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Annexes 1 : Séances qui ont bien fonctionné en classe de
6ème et 5ème
Annexe 1 a : Séance qui a bien fonctionné en classe de 6ème : progression de la
galalithe
CHAPITRE 3 : LES TRANSFORMATIONS D’UN OBJET NATUREL EN OBJETS
TECHNIQUES : exemple de la galalithe
I. La composition du lait
Observations : Le lait compose l’aliment exclusif des jeunes mammifères au début de leur vie.
Il suffit à répondre à leurs besoins.
Question : Quels sont les besoins des hommes pour grandir et se développer ?
Comment faire pour répondre à cette question ?
Tirer des informations des emballages des aliments et classons-les dans un tableau.
Activité : par groupe de 4, examinons 3 à 4 emballages d’aliments.
Chaque groupe renseigne le tableau. Au bout de 10 minutes, un élève par groupe vient au
tableau compléter le tableau commun (mutualisation de ce qui a été trouvé)
Conclusion : quelques soient les aliments, tous sont constitués de lipides, de glucides, de
protides, d’eau, de sels minéraux, de vitamines et de fibres. On peut en déduire que les besoins
des hommes pour se développer et grandir sont les protides, les lipides, les glucides, les sels
minéraux, les fibres, l’eau et les vitamines.
Bilan : Les hommes, malgré la diversité des aliments consommés, ont besoin pour grandir et se
développer de glucides, de protides, de lipides, d’eau, de vitamines, de sels minéraux et de
fibres.
Question : De quoi est fait le lait pour le rendre « aliment complet »?
Hypothèses :
H1 : Le lait est fait de glucides
H2 : Le lait est fait de lipides
H3 : Le lait est fait de protides
H4 : Le lait est fait d’eau
H5 : Le lait est fait de vitamines
H6 : Le lait est fait de fibres
H7 : Le lait est fait de sels minéraux
Test des hypothèses :
(Voir feuille manuscrite pour l’eau, les glucides et les lipides)
Pour le reste, leur donner des étiquettes de lait ou leur faire réaliser une recherche internet.
Résultats :
Glucides, lipides, protides, sels minéraux, vitamines et eau sont présents dans le lait.
Conclusion : H1, H2, H3, H4, H5 et H6 sont validées. Le lait est un aliment complet !
Bilan : Le lait est un aliment complet composé de protides (la caséine), de lipides (la crème), de
glucides (le lactose), d’eau et également de vitamines et de sels minéraux.
II. Les transformations du lait en galalithe
Etapes retenues sur la fabrication de la galalithe
A : Séparation de la crème et du reste du lait (caséines + eau + lactose) par
centrifugation.
B : Séparation de la caséine et du lactosérum (eau + lactose) grâce à l’ajout de présure
et de calcium ou d’acide lactique (un élément acide): coagulation ou caillage de la
caséine à 40°C.
C : Transformation de la caséine molle en substance solide par l’ajout d’une base :
plastification (polymérisation).
DI 1
Observation : A
Question : Pourquoi la crème se sépare du reste du lait lors de la centrifugation ?
Faire le schéma du récolteur de la centrifugeuse de PERISCOP en précisant où s’évacue la
crème (en haut) et où s’évacue le reste (en bas)
.Hypothèse : si pas d’idée, montrer une éprouvette avec de l’huile et de l’eau se superposant
(huile au-dessus de l’eau)
H1 : La crème est plus légère que le reste du lait et migre vers le bas contrairement au reste lors
des mouvements de rotation
Test : sans introduire encore la notion de densité, laisser les élèves monter leur expérience et
ensuite, leur expliquer que ce qu’ils ont mis en évidence est une différence de densité.
Peser 100ml de crème entière et 100ml de lait écrémé (lait sans crème) et comparer.
Résultats : les 100ml de crème sont plus légers que les 100ml de lait écrémé.
Introduire la notion de masse d’un même volume = densité et donner la définition.
La densité de la crème est plus importante que la densité du reste du lait.
