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Bulletin Officiel
de l'Education Nationale 

Spécial N°7 du 26 août

1999

www.education.gouv.fr/bo/1999/special7/decou.htm - vaguemestre@education.gouv.fr



DÉCOUVERTE DU MONDE
(cycle 2)
- espace et temps
- initiation scientifique et technique
(cycle 3)
- sciences et technique


Objectifs et recommandations générales
Le principal objectif de la découverte du monde à l'école primaire est de construire un premier niveau de représentation fondé sur l'observation. Cette construction se fait autant que possible en réponse aux questions que les enfants se posent sur le monde. Elle est complétée par quelques connaissances et principes qui structurent nos propres représentations.

Dans ce cadre, on s'attache à ce que les élèves acquièrent des habiletés manuelles et techniques ainsi que la réflexion qui permet d'en faire le meilleur usage. On leur propose d'apprendre à se servir d'un certain nombre d'objets techniques.
Cette initiation est indispensable. Elle constitue le point d'appui nécessaire à l'enseignement des disciplines scientifiques proprement dites qui ne commence qu'au collège.
Au cycle 2 , les activités sont centrées sur l'enfant, sa vie quotidienne et son environnement proche. Il approfondit la connaissance, amorcée à l'école maternelle, de l'espace et du temps. Il découvre ce qui distingue le vivant du non vivant.
Le maître guide les premières observations et la réalisation de projets techniques simples.
Au cycle 3 , les savoirs sont étendus à des domaines mieux circonscrits et plus diversifiés (l'unité et la diversité du monde vivant, le corps humain et l'éducation à la santé, le ciel et la terre, la matière et la consommation d'énergie, quelques objets techniques, maniement élémentaire des ordinateurs).

L'élève exerce, avec une autonomie accrue, sa capacité à observer et comprendre le monde.

L'initiation scientifique et technique doit permettre aux élèves de construire de nouvelles représentations par investigations successives.
• Le questionnement, qu'il soit spontané ou suscité par le maître, est le point de départ des activités et reste constant dans les explorations des élèves.
• Les activités d'expérimentation et de réalisation par les élèves sont privilégiées. On prendra soin de réserver ce type de pratiques à des situations où les enfants sont en mesure de dégager par eux-mêmes des conclusions argumentées. Dans les autres cas, c'est à l'enseignant de guider l'observation et de proposer des connaissances, sans prétendre les faire artificiellement réinventer par la classe.
• Le maître veille à ce que les expériences réalisées et les connaissances abordées convergent vers des synthèses.
L'ensemble de ces démarches est indissociable d'une pratique active de la langue orale et écrite.
Les élèves doivent pouvoir discuter, exprimer ce qu'ils croient, ce qu'ils savent, ce qu'ils observent et supposent, et confronter leurs idées à celles des autres. Le maître s'appuie sur ces discussions pour aider les élèves à construire, à formuler simplement et à garder la trace de leurs observations et connaissances afin de pouvoir les exploiter.


Les traces écrites constituent un support essentiel de l'initiation scientifique et technique. Quelle que soit la forme qu'elles prennent (cahier individuel ou collectif, affichage, documents produits à l'ordinateur...), elles doivent répondre à plusieurs finalités :
- construire la continuité des observations ;
- rapprocher diverses observations pour en dégager quelques idées générales ;
- transposer ces idées à d'autres situations.
Tous les contenus ne peuvent être traités de manière identique, avec le même degré de précision et d'exigence. Une partie importante du programme peut être envisagée sous la forme de sujets d'étude, c'est-à-dire de projets pédagogiques qui rassemblent plusieurs types d'activités et aboutissent à une mise au point de connaissances donnant sens aux activités.
L'emploi du temps doit être adapté aux objectifs poursuivis au cours des différentes activités scientifiques et techniques. Le maître alterne les temps longs (activités d'expérimentation, de construction...) et les temps courts (synthèses, apports de connaissances, lectures, vidéos, observations ou mesures répétées...).
L'application du programme nécessite la mise à disposition des enseignants de supports permettant une première approche "clés en mains" de séquences d'activités, avec des objectifs clairement définis. A cet égard, les propositions de l'expérimentation "La main à la pâte" (Site web INRP : http://www.inrp.fr/Lamap/) constituent une référence utile (conseils, réponses aux questions, propositions d'activités, recours possible à des spécialistes...).


CYCLE DES APPRENTISSAGES FONDAMENTAUX (cycle 2)

ESPACE ET TEMPS

Au cycle 1, les élèves ont commencé à acquérir les moyens de s'orienter dans l'espace et le temps proches en s'appuyant essentiellement sur des activités de leur vie quotidienne. Ils savent :
- se repérer et se situer dans un espace familier (classe, cour, rues) ;
- se situer dans le temps proche et commencer à repérer des déroulements chronologiques différents ;
- exprimer ces activités de repérage en utilisant quelques indicateurs simples du langage.

Au cycle 2, il s'agit :
- d'une part, de poursuivre les activités du cycle 1 en explorant des situations de plus en plus lointaines,
- d'autre part, d'unifier en les intégrant ces différents fragments d'espace et de temps vécus et de coordonner son point de vue propre avec celui d'autrui afin de commencer à construire un espace et un temps communs.
L'observation et la description se prolongent et s'approfondissent dans des activités de mesure et de représentation, mettant en relation des éléments spatiaux et temporels plus différenciés et plus éloignés. Les élèves apprennent progres-sivement à prendre en considération différents points de vue. Ils se livrent à des activités de classement, de hiérarchisation et de comparaison, afin de parvenir à une première mise en ordre partagée des rapports spatiaux et temporels prépa-rant ainsi les apprentissages du cycle suivant.

Objectifs
A l'issue du cycle 2, l'élève doit être capable de :
• se situer par rapport à un passé et à un futur proches et plus éloignés :
- commencer, à partir de sa propre vie et de son expérience concrète des générations, à mettre en ordre des étapes chronologiques, en sachant distinguer le passé récent d'un passé plus lointain ;
- identifier une information relative au passé en la situant dans une suite chronologique (avant, après, en même temps) ;
- utiliser, à cette fin, certains indicateurs temporels élémentaires du langage (temps des verbes, adverbes) ;
• se situer dans un espace proche et limité, puis plus vaste et plus lointain :
- lire un plan simple et se déplacer avec un plan fléché dans un espace limité (les rues autour de l'école par exemple) ;
- décrire, en utilisant un vocabulaire simple mais précis, quelques éléments de géographie humaine et physique (quartier, ville ; village, campagne ; plaine, montagne, fleuve, rivière, mer ; ferme, usine, magasin...) ;
- repérer dans la réalité et sur des photographies quelques traits caractéristiques de paysages et de milieux ;
- identifier les différences essentielles entre son environnement et d'autres milieux.


L'espace et la diversité des paysages
Les élèves sont amenés à observer les caractères de l'environnement dans lequel ils vivent
(habitat, transports, activités : agriculture, industrie, commerce...). Par divers moyens (voyages, visites, photographies, films, CD Rom...), ils comparent leur milieu avec celui d'une région très différente, puis de parties du monde très contrastées (grand nord, tropiques, désert...). A cette occasion, quelques liens peuvent être établis de façon très élémentaire entre climat, végétation, habitat, nourriture, vêtements, transports et, en général, entre les éléments constitutifs des modes de vie.

