Les premiers pas d'une future institutrice: L’électricité en maternelle

Je me suis toujours demandé comment est-ce qu'il était possible d'instaurer des ateliers scientifiques traitant l’électricité dans une classe maternelle. J'ai eu l'occasion de tester dans une classe de M3 l’électricité statique. Je vous joins dans cet article la faa qui m'a permise d'organiser mon activité.
Après la réalisation de cette activité, où aidons la libellule Olivia a volé après son accident grâce au phénomène d’électricité statique, je trouve que c'était pertinent d'avoir un matériel qui puisse introduire ce sujet scientifique. Par contre il aurait peut-être été intéressant d'avoir plus qu'une seule libellule pour que les enfants puissent travailler en parallèle.

Bonne lecture!

1. Présentation de l'activité (source[1] : Idée proposée par mon père)

Activité	Développement personnel	L'enfant apprend, accompagné par l'enseignant qui se centre sur la démarche en accueillant l'erreur.
Activité	Titre de l'activité	Nous aidons la libellule Olivia a volé après son accident

Objectif et compétences	Objectif : Durant cette activité, je mets tout en œuvre pour que les enfants de ma classe de 2^ème 3^ème maternelle puissent	Travailler l’électricité statique
	Les enfants exerceront principalement la compétence suivante:	CLM.2.3.2.2 Identifier et caractériser des phénomènes physiques et des états de la matière : L’électricité.
	Justification du choix de la compétence : J’ai choisi cette compétence car durant mon activité l’enfant devra identifier en faisant recours au matériel proposé le phénomène physique de l’électricité statique.
	Les enfants solliciteront aussi les compétences suivantes (3 maximum) :	CTI : Se donner une stratégie de recherche. CTR : Se connaitre, avoir confiance en soi : oser essayer, oser prendre des initiatives. ECR2 : Mobiliser ses connaissances et savoir-faire pour élaborer des contenus. CLM1.2 : Entrer en contact avec la matière : Concevoir ou adapter une procédure expérimentale.

Prérequis

Les S, SF, SE indispensables à la réussite de l’activité sont :

