ARTheque - STEF - ENS Cachan | Chimie – Compte-rendus d’expérimentations

INTKODUCTION AUX COMPTE-KENDUS

ces compte rendus ont été rédigés à la suite de leçons faites pendant la préexpérimentation realisée entre Février et Juin 1~72 dont il est bon de rappeler le principe.

Une première ébauche des thèmes retenus par la commission

ministérielle en Octobre 1971 a été testée pour chaque thème sur

six

élèves. Ceux-ci étaient des volontaires provenant d'établissements parisiens non mixtes voisins des locaux du Groupe de travail où avait lieu l'expérimentation. Les filles provenaient d'un C.~.S. et n'avaient pas tait de technologie, les trois garçons d'un C.E.G. où ils faisaient de la technologie. Tous étaient en 4ème.

L1enseignement était assuré, par les deux ensei0nants ayant conçu le proçramme, dans une salle non spécialement aménagée, ce qui a posé quel-ques problèmes mineurs en chimie. Un psychologue assistait à cette expéri men-tation et généralement à la fin une discussion avait lieu entre les personnes ayant assisté à la leçon: enseignants et psychologues, membres du Groupe de travail de la commission, professeurs.

Les compte rendus ont été rédigés à partir de notes prises pendant les leçons ou au cours des diséussions aui suiva i~nt et à partir de l'enre -gistrement magnétoscopé de la plupart des leçon, . Des extr ai t s cara ct ér i st i-ques de ces enregistrements ont été conservés el peuvent aider à la com préhen -sion de ces compte rendus.

Ceci explique aussi que le texte est par foi s un peu schématiq ue et avec des paragraphes indépendants car les notes ont été pri ses au fur et à mesure et n'ont pas été réanalyséés. Elès étai ent desti nées à l' or igi ne à une analyse de la préexpérimentation et a une amélior at i on de la présen -tation à la fois du thème et de la leçon propr ~ment dite mais il nous a

2

-de mieux suivre les réactions -de leurs élèves et celles des êlèves ayant suivi la préexpérimenta t i on. Ceci peut être très 1ntêressant pour l'avenir et la comparaison des deux types d'expêr i ences.

Remarque :

Au cours de la préexpériment at i on nous avons décidê de changer légèrement la progression. Les fiches élève et les fi ches professeur ont ét é rédigées en tenant compt e de cette mod ificatio n, il s'ensuit que l'ordre des compte rendus ne coï ncide pas toujours avec l'ordre des tiches.

COMPTE-KENDU LEÇON N° 2

Objet Nécessité dlune classification en chimie

Déroulement de la leçon

-Elle a commencé par une discussion sur la leçon précédente dans laquelle nous avons essayé de montrer la nécessité de préciser les conditions expérimentales. Pour définir ces conditions, il est nécessaire de bien connaître les produits de départ. On est donc conduit à faire une classification précise du monde qui nous entoure. Cette discussion sur la leçon précédente a été assez bonne, bien que les élèves sdent encore con-tractés. Manifestement, ils ont bien observé et assez bien compris les expériences faites. Ils ont pu les décrire oralement presque toutes.

La deuxième partie par contre portant sur la façon de faire la classification est à revoir entièrement. Le travail théorique demandë ne les a pas accrochés et surtout ils ne se sont pas rendus compte du tra-vail à faire. Il faut structurer les questions de façon beaucoup plus nette. Remarques

-Penser a ecrlre systématiquement les mots nouveaux et prévoir ce que 1Ion fait quand on prépare une expérience.

Essayer dans la deuxième partie de mieux mettre en evidence les propriétés caractéristiques.

Dans les critères de classement ne pas prendre les premiers qui sont indiqués, mais attendre d'en avoir plusieurs pour aiguiller les élèves sur les bons. Uans une classe on pourrait former des groupes , chaque grou pe essayant une partition différente.

Compor t ement des élèves

-Ils sont encore contractés , il faut 1i riger la discussi on et les int erroger indi viduellement car ils ont mani fes ement peur de dire "une bêt i se" . De pl us la deuxième partie les a déroul ?s quand ils ne comprennent pas ce qu'on leur demande ils ne posent pas de question s , il a fal l u les test er pour voir ce qui n'allait pas.

Ils nlarrivent pas à décrire ce qu'ils voient . Acquisitions et connaissances

-Ils semblent avoir compris la premlere leçon; comment àans une réaction chimique les propriétés varienttils ont remarqué que dans la réd( tion Fe - S, Fe apparu dans l'aluminothermie disparaît. Ils savent ce n' signifie le mot combustion.

Modification de la leçon

COMPTE-RENDU - LECON N° 3_,

Objet : Contrôle sur la préexpérimentation de la séparation sel-sable et sépara t io n d'un échantillon.

Déroulement et remarques sur l'exposé

-Il est nécessai r e de noter avec le plus de preclslons possible les questions à poser, mais saisir la balle au bond si un élève nous aigui lle vers une piste intéressante, mais attention à ne pas se laisser embarq uer dans un domaine difficile à expliquer.

Bien programmer la leçon entre les deux présentateurs car il y a eu que lques télescopages.

Ëviter de parler pendant que les élèves manipulent. Les laisser faire au maximum . Si llun de nous a quelque chose à faire remarquer, arrêter la manipulatio n et fai r e la remarque pour tout le monde. Surtout ne pas parler à deux cela di stra i t les élèves. Tirer les conclusions au fur et à mesure.

