Un dispositif testé en classe Situation-problème et multimédia

1. La craie abandonnée pour une souris apprivoisée …«Nous sommes les enfants de la télé. Vos élèves, eux, sontcomme Obélix : ils sont tombés dedans quand ils étaient petits. Aujourd’hui, on leur fait goûter une sacrée potion : CDRom, multimédia, Internet. Internet ? Un média comme les autres médias, et pourtant si différent. On y trouve à la fois du son, de l’image, et surtout de l’écrit. Au milieu de l’auberge espagnole, Internet apparaît comme l’homme à tout faire, combinant communication personnelle et communication de masse. On peut dire qu’Internet est un média et un peu plus qu’un média ».« L’école mise au Net » CEM (Conseil de l’Education aux Médias, 1999). Un dispositif testé en classe Situation-problème et multimédia • Concepteurs: l’équipe du laboratoire de pédagogie des sciences: S. Todoroff, A-M. Huynen, C. Vander Borght • Lecteurs: P. Hautier et P. Capelle • Professeur du secondaire: N. Matthys • Elèves du lycée Mater dei (Bruxelles) Ces séquences sont insérées dans une plate-forme multimédia http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/pegase, « équipe Belge (Louvain-la-Neuve) Fichiers destinés aux professeurs et fichiers directement utilisables par les élèves » • Le multimédia: pourquoi? • Pour développer des compétences de haut niveau: • Traiter l’information: lecture d’hypertextes,… • Interpréter, synthétiser, rédiger,communiquer,… • Deux situations-problèmes • Pour qui? 4ème année du secondaire • Comment? A l’aide de multimédia • Pour développer quelle compétence terminale? La modélisation • Pour développer quel thème? Les liens « structure-propriétés » de la matière • A partir de deux exemples: Le carbone et l’eau

2. L’eau, cette inconnue Situation-problème Tous les organismes vivants se composent principalement d’eau et vivent dans un monde où l’eau régit le climat et de nombreux autres aspects de l’environnement. Sur terre, l’eau constitue le support biologique, c’est à dire la substance qui rend possible la vie telle que nous la connaissons…La majorité des cellules baignent dans l’eau ; en fait, les cellules contiennent environ 70 à 95% d’eau. L’eau recouvre également les trois quarts de la surface de la terre. L’eau est la seule substance courante qui existe dans l’environnement naturel aux trois états physiques de la matière : solide, liquide et gazeux. L’eau est si répandue qu’on oublie facilement son caractère exceptionnel et ses qualités extraordinaires.» Campbell N.A. (1995) Biologie. Bruxelles. De Boeck  Comment expliquer ce comportement unique de l’eau ? Proviendrait-il desa structure ? Des interactions entre ses molécules ? C’est ce que nous allons travailler durant cette séquence. • Apprentissage visé • Utiliser les modèles moléculaires pour expliquer quelques propriétés exceptionnelles de l’eau : •  l’eau est la seule substance naturelle qui existe sous les trois états de la matière dans les conditions de pression et de température de la terre(glaciers/ océans, rivières/ vapeur d’eau atmosphérique). L’eau est présente dans tout le cosmos sous forme de glace ou de vapeur. Dans le système solaire, seule la terre semble posséder de l’eau liquide. •  la phase solide de l’eau est moins dense que sa phase liquide (les icebergs flottent) • l’eau liquide dissout plus de substances que n’importe quel autre liquide. Il peut être appelé « solvant universel » •  l’eau liquide a une chaleur massique élevée. Pour élever la température de 1° Celsius d’une masse donnée d’eau, il faut dépenser 10 fois plus d’énergie que pour élever d’1°Celsius lamême masse de fer. • les chaleurs latentes de fusion de la glace et de vaporisation de l’eau sont les plus élevées par rapport à des composés voisins Compétence générale Modéliser, dans le cadre d’une discipline scientifique, une technologie ou un phénomène courant en tenant compte éventuellement d’aspects techniques, sociaux, économiques et culturels. • Tâches • Explorer en surfant • Décrire les propriétés de l’eau • Formuler une hypothèse • Confronter avec les modèles des scientifiques • Construire un modèle moléculaire de l’eau « solide » • Tester son modèle sur d’autres propriétés • Structurer avec l’aide du professeur • Synthétiser et autoévaluer son apprentissage

3. Il y a carbone et carbone … une énigme à résoudre ! Situation-problème « Il y a carbone et carbone…Une énigme à résoudre…» Le carbone graphite est utilisé comme lubrifiant solide dans les serrures, les moteurs, les chaînes de vélo et est un des constituants de la mine des crayons. Le diamant qui est également du carbone est utilisé pour sa dureté lorsqu’il s’agit d’effectuer des forages, des découpages dans le béton.  Comment expliquer cette différence de propriété physique de deux matériaux, constitués du même élément chimique, le carbone C ? Par ailleurs, les magasins de sport vous proposent des raquettes de tennis, des clubs de golf, des cadres de vélos légers et très résistants en fibre de carbone. Est-ce du diamant ou du graphite ? Argumentez votre réponse. Compétence générale Modéliser, dans le cadre d’une discipline scientifique, une technologie ou un phénomène courant en tenant compte éventuellement d’aspects techniques, sociaux, économiques et culturels. Apprentissage visé « Pouvoir expliquer l’utilisation du C graphite comme lubrifiant solide et celle du C diamant dans des outils très abrasifs, en utilisant le modèle particulaire de la matière, dans le cas de solides cristallins. » • Tâches • Explorer en surfant • Décrire les propriétésdu carbone graphite et du carbone diamant • Formuler une hypothèse • Confronter avec les modèles des scientifiques • Construire un modèle moléculaire du carbone graphite et du carbone diamant • Tester son modèle sur d’autres propriétés • Structurer avec l’aide du professeur • Réinvestir avec les nanotubes de carbone et les fullerènes • Synthétiser et autoévaluer son apprentissage