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Transformation chimique, classification périodique, atomes et molécules

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Mot(s) Clé(s) :
Résumé

cycle 4 petit traam physique chimie Utilisation des ressources Maskott Sciences dans le cadre de la classe inversée en classe de 4eici

Chapeau

Professeur expérimentateur : Fabien Lescene, Académie Paris, Collège César Franck

Objectifs

Notions abordées

  • Distinguer transformation chimique et mélange, transformation chimique et transformation physique.
  • Notions de molécules et d’atomes.
  • Interpréter une formule chimique en termes atomiques : Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau, dioxyde de carbone.
  • Associer leurs symboles aux éléments chimiques à l’aide de la classification périodique.
  • Interpréter une transformation chimique comme une redistribution des atomes.
  • Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour décrire une transformation chimique observée.
  • Conservation de la masse lors d’une transformation chimique.

Description

Compétences du socle commun travaillées

 Domaine 1.1

  • Lire et comprendre des documents scientifiques.
  • Écrire un texte et que le vocabulaire spécialisé soit réinvesti à bon escient. 

Domaine 1.2

  • Écouter et comprendre.

Domaine 1.3

  • Passer d’un registre de représentation à un autre (tableau, graphique, croquis, symbole, schéma, etc.). 

Domaine 2

  • Organiser son travail personnel.
  • Extraire, organiser et traiter l’information utile.
  • Effectuer une recherche.
  • Définir et respecter une organisation et un partage des tâches dans le cadre d’un travail de groupe.

Domaine 3

  • Expliquer les fondements des règles de sécurité en chimie, électricité et acoustique. 
  • Expliquer, par l’histoire des sciences et des techniques, comment les sciences évoluent et influencent la société.

Domaine 4

  • Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observations et mettre en œuvre des démarches propres aux sciences. 
  • Mobiliser ses connaissances.
  • Proposer une hypothèse pour répondre à une question, une expérimentation ou concevoir un dispositif de mesure.

 

Présentation, aspects pratiques et techniques

  • Le collège César Franck est un établissement scolaire situé dans le deuxième arrondissement de Paris. Les élèves sont issus majoritairement de milieux sociaux favorisés. La proximité des halles, quartier historique et commerçant de la capitale, fait qu’une certaine mixité sociale est maintenue. Elle entraine une très grande hétérogénéité dans les profils des élèves rencontrés.
  • Le professeur de physique-chimie est le seul enseignant de ces disciplines de l’établissement.
  • La salle de physique-chimie est équipée de 8 ordinateurs portables que les élèves installent suivant le contenu des activités. Le réseau est filaire, les élèves sont ainsi habitués, maintenant dès la sixième, à utiliser les prises RJ 45. Le professeur de sciences physiques utilise un ordinateur de bureau relié à un vidéo projecteur, à un tableau interactif et à un visualiseur.
  • Le CDI de l’établissement est muni de 10 postes informatiques facilement accessibles aux élèves.
  • Les documents papiers support de cours sont distribués aux élèves en classe.
  • Des captures d’écran du TNI, des liens vers les différents sites sont également copiés sur l'espace numérique de travail de l'établissement (Pronote de la société Index-Éducation), accessibles en connexion par identification.
  • Le professeur pratique la pédagogie inversée et il a participé aux TraAM 2015-2016. Les vidéos qu’il publie, et plus généralement qu’il sélectionne, sont agrégées sur une chaine Youtube. Une playlist est créée par niveau pour faciliter la tâche des élèves. Les vidéos peuvent appartenir à plusieurs playlists pour s’adapter au fonctionnement spiralaire des nouveaux programmes.
  • Des évaluations formatives (QCM) sont données à faire à la maison par le biais de Pronote. Ces QCM peuvent être faits sur téléphones connectés, tablettes ou ordinateurs.
  • Des modules sont proposés par la BRNE et disponibles sur le site Maskott Sciences, Espace professeur et Espace élève