Al l er plus vite au début. Il faut les mettre dans le bain dès le départ et essayer de fair e les contrôles au fur et ~ mesure.

Si possible fai re les liaisons avec des conséquences pratiques. Il faut leur donner peu de notions à la fois.

Réactions des élèves

-Sur les questions posées à l 'ensemble ils s'interrogent les uns et les autres quanf ils ne savent pas et hésitent manifestement à se lancer quan d ils ne se sentent pas sûrs.

Il y a beaucoup d' at ten t i on de leur part p~nda nt les expér i ences . Ils en suivent très bien le dêroul ement et regardent très soigne usement, même des choses très simples: par exemple pour vc"r s'il reste des cr istaux de sel non dissous ou si clest du sable.

Les garçons dans les binômes mi xtes ont te jance

a

prendr2 la di rec-tion des opér ations. A survei l l er .

Les six sont très •• rait s . Ils ont appris très vit e à fair e une pesée (la balance est facile i utiliser, il ést vrai) et à fai r e boui llir un li -quide dans un tube à essai sans faire sauter du liqui de, en dirigeant le tube soi gneusement vers des parties vides de la paillasse.

Acquisitions et connaissances

-A la quest i on :Il Pourquoi le sel disparaît-il quand on le met dans l'eau ?II posée pour voir s'ils ont la notion de dispersion en très petites part ies, une seule a répondu après beaucoup de temps l'le sel se divise en cri staux plus petits" mais sans aller jusqu'à voir que cette divisi on pour-rait ëtre la rais on de sa dispersion.

La notion de fi l t r at i on semble bien connue. et la comparaison avec un tamis à petit s trous est trouvée facflement mais ils ne comprennent pas pourquoi l'eau passe à travers le filtre. Clest "perméable". A la question "est-ce qu1

un gaz passer ai t à travers le filtre ?" grande hésitation et 1lun répond IIje ne cr oi s pasll

2

-3 La notion de pesée d'un échantillon est acquise assez facilement

et ils ont trouvé eux-mêmes (avec une petite aide cependan~t que l'on

obtenai t la mass e de l ' échant i l l on par la différence entre les résultats obtenus pour le ballon contenant le produit et le ballon vide. On pense ~ ret irer le ball on du plateau pour que le sel ne tombe pas.

Ils semblent croire que tous les ballons qui se ressemblent ayant

mime contenance t même formet même matière t ont mfme masse.

Bien que l'évapor at i on soit connue; ils ont une certaine diff1culté

à imaginer l'expéri ence permettant _{de retirer le sel de solution t mais} nous avons eu une très bonne discussion sur les avantages et les

incon-vénients à opérer par ,bullition ou évaporation. En particulier ils ont

tout de suite pensé lUX problimes de coOt (prix du gaz).

Les conception' abstrai t es de l'expirience sont difficile, à fai re

comprendre. Ils ont eu beaucoup de peine à comprendre 00 'tait le .el

après la filtration mai s ensuite ils ont trouvé avec aide que le lavage

était nécessaire pour met t r e tout le sel dans le cristallisoir. La nécessité de faire des essAis s~ble comprise.

Modifications à apport er à la leçon -Définir espèce chimiq ue.

COMPTE-RENDU LECON N° 4_, Objet - con trôl e leçon nO 3

- Examen et pesée du sel et du sable récupérés - Expériences préliminaires de distillation - Contrôle écrit

Deroulement et remar ques sur l'exposé

-Il Y a amélioration sur la dernière fois car il nly a presque pas eu de tél escopage.

Pour l'enregi st r ement , la disposition des élèves était meilleure mais il faut faire plu s de gros plans sur les groupes en manipulations.

Attenti on aux termes employés. Il aurait fallu définir dès la leçon n° 3 le mot espèce chimique pour l'utiliser. Le mot composé est à proscrire.

Bie n définir les mots nouveaux et leur faire écrire sur leurs fiches. Le rempli ssage des fiches est à améliorer.

Eviter les parties trop longues, le calcul a peut-être été fastidieux. Pour expl oiter au mieux, bien répéter leurs réponses souvent dites à

voix passe - à la fois pour 1'enregistrement et les camarades.

\

Re pre ndr e à la fin de l'expérience sa description pour que l'idée soit nette, sur t out si on fait découvrir l'expérience progressivement.

la~sser le pl us possible de créativité dans la conception des ~xpérienceJ.

Inslster sur la nécessi t é de bien manipuler.

Insister sur les schémas dessinés par les élèves . Il~ montren t s'ils ont compris. On peut alors les comparer avec 1la~ pare11 construi t.

La séquence sur le schéma de la distilla t on simple est bonne (enre -gistrement à garder) car il montre le type di a je que le pr ofess eur peut

appor t er à l'élève.

Insister sur le fraction nement .

Kéact i ons des él èves

-Semblent se décontracter peu à peu. C'est cer t ain ement la leçon la plus vivante des 4.

Bonne homogénéité dans 1'ensembl e , mais les remarques de la leçon 3 sur la prédominance des garçons restent valables.

