L'apprentissage du nombre est une étape cruciale en maternelle, se construisant progressivement de la petite à la grande section. La mémorisation de la suite orale des nombres est essentielle pour une utilisation efficace de ceux-ci. La frise numérique se révèle être un support d'apprentissage central et efficace. Cet article explore les principaux axes de compétences, tels que définis par les instructions officielles, et propose diverses pistes de travail pour exploiter pleinement la frise numérique en cycle 1.
Les recommandations de l'Éducation nationale
Selon le bulletin officiel spécial n° 2 du 26 mars 2015, l'école maternelle est l'endroit où les élèves utilisent régulièrement les nombres à travers diverses activités et situations de la vie de classe, comme les jeux, la préparation du matériel et les affichages. Ces expériences donnent du sens aux nombres et encouragent leur apprentissage. L'école maternelle amène progressivement chaque enfant à comprendre que les nombres permettent d'exprimer des quantités et de déterminer un rang ou une position dans une liste. Vos élèves consolident leur connaissance des petits nombres. Le document officiel suggère de mettre en œuvre des activités variées axées sur la décomposition des petites quantités, la reconnaissance des constellations du dé, l'expression d'une quantité avec les doigts de la main et la correspondance terme à terme dans une collection.
La frise numérique en maternelle, avec ses diverses représentations des nombres (écriture chiffrée et lettrée, constellations, doigts, cartes à points, objets), s'avère donc un outil parfaitement adapté à ces objectifs.
Utilisation de la frise numérique à travers les rituels et les affichages
Les rituels
La frise numérique peut être intégrée aux rituels quotidiens, notamment lors de la vérification des présences et des absences. Affichée clairement au tableau, une pince à linge rouge (représentant une maison, par exemple) peut indiquer le nombre d'absents, tandis qu'une pince bleue (agrémentée de la photo de la classe) peut indiquer le nombre de présents. Cette activité permet d'aborder la notion de soustraction : le nombre total d'enfants moins le nombre d'absents (soustraits un par un à l'aide de la frise numérique) est égal au nombre de présents.
L'affichage
En moyenne section, la frise numérique doit être visible dans le coin mathématiques, ainsi que lors des regroupements. Il est possible de commencer avec une frise pré-imprimée, puis de la compléter progressivement avec les élèves.
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Construction progressive de la frise numérique
Les constellations du dé
Après avoir joué à un jeu de société avec un ou deux dés, les élèves peuvent identifier les points. Les étiquettes des constellations sont préparées à l'avance et placées sous les chiffres correspondants sur la frise. L'organisation d'un jeu de dominos peut également faciliter l'apprentissage. Ces activités ludiques se multiplient afin d’ancrer la reconnaissance rapide du dé.
Les doigts
De même, un jeu consistant à lever les mains le plus rapidement possible en fonction du nombre annoncé (entre 1 et 10) peut être mis en place. Les photos des mains correspondant à chaque chiffre peuvent ensuite être placées dans le tableau de la frise, sous la ligne des constellations.
Les cartes à points
Les boîtes à œufs à 10 cases peuvent être utilisées. Lors du rituel de comptage des présents, par exemple, un cube est placé dans chaque case pour chaque enfant présent. Une fois les cases remplies, les 10 objets forment une dizaine. Progressivement, les boîtes pleines se transforment en cartes à points dizaines. Les unités sont présentées dans le même format et ajoutées à la frise.
Les objets
Lors des manipulations de dénombrement, les objets ou les jouets comptés peuvent être photographiés. Les enfants placent ensuite les images dans la bande numérique.
En impliquant activement les élèves dans la construction de la frise numérique, on obtient un outil complet et personnalisé. En grande section, il est conseillé de télécharger une version plus longue de la frise et d'y ajouter l'écriture en lettres des nombres.
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Activités basées sur la frise numérique
Le dénombrement de jouets
La frise numérique aide les élèves à se familiariser avec la représentation symbolique du cardinal des quantités. Elle sert de référence pour trouver l'écriture du nombre. Des objets liés à la vie de la classe peuvent être dénombrés, et la frise peut être utilisée comme outil de référence et/ou de validation. Le comptage est suivi et le résultat est pointé sur la frise.
La commande d’une quantité
- Activité 1: Des cartes avec des écritures chiffrées sont distribuées aux enfants, regroupés en petits groupes. Le chiffre à nommer est indiqué sur la frise numérique. L'élève qui possède la carte correspondant au nombre le nomme et la place en dessous du chiffre correspondant sur la frise. Tous les élèves doivent effectuer cette tâche.