 

Organisation des séances et évaluation

  • Pour répondre à la grande hétérogénéité des profils rencontrés, les élèves sont invités à travailler en autonomie. Ces travaux en ilots se font sur la quasi-totalité des séances en demie-classe et sur la majorité des heures en classe entière.
  • La part dialoguée de la séance se fait toujours en début d’heure pour rappeler les objectifs. Le plan de la séquence est toujours projeté sur le TNI. Le professeur laisse avancer les groupes les plus rapides : ils peuvent commencer d’autres activités, faires des travaux supplémentaires ou encore préparer des corrigés pour les autres groupes.
  • Le professeur suit les élèves sur plusieurs années et les connait donc très bien. Les groupes peuvent être changés à la demande des élèves mais surtout par le professeur s’il n’est pas satisfait de l’ambiance et plus généralement du travail au sein d’un groupe.
  • Les groupes sont pour la plupart du temps des groupes de besoins et ce après tentative de création de groupes plus hétérogènes. Les années précédentes, il a été remarqué que très souvent ces groupes hétérogènes ne fonctionnaient pas ou que les rôles étaient très, trop marqués entre les élèves.
  • Il est signalé sur les documents support les moments où le groupe doit appeler le professeur pour la correction. Le professeur essaye de passer plus de temps avec les élèves les plus en difficulté. Il profite de ces passages pour évaluer les compétences qui entrainent ou non l’attribution d’une note.
  • Pour l’évaluation les niveaux de maitrise, représentés par des piles, correspondent à des points (1, 2, 3 ou 4 points quand la maitrise est très bonne). Ces tableaux sont présents dans toutes les activités mais aussi dans toutes les évaluations sommatives.
  • En début d’année scolaire, le professeur distribue et fait signer un contrat de classe à tous les élèves. Les parents sont aussi signataires de ce contrat. Dans ce document il est précisé, entre autres, qu’une note est attribuée par trimestre sur l’investissement en classe des élèves (note sur 10 coefficient 3). Un élève se voit retirer un point à cette note s’il déroge au contrat et surtout dès qu’il fait preuve d’un manque de sérieux ou qu’il ou elle ne manifeste pas assez d’investissement lors d’une activité de groupe.
  • Le contenu des activités n’est pas différencié dans la séquence proposée.

 

Ressources BRNE (Maskott Sciences pour le cycle 4) utilisées

Capture d’écran BRNE 2

 Maskott

Mise en place et déroulement de la séquence :

 CHAPITRE III : TRANSFORMATIONS CHIMIQUES, ATOMES ET MOLECULES 

  • De par l’organisation de la séquence, les activités ne correspondent pas à des séances entières, le travail sur chacune d’elle peut s’étendre sur plusieurs séances ou être terminé, fait à la maison. L’institutionnalisation est commune à tous.
  • Le fil conducteur de cette séquence et la synthèse de l’eau par Lavoisier (1785). Une partie importante du matériel de ce savant est conservée au musée de Arts et Métiers, cet établissement est très proche du collège et les élèves le visiteront en fin d’année scolaire de 4ème.
  • Cette séquence a été choisie car elle est essentielle et déjà présente dans les anciens programmes : il était intéressant de l’enrichir avec les ressources de la BRNE.
  • Les élèves rencontrent des difficultés dans l’appréciation des échelles de longueur, dans la différenciation entres les types de particules, dans la compréhension du modèle de la réaction chimique… les ressources numériques aident à l’appropriation de ces connaissances ou des modèles par les élèves.
  • Cette séquence est très longue, entrecoupée de quelques séances de travaux dirigés sur les parties du programme portant sur l’électricité.  Toutes les séances sont en classe entière (3 classes, 27 élèves en moyenne).
  • Les traces écrites (conclusions) sont distribuées aux élèves et non recopiées par eux.