Un problème impor t ant est le décalage dans les vitesses d'expéri men -tation, probl ème qui sera encore plus grave dans une classe. Il est vrai que le professeur l la déjà rencontré et qu'il meuble par des quest i ons annexex des schémas, etc ... Il restera le problème des pesées avec une balance.

Beaucoup de présence d'espr i t en particulier au moment de l' i nf l ammat ion

(supér i eur e à beaucoup d'étud i ant s ) . Acquisiti ons et connaissances

-Même remarque que la dernièr e fois sur la conception abstraite de l'

ex-pér i ence: on n'a pas bien sui vi le chemin du sel et du sable.

~uand on leur demande un souveni r sur une expérience antérieure ils

pro-jettent sur les expériences de la 1ère leçon plus que sur cel l es de la der

-nièr e fois (action acide base plutôt que solution de sel, condensation de

l'eau pour CuS04.. .. )

Nous avon s essayé à partir des données des pesées de voir comment étai ent connues les notions d'incertitu de . Celles d'incer titudes absolues sembl ent connues au moi ns intuitiveme nt (O,lg sur lOg et 0, 2g sur 8g) mais la noti on d'incerti t ude relative (O,lg sur lOg et O,lgsur 8g) pas du tout.

Aucune noti on sur les propor t l ons et la règle de trois.

Les schémas sont repré sent és en perspect i ve mai s assez bien représenté s. La concept i on totale d'une expér i ence par eux-memes semble assez difficile (récupération du liquide de la distillation).

Discussion intéressante à la fin sur la façon dont deux liquides peuve nt

s'évaporer. Ils ont réussi à par t i r de la notion de vola tilité des liquides à la températ ur e de la piè ce (essence-alcool-éther) à imaginer que 1'un peut

part i r avant 1:aut r e. Areprendre la prochaine fois pour voir s'ils ont compris.

Quelques remar ques sur des points précis :

- ont bien la notion mais de façon non scienti f ique de produit cristallisé (équi val ent à solide) -', .--

-- définiti on de propri été caractéristique : propriété remar quable permettant

de reconnaî tr e un cor ps

- plus on opère sur de grosses quanti t és plu~ c'est facile

- ne voient pas que des échantillons de même ~as s e pour un même produit

correspondent à des quant i t és identi ques de ~atière ce qui peut expl i -quer les difficultés entre masse et poids

- homogénéité assimi lé e (5 contre 1) - le vocabul ai r e se préci se

Il pas de solide" - non - "pas de corps solide"

"apparamment il ne reste pas de solide" (il restai t une gout t elette de liquide" ),

- il s sembl ent avoir la not i on de pression

- savent que la tO _{de fusio n de la glace est Ov et sa tempér at ure d'ébul}

-lition 100°

- ils confondent (c'ét ai t prévisible) chaleur et température et ont eu de la pei ne à trouver l'utilisation et le mot thermomètre.

Modif i cat i ons et précis i ons

-- Présenter des cristau x modèles

- Supprimer l'ébullition à sec, au moins sur le mélange alcool -acétate d'amyl e trop inflammable.

- Nécessi t é de pinces pour tenir les tubes y compris le tube où on recueille

le liq ui de . Le refroi di r à la pissette et le placer dans un bécher d'eau

(avec un

bouc

hon

pol

ys t yrène

?)

- Penser à leur dire de ret i r er le tube avant d'arrëter de chauffer pour éviter le retour. Expli quer sans détails.

COMPTE-RENDU LEÇON N° 5

Objet : Rappe1 ~des expériences précédentes Expérience de distillation fractionnée Dêrou1ement et remarques sur l'exposé

-Dans l'ensemble pas de problèmes majeurs, la discussion sur la leçon de la dernière fois a été plus courte et les enfants avaient bien assimilé le début mais il ne faut surtout pas couper entre la conception d'une expérience et sa réalisation. .

Attention â la formulation des questions si l'on ne veut pas avoir des réponses inattendues qui risquent de nous emmener trop loin.

Dans l'ensemble nous avons moins parlé, la manipulation étant assez longue.

Penser â leur faire prendre des notes. Réactions des élèves

-La détente se précise. MMdame LEBOUTET a noté.que c'était la première fois que les élèves nous posaient des questions.

Toujours gr and intérêt â la réalisation des expériences Les filles ont cette fois nettement pris leur part de la

réalisation des expériences. .

Contrairement à l'idée que j'avais les élèves sont très

intéressés par la réalisation des schémas. .

Les réactions des élèves s'uniformisent, les 3 filles ont été équivalentes. Didier toujours assez bloqué sur les questions directes régit bien dans le feu de l'action. Il a répondu â deux

questions sur les derniè res leçons sur lesquelles les autres séchaient

pouvant qul i 1 _{les avait bien assimilées.}

Beaucoup d'i ntérêt pour essayer ( imaginer l' expérience â partir du matériel distri bué.

Acquisitions et connaissances

-La partie correspondant aux expériences réalisées semble

bien comprise. Les enfants rebâtissent le déroulement de la leçon et les points principaux sanslGifficu1té mais au mom*nt de refaire la discus-sion sur la distillation fractionnée il faut pratiquement repartir â zéro. Seul Christian qui avait eu l~dée de s'arrêter â une distillation à moi-· tié, reprend son idée mais après une assez longue préparation.

Les mots nouveaux sont bien connus: ébullition, évaporatic~, condensation, distillation, homogène.