Le travail sur le climat, en liaison avec l'initiation scientifique et technique, se fait à partir de l'observation du temps qu'il fait. La construction d'une station météorologique avec les élèves permet l'observation régulière des différents éléments du climat : température, ensoleillement, vent, précipitations. En aucun cas il ne s'agit de faire un relevé quotidien mais seulement, à certains moments de l'année, quelques jours successifs pour caractériser, par exemple, une saison, tout en notant les différences. Les émissions télévisées peuvent constituer un appui utile pour se familiariser avec les phénomènes climatiques : une présentation orale du type TV-météo peut être réalisée de temps en temps.
La construction de représentations de l'espace proche se fait progressivement et en liaison avec les activités mathématiques :
- déplacements et repérage dans l'espace réel par rapport à des éléments fixes dont on note la position relative ;
- représentation en trois dimensions par construction de maquettes simplifiées ;
- élaboration, à partir d'une maquette, d'un plan destiné à être utilisé par tous.

Des activités de repérage sur un plan de sites observés dans l'espace réel alterneront avec des déplacements à partir d'un plan fléché dans un espace limité. Le programme de mathématiques permet, à cette occasion, de mettre en relation les distances parcourues et les durées des déplacements.
Sur une carte , le maître aide au repérage des voies de communication, les élèves imaginent et tracent des itinéraires ; ils s'initient à la compréhension de quelques symboles. Le maître montre aux élèves plusieurs cartes (d'échelles différentes, sur des thèmes différents) afin de les familiariser avec ce type d'outils. Ils prennent ainsi conscience qu'on peut aussi bien représenter un village, un pays ou la terre entière, mais que l'on ne voit pas la même chose sur ces différentes cartes. Des cartes diverses sont installées dans la classe ainsi que des atlas appropriés à l'âge des élèves et l'on s'y reporte autant qu'il est nécessaire.

Le globe terrestre est présenté aux élèves. Après avoir observé sa forme, sa couleur dominante (le bleu), on le compare à un planisphère : les élèves cherchent sur l'un et l'autre un même continent, un océan... Ils sont ainsi amenés à comprendre la différence et l'intérêt des deux représentations. Des lectures (récits de voyages, d'explorations) fournissent l'occasion de les utiliser.

Le temps dans la vie des hommes
En liaison avec les mathématiques et l'initiation scientifique et technique, les élèves apprennent à lire l'heure et se familiarisent avec la mesure du temps court.
Le maître s'attache à distinguer les instruments qui mesurent une durée (sablier, clepsydre, chronomètre) de ceux qui indiquent l'heure (horloge, montre). Les élèves apprennent pourquoi on a besoin de savoir l'heure (pour prendre le train par exemple) et pourquoi il est important de connaître la durée d'une activité (pour ne pas rater la cuisson d'un plat par exemple). Ils apprennent à mettre en relation les deux notions (pour être à l'heure à l'école, il faut connaître la durée du trajet domicile-école).

Le maître fait procéder à un certain nombre d'observations et les relie entre elles :
- les jours et les nuits se succèdent ;
- on voit le soleil tous les matins (lorsqu'il n'est pas voilé) ; le soir on ne le voit plus ; on ne le voit jamais la nuit ;
- le soleil se "lève" toujours du même côté, mais pas exactement au même endroit ni à la même heure ; on repère où il se trouve à midi (plus ou moins haut) ;
- on mesure la durée relative des jours et des nuits en la reliant au phénomène des saisons (le temps de la nature dans la vie des hommes).
Les enfants apprennent à se situer dans la succession des générations.
Ils observent et classent dans l'ordre chronologique des photographies d'eux-mêmes, de leurs parents, de leurs grands-parents, de leurs arrières grands-parents, à différents âges. Des événements historiques importants (les deux guerres mondiales), des innovations technologiques significatives (premiers trains, premières voitures, premières TV, etc.) sont placés comme repères au sein de cette suite chronologique.

Le passé proche est accessible aux enfants en usant d'approches diverses :
- témoignages de personnes adultes d'âges différents ;
- observation de photographies et de cartes postales ;
- lecture de courts récits ou de fictions ;
- visites de monuments.
Les enfants peuvent ainsi comparer les modes de vie (confort, hygiène, composition des familles, fêtes, etc.) et les lieux (ville, village ; campagne, mer, montagne, etc. : qu'est-ce qui a été conservé ? qu'est-ce qui a disparu ? qu'est-ce qui est apparu ?). Ils mettent en relation quelques éléments simples et procèdent à des tentatives de mise en ordre chronologique.
Le maître fait remarquer aux élèves les différents moments qui ponctuent leur vie d'enfant et d'écolier : lever, trajet domicile-école, arrivée à l'école, récréation... Ils remarquent ceux qui se répètent et ceux qui diffèrent. Les jours de classe, les jours sans classe, la présence ou l'absence des parents à la maison, l'ouverture ou non des magasins, les activités extra-scolaires, etc., constituent autant de points de repères qui permettent de comprendre que, lorsqu'une semaine s'est écoulée, un certain nombre d'événements qui ont eu lieu vont se reproduire alors que d'autres sont absolument imprévisibles.
L'étude du calendrier complète utilement cette activité : on y observe la succession des jours, des semaines et des mois ; on peut procéder à des comparaisons (hier et aujourd'hui, semaine présente et semaine dernière...). Ce type de travail, qui peut être fait en liaison avec l'étude du climat et des saisons, est poursuivi pour les mois, les années puis les siècles. On met ainsi en évidence :
- que le temps se découpe en périodes emboîtées d'inégale ampleur : heures, jours, semaines, mois, années, siècles... ;
- que l'année peut se découper de différentes façons (saisons, trimestres...) ;
- qu'une année ne débute pas le même jour selon le calendrier grégorien (1er janvier), chinois, juif ou musulman.
Quelques incursions dans le passé lointain permettent aux élèves de comparer les modes de vie actuels et ceux de nos ancêtres. Certains thèmes peuvent montrer de façon forte les transformations qui ont eu lieu au cours des siècles (la nourriture et les modes de conservation des aliments : saler, sécher, fumer, stériliser, congeler ; les modes de vie, la situation sociale et familiale des enfants, etc.). Le patrimoine, les musées (type "arts et traditions populaires"), des reproductions de tableaux bien choisies, des récits, la littérature de jeunesse sont autant de sources documentaires qui peuvent être exploitées.

Le maître veille à ce que toutes les activités (recherches, découvertes, visites, etc). comportent des moments de travail collectif (classe entière ou petits groupes) permettant de coordonner les différents points de vue.

INITIATION SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE

Les trois objectifs de l'initiation scientifique et technique au cycle 2 sont :
• caractériser ce qui distingue le vivant du non vivant, à travers :
- la capacité d'observer et d'identifier différentes manifestations de la vie végétale, animale et humaine ;
- la connaissance des principales étapes de la vie ;
• une première approche de quelques états et propriétés de la matière ;
• acquérir une certaine habileté manuelle à partir de quelques réalisations et manipulations d'objets techniques simples.

