la masse et le volume d’un objet changent-ils si l’on modifie la forme de celui-ci ? ................................ 20 2. le fait de transvaser un liquide d’un récipient à un autre récipient de forme différente

en change-t-il la quantité ? ............................................................................................................................. 21 3. l’eau peut-elle changer d’état ? .................................................................................................................... 22 4. les liquides peuvent-ils tous se mêler les uns aux autres ? .......................................................................... 23 5. les substances solides peuvent-elles toutes se dissoudre dans l’eau ? ......................................................... 24 6. Quel est le meilleur liquide pour faire des bulles qui s’envolent ? ............................................................. 25 7. Peut-on voir l’air ? .......................................................................................................................................... 26 8. l’air pèse-t-il quelque chose ? ........................................................................................................................ 27 9. Peut-on transformer de l’eau à l’état gazeux (vapeur) en eau liquide ? .................................................... 28 10. Des substances autres que l’eau peuvent-elles changer d’état ? .................................................................. 29 11. la température de l’eau influence-t-elle la solubilité d’un soluté ? ............................................................ 30 12. Comment peut-on dissoudre la plus grande quantité de sucre ou de sel,

le plus rapidement possible, dans 500 ml d’eau ? ....................................................................................... 31 13. Comment peut-on séparer le poivre et le sel d’un mélange de ces deux substances ? .............................. 32 14. Peut-on étirer une bande élastique indéfiniment ? ...................................................................................... 33 15. la forme d’une bulle de savon est-elle toujours sphérique ? ...................................................................... 34 16. Peut-on voir le mouvement des molécules ? ................................................................................................. 35

Module 2 – les forces et les mouvements 1. les plus gros objets sont-ils toujours les plus lourds ? .................................................................................. 36 2. Quels sont les objets qui flottent et quels sont ceux qui coulent ? .............................................................. 37 3. Peut-on faire flotter un objet qui, normalement, coule ? ............................................................................ 38 4. Peut-on faire couler une orange ? ................................................................................................................. 39 5. À quoi un levier peut-il servir ? ...................................................................................................................... 40 6. Comment peut-on déplacer une boîte assez lourde ? .................................................................................. 41 7. Comment peut-on élever ou soulever un objet sans trop forcer ? .............................................................. 42 8. Peut-on fabriquer un instrument pour peser des objets ? ........................................................................... 43 9. Peut-on estimer ou mesurer le poids d’une graine de tournesol ? ............................................................. 44 10. Peut-on estimer ou mesurer le volume d’un objet ? .................................................................................... 45 11. un objet semble-t-il moins lourd quand il est plongé dans un liquide ? .................................................... 46 12. les objets creux flottent-ils tous et les objets pleins coulent-ils tous ? ........................................................ 47 13. un objet flotte-t-il mieux dans un récipient très profond ? ......................................................................... 48 14. la surface d’un liquide est-elle toujours perpendiculaire aux côtés du récipient

dans lequel le liquide se trouve ? ................................................................................................................... 49 15. Comment faut-il pointer une flèche lancée avec un arc pour qu’elle franchisse

la distance maximale ? ................................................................................................................................... 50 16. Peut-on produire des ondes visibles ? ........................................................................................................... 51 17. un objet tombe-t-il avec une vitesse constante ? .......................................................................................... 52 18. les objets lourds tombent-ils plus vite que les objets légers ? ..................................................................... 53 19. un objet tombe-t-il à la même vitesse dans tous les milieux ? ..................................................................... 54

Table des matières



viii Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire

Table des matières

20. Sur quel type de surface un objet glisse-t-il le mieux ? ................................................................................. 55 21. Peut-on faire varier la période d’oscillation d’un pendule ? ....................................................................... 56 22. Comment peut-on montrer que toute action est accompagnée d’une réaction ? ..................................... 57 23. Deux ou plusieurs forces peuvent-elles s’annuler ? ...................................................................................... 58 24. Pourquoi ne tombe-t-on pas d’un manège même si, par moments, on se retrouve la tête en bas ? ......... 59 25. Peut-on faire tenir en équilibre des objets qui, à première vue, ne semblent pas pouvoir

tenir en équilibre ? ......................................................................................................................................... 60

Module 3 – la chaleur et la pression 1. Peut-on former un courant d’air ou du vent ? ............................................................................................. 61 2. Peut-on détecter un très faible courant d’air ? ............................................................................................. 62 3. Comment se déplace l’air chaud ? ................................................................................................................ 63 4. Comment peut-on faire fondre de la glace le plus rapidement possible ? ................................................. 64 5. Peut-on fabriquer un instrument pour estimer l’augmentation de la température ? ................................ 65 6. Avec quelle unité peut-on mesurer la température ? ................................................................................... 67 7. Quelle est la température du mélange de deux quantités d’eau ? .............................................................. 68 8. la friction peut-elle causer de la chaleur ? ................................................................................................... 69 9. l’eau gèle-t-elle toujours à la même température ? ..................................................................................... 70 10. Dans un récipient, l’eau est-elle toujours à la même température à toutes les profondeurs ? ................. 71 11. l’air chaud prend-il plus de place que l’air froid ? ...................................................................................... 72 12. Peut-on accélérer l’évaporation de l’eau ? .................................................................................................... 74 13. Comment peut-on faire sortir l’eau d’une bouteille le plus rapidement possible ? .................................. 75 14. Peut-on déterminer si un matériau est plus ou moins bon conducteur de chaleur ? ................................ 76 15. l’eau en ébullition vive est-elle plus chaude que l’eau en ébullition lente ? ............................................. 77 16. la vapeur d’eau est-elle plus chaude ou moins chaude que l’eau bouillante dont elle s’échappe ? ........ 78 17. Peut-on mettre un récipient inflammable en contact avec une flamme sans qu’il ne prenne feu ? ........ 79 18. Peut-on utiliser la pression de l’air comme force utile ? .............................................................................. 80 19. un courant d’air peut-il causer une baisse de pression ? ............................................................................. 81 20. Peut-on retourner un verre qui contient de l’eau sans que l’eau tombe ? ................................................. 82 21. Peut-on empêcher de l’eau de sortir d’une bouteille trouée sur le côté ? ................................................. 83 22. Peut-on faire passer de l’eau d’un récipient à un autre sans transvaser directement le contenu ? .......... 84