Lors de la réalisation des schémas Christine et Dominique 1 reprennent la forme perspective. Seule Dominique II a fait un excellent schêma. Apour~uivre.

2 - 5

Les deux groupes (absence de Fabr ic e) réussi ssent à imaginer

après une aide rel ati vement minime le pri nci pe à uti liser. Un des groupes a été guidé par le numérot age des tubes 0 1 II III pour

re-cueil lir le d;sti ll ~et le 0 a été compris (échan t illon du produit de départ ).

Christi an avait imaginé a partir de SQn idée premi ère un

système type col on ne à pl ateau x: di sti ller la moitié (partie 1-)

redistiller 1 - recueil l i r la moiti é ... Il faud ra montrer en fin de leçon une colonne pour montrer que ce pri ncipe était bon.

Aucun problè me pour le remplis sage du tabl eau (temps

températ ure obser vat i on s ) et le tracé du graphique donné comme représentati on cartésien ne de couples de points (s a u f ~ur les

échelles mais clest normal). Les observatio ns sont en général copieuses .

Questi on s posées par les élèves

-- un dépannage par une dif fic ulté

- Didier puis Christine "comment s'appel l e le passage de

la vapeur dans le tube à distillation quand il n'y a pas condensation".

Les cristaux appoctés au début de la leçon (aur aient dû

être apportés la derni ère fois) : Quartz, Améthyste, Grenat, Coryndon,

sel gemme , gypse les ont beaucoup inté re ssés. Il s ont deviné seuls

Quar t z, améthyste, sel gemme, gypse en relation avec leur cour s de

géol ogie - A développer cett e par t i e.

Modi f ications à apporter à la leçon

-Améliore r le disposit if expérimenta l car les bechers sont chaud s, et la condensa t ion se fai t mal , envisa.er les tubes à essais courts .

COMPTE RENDU LEÇON N° 6

Obj et : Discussion sur les courbes obt enues par distillation et pré expérimentat ion sur la congélation

-péroul ~ment 'et remarques sur l'exposé

-,.

Il est nécessai re de noter avec précision les explic at i ons que l'on va donner. Eviter de se lai sser aller dans une expli cf t i on qui peut condui re à une impasse.

Il faut essayer de garder l'unitè

a

un thème. Il est très mauvai s de le couper car 'i l faut revenir à la leçon précédente des détai1's importan ts ont ét é oubli és et on perd beaucoup de temps à re -veni r en ar r i èr e.

Le vocabulai re doit être précisé soi gneusement à l'avance. Il ser a nécessai r e de parler et de définir espèce chi mi que dès la fin du le thème pour avoir les mains libres.

Ne pas trop compliquer les noti ons physiques déjà dif f i ci l es à assimi ler : ne pas insister sur le fait que deux espèces chimi ques peuvent avoir le même point d'ébullition.

Insister beaucoup sur la description et ce qui se passe dans l'expérience. Les obser vati ons sont limitées aux part i es "sensibl es" . Le passage aux.not ions abst raites se fai t mal. C'est pour cette raison que la première expér i ence de distil l at i on doit être ~:plo i tée

a

fond.

La notion de mesure car adérisée par U~ nombre est di ff ici l e à assi mi l er. Il s ne voieht pas la nécessi t é d'a\o: ce nombr e pour ca-ractériser une substance. Pour cet te raison la • , :n 02 carte dii den

-tité avec 1a photo (forme) l'âge, 1a tai11 e ~no» ";) 1r .·:i!i~reint es d i-gita1 es parait bonn e comme comparaison.

La leçon dans son ensemble est longue < le jlqu~de B(eau

alcool) n'a pas ét é assez exploitée .

Même après discussi on, ils n'ar r i vent pas â imagi ner la contre-expér i ence pour vérifier les résul t ats de Cmais quand ell e est trouvée . il s indi quent les résulta t s

a

~ouver.

Pas de problème pour la préexpérimf,tat ion sur la cri stal li -sati on mais il faudra véri fi er s'ils ont assimilé la nouvelle mét hode pédagogiq ue : idée -> vérificat i ons sur d' aut res composés... utilisat i on. Réact i ons des élèves

-Les tracés des graphes et leurs allures générales nlont pas posé de problème , ainsi que leur analyse générale.

2 - ₆ Très grande di f fi culté à faire apprécier les différences d'odeur

(at t énuées par l'évaporation d'une semaine). Il est préférable d'opérer dans les bechers. Même après leur avoir fait trouver que l'un a été recueil-li

a

1000 _{(eau) et l'autre}

à 800 _{(alcool) ils restent perplexes.}

Ils portent attention dans les expériences à des phénomè nes non f

onda-menta ux. Le temps semblait avoir plus d'importance que la température. La liaison de la tempér atu re d'ébullition. à l'évaporation et à la séparation possible est alors di f f i ci l e à faire comprendre.

Il faut ajouter que les élèves ne voient pas bien ce qui se produit quand tout le li quide est part i et que lion continue à chauf fer (l 'un dit que la

température diminue). Insi st er sur la nécessité liquide + vapeur dans la mesure de la tempéra t ure d'ébullition. .'

Le fai t de leur avoir fait not er les phénomène~se produisant. apparition de la 1ère goutte etc ••. à polarisé leur attention sur ce phénomène minimisant

le phénomène température .

