Sciences et technologie · CM2

Idées d’apprentissage actif

Changements d'état: Fusion et Solidification

Les changements d'état comme la fusion et la solidification gagnent à être enseignés par des expériences concrètes, car les élèves de cycle 3 apprennent mieux en manipulant, observant et discutant des phénomènes tangibles. Ces activités permettent de transformer des concepts abstraits en savoirs ancrés dans leur expérience quotidienne, ce qui favorise une mémorisation durable et une compréhension approfondie des propriétés de la matière.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 3 - Décrire les états et la constitution de la matière à l'échelle macroscopique

• 25–40 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Cercle de recherche
• 40 min · Binômes

Cercle de recherche: Le palier de température

En binômes, les élèves placent un thermomètre dans un glaçon qui fond et relèvent la température toutes les 2 minutes. Ils tracent la courbe et identifient le palier à 0 °C, preuve que la température reste stable pendant tout le changement d'état.

Analysez le processus de fusion d'un glaçon et identifiez les facteurs clés.

Conseil de facilitation

Pendant Collaborative Investigation : Le palier de température, placez un thermomètre dans chaque bécher et demandez aux élèves de noter la température toutes les 30 secondes pour visualiser le plateau à 0 °C.

À observer

Distribuez une fiche avec deux colonnes: 'Fusion' et 'Solidification'. Demandez aux élèves d'écrire une phrase décrivant chaque processus et d'identifier un facteur qui l'influence, en utilisant le vocabulaire appris.

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Conscience de soi

Activité 02

• Galerie marchande
• 25 min · Petits groupes

Galerie marchande: Fusion au quotidien

Des photos d'objets en train de fondre (bougie, chocolat, neige, beurre) sont affichées dans la classe. Les élèves observent chaque image, notent la température approximative de fusion et classent les matériaux du plus facile au plus difficile à fondre.

Prédisez le comportement de l'eau lorsqu'elle est refroidie pour solidifier.

Conseil de facilitation

Lors de Gallery Walk : Fusion au quotidien, affichez des photos d'objets de la vie courante (glace, bougie, métal) et demandez aux élèves de justifier leur classement en fusion ou solidification en utilisant des phrases modèles.

À observer

Montrez aux élèves un glaçon dans un bécher et demandez-leur de prédire la température de l'eau pendant la fonte. Ensuite, posez la question: 'Que se passerait-il si nous refroidissions cette eau jusqu'à -5 °C ?' Recueillez leurs réponses orales ou écrites.

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Activité 03

• Penser-Partager-Présenter
• 30 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: Solidification prédictive

L'enseignant présente différents liquides (eau, huile, miel). Les élèves prédisent individuellement l'ordre dans lequel ils se solidifieraient au congélateur, comparent avec un voisin, puis testent leurs hypothèses au cours de la journée.

Expliquez la différence entre un point de fusion et un point de solidification.

Conseil de facilitation

Pendant Think-Pair-Share : Solidification prédictive, fournissez aux élèves des schémas de thermomètres à compléter pour anticiper les courbes de refroidissement de différentes substances.

À observer

Posez la question: 'Pourquoi le point de fusion de la glace est-il le même que son point de solidification ?' Guidez la discussion pour qu'ils expliquent la réversibilité du changement d'état de l'eau.

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

Activité 04

• Rotation par ateliers
• 35 min · Petits groupes

Rotation par ateliers: Solide ou liquide ?

Trois ateliers proposent des cas limites : le beurre mou, le gel douche, la pâte à modeler. Les élèves manipulent chaque substance et argumentent pour décider si l'on est face à un solide ou un liquide, en s'appuyant sur des critères précis.

Analysez le processus de fusion d'un glaçon et identifiez les facteurs clés.

Conseil de facilitation

Durant Station Rotation : Solide ou liquide ?, prévoyez des échantillons de matériaux variés (cire, beurre, métal) et des loupes pour observer les détails de leur état initial et final.

À observer

Distribuez une fiche avec deux colonnes: 'Fusion' et 'Solidification'. Demandez aux élèves d'écrire une phrase décrivant chaque processus et d'identifier un facteur qui l'influence, en utilisant le vocabulaire appris.

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

Quelques notes pour enseigner cette unité

Commencez par des expériences simples et visuelles pour ancrer le vocabulaire et les concepts de base. Évitez de donner trop d'informations théoriques d'emblée : laissez les élèves formuler des hypothèses, observer les résultats, puis structurer les savoirs à partir de leurs découvertes. Utilisez des analogies accessibles, comme comparer la fusion à la fonte d'un bonhomme de neige sous un soleil d'hiver, pour rendre les idées plus concrètes.

Une classe qui réussit cet enseignement montre des élèves capables d'expliquer pourquoi la glace fond à 0 °C, de décrire les différences entre fusion et solidification, et d'identifier des facteurs influençant ces changements. Les élèves utilisent un vocabulaire précis, comparent des résultats d'expériences et relient ces concepts à des situations réelles, comme celles abordées lors du Gallery Walk.

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Attention à ces idées reçues

• During Gallery Walk : Fusion au quotidien, certains élèves pensent que la glace fond uniquement grâce au soleil ou à une source de chaleur visible.

  Pendant l'activité, présentez une photo de glaçons fondant dans une pièce à température ambiante (20 °C) et demandez aux élèves de mesurer la température de l'air avec un thermomètre pour montrer que la chaleur ambiante suffit à déclencher la fusion.

• During Collaborative Investigation : Le palier de température, les élèves croient que le point de fusion et le point de solidification sont deux températures différentes pour l'eau.

  Lors de l'activité, faites réaliser deux expériences en parallèle : une avec de la glace qui fond et une autre avec de l'eau qui gèle. Demandez aux élèves de comparer les courbes de température pour constater que le plateau se situe à 0 °C dans les deux cas.

• During Station Rotation : Solide ou liquide ?, certains élèves pensent que tous les solides fondent si on les chauffe assez.

  À cette station, montrez un morceau de bois et demandez aux élèves de l'observer avant et après chauffage. Comparez avec un morceau de chocolat qui fond pour distinguer fusion (changement d'état) et combustion (transformation chimique).

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Cercle de recherche
• Galerie marchande
• Penser-Partager-Présenter
• Rotation par ateliers