Sciences et technologie · CM1

Idées d’apprentissage actif

La photosynthèse

La photosynthèse est un processus complexe qui bénéficie grandement de l'apprentissage actif. En impliquant directement les élèves dans des expériences et des simulations, ils peuvent mieux saisir les interactions entre la lumière, le CO2, l'eau et la production d'oxygène, rendant le concept abstrait plus concret.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 3 - Expliquer l'origine de la matière organique des êtres vivants

• 25–60 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Jeu de simulation
• 30 min · Petits groupes

Investigation collaborative : La plante a-t-elle besoin de lumière ?

Chaque groupe cultive deux plants identiques dans les mêmes conditions, sauf une variable : l'un reçoit la lumière, l'autre est couvert d'un carton opaque. Après une semaine, ils comparent la couleur, la taille et l'état des feuilles, puis formulent une conclusion sur le rôle de la lumière.

Expliquez comment les plantes produisent leur propre nourriture.

Conseil de facilitation

Lors de l'Investigation collaborative, guidez les groupes pour qu'ils isolent méthodiquement la variable 'lumière' et observent attentivement les différences entre les plants.

À observer

Demandez aux élèves de dessiner un schéma simple de la photosynthèse. Ils doivent indiquer les éléments nécessaires (lumière, CO2, eau) et les produits (glucose, O2) en utilisant des flèches. Une phrase expliquant l'importance du processus est attendue.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Activité 02

• Rotation par ateliers
• 60 min · Petits groupes

Rotation par ateliers: Les ingrédients de la photosynthèse

Atelier 1 : Observer des bulles d'oxygène produites par une plante aquatique (élodée) sous une lampe. Atelier 2 : Tester la présence d'amidon dans une feuille avec de l'eau iodée (la feuille éclairée bleuit, celle privée de lumière reste claire). Atelier 3 : Construire un schéma fonctionnel de la photosynthèse avec des étiquettes.

Analysez le rôle de la lumière et du dioxyde de carbone dans la photosynthèse.

Conseil de facilitation

Pendant la Station Rotation, assurez-vous que chaque groupe identifie correctement les bulles d'oxygène produites par la plante aquatique et relie cette observation à la lumière.

À observer

Posez des questions ciblées pendant la leçon : 'Qu'est-ce que la plante utilise comme énergie ?', 'Quel gaz la plante rejette-t-elle ?', 'Pourquoi dit-on que les plantes sont des producteurs ?'. Notez les réponses pour identifier les incompréhensions.

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Activité 03

• Penser-Partager-Présenter
• 25 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: D'où vient le bois de l'arbre ?

L'enseignant pose la question : un chêne de 500 kg pousse dans un pot de terre qui n'a perdu que quelques grammes, d'où vient toute cette masse ? Les élèves réfléchissent seuls, discutent en paires, puis découvrent que la majeure partie de la masse vient du CO2 de l'air transformé par la photosynthèse.

Justifiez pourquoi la photosynthèse est fondamentale pour tous les êtres vivants.

Conseil de facilitation

Avec Penser-Partager-Présenter, encouragez les élèves à formuler des hypothèses audacieuses sur l'origine de la masse de l'arbre avant de révéler la relation avec le CO2.

À observer

Lancez un débat : 'Imaginez un monde sans photosynthèse. Quelles seraient les conséquences pour les animaux et pour nous ?'. Encouragez les élèves à utiliser le vocabulaire appris pour argumenter leur point de vue.

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Activité 04

• Jeu de rôle
• 30 min · Classe entière

Jeu de rôle: La chaîne de la vie

Les élèves jouent les différents éléments de la photosynthèse : certains sont le soleil (portent des lampes), d'autres les racines (apportent de l'eau), d'autres les feuilles (captent le CO2). Ensemble, ils miment la fabrication du glucose et le rejet d'oxygène pour visualiser le processus complet.

Expliquez comment les plantes produisent leur propre nourriture.

Conseil de facilitation

Dans le Jeu de rôle 'La chaîne de la vie', aidez les élèves incarnant le soleil, le CO2 et l'eau à interagir physiquement pour représenter le processus de transformation en glucose et O2.

À observer

Demandez aux élèves de dessiner un schéma simple de la photosynthèse. Ils doivent indiquer les éléments nécessaires (lumière, CO2, eau) et les produits (glucose, O2) en utilisant des flèches. Une phrase expliquant l'importance du processus est attendue.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Conscience sociale
• Conscience de soi

Quelques notes pour enseigner cette unité

Pour enseigner la photosynthèse, privilégiez une approche investigative où les élèves formulent des hypothèses et cherchent des preuves. Évitez de présenter uniquement la formule chimique ; concentrez-vous sur le 'pourquoi' et le 'comment' à travers des expériences concrètes. Mettez l'accent sur le fait que la photosynthèse est un processus de fabrication de nourriture par la plante, et non une simple absorption par les racines.

Les élèves démontreront une compréhension claire des intrants (lumière, CO2, eau) et des extrants (glucose, O2) de la photosynthèse. Ils pourront expliquer le rôle des plantes comme producteurs primaires et leur importance pour la vie sur Terre, en utilisant le vocabulaire scientifique approprié.

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Attention à ces idées reçues

• Lors de l'Investigation collaborative 'La plante a-t-elle besoin de lumière ?', certains élèves pourraient conclure que la terre nourrit directement la plante comme un aliment, car le plant 'pousse' dans la terre.

  Après l'expérience, utilisez les résultats pour rappeler que les racines absorbent l'eau et les minéraux, mais que la masse principale vient de l'air (CO2) grâce à la lumière. La comparaison entre le plant à l'ombre et celui au soleil montrera l'importance de la lumière pour la fabrication de la matière.

• Pendant la Station Rotation 'Les ingrédients de la photosynthèse', il pourrait sembler que la plante aquatique rejette du gaz sans raison ou que ce gaz est juste de l'air dissous.

  Lors de l'atelier sur l'élodée, guidez les élèves à observer que les bulles apparaissent sous la lampe. Demandez-leur de nommer ce gaz (oxygène) et de le relier à la photosynthèse, en expliquant que c'est un 'déchet' utile pour nous.

• Suite à Penser-Partager-Présenter 'D'où vient le bois de l'arbre ?', certains élèves pourraient encore penser que le bois provient majoritairement de la terre absorbée par les racines.

  Utilisez le calcul du poids de l'arbre et le peu de perte de terre pour amener les élèves à réaliser que la majeure partie de la matière provient de l'air (CO2). Expliquez que la terre fournit les 'outils' (eau, minéraux) mais pas la 'matière première' principale pour la croissance.

• Dans le Jeu de rôle 'La chaîne de la vie', les élèves jouant le CO2 pourraient ne pas comprendre qu'il vient de l'air et non d'une autre plante ou de la terre.

  Pendant le jeu de rôle, assurez-vous que l'élève 'Soleil' puisse 'activer' les élèves 'CO2' et 'Eau' qui viennent de l'environnement général, symbolisant l'absorption par les feuilles et les racines, pour ensuite se transformer en 'Glucose' et 'Oxygène'.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de simulation
• Rotation par ateliers
• Penser-Partager-Présenter
• Jeu de rôle