Didier réagit beaucoup mie ux et même a été , sur la partie délicate du début

le plus brillant des si x.

Acquisi tions et connai ssances

-Le problème de séparat i on des composês a été assi milé.

Par cont re la notion de propriétés caractér i sti ques n'est pas bien assimi l ée.

La not i on de point d'ébu ll i t i on est mal compr i se (voi r plus haut) .

Le mot fraction nia pas été assimil é. Modification s à apporter

-Pl acer la cristal lisati on avant la di s tillat'~r't avec le processus pêdaqo

-gi que prévu.

Insister beaucoup sur l'observat i on et le cho des crftër cs ~~ : ;':'::5€rv ilt ~0 1: Pour l' exploitation des expéri ences conmencer pi.r la plus ;';;';;iÎc (eau) puis le mél ange (eau-acét ate d'amyl e) pour termi ner par (eau-al cooij.

Objet

COMPTE-RENDU N° 7

Congélation (cristallisation du benzène et préparation des solutions de glycol)

Déroulement de l' exposé

--Dans une préexpérimentation si lion veut que les élèves retiennent bi en, le ur fai re remplir les fiches-élèves.

-Ne pas donner beaucoup dlexplications pendant que les §èves manipu-lent

-Il serait souhaitable de faire de temps en temps une synthèse collec-tive sur ce qui a été vu.

-Nous ne sommes pas revenus assez souvent sur le processus expérimental

-Bien montrer

que~énomène

important est le rel evé de température. Comme pour la distillation les élèves attachent trop d'importance au temps.

Il faut montrer que celui-ci dépend des conditions (échalges de température)

de la température. En profiter pour faire remarquer que dans une expérience tous les paramèt r es n'ont pas le même rôle, il faut faire ressortir le phé-nomène impor ta nt.

-Les valeurs des paliers trouvés permettent une bonne discussion sur les incer t i t udes expérimentales et la nécessité de multiplier les expériences.

-Faire âttention à la présentation de la préparation de la solution

de glycol.

-0 j t tj ~ ttj ~~ mélange: somme d'espèces chimique est à mettre mieux

en évidence dans les leçons .

Réactions des élèves

-Peu de modifi cati ons par rapport aux autr es séances .

Les élèves ~nt toujours très at t ent ifs ~end an t les expêriences.

Ils l es fGnt très soigneusement.

La manipulation par binôme sembl e ~ . \Qni sH Acqui sit i ons et connai ssances

-Ils ont bien retenu les propriétés ca r a ~téri st iq ues.

Nous nlavons eu a~cun problème pour leur fa i~e tracer des graphes . Ils semblen t mi eux avoir compris le refroi dissement après cr

is-tall i sat i on tota l e que l' échauf f ement après évaporati on totale .

Bien leur montrer comment prendre la température dans d~ bo~nes conditions.

Ils trouvent faci 1emept que les deux paliers (cristal l i satio n Fusi on) traduisent 1a.même chose.

Les expériences surlé's corps purs semb1ent'camprÙes assez facilement , mai s ils ne voient ~as facilement la différente entre,les

expériences de cristallisation où l.'on part dlespèces chimiques déterminées pour arriver à un mélange artificiel et les expériences de distillation 00

"

on part d

'un

mélange inconnu que l'on cherche

â sêp~rer.

2 -7 La définition de la concentration ne semble pas leur avoir posé des problèmes et ils ont réalisé eux-mêmes facilement la préparation de la solution mère.

Par contre la dilution du mélange initial à 1/2 , 1/4 a été difficile. On a été obligé de leur faire un dessin pour leur faire trouver la méthode. Le problème est vraisemblablement lié a la compréhension des proportions. Ils trouvent bien que la moitié de 25% est 12,5% mais ils n'arrivent pas à en tirer les conséquences.

Modifications de la leçon

-Cette leçon plus facile que la précédente devrait être présentée avant.

On peut conduire en même temps les expériences de cristallisation sur le benzène et l'acide acétique.

COMPTE RENDUN° 8

- Cristallisati on de 11 a n t i g e 1 - Expériences de chromat ogr aphi es Déroul ement de l' exposé

-Dans 11ensem_{b1e peu de problèmes, la partie chromatographie}

a été un peu rapide mai s devrait convenir pour une leçon unique. L'i nterrogat ion au début a été correctement menée et plus rapide, ce qui est un avant age.

Il serait nécessai re de récapituler les processus de sépa-ration.

Insister sur l'import ance de la phase observation.

Les discussions sur les différences de températures mesurées les incertit udes expéri mental es sont intéressantes.

Il est prudent de ne pas insister sur la variation detemp6-rature pendant la cr istallisat i on, celle-ci est faible èt il est possible

qu'e11e ne se voi e pas. Si clest net le faire remarquer au moment de

l'expér ie nce.

Comportement des élè ves

Après les vacances il a été nécessaire de reprendre cont act et de remémorer ce qui avai t été fait.

En général ils se souviennent beaucoup mieux de l'expérience que de la théor i e (sur les concent rat i ons ) .

Comme dans la dernière leçon on constate que la notion de m61ange

comme addition d'espèces chimiques nlest pas bie:1 compri se.

