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NUMERATION AU CYCLE 3 Bruno Canivenc, IUFM, Université dAix-Marseille.

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1 NUMERATION AU CYCLE 3 Bruno Canivenc, IUFM, Université dAix-Marseille

2 PLAN 1) Numération entière du cycle 2 à la classe de sixième 2) Numération fractionnaire et décimale du cycle 3 à la classe de sixième 3) Conséquences sur les progressions annuelles

3 1) Numération entière du cycle 2 à la classe de sixième

4 Numération entière du cycle 2 à la sixième Lessentiel de la numération entière est construit de la GS au CM2, le collège devra consolider les acquis et introduire quelques autres écritures (2,3 millions en sixième; puissances de 10 et écriture scientifique en quatrième pour les petits et les grands nombres) Évaluations : des lacunes dans la compréhension de la valeur des chiffres dans un nombre et dans la maîtrise des grands nombres pour un nombre significatif délèves

5 Numération entière du cycle 2 à la sixième Rôle déterminant du cycle 2 dans la construction de la notion de dizaine, centaine, millier dunités Importance de la manipulation effective de matériel de numération pour percevoir la dizaine comme un regroupement de dix unités et comme un tout (idem pour la centaine) et de la verbalisation pour atteindre labstraction. Regroupement et échange sont complémentaires Importance de la frise numérique linéaire et du tableau avec des lignes de dizaines pour sapproprier lordre et la régularité dans lécriture des nombres

6 Numération entière du cycle 2 à la sixième

7 Numération entière du cycle 2 à la sixième Limportance de la reconnaissance immédiate est bien connue pour les premiers nombres et souvent travaillée à partir des doigts, de la constellation du dé et parfois dautres matériels (cartes à 10, boîte de Picbille…) La reconnaissance immédiate de paquets de 10 ou de deux paires de mains(je vois 3 paquets de 10 ou 3 paires de mains, on me montre donc 30) est souvent moins systématisée, elle est pourtant une aide précieuse pour reconnaître 35 sans dénombrer les 35 éléments présentés, pour peu quon entraîne par ailleurs la récitation de la suite à partir de n et de 10 en 10

8 Numération entière du cycle 2 à la sixième Difficultés dans lécriture des dizaines 70, 80 et 90 atténuées par lintroduction simultanée des dizaines 60 et 70 dune part, 80 et 90 dautre part. Penser aussi à lutilisation des cartons du type de ceux utilisés dans la pédagogie Montessori : carrés des unités, rectangles des dizaines, rectangles plus grands des centaines, etc… qui se placent lun sur lautre pour ne pas « perdre » le 0 de la dizaine quand on écrit 64 à partir de 60 et 4, il est seulement caché !

9 Numération entière du cycle 2 à la sixième

10 Rien ne justifie limportance accordée dans les manuels et dans les évaluations de classe à la question : « quel est le nombre de dizaines dans 325? » Lénorme difficulté de vocabulaire plaide pour utiliser longtemps une formulation du type : « combien y a-t-il de paquets de 10? » ou « combien y a-t-il de dizaines en tout? ».

11 Relations arithmétiques entre nombres Les programmes énoncent trois types de relations différentes mais complémentaires : double, moitié ou demi, triple, quart : ces expressions ne sont pas forcément reliées aux fractions. En effet, elles font appel à des relations fondamentales entre les nombres qui doivent être connues : la moitié de 30 est 15 ; le quart de 80 est 20 ; relations entre des nombres dusage courant : les décompositions additives et multiplicatives des nombres 100, doivent faire lobjet dune attention particulière. Par exemple : 100 = 20 × 5 ; 100 = 4 × 25 ; 100 = 10 × 10 ; 100 = ; 100 = ; 25 est le quart de 100 ; 100 : 4 = 25 la notion de multiple : peut être abordée dès le CE2. Elle permet de mettre en évidence une caractéristique de certains nombres (par exemple, dans 30, il y a 6 fois le nombre 5 ). Le travail sur la division dépend de la qualité de cet apprentissage, bien différent de létude de critères de divisibilité qui ne sont pas exigibles.