Conclusion : Hypothèse vérifiée, la crème est plus légère que le reste du lait et les deux se
séparent grâce à leur différence de masse lors de la centrifugation.
DI 2
Observation :
Observation 1 : B
Observation 2 : l’acidité d’une solution
Bilan : Le pH (potentiel hydrogène) est une grandeur qui permet d’évaluer le caractère acide
d’une solution.
Le pH est un nombre compris entre 0 et 14.
Une solution est neutre quand son pH est proche de 7 ; acide quand il est inférieur à 7 et
basique quand il est supérieur à 7.
0 7 14
Solution de plus en plus ………. …….. Solution de plus en plus…….
Protocole : Pour mesurer le pH d’une solution, on utilise du papier indicateur de pH : sa couleur
varie en fonction du pH.
Pour réaliser les mesures du pH des différentes solutions :
- tremper la baguette en verre dans la solution à tester et en déposer une goutte sur le
papier
- comparer la couleur prise par le papier à l’échelle de teintes et en déduire le pH de la
solution
- essuyer la baguette avant de faire une autre mesure
Lait eau cola Jus de Jus vinaigre Eau de javel Déboucheur Présure
citron d’orange diluée de lavabo
Couleur du
papier pH
pH
Attention : faire utiliser la javel et le déboucheur par les élèves impose à l’enseignant de
prendre les mesures de sécurité adaptées !
Remarque : la plupart des boissons étant acides ; la saveur acide peut être masquée par la
présence de sucre.
Observation 3 : séance en salle multimédia
En utilisant le site internet cliclait.com, répondre au questionnaire donné par le professeur.
Résultat de la recherche : La coagulation de la caséine se fait en milieu acide à 40°C. L’acide
détruit les ponts phosphore et calcium liant les submicelles constituant les micelles de caséine.
Question : Quel est le rôle de la température dans la coagulation de la caséine par l’acide
acétique ou la présure ?
Hypothèse : La température de 40 C permet à l’acide de casser les ponts phosphore et calcium
entre les submicelles alors qu'une température plus basse ne le permet pas.
Test : Coagulation de la caséine à différentes températures : 4°C, 20°C, 37°C et 70°C en
conservant la même quantité d’acide à chaque fois. Acides utilisés : jus de citron (mimant l’acide
acétique) et présure avec et sans calcium. Observer l’aspect du lait et vérifier l’acidité de la
solution.
Résultats :
10 ml de lait 10 ml de lait 10 ml de lait
10 gouttes de jus de 10 gouttes de présure 10 gouttes de présure
citrons +3 gouttes de calcium
A 4°C
Mesure du pH pH acide pH neutre pH acide
Aspect du lait dans le Le lait a toujours le Le lait a toujours le Le lait a toujours le
tube même aspect même aspect même aspect
A 20°C
Mesure du pH pH acide pH neutre pH acide
Aspect du lait dans le apparition de caséine Le lait a toujours le apparition de caséine
tube coagulée sur les parois même aspect coagulée sur les parois
du tube du tube
A 37°C
Mesure du pH pH acide pH neutre pH acide
Aspect du lait dans le beaucoup de caséine a Le lait a toujours le beaucoup de caséine a
tube coagulé même aspect coagulé
A 70°C
Mesure du pH pH acide pH neutre pH acide
Aspect dans le tube encore plus de caséine Le lait a toujours le encore plus de caséine
a coagulé même aspect a coagulé
Conclusion : Hypothèse validée
Plus la température est élevée, plus la coagulation est facile car une haute température
permet à l’acide de casser les ponts phosphore et calcium entre les submicelles des
micelles de caséine alors qu’une basse température empêche l’acide de casser ces ponts.
Bilan :
- Plus on augmente la température, plus la coagulation de la caséine est facile car les liaisons
phosphore et calcium entre les submicelles des micelles de caséine sont détruits.
- Lorsque l’on utilise de la présure pour faire cailler la caséine, il est indispensable d’ajouter du
calcium pour permettre la formation d’acide.
