La balance pédagogique : un outil d’apprentissage à l'école maternelle, élémentaire et au collège

Cette balance pédagogique permet de peser et comparer des liquides et des solides. Les enfants découvrent les notions d'équilibre, de poids. Ils peuvent visualiser des concepts mathématiques à travers des activités ludiques. Voici plusieurs propositions d'activités adaptées pour la maternelle, l'élémentaire et le collège. En s'amusant, les enfants développent leur esprit scientifique et leurs compétences en mathématiques.

Cet article est une collaboration commerciale avec Easytis : je présente du matériel pédagogique que je juge pertinent. J'ai pu choisir cette balance qui présente un potentiel bien intéressant. Vous pouvez vous procurer cette balance sur le site d'Easytis.

A. Découvrir la balance en maternelle : apprendre avec des jeux autour de l'équilibre

En maternelle, il est important de laisser les enfants explorer librement la balance en présence de l'enseignant, puis d'introduire des jeux pour découvrir la notion d'équilibre et les termes "plus lourd", "plus léger" en comparant des objets ou des liquides. Les élèves ont naturellement envie d'expérimenter, c'est un moment de joie et d'apprentissage pour eux. Précision : enlever les mini poids de la balance en maternelle.

Activité 1 : découverte libre de la balance

Objectif : familiariser les enfants avec la balance, observer ses mouvements et comprendre les notions d'équilibre, du "plus lourd", "plus léger".

Comment faire ?

• Présentez une balance simple et laissez les enfants expérimenter librement :
  • Placez un objet dans un bac, puis dans l’autre, pour montrer comment la balance bouge.
  • Laissez les enfants choisir eux-mêmes les objets à placer.
• Encouragez-les à tester des objets de tailles et poids différents :
  • Observez ensemble si un objet plus gros est toujours plus lourd.
• Posez des questions simples :
  • Que se passe-t-il si on ajoute un autre objet ?

Exemple pratique :

• Fournissez des objets variés (blocs en bois, petites peluches, jouets en plastique, etc.).
• Demandez aux enfants de prédire lequel est le plus lourd avant de tester avec la balance.

Pourquoi c'est important ?

En laissant les enfants jouer librement avec la balance en maternelle, ils apprennent en s'amusant de manière intuitive et naturelle. Cette exploration stimule leur curiosité et leur envie de comprendre comment les objets réagissent avec la balance.

Ils développent ainsi leurs capacités d’observation, de raisonnement et de motricité fine de manière ludique. En expérimentant par eux-mêmes, ils commencent à formuler des hypothèses simples et à débattre entre eux : "Non, ne pose pas cette voiture, pose l'éponge pour que ça soit pareil."

L'enseignant est présent, il observe, il peut être le maître du temps pour laisser chaque enfant être le "maître de la balance." Cette phase de découverte pose les bases nécessaires pour des apprentissages plus structurés à venir, comme la comparaison ou la notion d’équilibre.

Activité 2 : jeu collaboratif pour équilibrer la balance

Objectif : apprendre à ajuster les poids pour atteindre l’équilibre, tout en enrichissant le vocabulaire.

Comment faire ?

1. Attribuez un côté à un enfant et un autre pour vous ou pour un autre enfant. Placez un objet ou versez de l’eau dans un bac et dites : "Mon côté est plus lourd, il faut trouver l'équilibre avec la balance. Que peux-tu ajouter de ton côté ? Nous gagnons ensemble si la balance trouve l'équilibre."
2. L’enfant ajoute des objets dans le bac opposé. S’il dépasse l’équilibre, c’est à vous, ou à l'autre enfant, de rajouter de l'eau dans l'autre bac.
3. Continuez le jeu jusqu’à atteindre un équilibre parfait, ou du moins si les deux bacs ne touchent plus la table. Encouragez l’enfant à observer et ajuster progressivement.
4. Remarque : des enfants peuvent être impatients de placer des objets. Invitez-les à attendre que la balance s'ajuste : elle peut prendre quelques secondes. Les enfants apprennent à être patients !