Le vivant et le non vivant

L'objectif est de faire dégager progressivement les principaux critères différenciant le vivant du non vivant. Les animaux et les végétaux sont vivants : ils se nourrissent, bougent, sentent, produisent des déchets, grandissent, se reproduisent, meurent. A la fin du cycle, les élèves doivent être capables d'associer ces critères pour distinguer le vivant du non vivant.
Le travail d'observation et de caractérisation du vivant, tout au long du cycle 2, part de l'enfant pour s'étendre aux animaux et aux végétaux. L'observation de nombreux êtres vivants dans leur milieu permet de dégager les principales manifestations du vivant et de montrer les différences entre les espèces. Ce capital d'observations sera enrichi et utilisé au cycle 3 pour aborder l'unité et la diversité du monde vivant.
Les manifestations de la vie chez l'enfant
Partant de l'expérience que l'enfant a de son propre corps, le maître dégage progressivement les principales caractéristiques de la vie humaine : se nourrir (eau et aliments) et rejeter des déchets, respirer, se déplacer (marcher et courir), observer son environnement (voir, écouter, sentir, palper, goûter), grandir, mais aussi comprendre, parler, apprendre, fabriquer...
Attention : ces activités centrées sur l'enfant ne doivent pas dériver vers des séquences sans réelle portée pédagogique (telles que celles portant sur les rythmes journaliers, la faim de 11 heures, le repas de midi, la sieste...).
Les manifestations de la vie chez les animaux
Elles s'appuient sur des observations d'animaux divers, dans la classe (petits rongeurs, insectes, batraciens, poissons), à la maison (oiseaux, chats, chiens) ou à l'extérieur (prairie, ferme, zoo...).
Les animaux familiers tiennent une place particulière dans cette progression : s'ils permettent une première approche comparative du vivant entre l'enfant et l'animal, il est nécessaire, en raison des rapports affectifs que les enfants entretiennent avec eux et qui altèrent l'observation, d'affiner cette approche avec d'autres animaux. Les terrariums de petits animaux (fourmis, criquets, escargots, chenilles), constitués en fonction des saisons, et les aquariums (batraciens, poissons...) sont privilégiés pour favoriser l'observation en classe.
Sans négliger l'observation de l'ensemble des manifestations du vivant, chaque élevage fait l'objet d'un regard particulier sur un ou deux aspects indiqués par le maître. Par exemple : de quoi se nourrit tel animal (on lui propose toutes sortes de nourritures), comment naissent et se développent les petits (nombre, nourriture, durée pour devenir adulte, survie...), comment se transforment certaines espèces (batracien, papillon).
Les manifestations de la vie chez les végétaux
L'observation des manifestations de la vie végétale est menée en parallèle avec celles des manifestations de la vie chez l'enfant et les animaux familiers. L'acquisition importante de ce cycle, purement qualitative, est que les plantes ont besoin, pour vivre et croître, de lumière, d'engrais et d'eau, que la plupart ne se nourrissent que de non vivant, alors que l'homme et les animaux ont besoin d'eau et de vivant pour se nourrir. Le maître compare les besoins des plantes à ceux des enfants et des animaux familiers.
On dégage les similitudes et les différences entre les animaux et les végétaux : par exemple, les animaux se déplacent pour se nourrir et se reproduire alors que les plantes, en général, se nourrissent et se reproduisent là où elles sont plantées.
Le jardinage, à l'extérieur ou dans des bacs en classe, est l'occasion :
- d'observer au fil des saisons, en prenant des repères temporels et climatiques, la naissance et le développement de différentes plantes ;
- d'acquérir des savoir-faire pratiques : utilisation appropriée d'outils pour la plantation et l'entretien des plantes (plantoir, grattoir, cordeau, mètre, arrosoir...) ;
- d'identifier quelques conditions favorables à la croissance des plantes ;
- de découvrir la variété des espèces animales et végétales dans un milieu.
Par ailleurs, la réalisation d'herbiers personnels et de classe est l'occasion d'associer aspects techniques (nécessité d'un bon séchage pour la conservation), aspects esthétiques (présentation des plantes, écritures) et aspects scientifiques (classement, conservation des graines...).
Les stades de la vie
Les questions de la naissance, de la mort et de la parenté font partie des interrogations fortes des enfants. Le maître propose des éléments de réponse, dès ce cycle, en permettant aux élèves de construire quelques représentations simples sur les stades de la vie.
• Sur la naissance, le maître apporte des repères, issus pour partie des observations d'élevages (pour faire un enfant, il faut deux parents, le bébé est d'abord un oeuf ; avant que les parents fabriquent l'oeuf, il n'y a pas de bébé : la maman n'a pas de "petits enfants" en attente dans son ventre ; le bébé "pousse" dans le ventre de la maman, etc.). On attire l'attention des enfants sur les ressemblances et les différences d'une génération à l'autre. La reproduction n'est envisagée ici que comme l'une des caractéristiques essentielles du vivant et sera traitée en tant que telle au cycle 3.
• La plupart des plantes grandissent, en hauteur et en épaisseur, jusqu'à la fin de leur vie. La croissance des arbres fournit du bois (on peut connaître l'âge d'un arbre en comptant le nombre de ses cernes de bois). Les animaux, eux, cessent de grandir lorsqu'ils sont adultes. Dans certains cas spectaculaires, un animal peut avoir une forme différente selon les stades de sa vie. Ce sont les animaux à métamorphoses, comme les batraciens ou de nombreux insectes : fourmis, papillons...
• Les animaux et les plantes vieillissent (s'ils n'ont pas été tués ou s'ils ne sont pas morts par accident). Ils deviennent alors moins résistants, ont plus de mal à se nourrir et finissent par mourir. La durée de vie varie avec les espèces : certaines ne vivent qu'un seul jour (éphémères), d'autres des centaines d'années (arbres, tortues).
• Après leur mort, les plantes et les animaux se décomposent. Leur matière retourne dans le sol et fournit des éléments qui seront utilisés par les plantes pour se nourrir. Parfois, dans des conditions très particulières de conservation, les restes de plantes et d'animaux forment des fossiles qu'on retrouve dans des roches, (dont le charbon et le pétrole font partie).
Le maître insiste sur les similitudes de ces différentes phases de la vie chez tous les êtres vivants. Il différencie, dans le prolongement de la distinction du vivant et du non vivant, la mort des êtres vivants de la destruction ou des transformations du non vivant (la mort d'un être vivant est totale et définitive ; mais la glace par exemple ne meurt pas, elle se transforme en eau, qui peut être retransformée en glace, etc.). C'est l'occasion pour le maître d'approcher avec les enfants les questions qui les troublent.
Ce qui distingue le vivant du non vivant
Par opposition, le maître montre qu'un objet ou un phénomène naturel qui peut présenter l'un des caractères propres du vivant n'est pas forcément vivant. Les enfants comprennent notamment pourquoi ne sont pas vivants : le robot qui bouge et reconnaît son environnement ; le moteur qui tourne, alimenté par une pile ; le volcan d'où jaillissent fumées et laves ; les nuages qui se déplacent dans le ciel ; l'ordinateur qui a une mémoire ; les monstres imaginaires qui peuplent les films de cinéma et la télévision, etc.
Par ailleurs les développements sur la matière, les objets et les matériaux offrent une première approche concrète du non vivant.
Les êtres humains appartiennent au règne animal. Plusieurs caractères les distinguent des autres espèces.
Les similitudes de fonctions entre les hommes et certains animaux suscitent beaucoup de questions sur leur origine. Le maître apporte quelques brefs éléments de réponse sur l'histoire de l'espèce afin de donner un premier cadre de pensée aux enfants. Il s'agit d'ouvrir une perspective sur l'évolution, mais pas encore d'acquérir des connaissances précises.
Il met en évidence quelques caractères des êtres humains : la station debout, la taille du cerveau, l'habileté de la main ; il insiste sur la capacité des humains à apprendre tout au long de leur vie, à utiliser la nature à leur service et à inventer des objets.
L'importance des règles de vie : la propreté (utilisation de l'eau et du savon)
La pratique de l'hygiène corporelle, particulièrement l'utilisation du savon, est indispensable : elle doit en conséquence être justifiée et expliquée (on peut par exemple montrer le dégraissage avec ou sans savon...).
La notion de rythme de vie n'est pas au programme.

