Et que ça pousse! - La germination

Cette SAÉ a été créée par Geneviève Morin, conseillère pédagogique en science et technologie dans le cadre d'un projet d'animation pédagogique pour les enseignant.e.s de la Commission scolaire de Montréal.

- d'apprendre ce qu'est l'étape de la germination dans le cycle de vie d'une plante.

- de mettre en oeuvre une démarche d'investigation (énoncer une hypothèse, planifier une expérimentation, réaliser l'expérimentation, prendre des mesures et les noter).

- d'utiliser du vocabulaire relatif au thème de l'agriculture et des végétaux.

- d'apprendre que l'agriculture est un des domaines de la technologie.

Cette SAÉ s'étendra sur quelques jours. Voici la répartition du temps nécessaire :

• Une dizaine de minutes pour la lecture de l'album Les aventures Agricoles d'Harry l'Agriculteur. Prévoir plus de temps si l'on fait une lecture interactive.
• Environ 1 période (50-60 minutes) pour les sections contexte, question, idées initiales, hypothèse, planification
  • Cette durée peut varier si l'on fait tout écrire aux élèves ou si l'on décide de ne pas consigner tout au cahier.
• Une vingtaine de minutes : Amorce de la réalisation (préparer les graines pour la germination en fonction de la planification et faire une première observation/mesure).
  • Il peut être nécessaire de faire l'amorce de la réalisation le lendemain ou une autre journée afin d'avoir en main tout le matériel.
• Une dizaines de minutes, chaque jour : Réalisation (Observations et mesures quotidiennes)
• Variable selon les classes : Création du diagramme à partir des données (facultatif, mais fortement suggéré)
• Une trentaine de minutes : Bilan 
• Encore plus de temps si l'on veut exploiter les questions proposées la fin du cahier.

Français

• Le vocabulaire

Cette SAÉ permet d'enrichir le bagage lexical des élèves en introduisant du vocabulaire relatif aux végétaux et au monde agricole. Une partie de ce vocabulaire est en lien avec la progression des apprentissages en science et technologie, mais beaucoup de mots sont simplement un enrichissement.

Le vocabulaire des végétaux et de l'agriculture est riche en mots polysémiques, mais aussi en possiblités poétiques. À exploiter au besoin!

• Lire et apprécier des textes variés

La lecture de l'album est en soi un lien interdisciplinaire. On pourra l'utiliser pour travailler, entre autres, les prédictions, les hypothèses de la suite du récit (ex. : en page 16, on peut demander les hypothèses des élèves).

Mathématique

• La mesure

Dans cette SAÉ, les élèves devront assurément mesurer des longueurs (en cm ou mm), les capacités ou volumes de liquides (en ml ou en gouttes) et du temps (en jours). De plus, il est possible que les élèves aient besoin de mesurer la température (ce qui est fortement recommandé).

• La statistique

Il sera nécessaire de consigner les données mesurées dans un tableau.

Ensuite, il sera pertinent de représenter ces données à l'aide de diagrammes (à ligne brisée) pour les interpréter.

Air

Adaptation

Agricole, agriculture, agriculteur

Anatomie d'une plante :