12 Les grands nombres Voir deux extraits du document « Ressources pour faire la classe, Le nombre au cycle 3 » -Lien entre les unités avec la collection détoiles organisée dans lespace, page 17 -Plusieurs techniques de dénombrement dune collection organisée avec du matériel de numération, page 20

13 Les grands nombres La contextualisation des grands nombres dans des domaines disciplinaires divers est indispensable : les longueurs : distance Paris/New York : km (environ km), distance Paris/Sydney : km, distance moyenne Terre/Lune : km, distance moyenne Terre/Soleil : km ; les aires : superficie de la France : km2 (soit millions de m2, ou m2), superficie du Portugal : km2 ; les masses : masse de déchets électriques, en France, en 2007 : tonnes le temps : apparition des algues : il y a dannées, apparition des plantes à fleurs : il y a dannées, nombre de secondes en une semaine : secondes ; la monnaie : prix dun avion (exemple de lAirbus A380… à ce jour) : euros, montant du Smic.. mais aussi en géographie : population de Marseille, de la France, de lUnion Européenne, de la Terre

14 Numération entière du cycle 2 à la sixième Repères pour la progressivité des apprentissages CPCE1 Connaître (savoir écrire et nommer) les nombres entiers naturels inférieurs à 100 Produire et reconnaître les décompositions additives des nombres inférieurs à 20 Écrire une suite de nombres dans lordre croissant ou décroissant Connaître (savoir écrire et nommer) les nombres entiers naturels inférieurs à Repérer et placer ces nombres sur une droite graduée, les comparer, les ranger, les encadrer Écrire ou dire des suites de nombres de 10 en 10, de 100 en 100, etc.

15 Numération entière du cycle 2 à la sixième Repères pour la progressivité des apprentissages CE2CM1 Les nombres entiers jusquau million Connaître, savoir écrire et nommer les nombres entiers jusquau million Comparer, ranger, encadrer ces nombres Connaître et utiliser des expressions telles que : double, moitié ou demi, triple, quart Connaître et utiliser certaines relations : entre 5, 10, 25, 50, 100, entre 15, 30 et 60 Les nombres entiers jusquau milliard Connaître, savoir écrire et nommer les nombres entiers jusquau milliard Comparer, ranger, encadrer ces nombres La notion de multiple : reconnaître les multiples des nombres dusage courant : 5,10, 15, 20, 25, 50

16 Numération entière du cycle 2 à la sixième Le programme de la classe de sixième, dans la partie » Nombres et Calculs » détaille les capacités suivantes: -Connaître et utiliser la valeur des chiffres en fonction de leur rang dans lécriture dun entier ou dun décimal -Associer diverses désignations dun nombre décimal : écriture à virgule, fractions décimales -Comparer deux nombres entiers ou décimaux, ranger une liste de nombres -Encadrer un nombre, intercaler un nombre entre deux autres -Placer un nombre sur une demi-droite graduée -Lire labscisse dun point ou en donner un encadrement -Donner une valeur approchée décimale dun décimal à lunité, au dixième, au centième près.

17 Numération entière du cycle 2 à la sixième Le programme de sixième précise en commentaires : -lobjectif est dassurer une bonne compréhension de la valeur des chiffres en fonction du rang quils occupent dans lécriture à virgule, sans refaire tout le travail réalisé à lécole élémentaire -La bonne compréhension sappuie sur le sens et non sur les procédures -Les procédures utilisées pour comparer, encadrer, intercaler des nombres sont justifiées en sappuyant sur la signification des écritures décimales ou le placement des points sur une demi-droite graduée

18 2) Numération fractionnaire et décimale du cycle 3 à la classe de sixième a) continuité cycle 3 / sixième b) quelle introduction au CM1? c) quelle étude au CM2? d) calcul avec les décimaux

19 a) Continuité du cycle 3 à la classe de sixième Programmes du cycle 3 et du collège conçus et écrits dans une vraie continuité pour l étude de la numération fractionnaire et décimale Choix déjà fait depuis plusieurs programmes est réaffirmé : le nombre décimal se construit mieux sur le long terme s il est introduit à partir des fractions décimales (mais cette construction est difficile et longue !)

