Canevas de planification 
d’une situation d’apprentissage et d’évaluation

Titre
Peut-on faire couler une orange?

Auteur(s)	
Courriel	
École	

Isabelle Deshaies	
deshaiesis@csriveraine.qc.ca	
SÉ	

Source d’inspiration :
Activité tirée « d’ Éclairs de Sciences » et modifiée par Isabelle Deshaies, conseillère pédagogique à la Commission Scolaire de la Riveraine 

Durée prévue : …

Clientèle : 1ère année du 2e cycle (3e année) primaire	
Discipline(s) : Science et technologie
Univers matériel

	

DESCRIPTION DE LA SITUATION D’APPRENTISSAGE

Cette situation vise à faire découvrir aux élèves les principes de densité et de flottabilité.  

Voici la description : 
Par divers moyen, les élèves tenteront de faire couler une orange.  Par le fait même, cette situation d’apprentissage traitera des concepts de flottabilité et de densité.   

SYNTHÈSE DES APPRENTISSAGES CIBLÉS

Intention pédagogique : 
Faire découvrir aux élèves les concepts de flottabilité et de densité.  

Domaine général de formation : 
Environnement et consommation 

Compétence transversale : 

Résoudre des problèmes
Mettre en œuvre sa pensée créatrice

Compétence(s) disciplinaire(s) : 

Au deuxième cycle : 
  Compétence 1 : Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique
 Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés par la science et la technologie

Univers et savoirs essentiels ciblés

Univers vivant	
Univers matériel	

	
Les transformations de la matière : propriétés et caractéristiques de la matière : densité, flottabilité.  	

Terre et espace	
Univers technologique	

	

Repères culturels

Vers 250 av. J.-C., le scientifique grec ARCHIMÈDE (287-212 av. J.-C.) expliqua pourquoi certains objets flottent et certains objets coulent.    	

Déroulement global de la situation d’apprentissage et d’évaluation
SELON LES TROIS PHASES DU PROCESSUS D’APPRENTISSAGE

Préparation
Présentation de la situation de départ

L’enseignant propose aux élèves la problématique (peut-on faire couler une orange) et leur demande de donner leurs explications oralement d’abord.  L’enseignant peut rédiger quelques explications au tableau afin d’en modéliser une complète. Si les élèves ne sont pas familiers avec la rédaction d’explications provisoires, un enseignement particulier doit leur être donné.  Poursuivre cette discussion en intégrant des objets qui flottent et des objets qui coulent.  

Par la suite, l’enseignant demande aux élèves de rédiger leurs explications provisoires dans leur cahier d’expérience.  Les élèves doivent ensuite réfléchir au matériel nécessaire à la démonstration de leur hypothèse.  Il est préférable que les élèves rédigent leur hypothèse individuellement. Ils peuvent cependant réaliser leurs expérimentations en équipe.

Une fois l’hypothèse écrite, l’enseignant peut entreprendre une carte d’exploration avec les élèves afin de mieux connaître les différentes façons de faire couler une orange :
	Qu’est-ce qui fait flotter l’orange ? 
	Pourquoi une orange flotte-t-elle ?  
	Pourquoi un bateau flotte-t-il ?  
	Pourquoi une roche cale dans l’eau ?  
	Etc.  
Les élèves peuvent compléter cette carte d’exploration dans leur cahier d’expérience et par la suite, à l’aide d’un crayon d’une autre couleur, compléter leur hypothèse et le matériel nécessaire pour cette expérimentation.  

Cette carte d’exploration peut être vécue de façon individuelle ou de façon collective.  L’enseignant peut également inscrire les mots clés sur des étiquettes mots et demander aux élèves de venir les classer dans la carte d’exploration.  Le premier jet pourrait être réalisé en noir et le second, en bleu.  Ainsi, nous pourrions mieux percevoir les apprentissages des élèves.         

Cette partie est très importante avant la conception des bulles.  Elle permettra à l’élève de mieux comprendre les caractéristiques des différents matériaux employés pour l’élaboration des bulles.  

L’enseignant invite maintenant les élèves à planifier les expérimentations qu’ils souhaitent faire pour
démontrer leur explication provisoire.  Ils doivent inscrire ces étapes dans leur cahier d’expérience.   

IMPORTANT : L’expérimentation que l’élève propose doit avoir un lien avec son hypothèse de départ afin de pouvoir la confirmer ou l’infirmer.

Matériel utilisé : 
Deux ou trois oranges de taille moyenne, de l’eau, un récipient en verre transparent assez haut, un crayon, une planche à découper en plastique, un couteau, divers petits objets lourds (clous, poids en métal, aimants, etc.).  
Quelques grands bacs d’eau.  