Pourquoi c'est important ?

Cette activité collaborative développe des compétences sociales et cognitives. L’enfant apprend à coopérer, à observer, et à ajuster ses choix pour atteindre un objectif commun. Elle enrichit également leur vocabulaire en les plaçant dans des situations où ils doivent verbaliser leurs actions : "Je vais ajouter un cube pour équilibrer."

Enfin, cette activité offre à l’enseignant une occasion d’observer les stratégies des enfants qui expérimentent.

Activité 3 : Comparer et trier des poids

Objectif : introduire la comparaison de poids entre objets et développer la capacité de classement des élèves.

Comment faire ?

1. Proposez un jeu de classement :
   • "Il faut ranger ces objets dans l’ordre du plus léger au plus lourd."
   • Ou : "Quel est l’objet le plus lourd ? Quel est l’objet le plus léger ?"
2. Laissez les élèves formuler des hypothèses :
   • "À ton avis, qui est le plus lourd ?"
   • "Comment ranger les objets à ton avis ?"
   Notez leurs hypothèses ou prenez des photos des propositions.
3. Demandez-leur comment vérifier s’ils ont raison.
4. Utilisez une balance pour vérifier si les prédictions sont correctes.
5. Aidez-les à formuler un bilan :
   • "Avec la balance, je sais que la voiture est plus lourde que le feutre."
6. Pour aller plus loin, proposez ce défi :
   • "Trouvez deux objets qui ont le même poids."

B. Utiliser la balance en élémentaire : expériences scientifiques et jeux mathématiques

En élémentaire, les activités peuvent être plus structurées, mais restent ludiques. Les enfants approfondissent les notions de masse, d'équilibre, d'unité de mesure. Ils peuvent également visualiser des égalités mathématiques grâce à la balance.

Activité 1 : Visualiser les multiplications avec des masses

Objectif : travailler la multiplication avec les masses.

Comment faire ?

1. Situation exemple avec 4 x 5 = 20. Placez un poids fixe (ex. : 20 grammes) dans un bac.
2. Demandez aux élèves "D'un côté de la balance, j'ai un poids de 20 grammes. Combien faut-il de poids de 5 grammes pour équilibrer la balance ?"
3. Conclure la multiplication : "20 grammes, c’est 4 fois 5 grammes."

Exemple pratique :

• Utilisez des poids standardisés de 5 grammes, 10 grammes, et 20 grammes pour varier les défis.
• Faites tester différentes combinaisons : "Et si on utilisait un poids de 10 grammes et deux de 5 grammes ? Cela marche-t-il ?"

Pourquoi c'est important ?

Cette activité permet aux élèves de relier les concepts abstraits de la multiplication à une expérience concrète. En manipulant les poids, ils visualisent les relations mathématiques et renforcent leur compréhension des unités de mesure.

Elle encourage également le raisonnement logique : les élèves doivent tester différentes combinaisons pour atteindre l’équilibre, ce qui développe leur esprit critique et leur persévérance.

Activité 2 : décomposer une masse, un problème mathématique

Objectif : travailler la décomposition des nombres en utilisant une balance.

Comment faire ?

1. Prenez un problème concret comme : "Un plateau contient 2 poids de 20 grammes, soit 40 grammes. Quels poids de 5 grammes et 10 grammes peut-on utiliser pour atteindre cette masse ?"
2. Demandez aux élèves de manipuler les poids pour explorer différentes combinaisons.
3. Encouragez-les à verbaliser leurs solutions : "Si je mets 10 g, il me reste encore 40 g à équilibrer. Que puis-je ajouter ?"
4. Introduisez la notion de décomposition additive :
   • "40 grammes, c’est 2 poids de 10 grammes et 4 poids 5 grammes."
   • "40 grammes, c’est aussi 4 poids de 10 grammes."