DI 3
Observation :
Observation 1 : C : galalithe = matière plastique obtenue à partir de soude et de caséine.
Observation 2 : document sur les matières plastiques en se basant sur un exemple comme le
PVC avec schémas à l'appui = polymère avec définition d'un polymère (grand nombre de fois le
même monomère)
Observation 3 : document sur l'action de la soude sur un élément : la soude arrache des atomes
d'hydrogène sur les molécules
Question :
Comment obtenir de la galalithe à partir de caséine et avec un ajout de soude ?
Hypothèse :
On obtient de la galalithe grâce à l'assemblage des caséines entre elles. Cet assemblage est
possible grâce à l'action de la soude.
Test : (par groupe)
5 modèles de caséine simple : une boule noire, une boule blanche (=hydrogène) et une boule
rouge et les deux doigts de la main (= soude) qui vont décrocher les boules blanches (=H) de la
caséine. Les élèves doivent alors faire un polymère et assembler les caséines ensemble.
Résultats : Les molécules de caséines s'assemblent si leur atome d'hydrogène est enlevé.
Conclusion : La soude, en arrachant les atomes d'hydrogène des caséines, permet aux
caséines de polymériser (de s'assembler) et de former un polymère : la galalithe.
Hypothèse validée !
Bilan : La galalithe est une matière plastique (donc un polymère) obtenue à partir de lait.
Cette transformation est le résultat de :
La séparation de la crème et du reste du lait (caséines + eau + lactose) par
centrifugation (séparation des matières par différence de densité)
la séparation de la caséine et du lactosérum (eau + lactose) grâce à l’ajout de présure
ou d’acide lactique (un élément acide) : coagulation ou caillage de la caséine à 40°C
La polymérisation de la caséine en galalithe grâce à l’ajout d’une base : la soude
III. La fabrication d’un objet technique en galalithe
Objectif : Nous avons revu les différentes étapes de la fabrication de la galalithe.
A partir des observations faites précédemment, nous allons donc fabriquer de la galalithe puis
réaliser un objet technique (Objet technique : Objet réalisé par l’homme pour répondre à un de
ses besoins)
Exemples d’objets techniques en galalithe réalisés au siècle passé : Boutons, bijoux, peigne ….
1) Le cahier des charges fonctionnel
Lors de la création d’un objet technique les attentes du client, les contraintes de fabrication et
d’utilisation, les exigences du respect de l’environnement et autres… sont consignés dans un
document qui s’appelle le cahier des charges fonctionnel (cdcf : document par lequel le
demandeur exprime son besoin en terme de fonctions de services et de contraintes.). L’objet
technique sera conçu, défini puis fabriqué en respectant toutes ces consignes.
Question : Pouvez vous me donner quelques exemples d’informations que l’on peut trouver
dans le cdcf de l’objet technique que vous allez créer?
Exemple 1 : le rôle de l’objet : fonction d’usage (élément décoratif, bijou, porte clé…. )
Exemple 2 : les conditions d’utilisation (intérieur, extérieur, contact avec la peau ....)
Exemple 3 : le type de matériau : famille de matériau fixée le plus souvent par
l’utilisateur (choix en fonction des autres exigences du cdcf) Ici, il s’agit de la galalithe
Exemple 4 : le prix (< 0.30€)
Exemple 5 : les conditions de fabrication (fabrication et mise en forme de la galalithe
avec du matériel de collège. La galalithe est difficile à usiner : le seules possibilités sont
le perçage, le limage)
Exemple 6 : le respect de l’environnement : l’objet doit être biodégradable. A chaque
création d’objet on doit prévoir son recyclage : biodégradable, déchets recyclables,
déchets détruits ou bien traitement du stockage des déchets non destructibles (ce qui
est à éviter). Ce chapitre a très souvent une influence importante dans le choix du
matériau.
Consignes : Rédiger le cahier des charges fonctionnel, l’accompagner d’un schéma de
l’objet et de la liste de matériel nécessaire.
