Maxime Harazi Mars - Avril 2011

Je suis intervenu dans une classe de 24 CM2, d’une école du 20ème arrondissement de Paris, à raison d’une heure et demie tous les lundi, pendant 4 semaines.

Séance 1 : Introduction à l’électricité (1h30)

Brèves présentations.
J’ai posé quelques questions :

« Qu’est-ce que l’électricité ? » : certains parlent d’électricité statique, de lumière, de phénomène naturel, beaucoup parlent d’appareils électriques...

« Qu’est-ce qu’un appareil électrique ? » : « lecteur MP3 », « console », ...

« Est-ce dangereux de manipuler l’électricité ? » : introduction au courant, à la fibrillation (sans la nommer) et aux défibrillateurs dans les lieux publics, discussion sur les prises pour enfants, sur les conséquences des orages pour les appareils électriques, sur la mort de Claude François, sur la façon de réparer une ampoule.

Quelques questions des enfants :

• « Est-ce qu’il y a de l’électricité dans le cœur ? » (expérience à faire : cuisse de grenouille soumise à un courant)
• « N’est-ce pas dangereux pour l’Univers d’utiliser trop l’électricité ? » (envisager une séance sur les énergies renouvelables)
• « Si une ampoule est mouillée, fonctionne-t-elle encore ? » (nous a amené à constater qu’il pouvait y avoir plusieurs raisons pour lesquelles une ampoule soit cassée)
• « Est-ce que l’électricité peut passer deux fois au même endroit ? »
• « Si ma radio tombe dans ma baignoire, est-ce que je meurs ? » (j’ai demandé à un enfant de venir dessiner un trajet possible de l’électricité dans le corps, pour voir si le courant pouvait passer par le cœur)
• Ce dernier point particulier m’a amené à introduire des comparaisons entre les appareils électriques. Je leur ai par exemple demandé de comparer un néon au plafond et un poste radio présent en classe. Beaucoup m’ont parlé de
  Volts (« il faut regarder les Volts »), certains de puissance, aucun de tension ni d’intensité. J’ai alors demandé à un enfant de lire ce qu’il voyait sous le poste radio (« 6 × 1, 5V, 220 − 230V, 15W »). Personne n’a su expliquer pourquoi il était écrit 6 x 1.5V et non 9V .

Certains pensent que plus l’appareil est gros et plus il a un voltage élevé.
J’ai passé 5 minutes à expliquer qu’on ne pouvait pas tout comparer. Certains disent que 1,40 m est plus petit que 36,8 kg, mais sont bien embêtés lorsque je leur fait remarquer que 1,40 m est égale à 140 cm...
Après avoir expliqué la notion d’unité, un enfant m’a demandé s’il existait plusieurs unités pour mesurer l’électricité.

Conclusion de la séance : L’électricité est un phénomène physique. Il existe beaucoup d’appareils utilisant l’électricité : une radio, une console, le métro, le tramway,... Mais manipuler l’électricité peut être très dangereux.

Annexe : j’ai fait écrire aux enfants une petite -fiche « Qu’est-ce qu’un scientifique ? » présentant les 4 étapes du travail du scientifique :

1. se poser des questions
2. faire des hypothèses
3. faire des expériences
4. répondre aux questions
   Je dois d’ailleurs préciser ici que je me pose des questions quant à la nécessité de faire écrire cela tel quel aux enfants. J’ai en effet eu une discussion intéressante avec un ami participant lui aussi au projet ASTEP-LAMAP qui me disait préférer ne rien dire aux enfants, mais les laisser se faire leur propre idée du rôle d’un scientifique. J’avoue ne pas vraiment savoir ce qu’il est préférable de faire.

Profitant d’une semaine où il m’était impossible d’aller dans la classe, j’ai demandé aux enfants de faire une petite recherche sur Ampère, Volta et Watt (période historique, nationalité, contribution à l’électricité et une invention).

