L'apprentissage des grandeurs est une étape cruciale en maternelle, permettant aux enfants de développer des compétences essentielles en mathématiques et de mieux comprendre le monde qui les entoure. Les activités proposées, basées sur la manipulation et la comparaison, aident les élèves à construire des repères et à acquérir un vocabulaire spécifique. La "bataille des longueurs" est une activité ludique qui permet d'aborder cette notion de manière concrète et amusante.
Importance des Grandeurs en Maternelle
Dès le cycle 1, l'enseignant initie les élèves aux bases de la numération, de la géométrie et de la mesure, compétences fondamentales pour les mathématiques en élémentaire. Cette étape est essentielle pour transmettre aux enfants des représentations correctes du monde qui les entoure et pour les entraîner à développer des raisonnements pertinents. Le travail sur les grandeurs en maternelle se fait progressivement tout au long du cycle.
Définition et Instructions Officielles
L'enseignement des grandeurs à l'école désigne l'étude des caractéristiques mesurables des objets et de leurs représentations (aire, périmètre, longueur, masse, contenance, etc.). En maternelle, ce travail s'appuie essentiellement sur la perception visuelle des élèves et sur des activités de comparaison. Au cycle 2, les enseignements introduisent les unités de mesure conventionnelles (centimètre, gramme, litre, etc.).
Selon le programme de cycle 1, les activités de mathématiques sur les formes et les grandeurs reposent sur deux modalités d'apprentissage :
- La manipulation et la coordination d'actions sur les objets : Pour être capables de caractériser un objet selon des standards de grandeur, les élèves de cycle 1 ont besoin de le manipuler, combinant perceptions visuelles et sensorielles pour construire une représentation précise. L'utilisation d'instruments de mesure conventionnels n'étant pas introduite en cycle 1, la manipulation est fondamentale. Les activités de tri et de comparaison sont les plus adéquates pour développer les aptitudes des élèves à caractériser les objets selon leur taille, leur masse, leur contenance…
- Le langage : Les activités de langage sont primordiales pour pérenniser les connaissances des élèves. Pilier des apprentissages en cycle 1, il permet aux élèves de décrire les objets et favorise ainsi la construction des premières caractéristiques descriptives.
Activités par Section
Petite Section : Premiers Repères
En petite section, les élèves n'ont pas encore de capacité d'abstraction. L'enseignant doit donc proposer des activités ancrées dans le réel et favoriser la manipulation. Pour travailler les grandeurs en maternelle en début de cycle 1, commencez par des comparaisons de taille.
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Une activité possible est le tri d'objets : mettez à disposition des enfants une collection d'objets de même nature et de deux tailles différentes. Demandez-leur de les "ranger". Repérez les élèves qui ont fait le choix de classer selon la taille des objets et appuyez-vous sur ces réponses pour établir un temps de langage durant lequel ils expliquent leur démarche et les critères qu'ils ont choisis pour trier les objets. Profitez de ce moment pour introduire le lexique relatif à l'activité et à l'apprentissage des grandeurs en maternelle (trier, classer, petit, moyen, grand, taille, etc.). Pour aider les élèves, disposez deux bacs vides dans lesquels ils doivent ranger les objets. Pour complexifier l'activité, vous pouvez proposer des objets de trois tailles différentes.
Les activités Montessori, avec du matériel comme la tour d'équilibre rose ou les cylindres à emboîter, permettent une première approche des comparaisons de grandeurs.
Il est important que les objets ou représentations soumis à la comparaison et au tri en petite, moyenne et grande sections soient de même nature. Comparer deux objets différents s'appuie sur l'observation de caractéristiques distinctes, ce qui ne permet pas de construire les connaissances requises pour l'apprentissage des grandeurs en maternelle.
Moyenne Section : Trier, Classer, Ranger
En moyenne section, vous pouvez poursuivre des exercices de classement plus complexes pour travailler les compétences autour des grandeurs en maternelle. Une fois que les élèves sont à l'aise avec la différenciation des objets et leur rangement selon un critère de taille, introduisez des jeux pour consolider leurs connaissances.
Demandez à vos élèves de ranger 3 objets de même nature, mais de tailles différentes. Le critère de petit moyen grand n'est pas donné à l'avance. Les enfants doivent le trouver d'eux-mêmes pour pérenniser la compétence et donner du sens à l'apprentissage. Comme pour les activités de tri en petite section, prévoyez un temps de langage pour que les élèves expliquent leur démarche. Fournissez-leur le vocabulaire adéquat (petit, moyen, grand, plus petit que, plus grand que, du plus petit au grand, du plus grand au plus petit, etc.).
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Vous pouvez adapter cette activité pour aborder des problèmes de comparaison de contenances. Utilisez des bouteilles d'eau remplies, à différents niveaux, de liquides colorés. En les plaçant les uns à côté des autres, les élèves répondent à la question "Quelle est la bouteille la plus remplie ?".
Grande Section : Découverte des Outils de Mesure
En grande section, les activités pour apprendre à trier et classer des grandeurs en maternelle ne font plus uniquement appel à la perception visuelle. Demandez aux élèves de comparer deux ou plusieurs objets, sans qu'ils puissent les mettre côte à côte. En proposant des situations problèmes dans lesquelles les enfants ne peuvent plus s'appuyer sur les stratégies mises en œuvre jusqu'alors, vous allez plus loin dans les connaissances et les démarches. Vous introduisez les limites de la comparaison directe pour différencier des grandeurs.
Vous pouvez par exemple montrer des images de monuments connus et demander lequel est le plus grand. Dans un jeu de questions-réponses, vous orientez les élèves afin qu'ils comprennent que la photo ne permet pas de donner la hauteur exacte des bâtiments. Ils se rendent compte qu'il n'est pas non plus possible de les déplacer pour les comparer à l'œil nu. Ce type de situation problème peut être décliné pour travailler sur la mesure de la masse par exemple. Dans ce cas, vous montrez des couples d'objets de poids différents et demandez aux élèves de dire lequel est le plus lourd.