La matière

L'eau dans la vie quotidienne : la glace, l'eau liquide, la vapeur d'eau
L'existence de l'air
Les élèves sont familiarisés avec l'existence de deux éléments indispensables à la vie : l'eau et l'air.
• A partir de différentes observations sur l'eau que les élèves ont déjà pu faire par eux-mêmes dans leur environnement immédiat (rivières, flaques, rosée, pluie, neige, glace, buée, jets de vapeur d'eau de l'autocuiseur ou du fer à repasser...), le maître aide à identifier les trois principaux états de l'eau : la glace, l'eau liquide et la vapeur d'eau. L'objectif est de construire un capital d'observations qui sera exploité et interprété au cycle 3.
Par l'observation d'un planisphère, de photographies, de documents audiovisuels ou de CDrom, le maître fait prendre conscience de la place très importante de l'eau sur la Terre : océans, fleuves, nuages, glaciers, banquises...
Les enfants sont également conduits à rechercher la présence de l'eau là où elle n'apparaît pas immédiatement : dans différents aliments notamment.
Activités possibles : congélation et décongélation, séchage, cuisson, hydratation, pression de jus de fruits ; condensation sur le verre, linge qui sèche...
• L'existence de l'air est mise en évidence par quelques observations et manipulations simples.
Activités possibles : l'air en mouvement (courant d'air, mouvement d'une feuille devant un ventilateur, ballon de baudruche lâché, tissu qui se gonfle...) ; l'air dans les bulles (souffler pour former une bulle de savon, plonger une bouteille remplie d'air dans l'eau...)
Utilisation du thermomètre dans quelques situations de la vie courante
Les élèves apprennent à lire la température sur un thermomètre dans différentes situations en relation avec le programme : activités sur l'eau et les aliments précédemment cités ; mesure des températures à différentes saisons ; mesure de la température du corps (thermomètre frontal)...

Les objets et les matériaux

Fabrications diverses et réalisations techniques
Les objectifs des activités de réalisation sont multiples :
- acquérir une habileté manuelle (précision de découpage, de positionnement, d'assemblage, de reproduction...) ;
- choisir des matériaux et comprendre la logique des étapes d'une construction ;
- concrétiser, sous forme de maquettes, certaines structures : fabrication de différents mobiles, de moulins à eau ou à vent, de marionnettes ou de maquettes articulées, d'objets permettant des transports ou des déplacements, de décors, etc.
Plusieurs variantes d'une même réalisation peuvent être confiées à différents ateliers. Le maître veille à la progression en précision de tous les enfants : il énonce des critères précis d'acceptation avant toute activité et fait participer les élèves à l'évaluation de leur résultat.
L'exploration joue un rôle important : donner aux élèves le temps de rechercher des solutions, l'occasion de les comparer avec celles utilisées pour les objets techniques qu'ils manipulent (axe dans un jeu de construction permettant à la roue de tourner, assemblages de différents mobiles...). Mais, pour ce cycle, l'imitation est essentielle : elle permet de s'interroger sur le procédé observé et de se l'approprier s'il est efficace. En invitant les élèves à l'imiter et à s'imiter les uns les autres lorsque c'est opportun, le maître favorise l'anticipation, la discussion sur leurs différentes approches et stimule la réflexion nécessaire à ces réalisations manuelles et techniques.

Manipulation d'objets techniques

L'objectif essentiel de ces activités est l'acquisition de la capacité à mettre en oeuvre un mode opératoire, c'est-à-dire à identifier les éléments sur lesquels agir, à prévoir l'effet de chaque action élémentaire, à définir l'enchaînement des actions nécessaires pour atteindre un résultat.
Au cycle 2, l'utilisation d'un mode d'emploi est déconseillée. Le mode opératoire peut être soit énoncé par un adulte, soit montré et mémorisé, soit déduit d'une pratique similaire déjà maîtrisée.
Le maître fait manipuler, lorsqu'il le peut, différents appareils et outils : appareils photos, magnétophones, jumelles, loupes binoculaires ; casse-noisette, tire-bouchons, ciseaux, pelles, râteaux, marteaux, etc.
Le remontage d'objets après démontage suit une progression bien graduée. Pour ce cycle, la répétition d'une activité de démontage ou de remontage avec recherche de performance croissante peut être un moyen efficace d'acquérir une certaine habileté manuelle : l'objectif n'est pas tant alors la performance elle-même, que la contrainte de mettre en oeuvre une stratégie plus fine.



CYCLE DES APPROFONDISSEMENTS (cycle 3)

SCIENCES ET TECHNOLOGIE

Au cycle 3, les élèves dépassent les distinctions qualitatives établies au cycle précédent pour découvrir, sous les effets apparents, un premier ensemble de causes ou de relations dont ces effets dépendent. En fin d'école primaire, les enfants auront ainsi acquis, sur le système solaire, les caractères du vivant et les propriétés des matériaux, quelques repères-clés qui leur permettront d'aborder avec profit les disciplines correspondantes enseignées au collège.
Dans cette perspective, les objectifs de l'initiation scientifique et technique au cycle 3 sont les suivants :
• caractériser certaines fonctions et spécificités du vivant qui marquent l'unité et la diversité des formes de vie :
- comparer plusieurs types de reproduction ;
- dégager quelques critères de classification des animaux ;
- esquisser l'idée d'adaptation des êtres vivants au milieu, en s'appuyant sur l'observation de l'environnement proche ;
- apprendre à distinguer animal et plante ;
- aborder la question de l'évolution des espèces à partir des traces laissées par celles-ci ;
- comprendre les principes élémentaires des fonctions de digestion, de respiration, de circulation et de mouvement à partir de leurs manifestations chez l'homme ;
- saisir la justification de quelques comportements souhaitables en matière de santé.
• observer le ciel, et savoir distinguer étoiles et planètes ; se représenter le mouvement des planètes sur elles-mêmes et autour du soleil, ainsi que la course de la lune autour de la Terre, pour expliquer le principe des mouvements apparents du soleil, les phases de la lune, les périodicités qui règlent nos mesures du temps ;
• connaître quelques propriétés de la Terre : la Terre possède un champ magnétique qui oriente la boussole vers le nord ; séismes et éruptions volcaniques manifestent l'existence de mouvements à l'intérieur de la Terre ;
• repérer un petit nombre de propriétés de la matière en relation avec les changements d'état (solide, liquide, gazeux), les mélanges et les solutions ;
• s'initier à quelques savoir-faire techniques : construction de circuits électriques simples ; utilisation de leviers et balances ; montage et démontage d'objets techniques ; familiarisation avec les principales fonctions d'un ordinateur.
L'initiation à la démarche scientifique reste, à ce stade, principalement fondée sur l'observation et la manipulation. En dehors de quelques cas particuliers (comme l'étude des changements d'état de l'eau par exemple) , les expériences sont guidées par le maître et visent à montrer qu'une hypothèse peut être vérifiée par l'expérimentation.