2) Fabrication de l’objet technique en galalithe
Séance 1 : Réaliser l’objet technique en se basant sur le cahier des charges.
Séance 2 : Observer l’objet technique obtenu et le critiquer. Proposer des améliorations dans la
fabrication pour obtenir un résultat satisfaisant et réaliser de nouveau l’objet technique avec les
nouvelles indications.
Séance 3 : Observer le nouvel objet technique, le critiquer et conclure sur l’efficacité des
améliorations apportées.
Annexe 1 b: Séances qui ont bien fonctionné en classe de 5ème : Le
caoutchouc-le sucre
I./ Le caoutchouc
Chapitre I : Stocker de l’énergie dans du caoutchouc ?
La récupérer pour propulser un mobile ?
Optimiser les prototypes à travers une course
1/ Fabrication
Il faut une épingle, un coton-tige, une perle, une bouteille « cylindrique » (50ml) et son bouchon.
1) Faire un trou circulaire d’environ 10 millimètres de diamètre au fond de la bouteille. Comment as-tu fais?
2) Percer le coton-tige : le trou doit être légèrement plus fin que le diamètre de l’épingle. Comment as-tu fais?
3) Percer le bouchon, le trou doit être légèrement plus grand que le diamètre de l’épingle. Comment as-tu fais?
4) La pointe de l’épingle doit être chauffé au rouge pour pouvoir faire un crochet. Comment as-tu fais?
Attention : le crochet se fait uniquement à la fin.
(Matériel prêté dans une pochette : une perle, une punaise, un écrou, une épingle une pince à linge en bois)
2/ Prototypes
Premier prototype à écrou
Deuxième prototype à perle et crochet
Amélioration des prototypes :couplage de deux mobiles
3/ Une évaluation
Tu devras utiliser ton graphique pour la course de précision.
Les consignes sont les suivantes : Trace deux axes. Indique en bout ce qu’ils représentent. Choisis
des échelles. Il faut que ton graphique rentre dans la moitié d’une feuille à petits carreaux. Gradue les
axes et reporte les points.
2m ?
10tr ?
D’après ton graphique, combien de tours donneras-tu pour parcourir 7m ? Explique
comment tu as fait.
4/ Une enquête
Recherche sur internet.
II. / Le sucre
Chapitre 2 : « Les besoins du moteur muscle »
On annonce que les élèves auront à trouver le titre du chapitre à la fin de la séquence.
1) Mise en évidence (~5 à10 min)
Designer un élève du fond de la classe pour venir au tableau. Lui demander oralement
ce qu’il a du faire (consciemment ou pas) pour venir.
Description classique d’un élève λ : « je ne suis levé, j’ai marché, je suis arrivé au
tableau ».
« N’as-tu pas oublié une activité qui s’est produite pendant que tu marchais ? » Il s’agit
de lui faire dire qu’il respirait. Si lui ou la classe ne trouve pas, on les amène au constat
en faisant retour sur la respiration vue précédemment (fréquence respiratoire). On peut
lui demander de mettre la main sur le haut de la poitrine et de compter ses inspirations
et expirations pour retourner à sa place (cela prépare la suite pour la prise de
conscience de la nécessité du comburant)
On pose alors la question : « Quel moteur a-t-il utilisé pour venir ?» J’ai eu un peu
toutes les réponses, du cerveau aux jambes ; « comment sont elles faites ? » On est
arrivé au muscle. On reparle de l’énergie : imaginons qu’on ait un robot « Alexandre »
à la place de l’ « Alexandre humain » : quelle énergie utiliserait-il pour revenir à sa
place ? L’énergie électrique ! Quelle énergie les muscles de « l’Alexandre
humain » ont-ils utilisée? Le problème est lancé. On laisse les élèves face à la
problématique. Ils doivent écrire leurs propositions.
Nouvelle approche du déplacement à partir d’une voiture. Tous parlent de la nécessité
de l’essence. Leur faire comprendre que s’il n’y a que de l’essence dans le moteur, il
ne pourra fonctionner. Et si on mettait une voiture sur la Lune ? A ce point, certains ont
alors dit qu’il fallait de l’air pour que le moteur fonctionne.