Module 4 – l’électricité et le magnétisme 1. un aimant attire-t-il tous les objets ? ............................................................................................................. 85 2. la force d’attraction d’un aimant peut-elle agir à travers certains matériaux ? ......................................... 86 3. Peut-on faire tenir un ballon en baudruche sur un mur ? .......................................................................... 87 4. Peut-on savoir quel aimant produit la plus grande force d’attraction magnétique ? ................................ 88 5. Peut-on produire de l’électricité statique ? ................................................................................................... 89 6. De l’électricité statique peut-elle s’accumuler sur tous les objets ? ............................................................. 90 7. Peut-on produire des étincelles avec de l’électricité statique ? ................................................................... 91 8. l’électricité statique produit-elle toujours une force d’attraction ? ........................................................... 92 9. Peut-on allumer une ampoule à l’aide d’une pile et de fil ? ....................................................................... 93 10. Peut-on interrompre le passage du courant électrique ? ............................................................................. 94 11. Peut-on brancher plusieurs ampoules à une même pile ? ........................................................................... 95 12. Peut-on produire de la chaleur avec de l’électricité ? .................................................................................. 96 13. Peut-on produire de la lumière avec de l’électricité ? ................................................................................. 97 14. Peut-on créer un aimant ? .............................................................................................................................. 98 15. Peut-on voir le champ magnétique autour d’un aimant ? ........................................................................... 99 16. Peut-on produire du courant électrique ? .................................................................................................. 100 17. le courant électrique passe-t-il dans n’importe quelle substance ? .......................................................... 102 18. Peut-on fabriquer une pile avec n’importe quelle combinaison de deux métaux ? ................................ 103


ix

Table des matières

19. les solutions sont-elles toutes conductrices ? ............................................................................................. 104 20. un courant électrique produit-il un champ magnétique ? ........................................................................ 105

Module 5 – la lumière et le son 1. Peut-on reconnaître un objet d’après son ombre ? .................................................................................... 106 2. la lumière passe-t-elle à travers tous les objets ? ........................................................................................ 107 3. l’image d’un objet, dans un miroir, est-elle identique à l’objet ? ............................................................. 108 4. Peut-on faire varier le son produit par divers objets ? ................................................................................ 109 5. Peut-on déterminer la trajectoire de la lumière ? ...................................................................................... 110 6. Peut-on rendre un rayon de lumière visible ? ............................................................................................. 111 7. les miroirs sont-ils les seuls objets qui réfléchissent la lumière ? ............................................................. 112 8. Peut-on faire dévier de la lumière ? ............................................................................................................ 113 9. Peut-on concentrer de la lumière en un seul point ? ................................................................................. 114 10. Peut-on former une tache de lumière sur un carton noir ? ...................................................................... 115 11. Peut-on former une image virtuelle d’un objet ? ....................................................................................... 116 12. Peut-on agrandir du texte ou des illustrations sans utiliser de loupe ou de microscope ? ...................... 117 13. Peut-on obtenir d’autres couleurs à partir du jaune, du cyan et du magenta ? ....................................... 118 14. le mélange des couleurs donne-t-il du noir, du blanc ou une autre couleur ? ....................................... 119 15. Peut-on décomposer de la lumière blanche en plusieurs couleurs ? ........................................................ 120 16. Quels sont les matériaux qui insonorisent le mieux ? ................................................................................ 122 17. Peut-on amplifier le son produit par la vibration d’une bande élastique ? .............................................. 123 18. Peut-on voir la production ou les effets d’un son ? .................................................................................... 124 19. Peut-on mesurer des distances à l’aide du son ? ......................................................................................... 125

CHiMie Module 6 – les éléments, les composés et les réactions chimiques 1. existe-t-il plusieurs sortes de sucres ? .......................................................................................................... 128 2. Avec quoi le vinaigre réagit-il ? .................................................................................................................... 129 3. Peut-on empêcher des objets en fer de rouiller ? ....................................................................................... 131 4. les cristaux sont-ils tous identiques ? .......................................................................................................... 132 5. Peut-on fabriquer des cristaux ? .................................................................................................................. 133 6. De l’eau peut-elle passer à travers une membrane ? .................................................................................. 134 7. Peut-on savoir si un liquide est acide ou basique ? ..................................................................................... 135 8. Peut-on neutraliser un acide ou une base ? ................................................................................................ 137 9. les métaux sont-ils tous identiques ? .......................................................................................................... 139 10. les métaux s’oxydent-ils tous aussi facilement ? ........................................................................................ 140 11. Peut-on modifier la vitesse d’une réaction chimique ? .............................................................................. 141

Module 7 – l’industrie chimique 1. les papiers sont-ils tous identiques ? ........................................................................................................... 142 2. Peut-on fabriquer du papier recyclé ? ......................................................................................................... 143 3. Peut-on fabriquer de la colle ? ..................................................................................................................... 144 4. Que peut-on faire avec du polystyrène expansé ? ...................................................................................... 145 5. Quelle marque d’essuie-tout est la plus absorbante ? ................................................................................ 146 6. Peut-on fabriquer un parfum ? .................................................................................................................... 147 7. Peut-on faire sa propre préparation pour céramique ? ............................................................................. 148 8. les substances utilisées pour colorer une surface sont-elles toutes semblables ? .................................... 149 9. Peut-on décolorer du papier de couleur ? .................................................................................................. 150 10. les colles sont-elles toutes semblables ? ...................................................................................................... 151 11. les rubans adhésifs sont-ils tous identiques ? ............................................................................................. 152 12. Comment peut-on éteindre un feu ? ........................................................................................................... 153 13. les combustibles sont-ils tous semblables ? ................................................................................................ 154



x Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire

Table des matières

astronoMie Module 8 – la mesure du temps 1. Comment peut-on représenter l’alternance du jour et de la nuit ? .......................................................... 156 2. Peut-on construire un instrument simple pour mesurer le temps ? ......................................................... 157

Module 9 – le système solaire 1. Comment peut-on représenter les phases de la lune ? ............................................................................. 159 2. Comment peut-on représenter les éclipses de Soleil et de lune ? ........................................................... 161 3. Comment peut-on représenter le système solaire ? ................................................................................... 162 4. Comment peut-on représenter la formation d’un cratère de météorite ? ............................................... 163 5. Comment peut-on représenter l’orbite elliptique d’une planète ? ........................................................... 164

Module 10 – les étoiles et les galaxies 1. Comment peut-on classer les objets célestes ? ............................................................................................ 165 2. Comment peut-on représenter le ciel étoilé de l’hémisphère Nord ? ...................................................... 166 3. Peut-on voir notre propre galaxie ? ............................................................................................................. 168