Séance 2 : Comment allumer une ampoule ? (45 minutes)

À cause d’un impératif horaire, j’ai réalisé cette séance en demi-classe (45 minutes pour chaque groupe). Nous avons alors constitué des groupes de 2-4 élèves.

J’ai distribué à chaque groupe deux ampoules, deux piles et quelques fils électriques, puis ai laissé les enfants manipuler comme ils le souhaitaient pendant quelques minutes (en leur expliquant qu’il ne fallait pas relier directement les deux bouts de la pile). J’ai ensuite demandé à un enfant d’aller dessiner une ampoule au tableau. J’ai nommé et fait écrire les différents éléments (globe, plot, culot, filament, isolant). Deux enfants m’ont demandé l’utilité de l’isolant.

J’ai demandé à quatre enfants d’aller dessiner au tableau chacun un circuit permettant d’allumer une ampoule avec une pile (4 circuits différents). J’ai demandé si tout le monde était d’accord, et j’ai vérifié que tout le monde avait essayé les 4 circuits.
J’ai ensuite donné un certain temps aux enfants pour allumer une ampoule avec deux piles. J’ai ensuite envoyé 4 enfants faire chacun un schéma de circuit au tableau.

Séance 3 : Circuits en série et en dérivation (1h30)

J’ai demandé aux enfants d’allumer deux ampoules avec une pile. Au fur et à mesure de leurs découvertes, je les ai envoyé dessiner leurs circuits au tableau. Un groupe a eu l’idée d’introduire une règle en métal dans son circuit.
En lui demandant pourquoi il n’avait pas utilisé la règle de son voisin, il me répond : « elle est en plastique, c’est isolant ! ». Un autre m’a demandé des trombones.

Au final, nous avons retenu 4 circuits au tableau.

Pour introduire la notion de circuit en série et en dérivation, je voulais passer par la différence d’intensité lumineuse. J’ai donc demandé aux enfants de comparer deux à deux les circuits du tableau. J’ai alors écrit 4 hypothèses données par les enfants (du type « Le circuit 1 éclaire plus que le circuit 3 »). J’ai ensuite demandé à quelques groupes de vérifier chacun une hypothèse (il est important d’utiliser la même pile et la même ampoule pour comparer deux circuits).
Les enfants ont alors pu constater de nettes différences dans l’éclairage. J’ai alors expliqué la notion de circuit en parallèle (ou dérivation) et en série, en montrant notamment que dans un circuit en parallèle, on peut enlever une
ampoule sans que l’autre ne s’éteigne. J’en ai profité au passage pour leur demander si les guirlandes de Noël étaient selon eux des circuits en parallèles ou en série. Un enfant m’a même fait remarquer que les néons au plafond devraient être branchés en parallèle !

Séance 4 : Les interrupteurs (1h30)

J’ai entamé la séance en demandant à quoi servait un interrupteur : « à allumer et éteindre les lumières ». Puis j’ai demandé s’il y avait des interrupteurs dans la classe. Tout le monde m’a montré ceux au mur, pour les lampes du plafond. J’ai alors expliqué qu’il y avait aussi un interrupteur sur la radio présente en classe, et qu’un interrupteur ne servait pas qu’à allumer et éteindre la lumière.

Puis j’ai distribué des ampoules, des piles et des interrupteurs de type bouton-poussoir. J’aurais bien aimé faire fabriquer aux enfants leurs propres interrupteurs avec des attaches parisiennes et des trombones, mais je manquais de matériel. J’ai simplement demandé aux enfants d’allumer une ampoule avec une pile, de manière que l’interrupteur permette d’allumer et d’éteindre l’ampoule.
Certains groupes trouvent rapidement. Je leur demande alors de réfléchir à la composition interne de l’interrupteur. Je leur distribue ensuite un interrupteur 3 positions et une seconde ampoule, en leur demandant de comprendre le fonctionnement de l’interrupteur. Personne n’a trouvé. Beaucoup ont cependant réussi à utiliser deux des trois positions (type interrupteur classique).