Le fait que les élèves proviennent dl ~tab1i ssements non mixtes

est sensib l e. Un seul binôme mi xte est bien in Sgré (Chri sti an - Domi ni que ). Dans 11 e n s e

mb1e les trois filles sont pl us homo ~nes que les garçons . Toujo urs le même intérêt pour l'expérience (voi r séquence au

magnétoscope sur la chromatogr aphi e sur bande) .

Les discuss i ons sur les conséquences expérimentales , les

précau-tions, les mesures sont en général assez animées .

Acquisiti ons et conna iss ances

-. La pratique expériment al e est toujours acquise très rapi dement précautions à prendr e , 1ectures 'G~·nombres .

L'interpo1at i on entre deux mesures, la lecture d'un graphe, ne leur pose pas de problèmes .

Ils sembl ent avoir acquis la notion de mélange hétérogène et

homogène

.

2

-Les essais à partir dlexpériences antérieures '(sel - sabl e)

sont trouvés facilement : dissoluti on du mél ange permanganate - bichromate,

et fi l t r at i on pour voi r slil reste un solide.

Bonnes observations sur 11 e x p ê r i e n c e _{: ils constatent qu li1 ne}

reste plus de solide, qu li1 apparaît deux couleurs sur le papier filtre que

11ea

u va plus loin que les taches colorées.

Ils expliquent bien le phénomène par llascension de 11 e a u , _et

on leur fait trouver assez faci l ement la nécessité dlun excès de solvant

pour une séparation totale (séparation sur la bande de papier). Par

cont re ils ne pensent pas que le phénomène est dO à la porosité et que

lion peut utiliser dlaut res corps poreux.

Mêmes obser vati ons sur la chromatographie du "j us dlépinard".

Modi f i cat i ons

-surtout expériment al es

- améliorer la chromat ogr aphie sur craie (uti l i ser des craies

en plâtre).

. - améliorer la chromatographie des pigments vég6taux : utiliser

des épinards mieux broyés, peu de sol vant , bien décanter, et faire une

COMPTE-RE NDU LEÇON N° 9

Objet Expériences montrant les possibilités de division de la matière.

Déroulement et ,remarques sur l'exposé

-L'exposé a été basé sur le remplissage de la fiche-élève. Pour la remplir

seuls ils ont quelques difficultés et on doit les aider. Ils n'ont manifes -tement pas l'habitude de rédiger à partir de leurs observations. Il faudra

une préparation sérieuse. '

Les observations sont toujours bien faites et les expériences bien

réa-lisées, mais les calculs sont toujours aussi penibles. Il a fallu 20 minutes

pour calculer l'épaisseur de. la couche de teepo1 alors que la technique du

calcul était comprise . On bute touj our s sur leur méconnaissance des p ropor-tions. Pour cal cul er la quantité de matière contehue dans une gout te (di

vi-ser 1/90 par 400 il a fallu passer par 1/90 e 100/1).

Par contre ils manipulent ,bi en les puissances de 10 (au progr amme de leur

classe).

Si l'on peut raccour ci r le calcul en le pr éparant la leçon sera bien équ

i-li brée.

Les élèves se sont bien habitués 1 discuter.sur la leçon pr6cédent e, alors qu'au début ils étaient un peu perdus.

Réacti ons des élèves

-Les expéri ences de diffusion des colorants et la mesure de la tache de

teepo1 semD1ent les avoir intéressés . Ils ont de bonnes 1~ées : (Q) Comment voir la tache de teepo1, (R) en la colorant (par référ ence probabl ement aux taches d' huile sur l'eau).

Ils pensent spon tanement â l'agitat ion pour homogénéiser un. sol ut i on.

~onne di scussion sur les propriét6s caractéri~tiques utilisabl es pour

voir la division de la mat ière: la couleur ast u"i1i sab1e , pas la forme.

Bonne discussion aussi sur la difflrence du nomi re de dilutions (8 à Il ) à partir desquelles on ne voit plus~ le col orant.

Ils voient bien la différence entre eau frois e et eau chaude et l'existence de filaments qui s' écart ent .

Ils trouvent la méthode pour calcul er la quand t é de matière dans une gout t e

par pesée de n goutt es .

Acquisi t ion~ et connai ssances

-Les ecpér iences de chromatographie f.ites dans 1. dernière leçon semblent

avoir été bien comprises et sont une bonne pr@plrat1on

a

cette leçon en p

ar-ticulier par la manipulation de très faibles quaRti~és.

1

Par contre l'idée de division de la matiêre est tris difficil e à faire

2

-Les mot s utilisés dans les premières leçons ne sont pas bien

acqui s: dissolution, mélange homogène. Dans une classe il serait

néces-saire de fair e des cont rôl es plus systématiques.

Connais sant volume et surface ils trouvent slulsl 'épaisseur. Les problèmes d' uni t és (Â) ont été résolus facilement par leur

connai ssance des puissances de 10.

Modi f i cat i ons de la leçon

-Modifications mineures, les expériences marchent bien et

la partie quant~tative donne de bons résultats (surfaces trouvées :

33 - 34 - 38 cm ).

Prendre un calque bien transparent.

COMPTE-RENDU LECON N° 10 Objet: Nature particu1aire de la matière -Déroul ement de la 1.çon

-- Comme

a

la dernière séance nous avons basé le déroulement de

11exposé sur le remplissage de la fiche-élève. La méthode permet de gagner du temps mais fige un peu l'ensei gnement .