Module 11 – l’observation, la mesure et l’exploration de l’univers 1. Comment peut-on représenter les tailles et les distances du système terre-lune-Soleil ? ...................... 169 2. Comment peut-on observer le Soleil ? ........................................................................................................ 170 3. Comment peut-on observer les objets célestes visibles la nuit ? ................................................................ 171

sCienCes De la terre Module 12 – le globe terrestre 1. Peut-on déterminer dans quelle direction se trouve le Nord ? ................................................................. 174 2. Peut-on fabriquer une boussole ? ................................................................................................................ 175 3. Comment peut-on représenter et expliquer les saisons ? .......................................................................... 176 4. Comment peut-on situer un lieu sur une carte du monde ? ..................................................................... 177 5. Comment peut-on représenter la surface de la terre ? ............................................................................. 178

Module 13 – l’écorce terrestre et les océans 1. les roches sont-elles toutes identiques ? ..................................................................................................... 179 2. les sols sont-ils tous identiques ? ................................................................................................................. 180 3. Que peut-on faire avec des cailloux et des pierres ? .................................................................................. 181 4. Comment peut-on représenter l’érosion causée par l’eau à l’état liquide ? ............................................ 182 5. Comment peut-on représenter l’érosion causée par le gel ? ..................................................................... 183 6. Comment peut-on représenter l’érosion causée par le vent ? ................................................................... 184 7. Peut-on réduire l’érosion causée par l’eau et le vent ? .............................................................................. 185 8. Comment peut-on représenter la formation du delta d’un cours d’eau ? ............................................... 186 9. Comment peut-on représenter et expliquer la variation de la taille des vagues ? ................................... 187 10. Peut-on déterminer le relief du fond d’un plan d’eau ou d’un cours d’eau ? ......................................... 188 11. Peut-on estimer la dureté d’un matériau ? ................................................................................................. 189 12. Comment peut-on représenter un volcan ? ................................................................................................ 190 13. Peut-on construire un détecteur rudimentaire de tremblement de terre ? ............................................. 191 14. Quelles sont les proportions immergées et émergées du volume d’un iceberg ? .................................... 192 15. Comment peut-on représenter la structure interne de la terre ? ............................................................. 193 16. Comment peut-on représenter l’âge des couches rocheuses ? .................................................................. 194

Module 14 – l’atmosphère 1. les nuages sont-ils tous identiques ? ........................................................................................................... 195 2. Peut-on estimer ou mesurer la quantité des précipitations ? .................................................................... 196 3. Peut-on déterminer la direction du vent ? .................................................................................................. 198 4. Peut-on estimer ou mesurer la température extérieure ? .......................................................................... 200


xi

Table des matières

5. Comment peut-on représenter le cycle de l’eau ? ...................................................................................... 202 6. Peut-on prévoir le temps sans se servir d’instruments météorologiques ? ............................................... 203 7. Peut-on estimer ou mesurer la vitesse du vent ? ......................................................................................... 205 8. le vent vient-il plus souvent de certaines directions ? ............................................................................... 207 9. Peut-on estimer ou mesurer le taux d’humidité de l’air ? ......................................................................... 208 10. Peut-on estimer ou mesurer la pression atmosphérique ? ......................................................................... 210 11. Peut-on simuler l’effet de serre de l’atmosphère ? ..................................................................................... 212

biologie et MéDeCine Module 15 – la classification et l’évolution des êtres vivants 1. Comment peut-on classifier les animaux ? ................................................................................................. 214 2. Comment peut-on classifier les plantes ? .................................................................................................... 215 3. les fleurs sont-elles toutes identiques ? ...................................................................................................... 216 4. Comment peut-on classifier les arbres et les arbustes ? ............................................................................. 217 5. Comment peut-on classifier les végétaux ? ................................................................................................. 218 6. les champignons sauvages de notre région sont-ils tous semblables ? ..................................................... 220 7. Comment peut-on représenter la formation d’un fossile ? ....................................................................... 221

Module 16 – les animaux et les êtres humains 1. Peut-on grouper des objets et des substances selon diverses sensations ? ................................................ 223 2. Peut-on identifier un objet sans le voir ? ..................................................................................................... 224 3. Quelle nourriture attire les oiseaux qui vivent près de l’école ou de la maison ? .................................... 225 4. Qu’est-ce qu’un animal domestique ? ......................................................................................................... 227 5. Peut-on fabriquer un modèle de l’anatomie de base d’un insecte ? ......................................................... 228 6. À quoi servent le duvet des oiseaux et la fourrure des animaux ? ............................................................ 229 7. Peut-on imaginer un animal qui serait protégé des prédateurs par son apparence ? ............................. 230 8. Comment peut-on classer ou grouper les organes du corps humain ? ..................................................... 231 9. Notre cœur bat-il toujours à la même fréquence ? ..................................................................................... 232 10. Peut-on distinguer tous les aliments uniquement à l’aide de notre langue ? .......................................... 233 11. Des êtres vivants apparaissent-ils spontanément dans les aliments ? ......................................................... 234 12. Peut-on fabriquer un modèle de l’anatomie interne d’un mammifère ? ................................................. 235 13. les insectes ont-ils tous la même forme toute leur vie ? ............................................................................ 236 14. Comment peut-on représenter le battement des ailes d’un oiseau ? ........................................................ 237 15. les muscles se contractent-ils seulement sur commande ? ....................................................................... 238 16. Peut-on mesurer la fréquence cardiaque ? ................................................................................................. 239 17. Peut-on mesurer la capacité pulmonaire ? ................................................................................................. 241 18. Peut-on estimer ou mesurer la température du corps ? ............................................................................. 242 19. le temps de réaction est-il le même pour tous ? ........................................................................................ 243 20. Quelles sont ces poudres blanches ? ........................................................................................................... 244 21. Pourquoi a-t-on besoin de deux yeux pour bien voir ? .............................................................................. 245 22. Pourquoi la pupille de l’œil s’agrandit-elle et se rétrécit-elle ? ................................................................. 246 23. le sens de la vue permet-il de percevoir notre environnement tel qu’il est ? .......................................... 247 24. les saveurs sont-elles perçues par toute la surface de la langue ? ............................................................. 248 25. la langue perçoit-elle aussi bien le goût des aliments secs que le goût des aliments humides ? ............ 249 26. les goûts sont-ils perçus de la même façon par tous ? ............................................................................... 250 27. les mains perçoivent-elles toujours les températures correctement ? ...................................................... 251 28. les diverses parties de notre corps ont-elles toutes la même sensibilité ? ................................................ 252 29. Peut-on fabriquer un modèle du squelette de base des vertébrés ? .......................................................... 253 30. le comportement des insectes qui vivent en colonie est-il organisé ? ...................................................... 254 31. la pression sanguine est-elle toujours la même ? ...................................................................................... 255


