Electricité

Ecole Lafontaine Classe de CM1/CM2 de Mme Carrive (Grenoble)

Emmanuelle Bichaud et Philippe Bézard

Ecole Haut Maché Classe de CE2 de Mme Langlois (Chambéry)

Dubelley Florence

Le but de l’intervention était d’assister la maitresse sur l’apprentissage de notions d’électricité.

Suivant le niveau de la classe dans laquelle l’intervention a eu lieu, les séances ont été organisées de manière différentes et sur une durée différente.

	CE2	CM1/CM2
Durée	1h15	1h
Séance 1	Les différentes sources d’énergies : l’éolien, le photovoltaïque, le nucléaire, l'hydraulique, le thermique à flamme.	La notion de circuit électrique (circuit fermé, etc)
Séance 2	La notion de circuit électrique (circuit fermé, etc)	Matériaux isolants et conducteurs. Notions élémentaires de sécurité, attitudes à adopter en cas de danger.
Séance 3	Matériaux isolants et conducteurs.	Circuits série et dérivation
Séance 4	Circuits série et dérivation	Les sources d'énergie renouvelables ou non : l'éolien, le photovoltaïque, le nucléaire, l'hydraulique, le thermique à flamme.
Séance 5	Réalisation d'un mini-jeu sur les principes de l'électricité.	Réalisation d'un mini-jeu sur les principes de l'électricité.
Séance 6	L’électricité : De la centrale à la maison. Notions élémentaires de sécurité	-

 

La notion de circuit électrique

CE2/CM2 :

Lors de cette séance, il a été demandé aux élèves de réussir à allumer une ampoule à l'aide d'une pile et de fils électriques. La solution et les différents éléments leurs ont été expliqués et définis après un moment de recherche par binôme.

CE2 seulement :

Les symboles ont également été introduits lors de cette séance. En effet les enfants ont une certaine manière de représenter les choses, pas toujours compréhensible les uns des autres. Ainsi on explique aux enfants qu’il existe un « langage universel » en électricité, compris de tous, en utilisant les symboles.

Matériaux isolants et conducteurs

CE2/CM2 :

Plusieurs objets de matériaux différents leurs ont été présentés (élastique en caoutchouc, film plastique, trombones, morceaux de bois, pointe diamant, Silicium, céramique, etc...) et le but des élèves était de démontrer si les matériaux pouvait conduire ou non l’électricité. Le but étant ici d’introduire une démarche scientifique en validant par l’expérimentation des hypothèses formulées par les élèves. Les notions élémentaires de sécurité et les comportements à adopter en cas de danger électrique ont également été abordés.

CE2 seulement :

Pour terminer la séance sur ce thème, un jeu a été réalisé en classe avec les CE2 dans l’objectif de déterminer les acquis de chaque élève. Ce jeu est disponible sur le site http://jeunes.edf.com/ dans la partie isolant ou conducteur.

Notions élémentaires de sécurité 

CE2 et CM1/CM2 :

Les deux dangers présentés aux enfants sont l’électrocution et les risques d’incendie.

CE2 seulement :

Un jeu a été réalisé en classe avec différents exemples de cas dangereux de la vie quotidienne. Les enfants doivent identifier les différents cas, expliquer pourquoi c’est dangereux et proposer une solution. Ce jeu est disponible sur le site http://jeunes.edf.com/ dans la partie sécurité.

Circuits série et dérivation

CE2 et CM1/CM2 :

Il a été demandé aux élèves d'allumer plusieurs ampoules avec une seule pile et des fils électriques. L'objectif ici était de voir quel type de circuit les élèves feraient par eux-mêmes. Les différentes solutions ont été présentées par les élèves eux-mêmes, notre apport étant de regrouper les circuits en série et ceux en dérivation ensemble, de souligner les similitudes et les différences et d'expliquer le principe.

Réalisation d'enfants: Circuit en dérivation / circuit en série.

CE2:

Un parallèle avec des objets de la vie quotidienne a été effectué avec les enfants du CE2.

à Quel dispositif électrique fonctionne en série ou en dérivation :

• Guirlande électrique (ancienne) = série
• Plafonnier de la classe = dérivation

Dans chacun des cas, le questionnement suivant a été posé aux enfants : « d’où vient l’électricité ? », « combien de sources d’électricité existe-t-il ? », « combien de dispositifs (lampes) sont alimentés ? ».