* Savoir confronter ses idées aux autres

* Prendre la parole pour compléter ou proposer une idée

* Pouvoir utiliser une pompe pour gonfler les ballons

Matière	· A écrire dans vos mots* (les copiés-collés sont refusés) et de manière synthétique* · Se référer à des sources (au moins 2 dont une référence obligatoire aux cours disciplinaires, sauf exception) · Respecter les normes APA pour citer les sources.
	Contenu matière : expliquer les notions spécifiques à l’activité. Lorsque tu frottes l’objet de plastique, tu le charges d’électricité. Cette charge crée une attraction lorsque tu approches l’objet (peigne ou ballon) d’un autre objet qui n’est pas chargé (confettis ou mur). L’attraction dure un certain temps, ensuite l’objet se décharge graduellement et tombe. S’il se décharge trop rapidement, c’est la décharge électrique! On aperçoit une étincelle ou on ressent un choc. Lorsque la charge est plus grande, la décharge peut résulter en un éclair lumineux. C’est le cas de la foudre! L’électricité statique agit un peu à la manière d’un aiment, mais temporairement. En frottant le ballon, on le charge électriquement d’ions positifs. Cette énergie cherche à circuler naturellement. En approchant le ballon surchargé d’ions positifs des boules d’aluminium, elles sont attirées à cause du fort contraste entre les ions négatifs et positifs. L’énergie cherche à s’équilibrer. Chaque chose est composée d'atomes. Ces atomes qui sont chargés électriquement, sont eux-mêmes composés d'un noyau et d'électrons qui volent autour de lui. Le noyau a besoin d'un certain nombre d'électrons pour être équilibré électriquement. Cependant, lorsque tu frottes le ballon, tu retires des électrons. L'équilibre est brisé et le noyau cherche à récupérer les électrons qu'il a perdu. Il va donc prendre les électrons des atomes des confettis. En fait, il essaye même de prendre ceux de la table mais elle est trop lourde ! C'est le même phénomène quand tu te brosses les cheveux et qu'ils se dressent sur ta tête ! Et pour la foudre, c'est également très similaire ! Par jour de vent ce phénomène rend les cheveux « électriques ». Toute la matière, tous les objets qui nous entourent, et même l'air que nous respirons sont faits d'atomes. Les atomes sont de minuscules particules invisibles à l'œil nu, qui possèdent un noyau et des électrons qui tournent autour du noyau. Le noyau possède de l'électricité dite positive, et les électrons possèdent de l'électricité dite négative. Les deux se complètent, on dit que l'atome est neutre, il ne porte pas d'électricité. Cependant, certains électrons sont libres, c'est-à-dire qu'ils peuvent se séparer de l'atome.
	Pour obtenir une décharge d’électricité statique, il faut évidemment qui y a d’abord un chargement d’électricité statique. De nombreux matériaux ou produits que nous rencontrons dans notre vie quotidienne peuvent plus ou moins être chargés en électricité statique. Si deux matières différentes sont en contact entre elles, les électrons des atomes en surface, se regrouperont. Il y a finalement un état d’équilibre selon lequel une matière a un excédent et l’autre un manque identique d’électrons, ce qui fait que ces matières s’attirent. Si ces matières sont séparées par une intervention mécanique, cet excédent et ce manque d’électrons peuvent subsister en grande partie, en fonction de la conductibilité des matières et de la vitesse de séparation. Cela se fait par exemple pour des mauvais conducteurs ou sur un corps conducteur, monté de manière isolée. Dans ce cas, au moins une des matières est chargée ‘statiquement’. Depuis l'Antiquité il est connu que certains matériaux, dont l'ambre, attirent des objets de petite taille après avoir été frottés. Le mot grec pour ambre (électron), a donné son nom à de nombreux domaines scientifiques. L'électrostatique décrit notamment les forces qu'exercent les charges électriques entre elles : il s'agit de la loi de Coulomb. Cette loi énonce que la force F créée par une charge Q sur une autre charge q est proportionnelle au produit de ces deux charges et à l'inverse au carré de la distance les séparant. Il existe une expérience simple, que tout le monde peut faire, permettant de percevoir une force électrostatique : il suffit de frotter une règle en plastique avec un chiffon bien sec et de l’approcher de petits bouts de papier : c’est l’électrisation. Les papiers se collent à la règle et y restent tant que les charges ne sont pas équilibrées. L’expérience est simple à réaliser, cependant l’interprétation n’est pas simple puisque, si la règle est chargée par frottement, les bouts de papiers ne le sont pas a priori. Une autre expérience du même style consiste à observer qu'un filet d’eau est dévié si on en approche un film de cellophane. L’électricité statique résulte d’une accumulation de charges électriques qui survient lorsque deux objets non métalliques se frottent l’un contre l’autre, par exemple lorsqu’on frotte un ballon et qu’il colle au mur. Un objet accumule une charge positive et l’autre, une charge négative, ce qui entraîne un déséquilibre entre les deux. L’équilibre est rétabli par la décharge d’électricité statique. La décharge peut se manifester lentement, comme dans le cas du ballon qui se décolle du mur après un certain temps, mais elle peut aussi survenir rapidement, par exemple lorsqu’on frotte nos pieds sur un tapis et qu’on touche à un objet métallique. On ressent alors un léger choc ; le bruit qu’on entend est produit par l’air qui se réchauffe et qui prend de l’expansion à cause de l’énergie électrique libérée par l’étincelle. La démarche socioconstructiviste l’apprenant est acteur de son apprentissage et de l’apprentissage en groupe par le biais du partage réciproque des savoir. Document expliquant la démarche socioconstructiviste : voir annexe 1 Sources : http://fr.hellokids.com/c_50889/activites/experiences-scientifiques/l-electricite-statique site consulté le 14/05/2016 à 18:41 https://fr.vikidia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_statique site consulté le 14/05/2016 à 18:04 http://www.hydroquebec.com/comprendre/notions-de-base/pop-atome-statique-dynamique.html site consulté le 14/05/2016 à 17 :20 Cours d’AFP donné par Madame Herbert à l’ISPG durant l’année scolaire 2015-2016 à la 1PSSA2 http://legoutdufrancais.org/wp-content/uploads/Le-socioconstructivisme-CLE-et-blogue.pdf Site consulté le 15/05/2016 à 12 :38 Analyse-matière : noter ce que l’enfant doit savoir en fin d’activité (ces éléments doivent se retrouver dans le déroulement ainsi que dans l’évaluation cognitive ou dans la structuration) En fin d’activité l’enfant doit savoir qu’il y a un phénomène physique appelé l’électricité statique qui se produit par exemple en frottant un ballon de baudruche contre la table ce qui permet à un papier léger d’être attiré par ce ballon.

2. Déroulement de l'activité

Moment, durée, fréquence.	Au total 1h30 : 30 minutes par groupe pour l’activité proprement dite ; 20 minutes pour l’activité de déjà-là ; 20 minutes pour la structuration 20 min pour la lecture du conte. Une activité à réaliser une seule fois.
Organisation spatiale	Dans la classe des libellules
Regroupements	La situation mobilisatrice ainsi que la structuration se déroule au coin tapis en groupe classe (24 enfants) Durant l’activité je divise la classe en 4 donc par groupe il y a 6 enfants.
Matériel	Cinq libellules faites en 3D sur un carton mousse 10 ballons de baudruche 10 aimants Dix tissus humidifiés Un panneau de structuration ayant des scratchs Une photo de chaque matériel plastifiée et ayant un scratch 10 mouchoirs Quatre pompes à ballon de baudruche La feuille comprenant des éléments pour l’étape de « déjà là »