xii Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire

Table des matières

Module 17 – les végétaux 1. De quoi une plante a-t-elle besoin pour vivre ? .......................................................................................... 256 2. une plante peut-elle se diriger toute seule vers la lumière ? ..................................................................... 257 3. Comment peut-on s’assurer que des plantes ne manquent pas d’eau ? ................................................... 258 4. les plantes d’intérieur ont-elles toutes besoin de la même quantité d’eau ? ........................................... 259 5. une graine peut-elle germer dans n’importe quelle condition ? ............................................................. 260 6. Peut-on faire pousser une plante à partir d’une graine provenant d’un fruit acheté au marché ? ........ 261 7. la profondeur et l’orientation d’une graine dans la terre ont-elles une influence sur la façon

dont elle pousse ? ......................................................................................................................................... 262 8. un obstacle peut-il facilement empêcher une graine de germer ou une plante de pousser ? ............... 263 9. Peut-on provoquer l’éclosion des bourgeons d’une branche d’arbre ? ................................................... 264 10. Peut-on modifier la couleur d’une fleur blanche ? .................................................................................... 265 11. Comment peut-on conserver des plantes cueillies dans la nature ? .......................................................... 266 12. De l’eau peut-elle monter toute seule ? ...................................................................................................... 267 13. Comment peut-on faire germer des bulbes ? ............................................................................................. 268 14. les plantes transpirent-elles ? ...................................................................................................................... 269 15. Peut-on obtenir une nouvelle plante, à partir d’une plante adulte, sans utiliser

les graines produites par cette plante ? ........................................................................................................270 16. Peut-on favoriser la pollinisation ? .............................................................................................................. 271 17. Peut-on distinguer un fruit d’un légume ? ................................................................................................. 272 18. Que peut-on faire avec du bois ? ................................................................................................................. 273 19. le bois de toutes les espèces d’arbres flotte-t-il ? ....................................................................................... 274

Module 18 – la cellule et la chimie du vivant 1. Peut-on faire pousser des plantes dans n’importe quoi ? .......................................................................... 275 2. Comment peut-on savoir si un aliment contient des matières grasses ? ................................................... 277 3. les feuilles des plantes ont-elles besoin de lumière ? ................................................................................ 278 4. Certaines plantes poussent-elles mieux dans certains types de sols ? ........................................................ 279 5. Peut-on améliorer la qualité d’un sol pour la culture ? ............................................................................. 280 6. Après avoir été cueillis, les fruits et les légumes sont-ils morts ou vivants ? .............................................. 281 7. Peut-on accélérer le mûrissement de fruits qui ont été cueillis avant d’être mûrs ? ................................ 282 8. le poids de fruits laissés à l’air libre durant plusieurs jours demeure-t-il toujours le même ? ............... 283 9. Peut-on réhydrater des fruits secs ? ............................................................................................................. 284 10. les aliments sont-ils tous équivalents ? ....................................................................................................... 285 11. une rondelle de bœuf haché pèse-t-elle la même chose avant et après la cuisson ? ............................... 286 12. Peut-on empêcher des morceaux de pomme de brunir ? ......................................................................... 287 13. existe-t-il des organismes trop petits pour être visibles à l’œil nu ? .......................................................... 288 14. Quelle est la meilleure façon de se laver les mains pour éliminer les bactéries ? .................................... 289 15. les jus de fruit ont-ils tous le même taux d’acidité ? ................................................................................. 290 16. les plantes produisent-elles un gaz ? .......................................................................................................... 292 17. Comment peut-on déclencher l’action de la levure ? ................................................................................ 293 18. Peut-on voir des cellules végétales ou animales ? ....................................................................................... 294

Module 19 – l’environnement 1. les emballages sont-ils tous identiques ? .................................................................................................... 295 2. la neige que l’on trouve sur le sol est-elle propre ? ................................................................................... 297 3. les matériaux recyclables sont-ils tous semblables ? .................................................................................. 299 4. Peut-on clarifier de l’eau sale ? .................................................................................................................... 300 5. Que peut-on faire avec de vieux journaux ? ............................................................................................... 301 6. les plastiques sont-ils tous identiques ? ...................................................................................................... 302 7. De l’eau limpide est-elle nécessairement potable ? .................................................................................... 303 8. Peut-on enlever une flaque d’huile à la surface de l’eau ? ........................................................................ 304



xiii

Table des matières

9. Y a-t-il des particules en suspension dans l’air ? .......................................................................................... 305 10. Quel est l’impact des pluies acides sur la végétation ? ............................................................................... 306 11. Peut-on protéger les plantes contre les insectes et autres invertébrés nuisibles ? .................................... 308 12. Peut-on faire chauffer de l’eau à l’aide du rayonnement solaire ? ........................................................... 310 13. Peut-on construire une maquette de maison efficace sur le plan énergétique ? ..................................... 312

Module 20 – la santé et la maladie 1. Peut-on empêcher la formation de caries dentaires ? ................................................................................ 314 2. Peut-on représenter la façon dont nous verrions notre environnement

sans la perception des couleurs ? ................................................................................................................ 315 3. Peut-on entendre les bruits produits par le cœur et les poumons ? ......................................................... 316 4. Peut-on distinguer de l’eau douce et de l’eau sucrée sans y goûter ? ....................................................... 317 5. Avec quoi peut-on désinfecter une petite plaie ? ....................................................................................... 318

teCHnologieModule 21 – les techniques de la fabrication, de la construction et de l’architecture 1. Peut-on couper une ficelle sans utiliser des ciseaux ? ................................................................................ 320 2. Peut-on fabriquer un couteau rudimentaire ? ............................................................................................ 321 3. Peut-on construire une maquette d’abri ? .................................................................................................. 322 4. Peut-on construire une maquette d’édifice avec un toit ? ......................................................................... 323 5. Peut-on fabriquer un câble rudimentaire ? ................................................................................................ 325 6. Peut-on construire une maquette d’une structure permettant de traverser une rivière ? ....................... 326 7. Peut-on construire une maquette de pyramide ? ....................................................................................... 327 8. Comment peut-on construire la tour la plus haute possible avec des cure-dents

et de la pâte à modeler ? .............................................................................................................................. 328 9. Peut-on construire une maquette de route ? .............................................................................................. 329 10. Peut-on construire une maquette de barrage ? .......................................................................................... 330 11. Peut-on construire une maquette de phare maritime ? ............................................................................. 331 12. Comment peut-on assembler un objet le plus rapidement possible ? ...................................................... 332 13. Peut-on garder un objet sec même en le plongeant dans l’eau ? .............................................................. 333 14. Des coquilles d’œuf peuvent-elles résister à des forces importantes ? ...................................................... 334 15. une feuille de papier peut-elle supporter un poids important ? .............................................................. 335 16. Peut-on trouver la hauteur d’un édifice sans la mesurer directement ? ................................................... 336 17. Comment peut-on savoir si une surface plane est parfaitement horizontale ? ........................................ 337