• racine
• tige
• feuilles
• fleur
• fruit
• graine

Animal, animaux

Cultiver, culture

Besoin

Eau

Élevage

Étapes de croissance d'une plante

• germination (germer)
• croissance du jeune plant
• Floraison
• Fructification

Plant, plante

Reproduction

• Reproduction sexuée

Respirer

Sol

Terre

Végétal, végétaux

Vivant

Expérimenter

Facteur expérimental

Hypothèse

Illustrer

Mesurer

Noter

Planifier

Observer

Schéma

Témoin

Céréale

Culture

Culture maraichère

Champ

Charrue

Cotylédon

Embryon

Exploitation agricole

Ferme

Grain

Haricot

Herse

Légume

Légumineuse

Moisson, moissonnage, moissonneuse-batteuse

Planter

Plantule

Potager

Pousse, pousser

Radicule

Récolte

Sarcleuse

Semaille, semeuse, semis

Sillon

Tégument

Terreau

Tigelle

Tracteur

• Graines à faire germer - prévoir plusieurs graines par équipe (minimum 3, idéalement 5 à 10)
  • On peut utiliser plusieurs variétés de graines. Les haricots (ou autres légumineuses) sont souvent choisis puisqu'on voit bien leur germination et qu'ils sont faciles à manipuler sans briser le germe. On a déjà tenté l'expérience avec des graines de sésame, des graines de tournesol et tout ce qu'on retrouve en sachet pour faire des semis. À vous de choisir!
  • Version économique : utiliser des graines entières (non décortiquées) qu'on retrouve à l'épicerie. Préférer les graines "bio" ou non irradiées.
  • Pourquoi autant de graines? 
    • Parce qu'en science, on ne peut pas se fier à ce qui est observé une seule fois.
    • Parce que lorsqu'on travaille avec du vivant, il arrive que notre matériel ne soit pas...vivant! Certaines graines ne germeront tout simplement pas.
  • Attention aux graines à semis qui sont enduites d'un fongicide. On doit assurer le lavage des mains après leur manipulation.
  • Attention aux allergies. Certains enfants sont très sensibles. En théorie, vous les connaissez déjà.
• Instruments de mesure
  • Longueurs : préférer les rubans à mesurer aux règles (une plantule, c'est fragile et ça ne pousse généralement pas en ligne droite.)
  • Thermomètres
  • Cylindres gradués et compte-gouttes : pour mesurer l'eau ou les liquides.
• Le reste du matériel dépendra de ce qui est testé par les élèves. Voici des exemples de ce qui peut être nécessaire :
  • petits contenants qui accueilleront les graines (ex. : petits pots de compote ou de yogourt individuels)
  • tampons de ouate (ex. : ceux pour démaquiller)
  • terre à semis
  • terre noire
  • sable
  • eau
  • boite (pour servir d'écran à la lumière)
  • lampe
  • etc.

Pour cette SAÉ, les TIC pourront être utiles de la façon suivante :

• Documenter la germination en prenant des photos.
  • Et pour les "cracks" : pourquoi ne pas programmer une prise de photo (ex. : une photo par minute) pour voir le déroulement de la germination?
• Noter des données dans un chiffrier numérique (Excel, Numbers, Google Sheets, etc.)
  • Plutôt que d'avoir à tracer un tableau et le diagramme, pourquoi ne pas utiliser le chiffrier qui permet de faire cela plus rapidement?
  • Pour aller un peu plus loin : toutes les équipes qui travailleront sur le même facteur expérimental pourraient noter les données dans un même fichier disponible sur OneDrive.

Contexte et déclencheur : L'album  Les aventures Agricoles d'Harry l'Agriculteur  (ou tout autre album de votre choix qui présente l'agriculture)

• La lecture de cet album permet d'introduire un champ technologique essentiel pour les humains: l'agriculture. On y découvre un type d'agriculture : celle des végétaux. Il est aussi possible de parler d'élevage avec les élèves, mais cela ne sera pas en lien avec le reste de la tâche.
• Numérotation des pages : l'album n'est pas numéroté. Pour nous y repérer rapidement, nous commençons la page 1 à la première page illustrée de l'album. Ainsi la première double page sera numérotée 1 et 2, la suivante (celle qui est repliée) est numérotée 3 et 4 et ainsi de suite.
• Il est possible de lire tout l'album d'un trait avec les élèves. Mais nous vous proposons des temps d'arrêt afin de bien exploiter certaines dimensions complémentaires à la SAÉ qui suivra. Les voici :
  • Avant et au début de la lecture : ce qu'on connait de l'agriculture. La première case du cahier de l'élève permet d'explorer ce que les élèves connaissent de l'agriculture. Voici des questions qui peuvent alimenter la discussion (attention de ne pas toutes les explorer, car le temps de réalisation de la tâche montera en flèche!) :
    • À quoi sert l'agriculture?
    • Qui fait de l'agriculture? Où? (Ne pas oublier de dire qu'il s'en fait en ville (ex. : les fermes Lufa).
    • À partir de la première double page (pages 1 et 2) : Quels sont les différents types d'agriculture? Que produisent les agriculteurs? (ex. : des aliments végétaux, des aliments animaux, mais aussi des fibres pour les vêtements comme le coton, le lin, la laine, la soie)
    • Avec la page repliée de l'album (pages 3 et 4)  pour quelques exemples : Quels outils utilisent les agriculteurs?
  • Pages 5 et 6 : Si désiré, on peut exploiter cette double page pour faire remarquer que l'album présente un agricultueur français (de France) et que le printemps par là-bas est plus hâtif qu'au Québec.
  • Pages 8 et 9 : Nous proposons que cette double page soit le déclencheur de la tâche. Il est donc possible d'arrêter la lecture à ce moment. Continuer la lecture ne serait pas un problème : à vous de juger ce qui est le mieux pour votre classe!

La question

• Plusieurs questions peuvent être posées à partir de la thématique de l'agriculture, mais nous vous proposons de cibler celle de la germination. Ainsi, on demandera aux élèves ce qui est nécessaire pour qu'une graine puisse germer.
• Attention : germer, ce n'est pas toute la croissance. Ce n'est que le début.

Les idées initiales - Des conceptions peut-être erronées

• Il est probable que les élèves confondent les besoins des plantes pour leur croissance et leur développement à ce qui est vraiment nécessaire pour qu'une graine puisse germer. Or, pour une simple germination, les besoins de la graine ne sont pas si nombreux et les élèves les découvriront.
• Il est donc essentiel de garder des traces de ces conceptions initiales pour y revenir au moment du bilan. 
  • Pas le temps de faire écrire les élèves parce qu'ils ne sont pas de rapides scripteurs? Pourquoi ne pas utiliser le TNI ou un simple enregistrement?