2) Information « coup de pouce » (~5 minutes)
« Des messieurs très savants qui ont étudié le fonctionnement du corps humain nous
disent que le muscle utilise des nutriments et du gaz oxygène pour en extraire de
l’énergie »
Où Alexandre peut-il trouver du dioxygéne ?
Quel type de nutriment utilise-t-il ?
On affirme que l’air est un mélange de gaz contenant entre autres du dioxygène.
Pour les nutriments, on pose la question : « que mangent les sportifs avant une
épreuve ? » Les élèves trouvent sans problème que les sportifs mangent des pâtes
avant une épreuve. On dit qu’il s’agit de sucres lents, et qu’on va faire une expérience
avec un autre sucre, celui qu’on met dans les tasses ou les pâtisseries
3) Hypothèse à vérifier : Comment montrer que le sucre et le dioxygène (si on s’y
prend bien) peuvent fournir de l’énergie ?
a./ Attendre les propositions des élèves… !
Que se passe-t-il si on chauffe du sucre ? A quoi doit-on s’attendre ? Les élèves
annoncent la fabrication de caramel.
On fait l’expérience avec une fourchette à deux dents et un briquet.
Le sucre (saccharose) change d’état : il devient liquide mais sous l’effet de la chaleur et
à la température d’environ 150°C. Les molécules sont détruites et une coloration jaune
apparaît. Donc, on n’atteint pas le changement d’état gazeux et la possibilité d’avoir une
combustion avec une flamme.
On présente un dispositif sensible à un vent : une hélice à plat et un support
Bouchon
Après avoir gauchi les pales on crée un vent relatif en montant et en descendant horizontalement
le dispositif, l’hélice tourne dans un sens en montant et en sens inverse en descendant.
Comment fonctionne ce dispositif ? Comment le mettre en œuvre ? Comment créer un vent ?
Propositions des élèves ? Que fait l’air chaud ? Comment avoir de l’air chaud ? Il faudrait faire
brûler le sucre (certains élèves évoquent l’allumage d’un barbecue)
On informe que le sucre peut brûler si on utilise un facilitateur de combustion, la cendre de
cigarette.
.
(C’est l’occasion de parler des dangers du tabac. Sous flexcam, on met un paquet de
cigarette et on demande à un élève de lire les informations recto et verso.)
b./ Dispositif expérimental
Les consignes de sécurité sont données : rien sur la table, précaution pour les
cheveux…etc
Tiges de
cuivre
Gobelet
récupérateur
Le professeur déclenche la réaction avec un briquet. Quand la combustion est amorcée,
les élèves peuvent amener l’hélice au dessus du gobelet.
c./ Observation et description du phénomène par les élèves
La combustion du sucre et de l’oxygène de l’air ont permis de mettre en mouvement des
gaz qui en montant ont entrainé l’hélice en rotation donc elle a acquis de l’énergie de
mouvement. Donc l’hypothèse est vérifiée, le sucre et le dioxygène sont un réservoir
d’énergie chimique.
Annexe 2 : Progression en classe de 6ème pour l’année 2008-2009
Remarques :
Liens avec le français en continuité des séances d’EIST : conception d’un blog (chronique de
l’EIST), 1h par semaine par groupe de 12 pris en charge par un professeur de français et par
un professeur de SVT
Liens avec les mathématiques inscrits en bleu dans le texte à suivre
Problématique 1 : De quoi est fait notre environnement proche ?
(1s)Décrire deux milieux différents (derrière les salles de technologie)
(2s) Découverte des différents objets : vivant, non-vivant, objet naturel et technique : Tout
est fait de matière mais les objets sont différents proportionnalité sur le plan du collège
(2s)La matière a des caractéristiques mesurables (masse et volume, géométrie, tableau, ..)
prise de mesure dans les différents milieux : température, humidité, chaleur, pression
graphique, moyenne.