Module 22 – les techniques du mouvement 1. Peut-on se déplacer sur la neige sans s’enfoncer ? ..................................................................................... 338 2. Peut-on ralentir la chute d’un objet ? ......................................................................................................... 339 3. Comment peut-on construire le planeur qui franchit la plus grande distance ? ..................................... 340 4. Peut-on faire avancer une embarcation sans utiliser de moteur ? ............................................................ 341 5. Comment peut-on faire tourner et diriger une embarcation ? ................................................................. 343 6. la forme et le nombre des voiles d’un voilier ont-ils de l’importance ? ................................................... 344 7. Peut-on empêcher une embarcation de dériver ? ...................................................................................... 345 8. Peut-on transformer des skis de façon à pouvoir remonter une pente enneigée en marchant ? ........... 346 9. Peut-on réduire la friction entre deux surfaces qui doivent se déplacer l’une contre l’autre ? .............. 347 10. Peut-on transmettre le mouvement de rotation d’un axe à un autre ? ..................................................... 348 11. Comment peut-on protéger un œuf pour l’empêcher de se briser en tombant ? ................................... 350 12. Peut-on construire un modèle réduit de véhicule qui amortit les chocs de la route ? ............................ 351 13. Quelle forme peut prendre un cerf-volant ? .............................................................................................. 352 14. Peut-on mesurer avec précision la distance parcourue par un petit train électrique ? ........................... 353 15. Peut-on utiliser la réaction pour propulser un objet ? ............................................................................... 354



xiv Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire

Table des matières

Module 23 – les techniques de la lumière, du son et des communications 1. De quoi peut-on se servir pour se regarder ? .............................................................................................. 355 2. les substances pour écrire ou dessiner sont-elles toutes identiques ? ...................................................... 356 3. Peut-on fabriquer un instrument de musique rudimentaire ? .................................................................. 357 4. Sur quoi peut-on écrire ? ............................................................................................................................. 358 5. Peut-on trouver ou préparer une substance qui permet d’écrire ou de dessiner ? ................................. 359 6. Peut-on fabriquer une plume, un stylo ou un marqueur rudimentaires ? ............................................... 360 7. Comment peut-on reproduire un dessin ? ................................................................................................. 361 8. Peut-on concevoir une façon simple d’écrire plus lisiblement qu’à la main ? ......................................... 362 9. Peut-on imaginer un système qui permet de lire sans voir ? ..................................................................... 363 10. Peut-on créer l’illusion qu’une image est en trois dimensions ? ............................................................... 364 11. Peut-on produire ses propres dessins animés ? .......................................................................................... 365 12. Peut-on concevoir un système simple pour envoyer un message à distance ? .......................................... 366 13. les appareils qui fonctionnent à l’électricité sont-ils tous semblables ? ................................................... 368 14. les enregistrements sonores sont-ils tous de la même qualité ? ............................................................... 369 15. Peut-on transmettre le son de sa voix à une grande distance ? ................................................................. 370 16. Peut-on fabriquer une torche, une lampe ou une bougie artisanales ? .....................................................371 17. les lunettes à verres correcteurs sont-elles toutes identiques ? ................................................................. 372 18. Peut-on emprisonner la lumière ? ............................................................................................................... 373 19. les sources électriques de lumière sont-elles toutes semblables ? ............................................................ 374

Module 24 – les techniques de la chaleur 1. Comment peut-on conserver un glaçon le plus longtemps possible ? ...................................................... 375 2. Peut-on concevoir un récipient isolant ? ..................................................................................................... 376 3. Peut-on fabriquer de la neige artificielle ? .................................................................................................. 377 4. Comment peut-on chauffer un petit morceau de papier assez pour qu’il s’enflamme ? ........................ 378 5. les moteurs sont-ils tous semblables ? ........................................................................................................ 379

Module 25 – les techniques militaires et policières 1. Peut-on concevoir une machine qui lance des projectiles ? ...................................................................... 380 2. Comment peut-on être certain que la personne qui est devant nous est bien celle que l’on pense ? .... 382 3. Comment peut-on identifier l’auteur d’un crime s’il a quitté les lieux ? ................................................. 384

Module 26 – les techniques du vêtement et de l’alimentation 1. Peut-on faire pousser des plantes en hiver ? ............................................................................................... 385 2. Comment peut-on sucrer du yaourt nature s’il ne reste plus de sucre de table ? .................................... 386 3. Pourquoi fait-on cuire de nombreux aliments ? ......................................................................................... 387 4. les pains sont-ils tous identiques ? .............................................................................................................. 388 5. les fromages sont-ils tous identiques ? ....................................................................................................... 389 6. Peut-on se faire du beurre ? ......................................................................................................................... 390 7. en pleine nature, comment pourrait-on se fabriquer un récipient ou un sac rudimentaire ? ............... 391 8. les tissus sont-ils tous identiques ? .............................................................................................................. 392 9. Certains tissus se mouillent-ils plus que d’autres ? ..................................................................................... 393 10. Comment fabrique-t-on du tissu ? ............................................................................................................... 394 11. Comment peut-on fixer ensemble deux morceaux de tissu ou de cuir ? ................................................. 395 12. Comment peut-on préparer le sol à recevoir des graines ? ....................................................................... 397 13. Comment peut-on attraper des poissons ? .................................................................................................. 398 14. Comment peut-on extraire l’huile des olives ou le jus des raisins ? .......................................................... 399 15. Comment peut-on conserver du pain frais le plus longtemps possible ?.................................................. 400 16. Peut-on conserver des aliments durant une longue période de temps ? .................................................. 401 17. Peut-on faire du yaourt ? .............................................................................................................................. 403 18. les sucreries sont-elles les seuls aliments qui contiennent du sucre ? ...................................................... 404



