Ma maison, ma planète... et moi !

Séquence 4-L'eau dans l'habitat
Auteurs : david Wilgenbus(plus d'infos)
Myriam Ahmed-Yahia(plus d'infos)
Anne Clémenson(plus d'infos)
Raphaële Héliot(plus d'infos)
Résumé :
Au cours de cette séquence de deux séances (dont une optionnelle), les élèves apprennent que l’eau douce ne représente qu’une infime proportion de toute l’eau disponible sur Terre, ce qui en fait une ressource précieuse. Ils constatent que l’on consomme beaucoup d’eau au quotidien, et souvent pour un usage qui ne nécessiterait pas d’eau potable. Les élèves imaginent alors comment limiter la consommation d’eau par des gestes simples et par la récupération des eaux de pluie.
Publication : 1 Novembre 2011

Séance 4-1 (optionnelle) : L'eau sur Terre

Durée 1 h
Matériel
  • Pour chaque élève
    • une feuille de papier millimétré
  • Pour chaque groupe
  • Pour la classe
    • un planisphère
Objectifs
  • Savoir comment sont réparties les différentes formes sous lesquelles on trouve de l’eau sur Terre
  • Comprendre que l’eau potable est précieuse
Compétences
  • Respecter des consignes simples en autonomie
  • Utiliser les unités de mesure usuelles
  • Utiliser des instruments de mesure
  • Effectuer des conversions
  • Construire quelques représentations simples : graphiques
Dominante Mathématiques
lexique Eau douce, eau potable, eau salée, eau d’infiltration, nappes phréatiques

Question initiale

Le maître interroge la classe entière : On dit que la Terre est une « planète bleue » : savez-vous pourquoi ? Les enfants répondent facilement que cette appellation est due à la grande quantité d’eau sur Terre. Il pose alors la question suivante : Pourquoi, dans ce cas, dit-on que l’eau est précieuse, qu’il ne faut pas la gaspiller ?

La discussion s’oriente sur le fait que la plupart de l’eau disponible n’est pas potable. L’eau potable est rare et indispensable… donc précieuse.
Au cours de cette discussion, la classe élabore une définition simple de l’eau potable. Comme, par exemple : Une eau est dite potable quand elle peut être consommée sans danger par les êtres humains. Notamment, on peut évoquer ce qu’il peut y avoir, dans l’eau, qui fasse qu’elle ne soit pas potable : du sel, des bactéries, des polluants, etc.
Le maître oriente la discussion sur les différents états de l’eau (quels sont-ils ?)… et les différents « réservoirs » d’eau sur Terre : Où trouve-t-on de l'eau ? Dans quel état est cette eau ? Le planisphère de la classe permet à tout le monde de visualiser les océans, calottes polaires, lacs et grands fleuves.

Recherche

Les élèves doivent, individuellement, représenter les proportions des différents réservoirs telles qu’ils se les imaginent.

La consigne est la suivante : La bande de 10 cm représente toute l'eau que l'on trouve sur Terre. Partage cette bande en quatre parties, chaque partie représentant un réservoir d'eau. La taille des différentes parties doit correspondre à la quantité d'eau qu'on trouve dans chaque réservoir. Par exemple, si on pense que l'eau salée représente la moitié de toute l'eau présente sur Terre, la longueur de la bande « eau salée » doit être la moitié de la longueur totale.

ecohabitat_diagramme_ce_que_je_pense

Note pédagogique

  • Il est plus aisé d’utiliser une bande de 10 cm de long. La bande est alors graduée en 100 (millimètres), ce qui donne directement des proportions en pourcentages (voir plus bas).
  • Il est préférable, avant de laisser les élèves en autonomie, de se mettre d’accord sur un code de couleur. Cela facilitera grandement les comparaisons.
  • Les feuilles sont collées dans les cahiers d’expériences. Les élèves savent en général que l’eau douce (hors calottes polaires) est assez rare… mais ne se rendent pas compte à quel point. Ils pensent par exemple qu’elle représente au moins 10 % de toute l’eau disponible sur Terre. Nous verrons, plus loin dans la séance, que c’est beaucoup moins !

Recherche (étude documentaire)

Le maître distribue alors une photocopie de la fiche XIII à chaque groupe d’élèves. Cette fiche présente les différents réservoirs d’eau sur Terre, ainsi que les quantités correspondantes ramenées à 10 l d’eau (un seau). Le travail consiste, dans un premier temps, à convertir les quantités de façon à avoir la même unité partout.