Unité et diversité du monde vivant

Au cycle 3, on appréhende la diversité et l'unité du monde vivant à travers quelques-unes de leurs manifestations. On fait ressortir, d'une part, certaines caractéristiques de l'unité du vivant : la reproduction de l'espèce et quelques aspects des fonctions ; d'autre part, des différences qui en illustrent la diversité : les enfants sont conduits à découvrir plusieurs critères de classification des êtres vivants puis à approcher la notion d'espèce et d'évolution.
La cellule, unité de base des êtres vivants, de même que l'évolution des espèces, qui rend compte de la diversité du monde vivant, ne sont pas à développer.
La reproduction chez les animaux et les végétaux
L'approche de la reproduction chez les animaux et les végétaux doit permettre aux élèves de construire quelques représentations simples et justes.
• Tous les animaux ne se reproduisent pas de la même façon. Dans la plupart des cas, il faut un mâle et une femelle de la même espèce pour donner naissance à un nouvel être vivant de la même espèce : c'est la reproduction sexuée. La rencontre entre le mâle et la femelle varie selon les espèces : certains animaux doivent s'accoupler mais, pour d'autres, l'accouplement n'est pas nécessaire (par exemple, les poissons ne s'accouplent pas).
Lorsqu'un spermatozoïde s'unit à un ovule, la fécondation a lieu, l'oeuf se forme. En se développant, l'œuf donne un embryon. Les embryons des animaux ovipares grandissent en dehors du corps de la mère, dans les œufs qu'elle a pondus (œuf de poule, œuf de poisson). Les nouveau-nés sortent seuls des œufs en les perçant. Les embryons des mammifères se développent dans une poche de liquide contenu dans le ventre de leur mère : c'est elle qui les expulse de son ventre à la naissance. On peut classer différentes sortes d'animaux selon que les oeufs sont pondus ou non et, lorsqu'ils sont pondus, selon le devenir des œufs (dans l'eau, sur la terre ; couvés, non couvés).
Les petits d'une même espèce se ressemblent (la forme de la tête, des oreilles, des dents, sont les caracètres de l'espèce lapin) mais ils ne sont pas identiques (la couleur du pelage est un caractère individuel dans l'espèce).
• Toutes les plantes ne se reproduisent pas de la même manière. Chez les plantes qui fleurissent on observe la formation de graines, et les graines peuvent en germant dans des conditions favorables, donner naissance à une même plante de la même espèce que celle qui les a produites (des graines de haricots donnent des plants de haricots).
Les graines sont produites à partir des fleurs. Les fleurs contiennent les organes sexués des plantes : les pistils sont les organes femelles et les étamines sont les organes mâles des fleurs. Dans le pistil la fédondation a lieu, et donne naissance aux graines, tandis que le pistil devient un fruit.
Attention : chez certaines plantes il n'y a pas besoin de graines pour obtenir une nouvelle plante. Une partie de la plante suffit , une bouture, un bulbe par exemple. Dans ce cas, la plante qui se développe est identique à la plante mère, c'est une simple multiplication de l'individu.
Activités possibles :
- expériences de plantation et de germination, observation d'animaux dans la classe (poissons, têtards, souris) ; vidéos : naissance et vie d'un animal (chat, têtards et grenouilles, lézards, chenilles et papillons, etc.) ;
- le renouvellement des générations d'êtres vivants peut être illustré à partir de plantes et d'animaux à cycle de reproduction rapide.
La sexualité et la reproduction des humains
On se limite ici encore à quelques repères essentiels :
- au cours des rapports sexuels, l'homme dépose dans le corps de la femme des millions de spermatozoïdes. Quand un spermatozoïde pénètre dans un ovule, un oeuf est formé. C'est la fécondation.
Par ailleurs, le maître évoque avec les élèves le fait que, chez les êtres humains, la sexualité ne se réduit pas à la reproduction de l'espèce ; il veille à ne pas dissocier la dimension affective de la dimension reproductive.
- Le développement in utero n'est pas étudié à l'école primaire, on se limite simplement à l'observation de quelques documents pour montrer les changements de la fécondation à la naissance.
Quelques critères de classification des animaux
Les développements qui précèdent ont déjà permis de montrer que les animaux peuvent être classés selon leur espèce et selon la façon dont ils se reproduisent. Le maître poursuit ce premier travail en indiquant qu'il existe d'autres niveaux de classification. Sans chercher à construire un répertoire exhaustif, les enfants découvrent que les animaux peuvent notamment être classés en fonction de leur morphologie (différents caractères des squelettes et des corps : vertébrés, invertébrés ; nombre de pattes...).
Activités possibles :
observation de différents animaux (lapin, moineau, coccinelle, poisson rouge, grenouille verte, lézard, chat...) ; recherche guidée de renseignements (livres, photographies, documents filmés, supports numériques) ; repérage d'un ou plusieurs critères de classement.
L'approche écologique à partir de l'environnement proche : rôle et place des êtres vivants, notions de chaînes alimentaires
Les élèves sont conduits à remarquer, principalement à l'occasion des sorties scolaires, qu'il existe divers milieux, que les êtres vivants sont adaptés à leur milieu et qu'il existe des liens de dépendance entre les êtres vivants d'un même milieu (dépendance alimentaire notamment). Ils découvrent l'importance des plantes, sans lesquelles ni les animaux ni les hommes ne pourraient vivre sur la Terre.
En liaison avec les activités d'éducation civique, ils prennent peu à peu conscience de la complexité de leur environnement et du rôle exercé par les hommes sur cet environnement.
Activités possibles :
observation de différents milieux et de quelques relations entre les êtres vivants de ces milieux (forêt, bord de mer, jardin, mur recouvert de lierre...).
Limites :
cet aspect du programme ne doit être abordé qu'à partir d'un ou deux exemples simples traités en un temps limité ; en effet, il ne constitue pas un objectif spécifique mais l'occasion de synthétiser quelques-unes des connaissances acquises par ailleurs.
Des traces de l'évolution des êtres vivants
C'est l'idée d'une histoire des espèces, d'un monde du vivant qui n'est pas immuable, que le maître transmet.
Les espèces actuellement présentes sur la Terre proviennent d'autres espèces qui vivaient autrefois. Certaines espèces disparues ont laissé des traces fossilisées : Ce sont des empreintes ou des restes comme des coquilles, des carapaces ou des squelettes qui sont conservés.
Grâce à ces fossiles, nous pouvons reconstituer les grandes étapes de notre histoire (premiers êtres vivants dans l'eau : 4 milliards d'années environ ; sur la terre : 400 millions d'années environ ; premières traces de vie humaine : 5 millions d'années environ. La Terre, quant à elle, s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années).
Activités possibles :
visite de musées et de sites exposant des traces de l'évolution ; documents écrits ou filmés sur la reconstitution de squelettes d'espèces aujourd'hui disparues ; récits de découvertes : Lucy en 1974...

