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Fabrication de cristaux de sucre Page 1 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre d

Fabrication de cristaux de sucre Page 1 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre de TryEngineering www.tryengineering.org Fabrication de cristaux de sucre Présenté par TryEngineering – www.tryengineering.org Objet de la leçon Cette leçon s’intéresse à la notion d’aire de surface et à la façon dont les cristaux créés à partir de différents sucres changent de forme en fonction de la grosseur des grains de sucre. Les élèves étudient les notions d’aire de surface et de nanostructure, puis travaillent en équipes pour réaliser des expériences pratiques. Sommaire de la leçon La leçon « Fabrication de cristaux de sucre » explique comment les nanostructures peuvent influer sur l’aire d’une surface et comment la grosseur de grains de sucre peut être modifiée sans toutefois en altérer la structure moléculaire. En équipes, les élèves examinent le sucre sous différents états et les effets de ces changements d’état sur la surface et sur la structure moléculaire. Niveaux d’âge 8 à 14 ans. Objectifs Etudier les nanostructures. Etudier les cristaux. Etudier la notion d’aire de surface. Apprendre le travail d’équipe et la résolution des problèmes en groupes. Résultats escomptés à la fin de la leçon Au terme de cette activité, les élèves devraient acquérir une compréhension des sujets suivants : les nanostructures l’aire de surface la résolution des problèmes le travail d’équipe Activités de la leçon Les élèves étudient la façon dont une aire de surface peut changer à l’échelle nanométrique. En équipes, ils explorent différentes formes de sucre de diverses grosseurs. Puis il prédisent comment les cristaux de sucre formés à partir de solutions variées peuvent être différents au niveau moléculaire en fonction de la grosseur des grains de sucre d’origine. Les élèves font des prédictions, effectuent des recherches, puis présentent leurs observations à la classe. Fabrication de cristaux de sucre Page 2 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre de TryEngineering www.tryengineering.org Ressources/Matériaux Documents de ressource aux enseignants (en pièces jointes) Feuilles de travail des élèves (en pièces jointes) Fiches de ressource aux élèves (en pièces jointes) Alignement sur les structures des programmes scolaires Voir la fiche ci-jointe décrivant l’alignement des programmes scolaires. L i e n s I n t e r n e t ( e n a n g l a i s ) TryEngineering (www.tryengineering.org) TryNano (www.trynano.org) National Nanotechnology Initiative (www.nano.gov) ITEA Standards for Technological Literacy: Content for the Study of Technology (www.iteaconnect.org/TAA) NSTA National Science Education Standards (www.nsta.org/standards) NCTM Principles and Standards for School Mathematics (http://standards.nctm.org) Lecture recommandée (en anglais) The Science of Sugar Confectionery (ISBN: 0854045937) Understanding Nanotechnology (ISBN: 0446679569) Activité d’écriture facultative Rédigez une dissertation ou un paragraphe expliquant comment l’aire de la surface de sucres sous différentes formes peut être importante pour un pâtissier qui souhaite enrober des beignets de sucre. Aurait-il davantage besoin de sucre cristallisé que de sucre glace ? Pourquoi ou pourquoi pas ? Fabrication de cristaux de sucre Page 3 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre de TryEngineering www.tryengineering.org Fabrication de cristaux de sucre Pour les enseignants : Alignement sur les structures des programmes scolaires Remarque : Tous les plans de leçons de cette série sont alignés sur les normes nationales pour l’enseignement des sciences (National Science Education Standards), établies par le Conseil national de recherche des Etats-Unis (National Research Council) et approuvées par l’Association nationale des enseignants des sciences des Etats-Unis (National Science Teachers Association), et le cas échéant, sur les normes internationales d’enseignement de la technologie pour l’alphabétisation technologique (International Technology Education Association's Standards for Technological Literacy) ou sur les principes et normes en matière de mathématiques scolaires établis par le Conseil national américain des enseignants en mathématiques (National Council of Teachers of Mathematics' Principals and Standards for School Mathematics). Normes nationales pour l’enseignement des sciences de la maternelle au primaire (4 à 9 ans) NORME DE CONTENU A : Enquête scientifique Au terme de leurs activités, tous les élèves devraient acquérir : Les aptitudes nécessaires pour réaliser des enquêtes scientifiques Une compréhension de l’enquête scientifique NORME DE CONTENU B : Sciences physiques Au terme de leurs activités, tous les élèves devraient acquérir une compréhension : Des propriétés des