L'hypothèse - Choisir un seul facteur expérimental

• Pour savoir ce qui est réellement nécessaire aux graines pour leur germination, "on ne peut demander qu'une seule question à la fois aux graines" et ces dernières nous répondront alors simplement (oui, non ou plus ou moins).
• Chaque élève ou chaque équipe (on recommande des dyades) doit choisir une seule hypothèse à tester.
• Avec plusieurs hypothèses testées en classe, nous pourrons partager le fruit de nos découvertes.

La planification - Étape cruciale

• L'hypothèse est choisie. Il faut maintenant expérimenter. Mais on ne se lance pas les yeux fermés dans une expérimentation scientifique. On va donc inviter les élèves à planifier leur expérimentation. Voici quelques questions pour les guider :
  • Quelle était la question déjà?
  • Quelle hypothèse as-tu choisi?
  • Quel matériel est nécessaire pour ton expérimentation?
  • As-tu pensé à un témoin?
  • Quelles mesures vas-tu prendre? Avec quel(s) intrument(s)?
  • Comment es-tu certain.e que tu travailles avec un seul facteur expérimental?
  • Et, puis, à la fin : comment vas-tu noter tes données et tes observations?
• Finalement, on doit se rappeler que "planifier", ce n'est pas de rédiger un protocole, surtout pour des élèves qui en sont à leur tout premier contact avec ce type d'expérimentation. Ainsi, le type de traces pourra varier en fonction des préférences de l'élève. On pourrait toutefois privilégier des traces avec un croquis annoté.
• Le crayon de couleur différente : un allié pour noter nos réajustements
  • Il est normal de réajuster notre planification en cours d'expérimentation. On demandera alors aux élèves d'utiliser un crayon d'une autre couleur afin qu'ils puissent nous montrer les ajustements effectués.

La réalisation - jour après jour

• Cette expérimentation demandera aux élèves de faire des observations et des mesures (si possible) pendant quelques jours.
  • Combien de jours? Cela peut dépendre des graines utilisées.
  • Les élèves devraient utiliser un tableau pour noter les mesures et les observations. Si l'on utilise un chiffrier numérique, les observations peuvent être notées à l'aide de la fonction "commentaires".
• On arrête à quel moment? Il serait pertinent que les élèves voient l'apparition des premières feuilles et même qu'on les voit verdir (ce qui se fera seulement si elles sont en présence de lumière).
• Pour l'interprétation des données, il est fortement recommandé de faire un diagramme. Les élèves devront prendre soin de ne pas oublier les journées de fin de semaine dans leur tableau et leur diagramme et cela même s'ils n'ont pas effectué de mesure.

Le bilan

• On ne le dira jamais assez souvent : le bilan est l'étape la plus importante. C'est à ce moment qu'on s'assure que les élèves ont fait des apprentissages et que ce qu'ils ont appris est adéquat.
• Confirmer ou infirmer l'hypothèse: Il n'y a pas de bonne réponse à cette SAÉ. Les élèves découvriront que peu d'éléments (assez d'eau et présence d'air, d'oxygène, température assez chaude) sont absolument nécessaires pour la germination. Or, les élèves qui verront leur hypothèse infirmée (ex. : la lumière ou le sol sont nécessaires à la germination) auront la chance de faire aussi des découvertes scientifiques. Il est parfois (souvent!) nécessaires de valoriser ces découvertes.
• Les autres dimensions du bilan :
  • Puisque l'investigation scientifique dans un contexte d'apprentissage ne permet généralement pas de répéter et parfaire l'expérience vécue, les autres questions posées au bilan permettent aux élèves d'avoir une idée d'une réelle démarche scientifique rigoureuse. Prendre le temps d'échanger sur ces questions est donc important.

D'autres apprentissages en lien avec les plantes ou l'agriculture

• À la toute fin du cahier, nous proposons des questions complémentaires à la SAÉ pour faire des apprentissages ou même pour initier d'autres SAÉ. À utiliser au besoin et selon le temps dont vous disposez. Mais attention de ne pas empiéter sur les connaissances du 3e cycle (ex. : la photosynthèse).
• Qu'est-ce qu'une graine? 
  • Vous trouverez dans Le planificateur de sciences une SAÉ complémentaire où les élèves découvrent ce qu'est une graine. C'est en fait une SAÉ dirigée (pas de planification à faire par les élèves) où l'on propose la dissection d'une graine de haricot. À utiliser avant, pendant ou après la présente SAÉ.

Nicolas, C. et Badel, R. (2012). Les Aventures Agricoles d'Harry l'Agriculteur. Paris, France : Albin Michel Jeunesse.

Cette tâche sera expérimentée en classe au printemps 2019. Nous pourrons alors remercier les enseignant.e.s après cette validation.