Mise en commun

La mise en commun permet de s’assurer que chacun a compris le mécanisme de conversion entre les litres, les décilitres et les millilitres. Les calculs nous permettent d’obtenir un tableau similaire, mais avec une seule unité (colonne de droite) :

Réservoirs d’eau sur Terre Comparaison, ramenée à 10 l d’eau (=100 dl)
Océans, mers, lacs salés… (97 %) Seau d’eau salée : 9,7 l (= 97 dl)
Glaciers, calottes glaciaires… (2 %) Eau douce, gelée : 2 dl
Eaux souterraines (0,9 %) Eau douce, mélangée à la terre : 90 ml (= 0,9 dl)
Lacs d’eau douce, cours d’eau, humidité du sol… (0,1 %) Eau douce : 10 ml (= 0,1 dl)

Note scientifique

  • Les pourcentages ont été arrondis pour plus de simplicité. En réalité, les proportions respectives sont 97,5 %, 1,7 %, 0,7 % et 0,1 %. Ces nombres nous donnent directement les proportions, en pourcentages (colonne de gauche), puisque le volume de base est de 100 dl.

Trace écrite

Individuellement, chacun revient sur sa feuille millimétrée et dessine, à côté de son estimation du début de séance, les véritables proportions des réservoirs d’eau sur Terre. L’eau douce de surface (lacs, rivières) est si rare qu’on ne peut même pas la représenter sur ce graphique : il faudrait un trait d’un dixième de millimètre d’épaisseur ! Les deux graphiques, côte à côte, permettent de réaliser que l’eau douce est beaucoup plus rare que ce que l’on imagine a priori.

ecohabitat_diagramme_comparatif

Conclusion

La classe prend alors conscience de la rareté d’eau douce sur Terre et du fait que la plus grande partie de cette eau douce n’est pas directement accessible (elle est sous forme de glace, ou en sous-sol). Finalement, l’eau douce directement accessible ne représente que 0,1 % de toute l’eau présente sur Terre. Cette proportion est la même qu’entre un seau d’eau et une cuillère à soupe ! L’enseignant revient sur ce qui a été dit en début de séance, à propos de la distinction entre eau douce et eau potable. Seule une toute petite partie de cette eau douce peut être considérée comme potable. L’eau potable est donc très rare !

Note scientifique

  • L’eau douce est en partie une « eau de flux », au sens où elle n’est pas entièrement stockée, mais renouvelée (par le cycle de l’eau : évaporation, condensation…). Cependant, ce renouvellement n’est pas assuré partout dans les mêmes proportions (en raison des climats, reliefs…) et l’on doit également tenir compte de la pollution de l’eau. L’eau douce reste donc une ressource précieuse (pour plus de détails, voir l’éclairage scientifique, page 33 et suivantes).
  • Cette subtilité nous semble hors du champ de l’école primaire, c’est la raison pour laquelle nous traitons l’eau douce comme si elle était stockée dans un réservoir. Nous nous concentrons donc sur la petitesse de ce réservoir pour en conclure que l’eau douce est rare et donc précieuse.

Les élèves notent sur leur cahier d’expériences la conclusion élaborée collectivement. Par exemple :
Bien qu'il y ait beaucoup d'eau sur Terre, il y a très peu d'eau douce et encore moins d'eau potable. Cette eau est donc précieuse : il ne faut pas la gaspiller.

Prolongement

Cette séance peut donner lieu à une manipulation permettant de se représenter plus concrètement les proportions citées plus haut. Avec un seau d’eau de 10 l, du sel, un verre doseur, un bac à glaçons, un petit verre et une cuillère à soupe, on visualise les différents réservoirs d’eau sur Terre.

 

Séance 4-2 : L'eau dans l’habitat

Durée 1 h
Matériel

Pour chaque élève :

Objectifs
  • Repérer les différents postes d’utilisation de l’eau dans la maison
  • Rechercher comment économiser l’eau
Compétences
  • Réaliser une enquête
  • Imaginer un dispositif (sous forme de dessin) permettant de répondre au problème posé
Dominante Eau potable, eau traitée, circuits des eaux pluviales et domestiques
lexique Sciences et technologie

Recherche (à la maison)