20 a) Continuité du cycle 3 à la classe de sixième Extrait du document d accompagnement « Nombres » du programme de collège : « A l école primaire, les fractions sont introduites en vue d aider à la compréhension des nombres décimaux : des fractions simples sont dabord utilisées (dénominateurs 2, 4 ou 5), mais ce sont les fractions décimales qui sont véritablement visées de façon à pouvoir interpréter, par exemple 2,405 comme ou »

21 a) Continuité du cycle 3 à la classe de sixième « Dans ce but, les fractions sont définies en référence au partage de l unité, soit dans des situations de mesure (longueurs, aires…) soit dans des situations de repérage de points sur une ligne graduée régulièrement. Une fraction comme évoque ce qui est obtenu en partageant l unité en 4 parts égales et en reportant 7 de ces parts, ce qui correspond d ailleurs à la lecture « sept quarts ». c est 7 fois le quart de l unité. »

22 « Au collège, dès la classe de sixième, l écriture fractionnaire prend une autre signification : c est le quart de 7 (donc représentée en reportant 7 fois l unité, puis en partageant ce qui est obtenu en 4 parts égales) et c est aussi le nombre qui, multiplié par 4 donne 7 (4 x = 7 ). L équivalence entre ces deux significations (7 fois un quart et le quart de 7) ne va pas de soi…et doit faire l objet de justifications en sixième... » a) Continuité du cycle 3 à la classe de sixième

23 Des capacités du programme de sixième : - connaître et utiliser la valeur des chiffres en fonction de leur rang dans l écriture d un entier ou d un décimal ; - associer diverses désignations d un nombre décimal : écriture à virgule, fractions décimales ; - comparer des nombres entiers ou décimaux, ranger une liste de nombres ; - encadrer un nombre, intercaler un nombre entre deux autres ; - placer un nombre sur une demi-droite graduée ; - lire l abscisse d un point ou en donner un encadrement

24 b) Quelle introduction au CM1? La première question à se poser est : Quest-ce qui va permettre à des élèves de 9 ou 10 ans de comprendre que cette écriture fractionnaire mystérieuse correspond à un nombre? Pour le moment, les seuls nombres connus sont les nombres entiers et on a rencontré les demis et les quarts en apprenant à lire l heure. De nouveaux objets mathématiques (fractions au CM1, radicaux en quatrième…) prennent lentement le statut de nombres…mais comment?

25 b) Quelle introduction au CM1? Ces nouveaux objets acquerront progressivement le statut de nombre. Il faudra comprendre des propriétés qui permettent de les caractériser, en rupture ou en continuité avec les nombres connus et en abordant les pôles suivants : - utilité dans des situations de mesure

26 b) Quelle introduction au CM1? Ces nouveaux objets acquerront progressivement le statut de nombre. Il faudra comprendre des propriétés qui permettent de les caractériser, en rupture ou en continuité avec les nombres connus et en abordant les pôles suivants : - utilité dans des situations de mesure - utilité pour se repérer sur une droite

27 b) Quelle introduction au CM1? Ces nouveaux objets acquerront progressivement le statut de nombre. Il faudra comprendre des propriétés qui permettent de les caractériser, en rupture ou en continuité avec les nombres connus et en abordant les pôles suivants : : - utilité dans des situations de mesure - utilité pour se repérer sur une droite - possibilité de les comparer entre eux et avec les nombres déjà connus

28 b) Quelle introduction au CM1? Ces nouveaux objets acquerront progressivement le statut de nombre. Il faudra comprendre des propriétés qui permettent de les caractériser, en rupture ou en continuité avec les nombres connus et en abordant les pôles suivants : - utilité dans des situations de mesure - utilité pour se repérer sur une droite - possibilité de les comparer entre eux et avec les nombres déjà connus - possibilité d effectuer des calculs

29 b) Quelle introduction au CM1? D où la progression proposée : introduction à partir de partage en parts égales de disques, rectangles… utilisation d une bandelette unité (de longueur 7cm par exemple) pour mesurer la longueur de segments ou ou exercices de comparaisons, de classements de segments en fonction de leur longueur découverte de la possibilité d écritures différentes de la même mesure, par exemple et

30 b) Quelle introduction au CM1? transport de la bandelette-unité marquée avec les plis (quarts, demis) sur une droite que lon gradue et sur laquelle on va commencer à lire labscisse de points et à placer des points dabscisse donnée et se familiariser avec le fait que correspond au même point que 1, que correspond au même point que 2... rencontre éventuelle avec les tiers et les neuvièmes, au moins sur la droite graduée reprise d un travail de mesure de longueurs avec une bandelette-unité partagée en 10 parts égales, de comparaisons et classements, graduation dune droite