xv

Table des matières

19. les céréales prêtes à manger, pour le petit-déjeuner, sont-elles toutes équivalentes ? ............................ 405 20. Peut-on distinguer le lait écrémé, le lait 1 %, le lait 2 %, le lait complet, la crème à café,

la crème à fouetter ? ..................................................................................................................................... 406 21. Peut-on fabriquer du sirop d’érable artificiel ? .......................................................................................... 407 22. Comment peut-on faire lever une pâte ? .................................................................................................... 408 23. Quels végétaux sont de bonnes sources de sucres simples ? ..................................................................... 409 24. Quelles sources de chaleur permettent de réchauffer ou de faire cuire des aliments ? .......................... 410 25. De quelle façon peut-on transmettre la chaleur d’une source de chaleur à des aliments

qu’on veut réchauffer ou faire cuire ? ........................................................................................................ 412 26. les eaux sont-elles toutes identiques ? ........................................................................................................ 413 27. Peut-on éliminer les micro-organismes qui se trouvent dans de l’eau non potable ? .............................. 414 28. Quel tissu nous protège le mieux du froid ? ............................................................................................... 416 29. Quels vêtements sont les plus confortables quand le temps est ensoleillé et chaud ? ............................. 417 30. Peut-on se fabriquer des chaussures rudimentaires ? ................................................................................ 418 31. Avec quoi peut-on fabriquer un imperméable ? ......................................................................................... 420

Annexe 1 – L’évaluation des apprentissages ....................................................................................................... 421Annexe 2 – Faire des sciences et de la technologie en toute sécurité ............................................................... 433Annexe 3 – Le matériel ......................................................................................................................................... 436Annexe 4 – Classification des problèmes selon les cycles et les savoirs essentiels

du Programme de formation du Québec ............................................................................................... 445

Bibliographie ......................................................................................................................................................... 459




Il existe un grand nombre de livres contenant des activités scientifiques pour les enfants d’âge préscolaire et primaire. Malheureusement, ces activités sont souvent de simples recettes dont il suffit de suivre les étapes pour parvenir au résultat décrit, ce qui n’est pas tellement formateur. les problèmes du présent ouvrage, construits selon une approche qui s’inspire des plus récentes recherches en didactique des sciences, se distinguent de ce genre d’activités par le fait qu’ils visent à faire évoluer les conceptions non scientifiques fréquentes chez les élèves de cet âge, qu’ils comportent tous quelques solutions ou approches possibles, qu’ils impliquent une plus grande créativité et une plus grande initiative de la part des élèves et qu’ils permettent graduellement de parvenir à une meilleure compréhension de la véritable nature du travail scientifique.


une introduction traite de l’enseignement des sciences et de la technologie au préscolaire et au primaire. Il y est notamment question de la nature des conceptions des élèves, de l’importance de tenir compte de ces conceptions et des trois grands types d’activités qui peuvent contribuer à les faire évoluer : les activités fonctionnelles, les activités de résolution de problèmes – qui constituent l’essentiel de l’ouvrage – et les activités de structuration.

Suivent six sections divisées en modules qui comportent chacun plusieurs problèmes :

la section PHYSIQUE comporte cinq modules portant, dans l’ordre, sur la structure de la matière (module 1), les forces et les mouvements (module 2), la chaleur et la pression (module 3), l’électricité et le magnétisme (module 4) ainsi que la lumière et le son (module 5).

la section CHIMIE comporte deux modules portant, dans l’ordre, sur les éléments, les composés et les réactions chimiques (module 6) et sur l’industrie chimique (module 7).

la section ASTRONOMIE comporte quatre modules portant, dans l’ordre, sur la mesure du temps (module 8), le système solaire (module 9), les étoiles et les galaxies (module 10) et l’observation, la mesure et l’exploration de l’Univers (module 11).

PrésenTaTion de l’ouvrage

la section SCIENCES DE LA TERRE comporte trois modules portant, dans l’ordre, sur le globe terrestre (module 12), l’écorce terrestre et les océans (module 13) et l’atmosphère (module 14).

la section BIOLOGIE comporte six modules portant, dans l’ordre, sur la classification et l’évolution des êtres vivants (module 15), les animaux et les êtres humains (module 16), les végétaux (module 17), la cellule et la chimie du vivant (module 18), l’environnement (module 19) et la santé et la maladie (module 20).

la section TECHNOLOGIE comporte six modules portant, dans l’ordre, sur les techniques de la fabrication, de la construction et de l’architecture (module 21), les techniques du mouvement (module 22), les techniques de la lumière, du son et des communications (module 23), les techniques de la chaleur (module 24), les techniques militaires et policières (module 25) et les techniques du vêtement et de l’alimentation (module 26).

Cette façon de classer les problèmes, qui repose sur la solution la plus scientifique de chacun d’entre eux, n’a cependant rien d’hermétique, et certains problèmes pourraient être placés dans plus d’un module, car leurs solutions s’inspirent de concepts de plusieurs domaines des sciences et de la technologie. tous les modules comportent des problèmes de divers degrés de difficulté, pour des élèves plus ou moins âgés ou plus ou moins avancés en sciences et en technologie.

la première annexe présente certaines techniques et outils permettant de faire l’évaluation des apprentissages. les principaux outils d’évaluation qui peuvent s’appliquer à des problématiques scientifiques et technologiques sont la grille d’observation, la fiche d’appréciation, le carnet scientifique de l’élève, le dossier d’apprentissage (portfolio), les questions orales et les questions écrites.

la deuxième annexe présente les consignes et les suggestions visant à ce que la réalisation des problèmes de sciences et de technologie se déroule en toute sécurité.

la troisième annexe présente le matériel nécessaire pour réaliser tous les problèmes de l’ouvrage, matériel très simple, peu coûteux et facile à trouver.

la quatrième annexe, particulièrement utile aux enseignants du Québec, présente une classification des problèmes en fonction des savoirs essentiels du Programme de formation pour l’éducation préscolaire et l’enseignement primaire du ministère de l’Éducation du Québec (MeQ).




tout enfant éprouve le besoin de comprendre et d’expliquer le monde qui l’entoure : « les objets légers flottent et les objets lourds coulent. » « le ciel est bleu à cause du reflet des océans. » « le courant électrique est un liquide qui circule dans les fils. » « les avions volent parce qu’ils sont plus légers que l’air. » « les métaux ne brûlent pas. » « le Soleil tourne autour de la terre. » « les éclairs et le tonnerre sont causés par le choc des nuages. » « les baleines sont des poissons. » Voilà autant de conceptions fréquentes chez des élèves du préscolaire et du primaire qui ne correspondent ni aux lois ni aux théories de la science actuelle, mais qui permettent néanmoins d’expliquer, de façon plus ou moins adéquate, certains aspects de l’univers matériel ou de l’univers vivant.