- Cette leçon est assez théorique mais dans 11ensemble les élèves ont pl~U intéressés. Il aurait pr obablement été intéressant de la développer et d1y passer plus de temps .

- Les problèmes de diffusion des gaz dans l' at mosphère nous ont

pris pas mal de temps pour bi en faire comprendre llanal ogi e gaz - solution.

- L1image de la diminution des dimensions pour voir la constitution de la matière semble très ut il e.

- Penser à introdui re la distinction ent r e gaz et brouillard.

Attitude des élèves

-Très détendue et plus active qu' ha bit uel lement. Ceci est confirmé par la discussion avec Madame LEBOUTET (voir annexes).

,

Le quest ionnai re posé n'a pas eu 1lair de les inquiét er. Dans l'e nsemble de bonnes réponses saûf Didi er.

Acquisitions

-Connaissen t pour 1. plupart les trois états de la mat ièr e. Ils citent comme gaz : but i ne, propane, air, gaz car boni1ue.

Font bien l'analogi e entre vapeur d'eau ~t gaz.

Ils ne voient pas pourquoi un liquide a u,~ odeur .

Il s ont bien la notion de diffusion d'un gazs mai~ par contre ont eu des difficulté s à comprendre que le gaz ét ai t de la lOa 1ère 'di sper sée.

Il s se rendent compte que les gaz sont pesants en comparant la

masse d'une boute ille de gaz ple i ne et vide.

Ils ne savent pas si un gaz passe à traver s un filtre, mais int er

-pr èt ent bien l'expérience avec J'acétate d'amyle.

A par t ir du modèl e : goutte d1eau ou tas de sable . Fabrice di t que

la matière est comme le tas de sable et en dictant la phrase à mettr e dans

2 -En revenant à l'expérience sur la tache deot eepol, Christian trouve que ces particules sont plus petites que 300 A et pour~uoi on ne

les voit pas.

Avec un peu d'aide ils ont trouvé l'anal ogi e entre la diffusion

d'un gaz non en ligne droite par choc avec les molécu le s d'air et

l'ex-périence de dissolution du colorant.

L' utilisation du modèl e à billes semble les intére sser mai s

COM PT E - R ~ N D U LECON

_,

N° 11

,~ .

Déroulement et remar ques sur l'exposé

-'Cet te leçon est très expérimenta l e. Etant donné que ce sint les

prem ières expériences de ce type faites par les élèves et que certaines sont

assez vive s nous les avons guidés avec de nom~reuses explicatiins avant de

com-mencer. Nous nlavons pas assez sembl e- t-il ,récisé les raisons les coniitions

et pr écauti ons expérimentales indiqutes.

La leçon a été condui t e de la façon suivante :

a) int roduct ion à la réaction chimique

a

part i r des notions vues précédemment:

exist ence d'espèce chimique , de cor ps purs,de particules élémentaires en

agitat ion croi ssant avec la tempér at ure, si cette agitation cro't, il peut y

avoir choc et cassure de la parti cul e ce qui donne un nouveau cQrps. Cette dis-cussion est importante et les élève s sembl ent avoir assez bien compr i s.

b) Expér i mentati on sur les di ve rses espèces remises.

Observat i ons et notes indi vid uel l es sur les ph 6no~ n e s observés. c) Discussion collecti ve: dl ns quel cas y-a-t- il réact i on ?

d) Deux expér i ences ~s s e z spectacula i res pour termi ner la séance.

Dans l'ensemble le process us semble bon, mais il est nécessaire de guider un peu les,é lèv es pendan t leurs mani pula ti ons et de leur apprendre

a

obser ver. C' est pourquoi la premi èr e partie du thème est fondament ale. Les

expéri ences y sont en effet peu nombreuses et permettent un apprenti ssage de l'observat i on qui est diff i cile. En parti cul ier il est ~écess airl d' insister sur la nécessité des notes pour bien se souveni r de l' expér i ence.

Réacti ons des élèves ~

Ils sont ~oujours très ent housi ast es po~ ' mani pu l er , mai s il s

ont très bien par t ici pé aux discuss i on s, soit du début, soit apr~s les

expé-riences. Les réactions ne sont pas touj our s spont anées

1:

il est par foi s né

-cessai r e de les déclan cher . Les expériences étant nombr eJses, il sembl e que

filMs et garçons se partagent mieux le tr avail. Dans une classe il ser a peut êt r e nécessaire de don ner les produits indivi duell ement au départ ou ~eut être

de di viser la classe en groupes, chaque groupe ne fai sant qu'une partie des expériences. Ceci permettrait quan d même une discussion collect i ve en faisant décrire l1expérience par ceux qui llont fait e à ceux ~ui ne l'ont pas fai t e.

Les réacti ons sont quelquefoi s inatt endues : la décomp~ siti0 n

vi ve du bichromate qui les a pourtant beaucoup intéressée ~I amène pas de ré

-ponse nett e à la question: y-a-t-il réaction chi mique ? Il faut reven ir aux

propriétés caractéri st i ques et les gui der pour obten ir une réponse.

Par cont re la décomposi t i on du sucre amène 6 réponses positives

changement de couleur, variati on de poids ..