objets et des matériaux NORME DE CONTENU E : Science et technologie Au terme de leurs activités, tous les élèves devraient acquérir : Des aptitudes de conception technologique NORME DE CONTENU G : Histoire et nature de la science Au terme de leurs activités, tous les élèves devraient acquérir une compréhension de : La science en tant qu’aventure humaine Normes nationales pour l’enseignement des sciences de la CM2 à la quatrième (10 à 14 ans) NORME DE CONTENU A : Enquête scientifique Au terme de leurs activités, tous les élèves devraient acquérir : Les aptitudes nécessaires pour réaliser des enquêtes scientifiques Une compréhension de l’enquête scientifique NORME DE CONTENU B : Sciences physiques Au terme de leurs activités, tous les élèves devraient acquérir une compréhension : Des propriétés et des changements de propriétés de la matière NORME DE CONTENU E : Science et technologie Au terme des activités effectuées de la CM2 à la quatrième, tous les élèves devraient acquérir : Des aptitudes de conception technologique Une compréhension de la science et de la technologie Fabrication de cristaux de sucre Page 4 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre de TryEngineering www.tryengineering.org Pour les enseignants : Alignement sur les structures des programmes scolaires (suite) Principes et normes en matière de mathématiques scolaires (6 à 18 ans) Mesure Comprendre les attributs mesurables des objets, ainsi que les unités, systèmes et procédés de mesure. Mettre en œuvre les techniques, outils et formules appropriés pour déterminer des mesures. Connexions reconnaître et appliquer les mathématiques dans des contextes extérieurs aux mathématiques. Normes pour l’alphabétisation technologique – Tous âges La nature de la technologie Norme 1 : Les élèves acquerront une compréhension des caractéristiques et de la portée de la technologie. Technologie et société Norme 6 : Les élèves acquerront une compréhension du rôle de la société dans le développement et l’utilisation de la technologie. Fabrication de cristaux de sucre Page 5 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre de TryEngineering www.tryengineering.org Fabrication de cristaux de sucre Pour les enseignants : Ressource aux enseignants But de la leçon Cette leçon s’intéresse à la notion d’aire de surface et à la façon dont les cristaux créés à partir de différents sucres changent de forme en fonction de la grosseur des grains de sucre. Les élèves explorent les notions d’aire de surface et de nanostructure, puis travaillent en équipes pour réaliser des expériences pratiques, notamment le développement de cristaux à partir de différents échantillons de sucre. Objectifs de la leçon Etudier les nanostructures. Etudier les cristaux. Etudier la notion d’aire de surface. Apprendre le travail d’équipe et la résolution des problèmes en groupes. Matériaux Fiche de ressource aux élèves Feuilles de travail des élèves Microscope ou vidéomicroscope à utiliser en classe Expérience de dissolution : Un jeu de matériaux par équipe : o Deux verres ordinaires ou gradués, propres et résistants à la chaleur , d’une capacité d’au moins 950 ml (qui peuvent aussi être utilisés pour l’expérience de cristallisation), eau tiède, 1 cuillerée à café de sucre cristallisé, 1 cuillerée à café de sucre glace Expérience de cristallisation : Un jeu de matériaux par équipe : o Deux verres ordinaires ou gradués, propres et résistants à la chaleur , d’une capacité d’au moins 950 ml, 2 morceaux de ficelle de coton fin 1,5 fois plus longs que la hauteur des verres, 2 crayons ou bâtonnets, poids à accrocher à la ficelle (rondelle, vis), 600 g de sucre cristallisé, 300 g de sucre glace, 500 ml d’eau très chaude (manipulée par un adulte) Marche à suivre 1. Montrez aux élèves les divers documents de référence à leur disposition. Ces documents peuvent être lus en classe ou donnés à lire à la maison la veille. 2. Expérience de dissolution : a. Les élèves versent 250 ml d’eau tiède dans chacun des deux verres. b. Ils ajoutent une cuillerée à café de sucre glace dans un verre et une cuillerée à café de sucre cristallisé dans l’autre. c. Ils observent lequel se dissout le plus vite et répondent aux questions concernant l’impact de l’aire de surface sur les résultats Fabrication de cristaux de sucre Page 6 sur 15 Elaboré par IEEE dans le cadre de TryEngineering www.tryengineering.org Fabrication de cristaux de sucre Pour les enseignants : Ressource aux enseignants (suite) Marche à suivre (suite) 3. Expérience de cristallisation : a. L’enseignant (ou un adulte) verse d’abord 250 ml d’eau très chaude dans chacun des deux verres. b. Les élèves ajoutent 600 g de sucre cristallisé et 300 g de sucre glace dans des verres individuels et mélangent pour dissoudre le sucre : l’eau apparaît parfaitement claire une uploads/Science et Technologie/ comment-fabriquer-les-cristaux-de-sucre-15-pdf.pdf