31 b) Quelle introduction au CM1? introduction souhaitable des centièmes, toujours à partir de mesure de longueurs, puis graduation d une droite à l aide de dixièmes et centièmes, lecture d abscisses de points, placement de points introduction du grand carré unité partagé en 100 carrés. Chaque petit carré représente, chaque ligne représente à la fois et. familiarisation avec le codage sur ce carré des fractions inférieures à 1 ( )puis supérieures à 1

32 b) Quelle introduction au CM1?

33 ce support, permettant de coder toutes les fractions, inférieures ou supérieures à 1(avec un carré unité ou plusieurs carrés unités), sera utilisé pour décomposer des écritures comme : mais aussi on introduira alors la convention décriture avec la virgule, écriture commode inventée au 17ème siècle : peut aussi s écrire 1,23 qui se lit « 1unité et 23 centièmes » ou « 1 unité 2 dixièmes et 3 centièmes » ou « 1 virgule 23 ».

34 b) Quelle introduction au CM1? Cest le carré unité qui sera le support pour comparer et et permettre le passage de l écriture fractionnaire à l écriture à virgule. Pour écrire avec l écriture à virgule, je colorie d abord 200 petits carrés, donc je remplis complètement 2 grands carrés unités et aussi 5 lignes (donc 5 dixièmes ) et 7 petits carrés (donc 7 centièmes). Ce nombre s écrit donc aussi: 2,57. Un affichage permanent montrera un exemple de passage d une écriture à l autre (dans les deux sens)

35 b) Quelle introduction au CM1? une fois l écriture à virgule introduite, on va prolonger le tableau de la numération entière en rajoutant les colonnes et (et on ne pourra se contenter d écrire en lettres « dixièmes » et « centièmes », l écriture fractionnaire est indispensable longtemps) et on va à nouveau reprendre la droite graduée pour travailler le lien entre 1,2 et, entre 0,7 et, entre 2 et. Même chose avec les centièmes il reste à comparer et ranger des nombres en écriture à virgule, en se limitant à des nombres au même format

36 c) Quelle étude au CM2? On ne répète pas létude du CM1, on reprend l étude en proposant des exercices sur la droite graduée avec des nombres en écriture fractionnaire ou à virgule, on reprend les grands carrés unités de 100 carreaux pour le passage dune écriture à lautre, on poursuit les comparaisons et les rangements de nombres au même format, on dicte des nombres lors des séances de calcul mental On introduit les millièmes et les dix-millièmes. On prolonge encore le tableau de la numération et on reprend les mêmes types d exercices que ceux faits avec les dixièmes et les centièmes

37 c) Quelle étude au CM2? On va consolider des capacités autour de la décomposition d un nombre en écriture fractionnaire sous la forme de la somme d un entier et dune fraction inférieure à 1et poursuivre la systématisation du passage d une écriture à une autre, l encadrement d une fraction entre deux entiers consécutifs, l addition de fractions de même dénominateur On va poursuivre le travail sur la droite graduée, les comparaisons et rangements de nombres décimaux et on décomposera un nombre décimal sous la forme : 23,475 = 2x10 + 3x1 + 4x0,1 + 7x0,01 + 5x0,001

38 d) Calcul avec les décimaux Le programme de lécole élémentaire nest pas très raisonnable et semble privilégier le travail de la technique au détriment dun travail préalable sur le sens de lopération et la compréhension de la technique La multiplication de décimaux ainsi que la division décimale dentiers et la division dun décimal par un entier sont massivement échouées à lentrée en sixième et sont reprises en classe de sixième, tant pour le sens que pour la technique La division de deux décimaux nest enseignée quen classe de cinquième.