Les élèves vont s’intéresser à l’utilisation de l’eau dans l’habitat, en commençant par relever, pièce par pièce, quels sont les points d’eau, les appareils branchés sur l’arrivée d’eau, les rejets dans les eaux usées… Il ne faudra pas oublier de comptabiliser certains branchements qui ne se voient pas forcément au premier coup d’œil, comme l’arrosage du jardin, par exemple. La fiche XIV aide les élèves dans cette recherche.

ecohabitat_seance_4-2_wilgenbus_01

Mise en commun (en classe)

Les résultats de l’enquête sont compilés et comparés. Pour le moment, on ne tient pas compte de la colonne « Qu’y a-t-il dans les eaux usées ? », car cette information sera exploitée en fin de séance. On remarque qu’on utilise beaucoup d’eau au quotidien (un Français consomme entre 150 et 200 l d’eau par jour). Il s’agit toujours d’eau douce… et très souvent d’eau potable, alors que cela n’est pas nécessaire dans la majorité des cas. On remarque, de plus, que l’eau potable utilisée est souillée par différents polluants (excréments, déchets alimentaires, produits de nettoyage…).

Le maître demande alors à la classe : Pour toutes ces utilisations, a-t-on toujours besoin que l’eau soit potable ? On conclut que l’eau utilisée pour l’arrosage du jardin, le lavage de la voiture, les toilettes… n’a pas besoin d’être potable. En revanche, il faut de l’eau potable pour les utilisations sanitaires : boire, cuisiner, faire la vaisselle, se laver.

Note scientifique

  • En France, la réglementation oblige d’utiliser de l’eau de ville (potable en général) pour l’alimentation, la vaisselle, le bain et la douche. L’eau de pluie peut être utilisée dans tous les autres cas, en particulier le lavage du linge (mais pas de la vaisselle).

Recherche

Le maître demande aux élèves de réfléchir, collectivement, à des solutions qui permettraient d’utiliser autre chose que de l’eau potable pour les usages non alimentaires.

Quelle solution simple pourrait-on mettre en place ? Peut-on imaginer plusieurs circuits d'eau pour les différents usages ? Où peut-on trouver de l'eau douce, autrement qu'au robinet ?

La récupération des eaux de pluie est facilement évoquée. Le maître distribue alors à chaque élève la fiche XV présentant une maison en coupe avec différents points d’eau. Chacun dessine alors les deux circuits d’eau (eau de pluie récupérée, eau potable distribuée par la ville), en prenant garde de relier les bons appareils aux bons circuits.

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Mise en commun

On vérifie collectivement que les différents points d’eau ont été convenablement reliés. L’enseignant veille à ce que les élèves prennent conscience qu’un traitement élémentaire de l’eau de pluie est nécessaire. Par exemple, il faut installer des filtres pour que l’eau ne transporte pas de résidus solides (terre, cailloux, feuilles…).
Cette mise en commun est également l’occasion de revenir sur l’enquête réalisée par les élèves : « Qu’y a-t-il dans les eaux usées ? ». On s’interroge sur le devenir des eaux souillées (excréments, restes alimentaires, produits de nettoyage…) et l’on s’aperçoit que ces eaux doivent être dépolluées avant d’être rejetées dans la nature.
Il est donc important de veiller à limiter les pollutions domestiques. Parmi les gestes à adopter, on trouve par exemple : jeter les peintures, huiles… à la déchetterie plutôt que dans les égouts, utiliser des produits d’entretien moins polluants et en moins grande quantité.

Conclusion

La classe élabore collectivement une conclusion qui sera notée dans les cahiers d’expériences et sur l’affiche de la classe. Par exemple :
Pour préserver les ressources en eau, on doit éviter le gaspillage (fermer les robinets, prendre des douches plutôt que des bains ) et utiliser le moins possible de produits polluants. On peut également récupérer les eaux de pluie, utilisables pour les toilettes, la lessive, le jardinage.

Prolongement multimédia

l'eau dans l'habitat

Dans cette animation multimédia, conçue par La main à la pâte et la Cité des sciences, l’enfant identifie, dans un premier temps, tous les postes de consommation d’eau dans la maison, puis il installe un circuit de récupération des eaux de pluie. Cette animation est disponible, avec d’autres, dans l'espace élève de ce site.

Autres prolongements

  • Travailler sur le traitement des eaux usées : filtration, décantation, etc.
  • Rapporter en classe une facture d’eau et calculer la consommation moyenne par personne. Comparer avec la quantité d’eau utilisée pour la boisson (deux litres par jour et par personne).

Addons