- Activité 2: Il est demandé aux élèves d'aller chercher la quantité d'objets indiquée par une écriture chiffrée. L'enfant repère l'écriture chiffrée sur la bande numérique et la nomme. Si nécessaire, il récite la comptine des nombres jusqu'à la bonne case, en pointant chaque case. Il part ensuite chercher le nombre d'objets requis, en une seule fois, et les place sous la case correspondante.
Le kangourou
La bande numérique est affichée et l'image d'un kangourou est placée au départ. Un élève lance le dé et obtient, par exemple, 3. Le kangourou est déplacé jusqu'à la case 3. L'élève lance à nouveau le dé et obtient 4. Le kangourou avance jusqu'à la case 7 : 3 + 4 = 7. D'autres animaux peuvent être ajoutés, chacun avec sa propre frise, afin d'impliquer plusieurs joueurs.
La mise en ordre
Les enfants doivent ordonner des cartes représentant des écritures chiffrées dans un support vide, en utilisant la frise numérique comme référence. La difficulté peut être ajustée en éloignant la frise de l'élève. L'élève repère l'écriture chiffrée du premier nombre sur la bande numérique et la mémorise. Il prend ensuite la carte correspondante et la place devant lui dans le support. Il reconstitue ainsi sa propre bande de nombres, dans l'ordre.
La frise numérique à trous
Une bande numérique de 0 à 10 ou de 0 à 20 (selon le niveau des élèves) est proposée, avec certains nombres effacés. Des étiquettes avec tous les chiffres sont fournies, et les élèves doivent identifier les nombres manquants et les replacer correctement.
Transition vers la demi-droite graduée
Il est essentiel de prolonger ces exercices par la construction de la demi-droite graduée, dès la grande section, afin de préparer les élèves au CP. Ils comprennent alors que chaque nombre s'obtient en ajoutant 1 au précédent, ce qui correspond à l'ajout d'une unité à la quantité précédente.
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L'utilisation de matériel de manipulation pour construire physiquement une frise numérique (avec des cases) puis de passer de manière significative à la droite numérique (graduée) permet de faire le lien entre les différents aspects de la numération : l'oral (comptine numérique), le symbolique (nombres) et l'analogique (frises et droites). Ces outils peuvent servir au calcul (additif et soustractif) et contribuent à construire un référentiel en donnant des repères et des ordres de grandeur. L'idée de placer un seul objet dans chaque "case" pour représenter l'itération de l'unité afin d'obtenir la quantité indiquée par accumulation, et de placer des bâtonnets chiffrés entre chaque case pour symboliser les futures graduations de la droite graduée, est particulièrement pertinente.
L'attendu de fin de GS, qui est de "avoir compris que tout nombre s'obtient en ajoutant 1 au précédent et que cela correspond à l'ajout d'une unité à la quantité précédente", est ainsi pleinement travaillé.
Matériel et activités complémentaires
Des activités ludiques et progressives peuvent être mises en place, telles que :
- Aligner des rectangles ou des carrés de papier, ou des petites boîtes rectangulaires ou carrées, chaque boîte représentant une case de la frise.
- Placer dans chaque boîte un seul objet (un cube, par exemple) afin de représenter l'itération de l'unité.
- Placer ensuite les cartes nombres (ou les cartes doigts dans un premier temps) sous chaque case correspondante et verbaliser : "cette case s'appelle 1 car il y a un cube. Celle-ci s'appelle 2 car il y a un cube et encore un autre cube depuis le début, cela fait 2…".
- Mélanger les cartes et demander aux élèves de les remettre dans l'ordre, ou d'en inverser afin qu'ils corrigent.
- Ajouter ensuite des pinces à linge numérotées entre chaque "case" en comptant les cubes à partir du début pour placer chaque pince : "un cube et un autre cube, ça fait 2 ; un cube et encore un cube ça fait 2, et encore un cube, ça fait 3" (cela permet d'éviter le comptage-numérotage).
Une fois les pinces installées, la carte nombre « 0 » doit être retirée car, en mathématiques, une case 0 n'a pas de sens, seul le -1 à son extrémité a un vrai sens mathématique.
Concernant la droite graduée, il est possible d'utiliser une feuille A3 coupée en 2 dans le sens de la longueur.
Enfin, les élèves peuvent s'entraîner en autonomie (seul ou à 2) et de manière très progressive avec des cartes auto-correctives réalisées à partir des mêmes supports que ceux utilisés en rituels.
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