	
Réalisation
	
Description des tâches

L’élève doit tenter 2 expérimentations différentes pour faire couler l’orange.  Il doit essayer de faire couler une orange en modifiant un aspect de celle-ci ou en y insérant certains objets.  Par la suite, il doit expliquer son expérience à l’aide de mots ou de dessins et noter les résultats de ses deux expérimentations.    

Avant de faire le premier essai, inviter les élèves à situer leur degré de certitude quant au succès de leur très grosse bulle.  Le but de cette échelle est d’amener les élèves à prendre conscience de l’importance de la démarche et de la richesse de l’analyse de l’erreur (rétroaction positive) plutôt que du résultat.  À la suite de cet essai, les élèves devront écrire les résultats de leur essai et les hypothèses en vue d’une modification permettant une réussite. 

Les élèves se réajustent au besoin.  L’enseignant laisse un temps pour faire le deuxième essai.  Avant de faire le deuxième essai, inviter les élèves à situer leur degré de certitude quant au succès de leur expérimentation. (environ 30 minutes). 
Suite à ces 2 expérimentations, demander aux élèves de confirmer ou infirmer la réussite de leur hypothèse dans leur cahier d’expérience.  

	Pistes de différenciation

Si l’élève n’a aucune idée du comment faire couler une orange, lui faire faire l’exercice avec un bateau en papier; en déchirant des bouts, en ajouter du poids, etc.  Ensuite, transférer ces exemples à l’orange.  

Suite à cet essai, laisser un temps d’arrêt aux élèves, afin qu’ils puissent réfléchir sur leur problème.  Nous pouvons même arrêter la démarche scientifique et revenir sur le problème le lendemain.   

Pour les élèves terminant le travail avant la fin de la période, nous leur proposerons de trouver d’autres façons de faire couler une orange; ceci aidera à faire davantage de liens sur les caractéristiques d’un objet qui lui permettent de couler ou flotter.  Ils peuvent aussi agir en tant qu’expert en sein des autres équipes.
	
Intégration/Réinvestissement
Faire un retour sur la situation de départ et les nouveaux apprentissages.
Vérifier l’atteinte de l’intention éducative poursuivie dans le domaine général de formation ciblé au départ.	

Faire un retour avec les élèves sur la carte d’exploration et la bonifier avec un nouveau code de couleur afin de mettre en évidence les concepts clés appris lors de la situation d’apprentissage.
Suite aux essais, les élèves devront compléter, dans leur cahier de l’élève, la feuille intitulée : «  Je fais le bilan de mes essais! » 
Faire un retour sur les apprentissages réalisés lors de cette situation et revenir sur les caractéristiques d’une très grosse bulle.  
Faire prendre conscience aux élèves de l’effet de densité qui permet à un objet de flotter.   

Concepts scientifiques	

Une orange avec la pelure, même trouée ou coupée en morceaux, a toujours une densité plus petite que celle de l’eau.  Par contre, une orange sans pelure a une plus grande densité que l’eau ; elle coule.  La pelure d’une orange joue donc un rôle de flotteur.  En effet, dans la pelure, il y a de l’air, et la pelure emprisonne également l’air contenu dans le fruit.  Cela explique d’ailleurs pourquoi, lorsqu’on dépose une orange sans pelure dans l’eau, on voit de petites bulles d’air s’échapper du fruit.  L’eau prend alors la place de l’air, ce qui fait couler l’orange.  On peut également faire couler l’orange en y introduisant de petits objets très denses, ce qui augmente la densité de l’orange et la fait couler.  

Densité :     Par définition, la densité de l'eau pure à 3,98 °C est égale à 1 ; la valeur de la densité permet de déterminer la flottabilité d'un matériau dans de l'eau pure : si cette valeur est inférieure à 1 (celle de l'eau), un bloc de matériau flottera (puisqu'à volume égal, il subira immergé dans l'eau une poussée supérieure à son propre poids).

Flottabilité : Dans un liquide, les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les corps ont une flottabilité différente selon leur masse volumique.  La flottabilité est la poussée verticale, dirigée de bas en haut, qu`un fluide exerce sur un objet immergé. Le fluide peut aussi bien être un gaz qu’un liquide. La flottabilité agit toujours dans la direction opposée à la gravité.

Gravitation : La gravitation est le phénomène par lequel deux corps quelconques s'attirent (du simple fait de leur masse, comme le montreront les physiciens). Elle s'observe au quotidien en raison de l'attraction terrestre qui nous retient au sol.