En mettant vos élèves en réflexion, vous pouvez introduire l'intérêt des outils de mesure comme le mètre ou la balance. Montrez-en certains et procédez à des démonstrations de mesure de grandeurs.
Vous pouvez également procéder à la construction collective d'un outil de mesure en proposant une séquence sur la fabrication d'une toise, qui sera utilisée pour mesurer les élèves et comparer leurs tailles. Commencez par une situation problématique du type "Comment comparer la taille de tous les élèves de l'école ?". Les enfants constateront vite qu'il est difficile d'aligner un si grand nombre d'individus. Puisque vous les aurez préalablement familiarisés avec les instruments de mesure, ils proposeront l'utilisation d'un outil de référence.
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La Bataille des Longueurs : Un Jeu de Cartes Amusant
Un exemple de jeu de révision est la "bataille des longueurs". Fabriquez un jeu de cartes présentant des objets communs de la classe (crayons, ciseaux, pinceaux, etc.) dans différentes tailles. Les cartes sont mélangées et distribuées équitablement entre deux élèves qui les tiennent face cachée. Les enfants jouent au jeu de la bataille en dévoilant une carte à chaque tour. Celui qui a l'objet le plus grand remporte les 2 cartes. Le gagnant est celui qui a obtenu le plus de cartes à la fin du jeu. En fin de moyenne section, vous pouvez matérialiser une graduation sur les cartes avec des pointillés à chaque centimètre et les nombres correspondants. Il s'agit d'un premier repère visuel, sans pour autant introduire le mot et la notion de centimètres.
La blogueuse de "Dessine-moi une histoire" a eu l'idée de proposer des jeux reprenant le même principe que les jeux ci-dessus, mais avec une échelle horizontale. Ce qui est très intéressant pour amener les élèves à l'utilisation de l'outil règle.
Adaptation du Jeu de Bataille pour les Masses
Il est possible d'adapter le jeu de bataille pour travailler sur les masses. Dans ce cas, les élèves vont apprendre à se méfier d'un rapprochement entre taille et masse, à se familiariser avec une procédure de soupèsement en affinant leurs sensations, et s'entraîner à l'usage des comparatifs. Lorsque le soupèsement n'est pas suffisant pour différencier, ou qu'apparaît un désaccord, ils seront amenés à manipuler un instrument de comparaison : une balance ou une paire de pesons placés côte à côte.
L'enseignant devra prévoir plusieurs ensembles d'objets : des ensembles d'objets « lourds », et d'autres d'objets « légers ». Les lots proposés seront de plus en plus difficiles à trier : l'écart entre les 2 ensembles diminuera à chaque nouveau tri. Par exemple, 4 fois la sensibilité barique (Le sens barique est la faculté de sentir le poids d'un objet en le soupesant) pour le premier lot, 2 fois pour le deuxième, 1 fois pour le dernier.
L'espace du jeu peut être divisé en une zone de départ (où sont répartis les objets, numérotés, du lot mixte), une zone centrale de déplacement et une zone d'arrivée (où devront être déposés les objets transportés). Avant toute manipulation, on demande aux transporteurs de nommer les objets. Puis chaque enfant estime les poids « à vue» et choisit, sans les toucher, un objet qu'il pense être « léger » et un autre qu'il pense être « lourd ».
Lors d'une deuxième séance, une phase de représentation permet de rediscuter les résultats obtenus par chacun des groupes. Les activités en classe sont semblables à celles faites dans la salle de jeu. Deux boîtes permettent de déposer les objets triés. La mise en situation peut être le tri d'objets pour un colis postal.
Association d'Objets de Même Poids
Une autre activité consiste à associer des objets de même poids par paires. L'enseignant prépare un ensemble d'objets pouvant être appariés selon le critère de poids, indépendamment des indices visuels. Il en constitue plusieurs lots : dans les premiers qui seront donnés aux élèves, l'écart entre les poids des paires sera plus grand que dans les suivants. Un lot comprend 4 à 8 paires d'objets de même poids, mélangées. Les enfants sont en petits groupes de 6 à 8. Sur l'aire de jeu, sont disposés des cerceaux destinés à accueillir les paires d'objets reconstituées. Les objets sont initialement répartis au hasard à côté des cerceaux. Les enfants doivent comparer deux à deux les objets en les soupesant pour reconstituer les paires. En fin de partie, les enfants du groupe se réunissent pour s'accorder sur les paires à constituer.
Le maître achètera les instruments de mesure (balance à fléau ou paire de pesons) dans le commerce ou les fabriquera lui-même. Dans les deux cas, il faudra les tester. Les élèves vont devoir comparer 2 objets en fonction de leur poids, en utilisant une balance à fléau ou une paires de pesons. Il faut d'abord qu'ils constatent les propriétés des balances en utilisant des objets dont ils savent par ailleurs comparer les poids. La schématisation de la balance et des objets est une tâche trop complexe pour des enfants de cet âge.
Autres Jeux pour Travailler les Grandeurs
Outre le jeu de bataille, d'autres jeux peuvent être utilisés pour travailler les grandeurs en maternelle :
- Jeu de tri : Les objets sont déposés sur la table et les enfants doivent les trier selon un critère donné (taille, poids, etc.).
- Memory : Les objets sont posés sur les cases du plateau de jeu et les enfants doivent retrouver les paires d'objets identiques.
Il existe aussi des jeux dans le commerce, comme le jeu Bata-Waf de Djeco, qui permet de comparer la taille de chiens représentés sur des cartes.
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