Faire évoluer les ConCeptions Des élèvesCes conceptions, qui amènent souvent les élèves qui les ont à donner des réponses fausses à des questions portant sur les sciences, témoignent pourtant de modes de raisonnement organisés qui présentent une certaine pertinence dans l’expli-cation de plusieurs phénomènes naturels, ce qui explique d’ailleurs qu’elles persistent et qu’elles résistent à l’enseignement des sciences tel qu’il se donne actuellement dans la plupart des écoles du monde (Resnick, 1982). Par exemple, un élève aura beau savoir, pour avoir déjà vu des photographies ou un globe terrestre, que la terre a une forme quasi sphérique, il continuera à croire, s’il est convaincu qu’il existe un « haut » et un « bas » dans univers, qu’une roche lancée dans les airs n’aura pas la même trajectoire dans l’hémisphère Sud que dans l’hémisphère Nord. Il existe d’ailleurs une dualité dans les systèmes d’explication des élèves. l’un de ces systèmes, qui correspond aux connaissances scolaires, est mobilisé lorsque les élèves reconnaissent un problème semblable à ceux qu’ils ont l’habitude de résoudre. l’autre, qui correspond à leurs conceptions, peut resurgir inchangé quand les élèves ne peuvent établir de correspondance avec un problème étudié en classe.

De plus, il n’y a pas nécessairement de correspondance entre une conception et une réponse à une question. Par exemple, un élève auquel vous demandez quel serait son poids sur la lune peut fort bien vous répondre, par exemple, que son poids serait moindre, ce qui est une réponse vraie, en s’imaginant toutefois que c’est parce que la lune est pleine de trous, ce qui est une conception non scientifique. À l’inverse, un autre élève pourrait vous dire qu’il serait deux fois moins lourd sur la lune, simplement parce qu’il a mal retenu le rapport entre les accélérations gravitationnelles de la lune et de la terre, ce qui suppose néanmoins une conception scientifique du concept de poids.

l’enseignemenT des sciences eT de la Technologie au Préscolaire eT au Primaire

Ces conceptions sont également très personnelles et, même si tous les élèves d’une classe se trouvent face au même phéno-mène naturel, ils peuvent faire des observations et en donner des interprétations très diverses. Chaque élève est influencé par ses idées et ses attentes, et reconstruit à sa façon le monde qui l’entoure. Par ailleurs, ces conceptions peuvent parfois sembler incohérentes et il arrive que les élèves donnent des interprétations différentes, parfois même contradictoires, de phénomènes scien-tifiques équivalents (Driver, 1989). les interprétations et les pré-dictions ponctuelles et indépendantes les unes des autres peuvent sembler très bien fonctionner, en pratique, et l’élève ne voit pas la nécessité de recourir à un modèle permettant d’unifier les phénomènes équivalents. Ces conceptions conduisent d’ailleurs à des explications adéquates, dans certains contextes, mais fausses dans d’autres contextes. le fait de croire, par exemple, que la chaleur est un gaz permet d’expliquer pourquoi, par une journée très chaude, une pièce se réchauffe quand on ouvre la fenêtre, mais ne permet pas d’expliquer comment la chaleur peut se propager dans le vide, à la vitesse de la lumière.

un enseignement des sciences qui ne tient pas compte des conceptions des élèves conduit à des apprentissages superficiels et temporaires, qui se superposent aux croyances initiales sans les modifier et qui sont vites oubliés. l’enseignement devrait donc constamment s’appuyer sur les modèles explicatifs des élèves et se donner comme objectifs globaux de favoriser une réflexion à partir des conceptions, et une évolution de ces conceptions. Cette évolution a d’autant plus de chance de se produire que la confrontation de l’élève avec certains phénomènes ou certains éléments d’information lui permet de ressentir une insatisfaction à l’égard de ses conceptions habituelles et que les nouvelles conceptions présentées lui paraissent intelligibles, plausibles et fécondes, c’est-à-dire qu’elles permettent d’expliquer des phénomènes qui paraissaient difficilement explicables à l’aide des conceptions habituelles. l’apprentissage des sciences, dont le succès repose sur un certain paradoxe, nécessite une rupture avec le monde des conceptions habituelles, mais doit néanmoins prendre racine dans ces mêmes conceptions. les approches visant à faire évoluer les conceptions des élèves sont généralement qualifiées de constructivistes, car les élèves doivent alors reconstruire les savoirs scientifiques et ne peuvent se contenter de mémoriser des notions déjà toutes constituées.

en sciences et technologie au primaire, une séquence didac-tique complète, aussi appelée problématique, débute habituel-lement par des activités fonctionnelles, se poursuit par une ou des activités de résolution de problème et se termine par des activités de structuration (Astolfi et coll., 1997). les pages suivantes présentent, dans l’ordre, ces trois types d’activités et se terminent par un exemple de problématique complète.



� Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire

L’enseignement des sciences et de la technologie au préscolaire et au primaire

les aCtivités FonCtionnelles : Mise en situation Des problèMes les activités fonctionnelles, telles que le tour de table, l’obser-vation et la classification selon des critères empiriques, sont des activités de mise en situation. elles possèdent leur finalité propre et sont habituellement vécues sans référence explicite à des apprentissages structurés. Ces activités se déroulent souvent à l’initiative des élèves et visent notamment l’amorce d’une réflexion faisant intervenir leurs diverses conceptions ainsi que l’énoncé de problèmes scientifiques intéressants. elles conduisent à des apprentissages à la fois spontanés et occasionnels et permettent à l’enseignante ou l’enseignant1 qui observe ses élèves de prélever de l’information qui lui permettra plus tard d’intervenir de façon plus structurée.

les activités fonctionnelles sont régies par une logique divergente, au sens ou chacune, d’abord réalisée pour elle-même, est susceptible de conduire dans toutes sortes de directions et, parfois, d’amener les élèves à se poser des questions qui constitueront le point de départ d’activités de résolution de problème.

