Ce que ces fiches font travailler
Décrire un échantillon par son état, sa masse et son volume ; convertir sans changer de grandeur ; trier des matériaux par leurs propriétés physiques ; nommer les quatre changements d'état ; lire un palier sur un relevé de température ; et prévoir laquelle de deux couches de liquides se trouve au-dessus.
Chaque réponse est calculée par le module avant que la fiche ne soit produite : les conversions, le classement des matériaux, la température du palier, la masse d'un volume qu'on n'a pas pesé.
Le tout en cinq formats différents, chacun employé exactement deux fois.
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Fiche 1 — la mesure et son unité
Une masse, un volume, et le pont que la sixième ajoute : 1 L vaut 1 dm^3.
Le premier attendu du programme tient en une phrase : « Décrire un échantillon de matière à l'aide du vocabulaire scientifique et des grandeurs physiques : masse, volume. » Deux grandeurs, et pas une seule.
La masse se mesure avec une balance et s'écrit en grammes ; le volume se lit sur une éprouvette graduée et s'écrit en millilitres. Confondre les deux est la faute la plus banale du chapitre, et elle a une conséquence immédiate : on ne convertit jamais une masse en volume.
Le cours moyen convertissait déjà des unités de masse. La sixième ajoute les unités de volume, et surtout le pont entre leurs deux familles : un litre vaut exactement un décimètre cube, un millilitre vaut exactement un centimètre cube.
C'est ce pont que les deux dernières lignes du tableau font franchir. Sans lui, un volume mesuré à l'éprouvette et un volume écrit en centimètres cubes resteraient deux choses qu'on ne peut pas comparer.
Une conversion reste dans sa famille d'unités.
- Quatre conversions
- Trois lignes à cocher
- Deux questions de mesure
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Fiche 2 — trier des matériaux
L'aimant ne trie pas les métaux : il en attrape deux et laisse les autres.
Le programme demande de « comparer et trier différents matériaux sur la base de leurs propriétés physiques », et il nomme lesquelles : la conductivité thermique ou électrique, et la capacité à interagir avec un aimant.
Ces trois propriétés ont un point commun : elles se testent sans abîmer l'objet. On approche un aimant, on branche un fil, on chauffe une extrémité. La réponse ne dépend ni de la couleur, ni de la forme, ni du prix.
Les métaux conduisent l'électricité et la chaleur ; le verre, le bois, le papier et le plastique ne conduisent ni l'une ni l'autre. C'est pourquoi une casserole est en métal et son manche en plastique.
Mais l'aimant, lui, ne suit pas cette frontière, et c'est tout l'intérêt de la fiche. Le tableau contient huit matériaux dont quatre métaux, et deux de ces métaux ne collent pas à l'aimant. Une bague en or n'y colle pas davantage.
Le tri se fait sur une propriété, pas sur une famille.
- Huit matériaux à ranger
- Trois lignes à cocher
- Deux questions de tri
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Fiche 3 — solide, liquide, gaz
Deux questions suffisent à reconnaître un état, et quatre noms à dire le passage.
Le programme définit les trois états par deux propriétés, et pas autrement : « solide (forme et volume propres), liquide (volume propre et absence de forme propre) et gazeux (ni forme propre ni volume propre) ».
Deux questions suffisent donc à reconnaître un état, et elles se posent dans cet ordre. Le corps garde-t-il sa forme ? Garde-t-il son volume ? Un glaçon répond oui deux fois, l'eau du robinet non puis oui, l'air d'un ballon non deux fois.
Le tri de la fiche porte sur la première question, celle de la forme, et il réserve une surprise : les liquides et les gaz tombent du même côté. Ce n'est donc pas la forme qui les sépare, c'est le volume.
La seconde partie nomme les quatre changements d'état. La leçon n'en explique qu'un seul, la fusion ; les trois autres se retrouvent à partir d'une scène de la vie courante, en regardant d'où le corps part et où il arrive.
Ce qui sépare un liquide d'un gaz est le volume.
- Sept corps à ranger
- Quatre traits à tracer
- Deux questions sur les états
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Fiche 4 — la température au cours du temps
Un morceau plat sur la courbe, et le changement d'état est trouvé.
Voici l'attendu que la sixième ajoute au cours moyen, et il demande un graphique : « Relever l'évolution de la température au cours du temps lors du refroidissement ou de l'échauffement d'un corps et identifier les éventuels paliers de température lors des changements d'état. »
La courbe de cette fiche suit une bouteille d'eau placée au congélateur. La température descend régulièrement, puis quelque chose se produit : elle cesse de bouger pendant plusieurs relevés. Ce morceau plat est un palier, et il signale un changement d'état.
Pendant un palier, le corps continue de perdre de la chaleur et pourtant le thermomètre n'avance plus : toute la chaleur échangée sert au changement d'état. La température ne repart qu'une fois celui-ci terminé.
L'association qui suit ne se recopie pas de la leçon. Deux températures s'y retiennent, celles de l'eau ; les deux autres se placent en rangeant les corps les uns par rapport aux autres, ce que trois comparaisons suffisent à faire.
Un palier, c'est un changement d'état en cours.
- Une courbe à lire
- Quatre traits à tracer
- Deux questions sur le palier
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Fiche 5 — masse et volume
À même volume, le plus léger surnage : la couche du dessus se calcule.
Deux attendus se rejoignent sur cette dernière fiche : « Exploiter la relation de proportionnalité entre masse et volume d'un corps homogène » et « Mettre en évidence expérimentalement un critère pour prévoir la position respective de deux couches liquides non miscibles superposées ».
