Fiche de préparation d'un problème ouvert

Cycle 3
Classe : testé en CM2
Durée : 60mn prévues, on peut aussi découper cette séance en deux parties
Matériel : cahier d'essai, affiche papier, feutres
Enoncé du problème :


On a trois boîtes noires, deux boîtes blanches et des jetons.
On veut ranger les jetons dans les boîtes.
Attention ! Quand les boîtes sont de la même couleur, elles doivent contenir le même nombre de jetons.
Est-il toujours possible de ranger les jetons de cette façon ?
( L'énoncé est lu silencieusement par les enfants, vérifier la bonne compréhension. )

Déroulement de la séquence :

PHASE 1 :
Recherche individuelle pour répondre à la question.
Objectif : Expérimentation aléatoire avec des nombres choisis par les enfants.
On a choisi de répondre : " Ce n'est pas précisé." si les enfants demandent le nombre de jetons ou s'ils évoquent la question des boîtes vides.
Mise en commun : synthèse des premiers essais à organiser sous forme de débat entre les enfants.
On relance l'activité pour les enfants qui n'ont pas fait d'essai en suggérant de choisir un nombre pour expérimenter.

PHASE 2 :
Consigne : " Pour chaque nombre de jetons que vous avez choisi, n'y a-t-il qu'une seule façon de ranger dans les boîtes ? "
Recherche individuelle.
Objectifs : Mettre au travail les inactifs, vérifier, continuer à expérimenter.
Mise en commun : demander quelques réponses : " Qui a trouvé une solution pour son nombre, deux solutions, trois etc. ..."
Croiser les réponses pour montrer que pour un nombre de jetons il y a plusieurs solutions.
Exemple : Pour le nombre 24 j'ai trouvé 5 solutions.

PHASE 3 :
Consigne : " Maintenant vous allez essayer de trouver toutes les solutions possibles pour 26 jetons. "
Recherche en groupe de quatre ou cinq enfants.
Objectif : Mettre en commun les recherches, les comparer, les justifier, les valider, les présenter à toute la classe sur une grande affiche.

PHASE 4 :
Analyse collective des affiches : argumentation par les élèves, discussion.
Objectif : mise en évidence de la nécessité d'un langage commun en mathématique.

COMMENTAIRES
En mathématique pure, ce problème équivaudrait à résoudre l'inéquation suivante : 2a + 3b = N ( solution )
Il est évident que cette démonstration n'est pas envisageable en CM2.
Par contre, il est certain que des enfants mettront en oeuvre des stratégies tendant à prouver que pour
un nombre donné de jetons, on trouve un nombre fini de solutions.
(astuce pour trouver rapidement toutes les solutions)

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