(2s)Comportement de la matière dans le temps : observation des matériaux de construction,
effet extérieur, comparaison, test de résistance de différent matériau dans le
milieu (plastique, bois, métaux,…)
Intervention d’une entreprise de l’association C.génial Massy ou Ris-orangis
Problématique 2 : Pourquoi la terre est-elle humide dans un milieu et pas dans l’autre ?
(1s)Etat de la matière : solide, liquide, gaz
(1s) Changement d’état de l’eau
Problématique 3 : Quelle est l’action de la température dans les changements d’état ?
(2s) Notion d’échelle : macro, micro, cellule (concombre), atome …proportionnalité
Problématique 4 : Comment expliquer la répartition des mousses, pyrrhocores, dans nos deux
stations ?
(1s) Fabrication simple mais non satisfaisante
(3s) Cahier des charges fonctionnel avec les BTS électrotechnique sur une séance de 2h
puis travail en classe : résistance de l’objet à la température , au vent, contraintes
d’utilisation ( mobilité de la station ), précision des données, choix des outils d’exploitation
des données (dessin technique)
1. Pourquoi le fait-on ? (quel est le besoin à assouvir ?) A quoi ça sert ?
2. Qu’est ce qui existe ? (Internet)
3. Quelle solution choisit-on ?
4. En quoi est-ce fait ?
5. Comment fait-on ? comment l’agencer ?
Répartition du travail :
- entre les groupes de 6ème : « emballage » et sonde température,
luxmètre
- les BTS : électronique et informatique (logiciel de traitement de données)
- 4ème envol : girouette, anémomètre : cahier des charges pour Lycée
Monge
Problématique 5: Quelles matières peut-on utiliser pour fabriquer la station météo (en fonction
du cahier des charges) ?
(3s) Il existe différentes familles de matériaux, ces familles n’ont pas toutes les mêmes
caractéristiques : conductivité, perméabilité, recyclage, résistance, thermique… exploitation
des résultats de résistance (pb 1) calcul de masse et de volume, proportionnalité
(2s) Les élèves déterminent les matières à utiliser pour la fabrication. Fabrication de
« l’emballage » de la station. Deuxième visite de C.génial. Volume, angle, géométrie
Problématique 6 : Pourquoi certains matériaux se dégradent et d’autres pas ?
(3s) Les matériaux d’origine minérale sont transformés par les végétaux (producteurs
primaires) en matière organique puis engagés dans la chaîne alimentaire, et processus
d’oxydation.)
(2s) Les matériaux d’origine organique sont décomposés dans le sol en matière minérale par
les micro-organismes.
La matière artificielle : n’existe pas dans la nature, c’est l’homme qui la transforme.
Visite du Lycée Jacquart, état des lieux de l’avancée du projet
.Problématique 7: Quel est le rôle de l’homme dans la transformation de la matière ?
(2s)galalithe : fabrication d’une matière plastique à partir de matière organique (voyage ?)
Problématique 8 : La fabrication de la station météo est-elle satisfaisante : pour répondre à la
problématique 1 ?
(1s)Assemblage des différentes parties de la station météo (fin avril. Choix du lieu
d’installation et résolution du problème : comment et où la fixer ? Relier la station au réseau
informatique et afficher les données météorologiques dans le hall du collège
(1s) Test de la station et réponse à la question : les composants de l’environnement sont –ils
répartis au hasard ? Statistiques, graphiques, moyennes. Troisième visite de Cgénial
Problématique 9 : la station météorologique peut-elle répondre à toutes les questions
concernant la répartition des composants de l’environnement ?
(1s) Impact de l’Homme sur la répartition des composants de nos deux stations.
Quel projet pour favoriser la biodiversité dans le collège ? (développement durable) lien
avec la classe de 5ème sciences : création d’un espace biodiversité.
2s) dans le cadre d’un développement durable choisir une action du collège (exemple :
recyclage du papier du collège avec visite d’une fabrique de transformation du bois en
papier)