Exemple pratique :

• Donnez plusieurs problèmes similaires : "Comment obtenir 40 g avec des poids de 5 g et 10 g seulement ?"
• Proposez un défi : "Trouvez trois façons différentes d’équilibrer 40 g."

Pourquoi c'est important ?

Cette activité aide les élèves à comprendre la décomposition des nombres tout en renforçant leurs compétences en addition. La manipulation concrète leur permet de visualiser comment les nombres se combinent pour atteindre un total donné.

Elle développe également leur capacité à résoudre des problèmes, à tester différentes solutions, et à expliquer leur raisonnement, ce qui est essentiel pour leur progression en mathématiques.

Activité 3 : Comparer et mesurer des liquides

Objectif : relier la masse au volume et découvrir les unités standardisées.

Comment faire ?

1. Remplissez un bac avec une quantité précise d’eau (ex. : 100 ml).
2. Demandez aux élèves d’équilibrer cette masse avec des poids standardisés (ex. : 100 g).
3. Ajoutez d’autres liquides dans un second bac (ex. : huile, jus, eau salée) et comparez les différences de masse pour un même volume.
4. Montrez que certains liquides, comme l’eau salée, sont plus denses que l’eau pure, ce qui change leur masse pour un même volume.

Pourquoi c'est important ?

Cette activité permet aux élèves de relier des concepts concrets comme le volume et la masse avec des unités standardisées. En utilisant des liquides, ils découvrent également des notions scientifiques comme la densité et la masse volumique, tout en manipulant des outils pratiques.

Elle développe également leur capacité à comparer et mesurer, ainsi qu’à raisonner logiquement sur la base de leurs observations.

C. Utiliser la balance au collège : visualiser des équations et expérimenter en sciences

Au collège, la balance devient un support pour illustrer des concepts encore plus abstraits en mathématiques et en sciences.

Activité 1 : Expérience, conservation de la masse

Objectif : illustrer la loi de conservation de la masse à travers des expériences simples.

Comment faire ?

1. Pesez séparément de l’eau et du sel avant de les mélanger.
2. Une fois le sel dissous, pesez la solution obtenue et observez que la masse totale reste identique.

Exemple pratique :

• Faites varier les quantités de sel et d’eau pour montrer que la proportion ne change pas la conservation de la masse.

Pourquoi c'est important ?

Cette expérience aide les élèves à comprendre que, même lorsque les états des substances changent, leur masse totale reste identique. Ils apprennent ainsi une loi fondamentale des sciences physiques, tout en manipulant des objets concrets.

Elle favorise également l'observation, l'analyse, et la formulation d'hypothèses vérifiables, des compétences essentielles dans les démarches expérimentales.

Activité 2 : Résolution d’équations linéaires

Objectif : introduire des équations simples de manière visuelle et tactile.

Comment faire ?

1. Placez 50 g (2 poids de 20g et 1 de 10g) dans un bac. Dans l’autre, placez un poids de 10 g.
2. Demandez aux élèves combien de poids de 5 g sont nécessaires pour équilibrer la balance.
3. Expliquez l’équation correspondante pas à pas :
   • "5x + 10 = 40 + 10."
   • "5x, c'est le nombre de poids de 5 g."
   • "Je peux supprimer les poids de 10 g de chaque côté"
   • "5x = 40."
   • "Combien faut-il de poids de 5 g pour arriver à 40 g ?"
   • "Je connais mes tables de multiplication, donc x = 8."
   • "Il faut 8 poids de 5 grammes, je peux vérifier en posant les poids."

Pourquoi c'est important ?

Cette activité rend les équations abstraites plus compréhensibles en permettant aux élèves de les manipuler physiquement. La balance devient un outil visuel qui traduit les concepts mathématiques en une expérience concrète.

Elle développe également leur logique mathématique et leur capacité à résoudre des problèmes par étapes, ce qui est essentiel pour aborder des concepts plus complexes en algèbre.

D. Vidéo de présentation de la balance liquide + solide