Le corps humain et l'éducation à la santé

C'est en référence à leur propre corps que les élèves construisent la notion d'unité de fonctionnement du monde vivant. C'est pourquoi on étudie au cycle 3 les principes élémentaires de deux grandes fonctions : la fonction de nutrition (digestion, respiration, circulation, excrétion) et le mouvement. On s'en tiendra à dégager, des modèles aussi simplifiés que possible des organes assurant ces fonctions.
- la fonction de nutrition :
Les aliments entrent par la bouche dans le tube digestif. Transformés en petits éléments capables de traverser la paroi du tube digestif, ils sont emportés par le sang dans tous les organes du corps dont ils permettent le fonctionnement. Les déchets non digérés sont rejetés par l'anus ; les déchets produits par le fonctionnement des organes sont véhiculés par le sang et filtrés puis rejetés avec l'urine et la sueur.
- la respiration :
Elle apparaît comme un échange de gaz : absorption d'oxygène et rejet de gaz carbonique. L'air entre dans les poumons. Les échanges gazeux se font entre le sang et les poumons. L'oxygène nécessaire à la vie est transporté par le sang à partir des poumons dans tous les organes et le gaz carbonique fabriqué est transporté par le sang aux poumons pour être rejeté à l'extérieur.
- le mouvement :
Le mouvement humain est original : la mise en mouvement des membres par les muscles est commune à d'autres espèces animales, mais on fait remarquer l'organisation verticale du squelette et l'importance des pieds et des mains.
Activités possibles :
observation de son corps, des liens entre l'accélération du rythme cardiaque et l'essoufflement, de radiographies pertinentes (thorax et membres), de quelques organes d'animaux (coeur de boeuf, poumons de mouton...).
Conséquences à court et à long terme de notre hygiène
En relation avec la connaissance de certains organes et de leurs fonctions, on fait acquérir progressivement le sens de quelques règles d'hygiène en s'en tenant à des informations objectives et limitées sur l'équilibre alimentaire, la durée du sommeil, la propreté...
En outre, on conduira les enfants à une première réflexion sur les soins médicaux qu'ils peuvent être amenés à recevoir : rapports avec le médecin, usage de quelques médicaments usuels, etc.
On aborde encore la notion de santé de façon plus globale, en liaison avec l'éducation civique, à propos des règles collectives de sécurité et de respect des autres.
Principes simples de secourisme
Il ne semble pas judicieux d'enseigner aux élèves des techniques de secourisme qu'ils ne peuvent ni maîtriser ni utiliser dans la plupart des cas. En revanche, le maître peut expliquer aux élèves comment soigner une petite blessure en prenant des précautions. Il importe également de leur rappeler régulièrement de signaler aux adultes toute situation nécessitant à leur yeux un secours et, s'ils sont seuls, de composer les numéros d'urgence qui doivent être mis à leur disposition près des téléphones.
L'efficacité de ces consignes repose sur l'écoute accordée aux élèves tout au long de l'année, y compris dans des situations anodines. Le dialogue qui se crée, en dehors de la salle de classe notamment, leur permet de développer leur discernement et leur autonomie.