Les sources d'énergie

CM1/CM2:

Pour toutes les sources d'énergie à l'exception du photovoltaïque, les descriptions ont été basées sur le principe de la dynamo qui a été présenté via une vidéo d'expérience (par manque de matériel, notamment des aimants assez puissants). Toutes les questions des élèves ont été répondues, ce qui a amené la notion de l'atome à être montrée via une image de microscopie électronique à transmission qui fait apparaitre ces derniers. La description du principe photovoltaïque a été la plus problématique et a nécessité l'introduction de la charge électrique et de l'électron qui est finalement bien passée (du fait de l'image des atomes).

CE2:

Il a été demandé dans un premier temps aux enfants : « Qu’est ce que l’énergie pour toi ? » Les différentes réponses ont ensuite été rassemblées au tableau. Un texte a ensuite été distribué aux enfants expliquant qu’est ce que l’énergie. Ce texte reprenait en grande partie l’ensemble des idées des enfants et a permis de leur apporter le vocabulaire nécessaire. Puis nous avons listé quelles étaient les différentes sources d’énergie (soleil, vent, eau, …) et à chaque source d’énergie a été associé le type d’énergie / son mode de production (solaire / photovoltaïque,  éolienne, hydraulique, ….)

Réalisation d'un mini-jeu sur les principes de l'électricité

CM1/CM2: Jeu  questions/réponses

La cinquième séance était consacrée à l’étude de la fabrication d’un jeu regroupant les différentes notions acquises au cours des séances précédentes. 

Schéma de principe du mini jeu.

Notre idée était de se rapprocher de ces petits jeux vendus dans le commerce où le joueur appuie sur un bouton correspondant à la réponse pour la question qui lui est posée. Si la réponse est juste, une lumière s’allume. Dans notre cas, un élève place un fil dans l'ouverture correspondant à la question à laquelle il souhaite répondre et un fil dans la réponse adéquate.

Le matériel fourni était une pile, une ampoule, une petite feuille cartonnée avec le numéro des questions/ réponses dessus, des attaches parisiennes et des fils.

Par groupe de 2, les élèves font le montage : chacun prévoit un jeu de 5 questions avec 5 réponses possibles pour chacune d’entre elles.

Derrière le carton, il relie via une attache parisienne une question à sa réponse. On s’arrangera pour que chaque question ait une réponse avec un numéro différent.

Il pose sa question à son camarade, celui-ci donne sa réponse. Pour vérifier si la réponse est juste, c’est simple :

• On relie le fil qui vient de l’ampoule à l’ouverture qui correspond à la question posée
• On relie le fil qui va vers la borne – de la pile à l’ouverture qui correspond à la réponse proposée

Si la réponse est juste, comme l’attache parisienne est conductrice, le courant va pouvoir passer par là pour fermer le circuit et allumer la lampe. Si la réponse est fausse, le circuit reste ouvert et la lampe ne s’allume pas.

Une fois toutes les questions répondues, on inverse les rôles et le deuxième élève peut modifier la position des attaches parisiennes à son envie.

Les élèves ont été placés comme les concepteurs du jeu sans aucune autre indication que la consigne et le principe du jeu attendu.

Nous avons répondu à leurs questions et étions à disposition pour clarifier et/ou rappeler les attentes.

Les principes de base des symboles et des schémas électriques ont été introduits à l'occasion (symbôle d'une pile, d'une ampoule, etc...).

CE2: Allumer le nez d’un clown

Dans un premier temps, l’objectif de l’enfant est de faire briller le nez d’un clown (qui est remplacé par une ampoule). L’enfant dispose d’une pile, de deux fils électriques, d’une ampoule et d’un clown en papier. Chaque enfant évolue à son rythme.

Réalisation finale du jeu.

Une fois l’exercice terminé, il est possible de le faire évoluer en modifiant les consignes :

• Allumer le nez du clown à distance : Demandé à l’enfant dans un premier temps de quoi il aurait besoin comme matériel (interrupteur + fil). Une fois la réponse trouvée, donner le matériel et laisser faire le montage.
• Mettre les enfants par deux et leur demander :

o   D’allumer les nez de deux clown en même temps avec une seule source d’énergie (et donc une seule pile). Remarque : certains enfants laissent les deux piles dans le montage. Bien leur expliquer qu’une seule pile est suffisante. (circuit en série)

o   De réaliser un montage qui permet de faire briller le nez d’un clown même si le nez de l’autre clown « grille ». (circuit en dérivation)

Toutes ces questions permettent de revoir les différentes notions abordées lors des différentes séances.

L’électricité: de la centrale à la maison

Source: jeunes.edf.com

L’image suivante a été présentée aux enfants pour expliquer le parcours de l’électricité de la centrale jusqu’à la maison. Les différentes notions ont été abordées : Centrales électriques, réseau de transport très haute tension, pylônes, transformateurs, disjoncteur… Un parallèle avec le système routier a été réalisé pour la compréhension (autoroutes, routes, …).