Les discussion s sur les oxydations et décomposition de H!Qont

été très animées et très intéressantes : les él êves pensent a quelque chose

La nature de décomposi ti on de HgO est difficile

a

admettre mais à partir de l'oxydat i on de Cu ils pensent à l'oxydation de Hg (exp. de Lavoisier).

Il s semblent qu'avec l'iode et le napht al ène il n'y a pas réaction. Acqui si t i ons et connaissances

-Les élèves ont assez bien compris la notion de corps pur composé de particu l es ident i ques , par contre la distinc t ien entre espèce chimique et

corps pur sembl e plus diffici le . Nous avons essay~ de leur faire comprendre à part i r de la noti on d'incer ti t ude d~jà rencontré.

Il s sembl ent avoir bien compris la noti on d'i!itation thermique, et le fait que les gaz sont de la matière dispers~e (ceci n'était piS admis au départ: voi r leçons antér i eures ) .

Les notions de solide - liquide - !I Z dans les cas particuliers

COMPTE-RENDU LEÇON N· 12

Objet: Réacti ons chimiques par dissolution et précipi t at i on. Déroulement de la leçon

-Sur le même modèle que la leçon pr écédent e, mais les expériences

à réaliser ét ant plus sim~les et se faisant sans pr écaut i ons particulières,

nous avons lai ssé les élèves se servir et travailler avec un minimum de conseils. C'est sans doute la meil leure s~ance que nous ayons eue.

La discussion sur la notion de réaction par cont act de deux particules semble bonne et utile.

La coupure des expériences en deux avec discussion entre les deux est bonne car les élèves prennent conscience des phénomènes qui sont mieux observés dans la deuxième partie.

Les discussions ont ~t~ particulièrement animées.

Réactions des élèves

Le travail en binôme se fait de mieux en mieux. En par ti cul i er au cours ses expériences il y a des discussions ent re les deux membres sur les observations à faire. Il faut faire attention à la composi ti on des bi-nomes pour que les deux tr avai l l ent. En général c'est ce qui se passe mais clest un point à surveil l er . Les dis cussi ons en groupe ont été excel lentes en particul ier sur la critique expérimentale quand il y avait des G1if f ér ences ent r e les ~erva ti o n s. Cell es- ci sont meilleures et pl us précises: éléva-tion de température ( Ca + eau) odeur des gaz (Ca et C2Ca), comment tro uver la couleur d'un solide : par écr asement , le dégagement même faibl e d' un gaz est YU (alcool "'!'\,sodi um) .

A partir de ces observat ions on arrive i une ~is cussi 0 n sur les dif férenc es se pro~ r i é t i s entre l'eau et l'alco0 l

Cependa~~ quand ils sont habitués à .~chercher un type de

phénomè ne (i ci dégagement d'un gaz) ils ne voient Ç; 5 les autres. Les réac

-ti ons de précipi t at i on pourtant faciles et nettes

n

Jnt pas ét é vues car les élèves recherchaient des gaz. Il ser ait peut être préfér able de mélanger les types d'observations au lieu de les classer.

La préparation du nylon leur a beaucoup pl u. Ils ont demandé à

la ref ai re une deuxi ème fois . Acquisitions et connaissances

-La discussion sur la leçon précédente montre qu'ils ont de bor

-souvenirs et que la plupart des not i ons ont été comprises : une solutiQn COI I -ti ent des particules dispersées , ces particule s sont animées de mouvements

(expérience de diffusion du colorant), lorsqu'elles se rencontrent il peut y avoir réaction.

2 12 Quelques difficultés relevées :

ils admettent mal que l'eau est une espèce chimique - confusion class ique - fusion - dissolution

- ils se bloquent quelquefois sur une notion: le mot di sso-lut ion rencontré souvent n' est toujours pas assimilé. Modi f i cat i ons de la leçon

-Peut être classer les experlences autrement (voir ci-dessus). - Le magnésium peut donner avec l'eau une petite réaction qui a

été remarquée par un binôme. Se méfier de cette expérience, elle dépend b

COMPTE-RENDU LEÇON N° 13

Objet utilisation d'indicateurs de réaction

Déroulement de la I~ço n :

Comme pour les deux précéden tes leçons nous avons voulu laisser les élèves décide r après expérimentat ion s'il y a ou non réaction

en utilisant des réactions qui ne se traduisent pas par des modifications apparentes. Il faut pour cela utiliser des indicateurs.

Nous avi ons don né aux élèves un cer t ai n nombre de solution acides et basiques et d'indic ateurs.

Le déroulement de la leçon nous a montré qu'il était néces-saire de rédu i r e le nombre d'expériences et de mieux guider les élèves car il s se trouvent rapidement perdus, même en leur donnant le tableau préparé. Comportement des élèves

-Ils ont fait comme d'habitude, soi gneusement leurs expérimen-tati ons, mais il a été extrëmement difficile d'amorcer une discussion vi-vant e comme dans les deux leçons précédentes. Il faut donc revoi r entièrement

la leçon . Dans 1~ n s emb 1 e ils suivent plus mal les réacti ons entre se1utions qu' avec des phases solides . Ils l'ont reconnu eux-mêmes (discussi on avec Mme Leboutet).

Modifications à appor t er

-- Diminuer le nombre d' expé r i ences

- Pré parer les élèves par des expéri ences pré li mi naires

diffé-rentes pour qu'i ls comprennent le fond du problème.