La Terre, le système solaire et les étoiles

L'objectif est d'amener les élèves, en les aidant à dépasser leurs conceptions spontanées de la Terre, du système solaire et des étoiles, à relier, pour mieux les comprendre, certains phénomènes familiers et d'autres qui le sont moins : alternance des jours et nuits, saisons, clair de lune, mouvement des planètes autour du soleil...
La démarche proposée par le maître repose sur l'observation ainsi que sur la manipulation de maquettes et la consultation de documents illustrant les sujets abordés. L'audiovisuel et les supports numériques offrent, à cet égard, des ressources particulièrement bien adaptées qui permettent à chacun de visualiser les phénomènes étudiés et de tester la compréhension qu'il en a. La réflexion collective sur ces observations est l'occasion de cerner les difficultés ou les énigmes qu'explique l'enseignant.
Les contenus sont, à dessein, très peu nombreux et présentés aussi simplement que possible : il s'agit seulement que les élèves découvrent, au delà des apparences, quelques aspects du système solaire. En revanche, chaque nouveau point abordé doit apparaître, autant que possible, comme une réponse partielle aux questions précédentes.
Les enfants se posent de nombreuses questions sur l'univers et son histoire. Elles sont l'occasion pour le maître de donner de manière simplifiée quelques-uns des éléments de réponse dont nous disposons aujourd'hui.
Les planètes tournent autour du soleil
On commence par manipuler de diverses manières un modèle réduit du système solaire : une maquette ou une lampe, des fruits, des balles peuvent figurer les objets célestes, selon les effets que l'on souhaite mettre en évidence.
L'observation, puis la discussion conduisent à mieux comprendre la cause des jours et des nuits ainsi que l'inversion de point de vue dont procède le mouvement apparent du soleil. Il suffit que les élèves en aient saisi le principe sans entrer dans l'étude du "mouvement relatif" qui n'est pas au programme.
L'enseignant montre ensuite, sur des modèles réduits, des animations ou des documents vidéo-numériques, comment l'inclinaison de l'axe de révolution terrestre et la course de la Terre autour du soleil entraînent les changements de durée relative des jours et des nuits ainsi que l'alternance des saisons.
On donne enfin une notion des dimensions comparées du soleil et des planètes. Les élèves s'interrogent alors sur le fait que les planètes tournent autour du soleil plutôt que le contraire.
La lune
Beaucoup d'élèves croient peut-être encore, au cycle des approfondissements, que la lune brille par elle-même ; ses formes changeantes (en croissant, en demi-lune...) et sa disparition périodique paraissent énigmatiques.
Le maître explique que la lune, pas plus que les planètes, ne brille par elle-même : son éclat provient de la lumière du soleil qui l'éclaire.
A l'aide de maquettes et d'animations, il montre comment se succèdent les phases de la lune. Il demande aux élèves de regarder la lune régulièrement. Les élèves pourront remarquer qu'elle se lève et se couche tous les jours environ une heure plus tard que la veille, et que la "nouvelle lune" réapparaît tous les mois avec une forme de croissant dont ils pourront dessiner la forme.
Il est recommandé aux maîtres d'apprendre aux élèves à manier une paire de jumelles, c'est-à-dire à ajuster l'écartement des oculaires et à régler la mise au point sur un objet plus ou moins lointain. Dans la mesure des possibilités, il est même recommandé que les élèves puissent emprunter les jumelles afin d'observer la lune quand elle est en croissant et que l'on distingue bien le relief des cratères. On expliquera en classe que ces cratères ont été formés soit par des volcans, soit par des météorites qui sont de grosses pierres tombées sur la lune comme il en tombe régulièrement sur la Terre. En tombant dans l'air de l'atmosphère terrestre, ces météorites brûlent ; ce sont les étoiles filantes. On trouve aussi sur la Terre des météorites qui n'ont pas entièrement brûlé en traversant l'amosphère. Avec des jumelles, les élèves pourront aussi distinguer le reste du disque de la lune, qui est dans la pénombre lorsque la lune est en croissant.
Étoiles, planètes et satellites
Les étoiles sont des boules de gaz très chaud et donc très lumineux, comme le soleil. Mais toutes les étoiles (sauf le soleil) sont tellement loin dans le ciel qu'elles apparaissent comme des points lumineux. En revanche, par temps clair et avec un petit télescope du commerce, on voit bien que les planètes ont un diamètre apparent ; on les voit comme des disques, comme la lune vue de la Terre ou la Terre vue de la lune. Les planètes ne sont pas des points dans le ciel. Ce sont des objets proches de nous, qui sont, comme la Terre et la lune, éclairés par le soleil. Les planètes tournent comme la Terre autour du soleil, comme la lune ou nos satellites artificiels autour de la Terre. A l'aide de différents documents (photos ou vidéos), le maître pourra montrer aux élèves que chaque planète a ses caractéristiques propres (forme, couleur, dimensions).
Les planètes passent la nuit dans le ciel au même endroit que le soleil le jour. Mais, contrairement aux étoiles qui sont toujours au même endroit les unes par rapport aux autres (par exemple l'étoile polaire est toujours au même endroit par rapport à la grande ourse), les planètes changent de place dans le ciel pendant l'année. Le maître pourra indiquer quelles planètes sont visibles dans le ciel en début de soirée et à quel endroit selon les saisons.
(Revue mensuelle du Palais de la Découverte ou réseau informatique:
- site du Palais de le Découverte : http://www.palais-decouverte.fr/htlm/plane6.htm
- site de la Société Astronomique de France : http://www.iap.fr/saf/cielactu.htm
Prolongements possibles
pour les classes de découverte par exemple :
Si l'école peut acquérir un petit télescope du commerce, le maître peut envisager d'organiser des observations nocturnes plus avancées. Les élèves pourraient par exemple :
- voir que les étoiles se déplacent dans le champ visuel du télescope, donc sentir la rotation de la Terre (l'observateur et son télescope tournent avec la Terre par rapport aux étoiles) ;
- voir que Jupiter a des satellites alignés, et noter leur position (comme Galilée qui les découvrit au 16ème siècle, on en voit 4, qui tournent autour de Jupiter en quelques heures) ;
- voir Vénus en forme de croissant comme la lune (les planètes plus proches du soleil que la terre ont des phases) et la dessiner ;
- voir que Mars est rouge ;
- voir que Saturne a des anneaux et les dessiner (leur inclinaison varie, d'année en année, ainsi donc que leur aspect vu de la Terre) ;
- réfléchir de manière plus approfondie à deux propriétés qui différencient les planètes des étoiles et proviennent simplement du fait qu'elles sont proches de la Terre : leur diamètre apparent est visible et leur position est variable dans le ciel.
Mesure du temps
La Terre accomplit une révolution complète sur elle-même en 24 heures ; elle fait un tour complet autour du soleil en une année de 365 jours et 6 heures. On souligne que ces durées ont depuis longtemps servi d'unités à la mesure du temps.
En liaison avec l'observation du mouvement du soleil dans le ciel et de l'ombre des objets éclairés, le maître aide les élèves à dégager les principes du cadran solaire.
Pour le reste, on se limite à la lecture des mesures du temps par les élèves, en commençant par celle de l'heure et des minutes sur les montres et horloges à affichages numérique ou analogique ("aiguilles").
Champ magnétique terrestre (la boussole) ; séismes et éruptions volcaniques
On aborde deux propriétés de la Terre : elle est aimantée et active.
• La boussole et le champ magnétique terrestre
La boussole indique le nord. Ceci, à condition qu'on l'éloigne de tout métal, de tout aimant... et de toute autre boussole. On l'illustre par quelques expériences. Il est bon de remarquer que les aimants produisent des effets sur divers objets et matériaux.
Le maître explique que, comme la boussole, la Terre est aimantée : l'aimant de la boussole s'aligne parallèlement à celui de la Terre.
En liaison avec la géographie (cartes) et l'EPS (courses d'orientation), on aborde les points cardinaux et l'utilisation pratique de la boussole.
• Séismes et éruptions volcaniques
Les mouvements de la croûte terrestre repérables par les séismes et les éruptions volcaniques nous renseignent sur la composition et l'activité des zones profondes de la planète, jusqu'à 200 km environ.
A partir d'expériences simples, les élèves sont amenés à s'interroger sur ce qu'est un volcan en éruption : comment la lave peut-elle monter ? Jusqu'où peut-elle s'écouler, à quelle vitesse ? Le matériel rocheux est-il le même que celui d'une montagne ? Qu'apprend-on sur les pressions internes et les mouvements de la Terre ?
En liaison avec les activités d'initiation géographique, ils observent la localisation des volcans en activité sur un planisphère, celle des zones de séismes et de montagnes jeunes et constatent la fragilité de la croûte terrestre dans ces régions. Ils apprennent également à localiser des volcans anciens et comprennent que la connaissance des volcans actuels nous permet de retrouver l'histoire de ces anciens volcans.
Activités possibles : documents audiovisuels ou informatiques ; expériences de fusion et de solidification avec des matériaux familiers (bougie, chocolat, caramel...) que l'on fait couler sur un plan incliné : plus le matériau est fluide, plus il s'écoule loin ; plus il est visqueux, moins il s'écoule. Le maître explique qu'il en est de même pour les laves de nature différente.

