États de la matière pour les enfants : comment l'expliquer de manière ludique ?

L'eau disparaît-elle ? Pourquoi la pluie tombe-t-elle ? Ci-dessous, nous allons répondre à ces questions en présentant des expériences à faire à la maison.

Rédigé et vérifié par la professeure Samanta Ruiz.

Dernière mise à jour : 04 avril, 2023

Enseigner les états de la matière aux enfants peut sembler un peu compliqué, mais ce n’est pas le cas si vous le faites avec une approche didactique appropriée et de manière ludique.

Les enfants ont la capacité de se faire des représentations de la réalité qui les entoure et d’imaginer des solutions aux problèmes. Ils planifient des actions, testent et vérifient la validité des procédures.

En fait, leur curiosité est innée. C’est pourquoi le monde de la science ne leur est pas étranger et, au contraire, peut être très amusant.

Qu’est-ce que la matière ?

Tout ce qui nous entoure, y compris nous-mêmes, est constitué de matière, qui est la somme de particules très petites en portions, avec une certaine masse et un certain volume.

Ces parties microscopiques qui la composent sont unies par des forces de cohésion qui déterminent les états dans lesquels la matière se présente. Il en existe trois types :

• Solide. Les particules sont très unies, ordonnées et ne bougent pratiquement pas. Le résultat est une matière rigide, de masse et de volume constants.
• Liquide. Avec des forces d’attraction plus faibles, les particules ont une plus grande liberté de mouvement et de glissement ; par conséquent, les liquides n’ont pas de forme, ils s’écoulent. La matière dans cet état n’a pas de forme définie, mais s’adapte plutôt au lieu qui la contient (une jarre, une bouteille, le lit d’une rivière, etc.).
• Gazeux. Dans cet état, il n’y a presque pas de forces de cohésion entre les particules, qui se déplacent donc dans n’importe quelle direction. Les gaz prennent la forme du récipient qui les contient et se répandent dans tout l’espace disponible à l’intérieur de celui-ci.

Un article scientifique recommande d’être attentif au fait que la transformation de la matière est due à des échanges d’énergie qui modifient sa température.

États de la matière pour les enfants : quels sont les processus de changement ?

Comme nous l’avons vu, la matière a la qualité de pouvoir changer d’état lorsqu’elle est soumise à l’action de la température et de la pression.

Une excellente façon pour les enfants d’apprendre comment se produisent les changements d’état est de les guider dans leurs premiers pas dans la méthode scientifique : observer, réfléchir, expérimenter, puis poser des questions à partir de là.

Son application encourage le travail en équipe et l’apprentissage par l’expérience en les confrontant à l’actualité. Cela permet de générer des concepts faciles à comprendre et à appréhender.

À la maison ou à l’école, l’idée est que les plus petits puissent, avec des explications et des expériences ludiques, apprendre la science en faisant de la science.

Des expériences à faire chez soi pour expliquer les états de la matière aux enfants

Maintenant que nous avons déjà des connaissances sur les différents états de la matière, abordons le sujet des changements d’état avec une série d’expériences amusantes.

1. Pourquoi le chocolat fond-il dans la main ?

Les enfants adorent le chocolat, alors cette expérience attirera instantanément leur attention ! Dans un premier temps, nous observons que le chocolat est à l’état solide, avec un certain volume. Comme nous l’avons déjà mentionné, ses particules sont fortement unies pour conserver leur forme.

Maintenant, prenons le chocolat avec la main pendant un moment. Au fur et à mesure que la chaleur passe de la main au chocolat, l’augmentation de la température provoque un « désordre » de sa structure moléculaire et la matière perd progressivement sa forme. Si on exerce une pression, le processus est plus rapide.

Le chocolat fond et passe à l’état liquide, renversé dans la main. Une explication amusante du passage de l’état solide à l’état liquide ou fusion.

2. La glace emprisonne les choses

Préparez un récipient avec de l’eau et un petit objet dedans, comme un caillou ou une bille. Laissez les enfants jouer avec, mettre leurs mains dans l’eau, transférer le liquide dans un autre récipient et attraper l’objet. Quelle température sentent-ils ? Quelle est la forme de l’eau ? Peuvent-ils sortir l’objet de l’eau ?

Mettez le récipient au congélateur puis présentez-le à nouveau aux plus petits et posez-leur les mêmes questions. Les différences dans les réponses expliquent le processus de solidification : lorsque l’eau liquide est soumise à de basses températures, ses particules s’attirent plus fortement et cessent de bouger, se transformant en glace.

Dans cet état, l’eau a une structure moléculaire plus ordonnée et aucun mouvement entre ses composants. L’objet est emprisonné dans la structure et ne pourra s’échapper que lorsque la glace subira une pression et se brisera, ou sera soumise à une forte température et se retransformera en eau.

3. Faire de la pluie avec une casserole

Pour cette explication, vous devez mettre de l’eau dans une casserole et la porter à ébullition. Couvrez-la et éteignez le feu. Une fois qu’elle a un peu refroidi, enlevez le couvercle et demandez immédiatement aux enfants ce qu’ils voient. Le nuage monte-t-il et disparaît-il ?

Ce nuage qui sort de la casserole est de la vapeur d’eau et cela signifie que le liquide, sous l’action de la température, a changé son état en gazeux, c’est-à-dire que ses particules ne s’attirent plus mais se répandent : c’est le processus d’évaporation. C’est ainsi que les nuages se forment.

Soulevez le couvercle et montrez aux plus petits les gouttes qui se sont formées à sa surface et comment elles tombent sous forme de pluie. Que se passe-t-il maintenant ? Encore de l’eau ?

Dans cette expérience, l’eau passe de l’état liquide à l’état gazeux, puis redevient liquide. Lorsque des particules de vapeur chaude entrent en collision avec la surface plus froide du couvercle, de la condensation se produit et des gouttelettes d’eau liquide se forment. Lorsque celles-ci s’unissent, elles augmentent leur volume et tombent sous leur propre poids. C’est ainsi que se produit la pluie !

Apprenez les états de la matière avec des explications amusantes

L’apprentissage par enquête, dans lequel les enfants construisent des connaissances scientifiques en répondant à des questions à travers des expériences, est une façon très amusante de trouver des explications aux processus de changement d’état de la matière.

En tant que stratégie pédagogique, la méthode scientifique devient transversale ; les étudiants nourrissent une pensée critique et développent des compétences cognitives.

Travailler avec des éléments du quotidien leur permet d’appréhender rapidement les concepts, puisqu’ils sont eux-mêmes impliqués dans la recherche. Ainsi, expliquer les états de la matière aux enfants est facile si on applique des méthodes appropriées et si on guide les plus petits pour qu’ils fassent eux-mêmes leurs propres découvertes scientifiques.