Voici une brève description des principales activités fonc-tionnelles que nous avons conçues et réalisées dans divers contextes. Ces activités sont accompagnées d’exemples tirés de divers domaines des sciences et de la technologie. elles sont présentées par ordre croissant de complexité, et souvent aussi d’intérêt et de richesse.

le tour de tableActivité qui consiste, pour les élèves, à exprimer leur opinion à tour de rôle. le tour de table peut être utile, par exemple, pour connaître les conceptions des élèves au sujet d’un concept scientifique.

Exemple : Demander à chaque élève comment il explique que le Soleil émet autant de lumière et de chaleur.

la carte d’explorationActivité qui consiste, pour les élèves ou l’enseignant, à noter les réponses ou les commentaires formulés par les élèves sous la forme d’un diagramme établissant des liens possibles. elle permet également de connaître les conceptions des élèves au sujet de divers concepts scientifiques.

Exemple :Demander aux élèves ce qu’est la germination d’une plante et noter les réponses sous forme d’une carte d’exploration.

les mots croisés, les mots cachés et les mots mystères (utilisation)Activités qui consistent à découvrir des termes dissimulés. les mots croisés, les mots cachés et les mots mystères portant sur des termes scientifiques peuvent être une façon amusante de revoir certains termes qui seront employés pendant le reste de la séquence didactique et de contribuer à augmenter l’étendue du vocabulaire.

Exemple :Remplir une grille de mots croisés dont les termes portent sur la conservation de l’environnement.

le jeu de table (utilisation)Activité qui consiste à utiliser les questions portant sur les sciences d’un jeu de type Quelques arpents de pièges, Docte rat ou autre pour aborder des notions scientifiques par l’intermédiaire de questions et de réponses.

Exemple :Poser des questions portant sur des scientifiques célèbres.

le jeu-questionnaire Activité au cours de laquelle l’enseignant pose des questions aux élèves sur divers concepts scientifiques préalables au bon déroulement d’une séquence didactique.

Exemple : À partir d’illustrations, indiquer à quelle classe, ordre ou famille appartiennent les plantes et les animaux représentés.

le casse-tête (éléments concrets)Activité qui consiste à assembler des éléments pour en faire un ensemble cohérent. Ces éléments peuvent être les pièces d’un casse-tête classique qui illustre une réalité en lien avec la science ou la technologie.

Exemple :Assembler les pièces d’un casse-tête fabriqué à partir de la photo d’une fusée utilisée pour lancer des satellites.

le collageActivité qui consiste à assembler des pièces diverses pour produire un tout.

Exemple :en automne, à partir des feuilles de plusieurs espèces d’arbres, faire un collage multicolore.

le dessin, le schéma et le diagramme (lecture)Activité qui consiste à interpréter des représentations simplifiées, en deux dimensions, d’un objet, d’un être vivant, d’un phéno-mène naturel ou d’un concept scientifique. Ce type d’activité permet souvent de dégager de nombreuses conceptions des élèves.

Exemples :– examiner des dessins de divers types de ponts.– Comparer des schémas de la circulation sanguine des poissons,

des oiseaux et des mammifères.

la photo (lecture)Activité qui consiste à interpréter des représentations réalistes, en deux dimensions, d’un objet, d’un être vivan ou d’un phénomène naturel.

Exemples :– examiner des photographies de divers types de navires.– Comparer les cratères lunaires à des photographies de cratères

volcaniques et météoriques terrestres. 1. Contrairement au reste de la francophonie, la grande majorité du personnel enseignant au préscolaire et au primaire au Québec est féminin ; nous emploierons néanmoins ci-après le terme enseignant.



RésoudreDES PROBLÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUESAU PRÉSCOLAIRE ET AU PRIMAIRE

Marcel Thouin

DES

PRO

BLÈM

ES S

CIEN

TIFI

QUE

S ET

TEC

HN

OLO

GIQ

UES A

U PR

ÉSCO

LAIR

E

ET A

U PR

IMAI

RER

ésou

dre

Mar

cel Th

ouin

Il existe un grand nombre de livres contenant des activités scientifiques pour les enfants d’âge préscolaire et primaire. Malheureusement, ces activités sont souvent de simples recettes

dont il suffit de suivre les étapes pour parvenir au résultat décrit, ce qui n’est pas tellement formateur. Les problèmes du présent ouvrage, construits selon une approche qui s’inspire des plus récentes recherches en didactique des sciences, se distinguent de ce genre d’activités par le fait notamment qu’ils visent à faire évoluer les conceptions non scientifiques fréquentes chez les élèves de cet âge, qu’ils comportent tous plusieurs solutions ou approches possibles et qu’ils permettent graduellement de parvenir à une meilleure compréhension de la véritable nature du travail scientifique.


Une introduction traite de l’enseignement des sciences et de la technologie au préscolaire et au primaire. Il y est notamment question des conceptions des élèves et des trois grands types d’activités qui peuvent contribuer à les faire évoluer : les activités fonctionnelles, les activités de résolution de problèmes – qui constituent l’essentiel de l’ouvrage – et les activités de structuration. Suivent 26 modules qui comportent près de 360 problèmes. Ces modules portent, par exemple, sur les forces et les mouvements, la chaleur et la pression, l’électricité et le magnétisme, la lumière et le son, les composés et les réactions chimiques, l’industrie chimique, le système solaire, les étoiles et les galaxies, l’écorce terrestre et les océans, l’atmosphère, les animaux et les êtres humains, les végétaux, l’environnement, les techniques de la fabrication, de la construction et de l’architecture, les techniques du mouvement, les techniques de la lumière, du son et des communications, les techniques de la chaleur ainsi que les techniques du vêtement et de l’alimentation.

Des annexes donnent des indications précieuses sur l’évaluation des apprentissages, le matériel nécessaire à la réalisation des problèmes et la sécurité entourant la résolution de ceux-ci.

Cet ouvrage est une nouvelle édition entièrement revue et augmentée de Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire, un best-seller dans le domaine. Plus de 60 % des problèmes sont entièrement nouveaux ; les autres ont tous été améliorés.

Marcel Thouin est professeur titulaire de didactique des sciences à la Faculté des sciences de l’éducation de l’Université de Montréal. Il est l’auteur de nombreux articles et volumes dans le domaine de l’enseignement des sciences.

ISBN 2-89544-089-1

,!7IC8J5-eeaijf!

MM-ResoudreCOUV.indd 1 14/02/06 15:21:42


Documents

Marcel Thouin Résoudre · Résoudre DES PROBLÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES AU PRÉSCOLAIRE ET AU PRIMAIRE Marcel Thouin DES PROBLÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES AU