La matière et la consommation d'énergie

L'objectif est d'amener les élèves à étudier les changements d'états de la matière, ainsi que diverses opérations de mélange. On s'appuie sur la mesure d'un paramètre (température ou quantité de sel versé dans un liquide, par exemple) mise en relation avec l'apparition d'un phénomène donné (transformation de l'eau en vapeur, saturation d'une solution, etc.). De plus, les expériences de changements d'état et de solubilisation doivent permettre de constater concrètement que la matière ne "disparaît" pas au cours des transformations et qu'il y a conservation.
Les trois principaux états de la matière.
Les élèves ont déjà observé au cycle 2 les trois états de l'eau. Avant d'aborder le passage d'un état à un autre, il peut être utile de revenir brièvement sur la distinction habituelle des trois états en observant également d'autres corps (bougies, beurre, chocolat,...). Le maître fait en sorte que les élèves dégagent quelques caractères :
- des solides : ils ont une forme propre et peuvent donc être saisis avec les doigts, ils sont plus ou moins durs ou élastiques ;
- des liquides : ils coulent, n'ont pas de forme propre et adoptent au contraire la forme du récipent qui les contient ;
- des gaz : ils coulent comme des liquides (remplir un récipent de fumée et le verser) et n'ont donc pas de forme propre non plus. Les deux différences principales avec les liquides tiennent à ce qu'ils sont généralement plus légers (dans une bouteille fermée qui contient de l'eau et de l'air, l'eau occupe le bas et l'air le haut) et plus compressibles (faire une expérience avec une grosse seringue transparente, bouchée et sans aiguille, remplie soit d'air, soit d'eau ; comparer avec une pompe à bicyclette).
On peut s'interroger en outre sur quelques exemples intermédiaires. Par exemple les brouillards et les nuages ordinaires sont des suspensions de gouttelettes d'eau ou de petits cristaux de glace dans l'air. On peut aussi constater qu'une même matière peut apparaître comme liquide ou comme solide selon qu'on la sollicite en lui appliquant une contrainte forte ou faible (le flan, la mayonnaise, une mousse savonneuse).
Les changements d'état
Autour de nous, les solides, les liquides et les gaz que nous pouvons observer sont généralement stables. Ils changent d'état à des températures différentes : la cire de la bougie fond à 60° C, la glace à 0° C, le fer devient liquide à plus de 1500° C.
Lors d'un changement d'état, c'est la même matière que l'on peut retrouver, mais sous des états différents. Si l'on fait fondre du chocolat, il devient liquide et peut prendre la forme d'un moule. Lorsque sa température baisse, il redevient solide. Malgré ces deux transformations et le changement de forme constaté, il s'agit bien du même chocolat. Cette expérience peut être réalisée avec de la cire.
La solidification de l'eau, du chocolat ou de la cire liquides sont des transformations réversibles ; le chauffage mesuré de l'eau, du chocolat ou de la cire solides en entraînent la fusion. On notera toutefois que le chocolat et la cire évoluent de manière irréversible lorsque l'on chauffe trop fort. Les élèves découvriront ultérieurement qu'il se produit dans ces conditions une réaction chimique qui modifie la nature du chocolat ou de la cire.
En ce qui concerne le cas particulier des changements d'état de l'eau, les élèves découvrent par l'expérimentation qu'il existe un palier de température à 100° C pour l'ébullition et à 0° C pour la solidification. Les conditions d'expérimentation en classe doivent permettre une première approche de ce qu'est la précision et la reproductibilité d'une mesure compte-tenu de la fiabilité des appareils et des phénomènes parasites qui risquent de perturber l'observation.
En hiver, on dépose du sel sur les routes pour éviter le gel. Le maître aide les élèves à s'interroger sur ce qui se produit alors : si l'on ajoute du sel à l'eau, on obtient une solution dont la température de solidification est plus basse que celle de l'eau.
En relation avec l'observation des trois états de l'eau et l'initiation à la géographie, les grands principes du cycle de l'eau dans la nature sont exposés brièvement.
Les solutions
Mélanger deux liquides donne des résultats différents selon la nature des liquides. Si on mélange de l'eau et de l'huile, on n'arrive pas à empêcher les deux liquides de se séparer, même après forte agitation. En revanche, l'eau et le vin se mélangent pour donner une solution.
D'autres corps comme le sel de cuisine se dissolvent dans l'eau jusqu'à un certain degré de saturation au delà duquel le solide ajouté ne se dissout plus. Lorsque l'eau s'évapore d'une solution de sel de cuisine, on finit par observer la formation d'un dépôt de sel. C'est le principe des marais salants.
La qualité de l'air et la qualité de l'eau
Cette notion est reportée au collège.
Consommation et économie d'énergie
A partir d'exemples de la vie quotidienne, les élèves observent que nous consommons de l'énergie électrique. Cette même source d'énergie peut produire des effets différents : elle peut servir à l'éclairage, la radio, les moteurs, le chauffage... L'énergie dépensée peut être calculée en effectuant des relevés sur un compteur électrique.
Il existe d'autres sources d'énergie : le pétrole pour les voitures ; le gaz pour la cuisinière, pour le chauffage... Des sources d'énergies différentes peuvent produire les mêmes d'effets, par exemple produire de la chaleur ou alimenter un moteur.
Notre consommation d'énergie est plus forte en hiver. Certaines précautions peuvent être prises pour éviter une consommation inutile d'énergie et donc une dépense excessive.
Activités possibles : mesurer l'énergie dépensée par des relevés du compteur électrique dans différentes situations (lumières allumées ou éteintes, fenêtres ouvertes ou fermées en hiver, hiver ou été...) ; mesurer le temps d'ébullition de l'eau dans une casserole avec ou sans couvercle.
Limites : la production d'énergie comme l'approche du concept d'énergie ne sont pas au programme de l'école primaire et seront abordées plus tard dans la scolarité.

Objets et réalisations techniques

Montages électriques
- réalisation de circuits électriques simples alimentés uniquement à l'aide de piles ; rôle de la pile ; ses deux pôles ;
- principes élémentaires de sécurité des personnes et des biens dans l'utilisation de l'électricité
. Les élèves réalisent des circuits simples avec des piles, plates ou rondes, en vérifiant que le courant électrique passe ou ne passe pas au moyen d'une ampoule par exemple. Au cours de leurs expérimentations, ils classent différents matériaux en deux catégories : isolants et conducteurs (bois, verre, plastique ; eau, métaux, mines de crayons...).
Limites : les élèves constatent que les piles doivent être orientées pour alimenter certains circuits électriques, mais la notion de pôles n'est pas expliquée. Les montages en série et en parallèle ainsi que la schématisation codée selon les conventions d'usage en électricité ne sont pas au programme de l'école primaire.
. Dans le prolongement de ces réalisations, le maître dégage avec les élèves quelques principes élémentaires de sécurité : les expériences menées en classe ne doivent pas être reproduites avec des prises de courant (tension beaucoup plus forte que dans les piles utilisées) ; il est dangereux d'utiliser des appareils électriques près d'une source d'eau ; le disjoncteur permet de couper le courant en cas d'échauffement des fils, de court-circuit, ou de contact avec la terre...
Mécanismes
- leviers et balances : réalisations de l'équilibre
Les élèves manipulent des balances et réalisent des pesées. Ce travail se fait en liaison avec l'étude des mesures et des égalités en mathématiques.
Limites : les notions de transmission et de transformation de mouvements ne sont pas abordées à l'école primaire.
Objets et produits
- montage et démontage d'objets techniques simples
- réalisations d'objets techniques usuels ou de maquettes
Les démarches d'initiation mises en oeuvre au cycle 2 sont poursuivies au cycle 3.
Le montage et le démontage d'objets techniques simples peut être fait en référence à un mode d'emploi ou donner lieu à l'élaboration de fiches techniques dans différents ateliers. Les situations d'échange sur les documents produits (une équipe prépare une fiche technique qu'elle confie à une autre pour qu'elle monte et démonte l'objet à son tour) permettent d'engager une réflexion plus approfondie sur la démarche employée et de mettre au point un langage commun.
Les réalisations techniques portent sur des maquettes qui nécessitent un effort de précision et sur la fabrication d'objets par bricolage. Ces réalisations sont l'occasion d'apprentissages techniques : utilisation et choix raisonnés des outils ; maîtrise réfléchie des gestes et des déplacements dans un espace aménagé.
Limites : à l'école, l'usage des objets techniques ne requiert pas une explicitation des fonctions. La démarche technologique relève du collège.
Maniement des ordinateurs
- écriture de textes et utilisation de quelques logiciels spécifiques à l'école primaire (dessin, etc.), de CD Rom.
L'accent doit être mis sur l'usage de l'ordinateur dans la classe et non sur le discours à propos de l'ordinateur. L'utilisation "raisonnée" de l'ordinateur, le tableur, les aspects sociaux et techniques de l'informatique ainsi que les fonctions des micro-ordinateurs sont reportés au collège où ils seront largement développés.
Au-delà de la familiarisation avec les commandes de l'ordinateur, la découverte à mesure des besoins des principales fonctions des logiciels utilisés, le travail sur les supports numériques et les réseaux favorisent une structuration progressive mais rigoureuse des activités interdisciplinaires et des travaux de groupe.
L'outil informatique facilite en effet l'analyse des étapes d'une progression ; la comparaison de stratégies mises en oeuvre par les élèves ; la recherche et le réinvestissement d'informations ; la diversité des modes d'expression ; l'archivage.