 

Activité 1 : Dans la séquence précédente le modèle particulaire de la matière a été présenté sans distinguer la notion d’atome et celle de molécule. Cette première activité sert à les différencier. Activité faite en classe.

Activité 2 : Cette activité a pour objectif de travailler sur les états de la matière, sur la différence entre la transformation chimique et la transformation physique. Les modèles moléculaires sont introduits pour le dioxygène, le   diazote, l’eau et le dioxyde de carbone. Activité faite en classe.

Activité 3 : Activité débutée en classe et devant être terminée à la maison. Elle reprend le travail sur le modèle moléculaire. Elle s’appuie sur des vidéos publiées sur la chaine Youtube du professeur :

L’objectif est la découverte par les élèves du vocabulaire de la réaction chimique et qu’ils soient confrontés au passage de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique. Les vidéos ressources de Maskott Sciences ont l’intérêt de rendre dynamique la transformation des molécules, de travailler encore sur les propriétés des états de la matière et enfin d’aborder, sans la citer, la notion de choc efficace.

Activité 4 : Cette activité introduit des connaissances telles que les notions de symboles des atomes et de formules brutes des molécules. Activité faite en classe.

Activité 5 : Il était prévu de demander aux élèves de visionner une vidéo en anglais, ressource TWIG sur Maskott Sciences, introduisant et présentant la classification périodique de Mendeleïev. Ce travail devait s’apparenter à une classe inversée de type 1 en suivant la catégorisation de Marcel Lebrun. Elle devait permettre également de travailler le domaine 1.2 du socle. La traduction disponible sur l’espace Maskott Sciences était déposée au format PDF dans le cahier de texte numérique des élèves. Le temps du passé est utilisé dans cette description car les vidéos TWIG n’étaient alors pas exportables dans des modules, ceci a été modifié depuis.

Pendant la séance faite en classe les élèves ont utilisé un jeu de cartes pour construire une classification périodique des éléments simplifiées.

Activité 6 : Toujours autour de la synthèse de l’eau, les élèves ont utilisé un module Maskott Sciences. Ce module a été utilisé tel quel sans modification pouvant être apportée à ce genre de ressources.

Les questions du module ont été reprise dans le document support. Ce travail se fait hors de la classe. Il permet aux élèves de réinvestir les connaissances introduites précédemment (modèle moléculaire, symbole, formule brute, réaction chimique) et introduit la notion d’équation de réaction modélisant la conservation de la matière.

 Activité 7 : Un bilan devant la classe est fait à partir de l’outil de suivi des résultats du module sur Maskott Sciences. La conclusion de l’activité 6 est distribuée.

Les élèves sont invités à travailler dans l’activité 7 sur les combustions. Les ressources Maskott Sciences sont ainsi publiées sur la chaîne Youtube du professeur toujours dans la playlist de 4ème. Les vidéos dans chaque playlist sont classées dans l’ordre chronologique de leur utilisation dans l’année scolaire.

Les vidéos produites par Maskott Sciences permettent encore de travailler sur la modélisation de la transformation chimiques et le passage de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique.

Activité 8 : L’activité 8 permet d’approfondir les notions précédemment traitées. En dehors de la classe, un dernier module sur la combustion incomplète du méthane est proposé pour aider à l’appropriation par les élèves des connaissances étudiées dans ce chapitre.

 

Bilan et conclusion

La bibliothèque de ressources Maskott Sciences :

  • Les ressources Maskott Sciences (textes, vidéos, images,...) sont variées sur un même thème et surtout de qualité tant sur le contenu que sur la forme.
  • A propos du thème du programme sur lequel porte cet exemple d’usage : les animations moléculaires sont courtes, bien faites et se concentrent sur les points posant des problèmes récurrents aux élèves. Elles sont très utiles pour travailler sur le changement d’échelle et la réorganisation des atomes lors d’une transformation chimique.
  • Un autre point positif sur les vidéos Maskott Sciences : elles sont téléchargeables et pourront être montées et/ou adaptées par la suite.
  • Dans une utilisation hors ENT, les modules ne peuvent pas servir d’évaluation sommative du fait de la non contrainte à l’utilisation par les élèves d’un seul et unique identifiant.
  • L’export possible sous forme de feuilles de calculs des résultats obtenus dans un module n’est pas d’une grande aide.
  • Enfin, la console n’est pas très pratique : il faut un grand nombre de clics pour arriver aux résultats ou pour partager un module. De plus la navigation n’est pas très intuitive, elle rebute même au premier abord.