Timing
20 min	Situation mobilisatrice	Je lis un conte retravaillé en fonction de mon activité : Elles étaient si bien, dans le fond de l'étang, les petites larves. Elles formaient un groupe de quatre amies, inséparables. Elles n'étaient pas les seules, bien sûr, il y en avait d'autres. Elles avaient d'ailleurs remarqué que, de temps en temps, certaines quittaient l'étang, s'élevant et disparaissant à tout jamais. Que leur arrivait-il donc ? Parlant de tout cela, nos quatre amies se firent l'une à l'autre la promesse que, si un jour cela leur arrivait, elles feraient signe aux autres pour les informer de ce qui se passe là-haut. Et ce jour arriva. L'une d'entre elles s'éleva, s'éleva... Elle tomba dans un profond sommeil et lorsqu'elle ouvrit les yeux, elle découvrit un monde merveilleux : soleil, arbres, fleurs... Elle avait quitté l'étang. Et quelles transformations en elle ! Elle avait même des ailes toutes transparentes. Elle qui, jusque-là, n'avait fait que nager entre deux eaux pouvait maintenant voler en plein ciel. Après ce moment d'immense joie, elle se souvint de sa promesse. Elle voulut faire signe à ses amies. Avec sa petite tête, elle fit des ronds sur l'eau, comme si des gouttelettes tombaient à la surface. Les amies du fond de la mare les remarquèrent. «Que se passe-t-il donc ? Il ne pleut pas, et pourtant, il y a les petits cercles... » Notre amie, voyant qu'elle n'était pas comprise, essaya une autre technique : elle se mit à cueillir des feuilles et les sema à la surface. « Tiens, voilà maintenant des feuilles qui tombent, et ce n'est pas encore l'automne... » Comment donc communiquer si aucun des signes n'est compris ? se demande notre évadée. Fallait-il qu'elle plonge elle-même ? Mais ses copines larves n'avaient jamais vu une libellule. Elle n'aurait pas cru que c'était l'ancienne larve qui leur rendait visite. Elle décide quand même de plonger pour leur expliquer la situation... Mais ses ailes encore trop fragilisées par son jeune âge se sont affaiblis. Suite à cette lecture, je propose aux enfants d’aider la libellule Olivia à se rétablir de son accident, elle a durant celui-ci perdu l’usage de ces quatre ailes.
20 min 30 min	Etapes successives[2]	Installation : Les enfants sont placés par groupe de six autour des quatre tables. Ils ont la libellule au centre de la table avec tout autour le matériel qu’ils pourraient utiliser. Déjà-là : « Sur votre feuille, vous allez chacun entourer les images qui représentent, selon vous, l’électricité statique » grâce à cette étape l’enfant va apprendre à partir de ce qu’il sait déjà. Il n’y aura nouvel apprentissage que si l’élève donne du sens au départ de ce qu’il connait déjà. Activité proprement dite : « Maintenant que vous avez entouré les images qui représentent pour vous l’électricité statique vous allez pouvoir aider la libellule à avoir des ailes en bonne santé. Comme vous le voyez il y en a une seule par table, il faut donc que chacun donne son avis dans le groupe. Il faut essayer de trouver un moyen pour arriver à ce que tout le monde travaille. Il est important donc de se répartir les tâches ! » Mon rôle en tant qu’adulte pendant l’activité est de relancer les enfants s’il y a nécessité et d’être garant d’une ambiance positive en classe. Si les enfants ne trouvent pas la réponse je leur demande « A quoi pourrait servir le mouchoir ? Pensez vous qu’il faut gonfler le ballon ? Est-ce que les aimants fonctionnent sur le papier ? » Quand les groupes ont trouvé la solution ils sont invités à ranger dans les armoires le matériel utilisé puis d’aller s’asseoir au coin bibliothèque pour feuilleter des magazines en attendant que l’ensemble des camarades de classe finissent.
	Evaluation cognitive[3]	Qu’as-tu fait/appris aujourd’hui ? Comment ? Si tu dois expliquer à papa/maman ce que tu as fait aujourd’hui tu dirais quoi ? Est-ce que c’était compliqué de trouver la solution ?
	Structuration [4]	Au coin tapis je félicite le groupe classe pour leur implication dans l’activité. Ensuite je leur demande de venir replacer par groupe une photo d’un objet qu’ils ont utilisé (un ballon, une libellule en 3D, un mouchoir, une pompe à ballons) Et dans un autre panneau les photos des objets qu’ils n’ont pas utilisés. Quand cela est finis chacun reprend sa feuille de déjà-là et ils retrouvent dorénavant les bonnes images correspondant à l’électricité statique. Je clôture mon activité en leur expliquant correctement que l’électricité statique se trouve par exemple dans les pulls, dans les cheveux, sur les lattes,… quand il y a frottement. MAIS que les prises électriques ne sont pas de l’électricité statique. Il ne faut donc surtout pas toucher à ça car c’est très dangereux et on peut mourir…