39 3) Conséquences sur les progressions annuelles

40 3) Conséquences surles progressions annuelles Les acquisitions sur la numération entière sont lentes et progressives pour de nombreux élèves : laissons-leur le temps nécessaire. Il est difficile en sixième de revenir sur ces apprentissages maîtrisés par la grande majorité des élèves alors que le programme fait la part belle aux écritures fractionnaires et à virgule. Le calcul mental apporte une aide précieuse pour les apprentissages de numération et donne loccasion de les entretenir

41 3) Conséquences sur les progressions annuelles en numération au CM1 et au CM2 les apprentissages en numération sont nombreux et nécessitent beaucoup de temps les apprentissages en calcul sont nombreux au CM1: - addition et soustraction de deux décimaux, - multiplication d un décimal par un entier, - division décimale de deux entiers (!) il faut laisser du temps pour tous ces apprentissages (numération et calcul), d où la nécessité de débuter l étude des fractions tôt dans l année

42 3) Conséquences sur les progressions annuelles en numération au CM1 et au CM2 Il sagit donc de ne pas traiter toute la numération entière avant d aborder la numération fractionnaire et décimale. Il est inutile de savoir lire et écrire un grand nombre tel que pour comprendre ce quest un dixième… Au CM1, à la rentrée, réactiver et consolider des capacités autour de la compréhension de la valeur des chiffres dans l écriture d un nombre, comparer des entiers et dès octobre/novembre, aborder les fractions. Double but : prendre du temps pour enseigner fractions et décimaux et en avoir pour le calcul en fin dannée

43 3) Conséquences sur les progressions annuelles en numération au CM1 et au CM2 Bloc « numération entière » fractionnée en trois parties, dont une en fin d année, une fois les décimaux introduits Penser à entretenir les capacités acquises en numération entière quand on traite la numération fractionnaire ou décimale et vice-versa : le calcul mental est un bon moyen !

44 3) Conséquences sur les progressions annuelles en numération au CM1 et au CM2 Les nombres connus sont les nombres entiers, fractionnaires et décimaux : on reprend leur étude dès le début de l année, sans « organiser » l oubli du travail fait par les collègues de CM1et on alterne des temps de travail autour de la numération entière et des temps, plus nombreux, autour de la numération fractionnaire et décimale. Pendant tout le CM2, on continue de travailler l articulation écriture fractionnaire/écriture à virgule qui sera encore au cœur de la progression de la classe de sixième

45 En guise de conclusion...

46 En guise de conclusion…(1) Les compétences en numération se construisent durablement à plusieurs conditions : - les élèves comprennent le système d écriture - les nombres sont des outils pour résoudre des problèmes -on effectue des calculs avec les nombres et, en particulier, du calcul mental Il y a interaction entre la construction des compétences en calcul mental et des compétences en numération

47 En guise de conclusion…(1) Les compétences en numération se construisent durablement à plusieurs conditions : - les élèves comprennent le système d écriture - les nombres sont des outils pour résoudre des problèmes -on effectue des calculs avec les nombres Il y a interaction entre la construction des compétences en calcul mental et des compétences en numération

48 En guise de conclusion…(2) Le programme de la classe de sixième na pas accru les exigences en calcul : il revient longuement sur la multiplication de deux décimaux, dont seule la technique est à peu près maîtrisée (et encore…), mais que la majorité des élèves sont incapables d utiliser en situation de résolution de problème. Il revient longuement sur la division décimale de deux entiers et d un décimal par un entier. Ces deux opérations sont en cours d acquisition en fin de CM2 Ce nest quen cinquième quest abordée la division de deux décimaux.

49 En guise de conclusion…(3) Le programme de la classe de sixième consacre encore beaucoup de temps aux capacités étudiées au CM1 et au CM2 sur la décomposition canonique d un nombre, sur le passage d une écriture à lautre, sur la graduation dune droite, sur la comparaison de décimaux. Il considère que « donner une valeur approchée au dixième, au centième… dun décimal » nest pas une compétence exigible du socle commun en fin dannée. Le message est clair : privilégier la compréhension !

50 Éléments bibliographiques « Le nombre au cycle 3 », MEN 2013 « Le nombre au cycle 2 », MEN 2011 Noirfalise et Matheron : « Enseigner les mathématiques à l école primaire, tome 2 », Vuibert 2009 « Activités numériques au cycle 3», Outils pour les cycles, Sceren Idem au cycle 2 Les collections Cap Maths, Pour comprendre les maths, Euro Maths et toujours Ermel … Le programme de la classe de sixième……


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