L’utilisation des modules dans le cadre d’une pédagogie inversée :

Avant de passer à l’utilisation de ce type de module dans le cadre de la classe inversée, un module sur les lois de l’électricité a été distribué comme proposition de révisions aux élèves.

Le décompte des connexions :

  • Classe de 4èmeA (25 élèves) : 18 connexions avec 2 élèves qui se sont connectés plus d’une fois.
  • Classe de 4èmeB (26 élèves) : 16 connexions avec 3 élèves qui se sont connectés plus d’une fois.
  • Classe de 4èmeC (26 élèves) : 17 connexions avec 5 élèves qui se sont connectés plus d’une fois.

Les élèves se connectent plusieurs fois soit en raison d’un problème technique (cf capture d’écran ci-dessous et le cas d’Erika) soit pour vérifier qu’ils ont bien compris et/ou appris.

Après cette première tentative, il a fallu redemander aux élèves de se connecter les prochaines fois en indiquant un « pseudo » les identifiants clairement (ne pas choisir celui du compositeur belge César Franck qui est aussi le nom de leur collège…).

Le travail à la maison demandé pour l’activité 6 de la séquence, développée dans cet exemple d’usage, a rencontré une plus grande adhésion. Les élèves devaient compléter une feuille d’activité collée dans leur cahier. Les questions de l’activité correspondaient à celles du module, des captures d’écran de ce dernier était intégrées au document de travail. Sur les trois classes de 4ème les élèves se sont connectés en majorité sur le module.

Le décompte des connexions :

  • Classe de 4èmeA (25 élèves) : 33 connexions avec 6 élèves qui se sont connectés plus d’une fois.
  • Classe de 4èmeB (26 élèves) : 35 connexions avec 7 élèves qui se sont connectés plus d’une fois.
  • Classe de 4èmeC (26 élèves) : 34 connexions avec 5 élèves qui se sont connectés plus d’une fois.

Les taux de réponses sont très proches de ceux obtenus avec l’outil QCM du logiciel Pronote.

Une connexion plus libre, non contrainte par un unique identifiant et mot de passe, ne semble pas jouer sur l’implication des élèves. Ils adhèrent de la même façon aux activités proposées. La réticence première du professeur à l’utilisation du module est qu’il ne peut pas récupérer directement les résultats ordonnés et classés alphabétiquement.

Un autre point positif : les élèves sont totalement libres de refaire le module s’ils le souhaitent, sans avoir à en faire la demande au professeur.

Dans le cadre d’une pédagogie inversée les modules semblent être un plus pour les élèves. Lors du bilan en classe les élèves avaient presque tous essayé de répondre, le professeur a pu ainsi poursuivre, reprendre et approfondir en classe. Étant habitués à l’évaluation des niveaux de maitrise, certains élèves se sont même autoévalués. La découverte de nouvelles notions à la maison a permis de réinvestir le gain de temps obtenu dans des travaux en ilots lors des activités suivantes.

Après cette étude faite en 4ème le professeur a eu l’idée de créé un « Mur de révisions » (padlet). Il rassemble les modules qui pourront être employés tout au long du cycle 4 avec ses élèves et permet également aux élèves de troisième de réviser l’épreuve du DNB. Les modules sont ouverts pour 4 ans et il n’y a pas de limite sur le nombre de connexions, les élèves sont libres de s’y connecter.

 

 

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