Au bout d’une quinzaine de minutes, je demande aux enfants de m’expliquer ce qu’il y a, selon eux, à l’intérieur d’un interrupteur de type bouton-poussoir. Un élève a rapidement proposé l’idée de petite barre horizontale qui descend
quand on appuie, mettant en contact les deux bornes de l’interrupteur. Je lui demande d’aller dessiner cela au tableau.
Une autre propose un schéma de barre qui se brise lorsque l’on appuie sur le bouton. Mais nous mettons en évidence un problème avec son idée. Nous trouvons alors comment l’améliorer. Je conclue cette partie en expliquant que la première idée est la plus simple et probablement la bonne. J’ai malheureusement oublié de faire vérifier aux enfants en démontant les interrupteurs. Je conclue cependant en faisant dessiner aux enfants deux schémas de l’interrupteur, correspondant aux positions « interrupteur ouvert » et « interrupteur fermé » et en expliquant qu’un interrupteur sert à « interrompre » le passage du courant électrique. J’en pro-te pour leur expliquer la possible confusion entre « interrupteur ouvert »/ « lumière ouverte », « interrupteur fermé »/ « lumière fermée ».

Je demande ensuite aux enfants de réaliser un montage avec une ampoule, une pile et deux interrupteurs de type bouton-poussoir. La plupart trouve rapidement un circuit opérationnel (deux interrupteurs en série). Une élève me signale qu’ « avec deux interrupteurs, ça brille plus ». Je note alors son idée au tableau, en dessinant un schéma avec un seul interrupteur, et un autre avec deux interrupteurs en série. J’écris alors son idée sous la forme : « Hypothèse : le circuit 1 éclaire moins que le circuit 2 ». Je demande alors aux enfants ce qu’ils en pensent. Avis très mitigés mais personne ne me dit qu’il n’y a aucune différence. Je les invite donc à réaliser eux-mêmes les deux circuits et à comparer.

Au bout de quelques minutes, tout le monde est à peu près d’accord pour dire que « ça brille autant dans les deux cas ». J’explique alors que l’hypothèse était fausse (mais que ce n’est pas grave !), et je conclue.
Quelques questions des enfants au cours de la séance : « peut-on s’éclairer sans électricité ? », « est-ce que l’eau sur Terre peut disparaître ? ».

Conclusions

Cette seconde expérience au sein du projet ASTEP-LAMAP fut très agréable pour moi. Beaucoup plus que ma première expérience, dans la mesure où j’avais l’impression de captiver l’attention de toute la classe (alors que dans ma première classe, j’avais l’impression de n’être réellement écouté que par une petite dizaine d’enfants). Cela est peut-être dû à la différence d’âges, mais j’avais plutôt l’impression que cela provenait de l’enseignante, qui avait réussi à imposer une discipline et une tenue sans faille des élèves (bravo à elle !). Précisons tout de suite que les deux classes faisaient partie de quartiers de conditions sociales comparables. On sentait un vrai respect entre les enfants et l’enseignante, et cela m’a permis de travailler dans un cadre très agréable, et d’avancer à bonne allure dans les activités.

J’ai, encore une fois, clairement pu apprécier les progrès de certains enfants concernant leur communication. Il ne faut vraiment pas hésiter à les obliger à formuler correctement leur pensée.

Je ne dois regretter que le faible nombre de séances que nous avons pu mettre en place, suite à des emplois du temps très chargés pour l’enseignante et moi.

Enfin, une dernière remarque, pouvant paraître de l’ordre du détail, mais m’ayant permis de travailler dans de très bonnes conditions : contrairement à ce que l’enseignante pensait, l’école disposait de pas mal de matériel pour cette séquence (mallette « La main à la pâte », d’ailleurs !). Penser donc à bien vérifier le matériel, même si l’enseignante pense ne rien avoir !