La proportionnalité d'abord. Verser deux fois plus de sirop donne deux fois plus de masse ; la courbe monte régulièrement, et un point effacé se retrouve sans rien mesurer. On passe d'un volume à l'autre par une multiplication simple, jamais par un rapport entre une masse et un volume.
Le critère des couches ensuite, et le programme le donne lui-même : comparer les masses POUR UN MÊME VOLUME. La leçon donne ce que pèsent cent millilitres de quatre liquides ; le plus léger de deux liquides forme la couche du dessus.
Encore faut-il qu'ils ne se mélangent pas. L'eau et le sirop se mélangent, et la question ne se pose alors plus : le module refuse même de répondre pour une paire miscible, parce qu'il n'y a pas deux couches à ranger.
À volume égal, le plus léger monte.
- Une courbe à compléter
- Trois verres à remplir
- Deux questions de comparaison
Compétences travaillées
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Masse et volume, deux grandeurs
On ne convertit pas des grammes en litres : une conversion reste dans une même famille d'unités.
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Le pont de la sixième
1 L vaut 1 dm^3 et 1 mL vaut 1 cm^3 : c'est ce qui relie les deux familles de volumes.
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L'aimant ne trie pas les métaux
L'aluminium et le cuivre sont des métaux, et l'aimant les laisse. Seuls le fer et l'acier collent.
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Un palier signale un changement d'état
La température cesse de bouger : toute la chaleur sert au changement, et non au thermomètre.
Ce que la sixième ajoute au cours moyen
Le programme de sciences et technologie du cycle 3 est écrit en deux colonnes : ce qui est exigible en fin de cours moyen, et ce qui l'est en fin de sixième. Les cinq fiches sont tirées de la seconde, et l'écart entre les deux colonnes est plus net qu'on ne l'imagine.
Le cours moyen convertit des unités de masse ; la sixième y ajoute les unités de VOLUME, et le pont entre les litres et les unités cubiques. Le cours moyen observe des changements d'état ; la sixième relève une température au cours du temps et identifie les paliers. Le cours moyen distingue les matériaux fabriqués de ceux qu'on trouve dans la nature ; la sixième les trie par leurs propriétés physiques.
Et une chose n'y est pas. Le texte précise que ces mesures « préparent l'introduction du concept de masse volumique au cycle 4 » : ce concept n'appartient donc pas à la sixième, et il n'apparaît sur aucune de ces fiches.
Pourquoi le tri par l'aimant a besoin d'un contre-exemple
Demander à un élève de trier des matériaux avec un aimant paraît simple. Ça ne l'est que si le tableau contient de quoi le surprendre.
Si l'on n'y met que du fer, du verre, du bois et du plastique, l'élève réussit l'exercice avec une règle fausse — « les métaux collent, les autres non » — et rien ne la lui montre. Le tableau des fiches contient donc de l'aluminium et du cuivre : deux métaux, deux conducteurs, et deux matériaux que l'aimant laisse passer.
C'est une exigence écrite dans le code qui produit les fiches, pas une intention. Tant qu'un métal au moins n'échappe pas à l'aimant, la production s'arrête. La couverture de l'article montre d'ailleurs ces quatre métaux et leurs deux réponses différentes.
Méthode et vérification
Le programme dit lui-même où s'arrête ce chapitre : les mesures de masse et de volume « préparent l'introduction du concept de masse volumique au cycle 4 ». La masse volumique n'est donc nulle part sur ces cinq fiches, et pas parce qu'un relecteur y a veillé : le module qui produit les fiches ne sait pas diviser une masse par un volume. La fonction qui passe d'un volume à un autre emploie un rapport de VOLUMES, et elle refuse même un rapport qu'un élève de sixième ne poserait pas de tête. Un second contrôle relit tout de même la prose, puisqu'une phrase, elle, s'écrit à la main. Le reste suit le même principe : quel liquide forme la couche du dessus n'est écrit nulle part, il est calculé en comparant deux masses relevées pour le même volume ; la température de fusion n'est pas annoncée, elle se lit dans le palier du relevé ; et le tri par l'aimant porte un contre-exemple obligatoire. Ce dernier point mérite qu'on s'y arrête : l'erreur la plus fréquente du chapitre est de croire que l'aimant attire tous les métaux. Un corpus qui ne contiendrait que du fer confirmerait cette erreur au lieu de la défaire, et un contrôle refuse de produire tant qu'un métal au moins n'échappe pas à l'aimant.
- Programme de sciences et technologie du cycle 3, arrêté du 15 juin 2023 (BO nº 25 du 22 juin 2023), thème « Matière, mouvement, énergie, information », colonne de la classe de sixième. Les attendus repris ici sont cités mot pour mot : « Décrire un échantillon de matière à l'aide du vocabulaire scientifique et des grandeurs physiques : masse, volume », « Réaliser des expériences ou exploiter des documents pour comparer et trier différents matériaux sur la base de leurs propriétés physiques (conductivité thermique ou électrique, capacité à interagir avec un aimant) », « Relever l'évolution de la température au cours du temps lors du refroidissement ou de l'échauffement d'un corps et identifier les éventuels paliers de température lors des changements d'état », « Effectuer des conversions d'unités de masse et de volume » et « Mettre en évidence expérimentalement un critère pour prévoir la position respective de deux couches liquides non miscibles superposées (comparaison de leurs masses pour un même volume) ». Ce texte est celui en vigueur en sixième depuis la rentrée 2023.
