Travailler les grandeurs en maternelle ? Nos astuces et ressources

Dès le cycle 1, le professeur enseigne aux élèves les bases de la numération, de la géométrie et de la mesure dont ils auront besoin pour les maths en élémentaire. Cette étape est essentielle pour leur transmettre des représentations correctes du monde qui les entoure. Elle permet également de les entraîner à avoir des raisonnements pertinents. Le travail des grandeurs en maternelle se fait progressivement tout au long du cycle. Découvrez nos conseils pour vos pratiques enseignantes.

Les grandeurs en maternelle : éléments de 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.). 

Le travail sur les grandeurs en maternelle 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, la mise en place des activités de mathématiques sur les formes et les grandeurs en maternelle repose 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 l’avoir en main. Ils combinent les perceptions visuelles et sensorielles, ce qui leur permet d’en construire une représentation précise. En effet, l’utilisation des instruments de mesure conventionnels n’est pas introduite en cycle 1, c’est pourquoi la manipulation est fondamentale pour permettre aux élèves de construire de premiers repères des grandeurs en maternelle.

Par ailleurs, 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.

Petite section : construire les premiers repères de grandeurs en maternelle

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. Les situations d’apprentissage sont progressives. En voici deux exemples : 

• Les activités de tri en petite section : Mettez à disposition des enfants une collection d’objets de même nature et de deux tailles différentes. Vous trouverez facilement du matériel adapté comme les traditionnelles figurines d’animaux de couleurs différentes. Demandez-leur de les « ranger ». Quand ils ont fini, repérez les élèves qui ont fait le choix de classer selon la taille des objets. 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. Vous 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. Au contraire, pour complexifier l’activité, vous pouvez proposer des objets de trois tailles différentes.

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• Les activités Montessori : Le matériel Montessori, pratiqué en autonomie, permet d’induire des connaissances relatives aux grandeurs en maternelle dès la petite section. La tour d’équilibre rose ou encore les cylindres à emboîter sont des jeux de manipulation permettant une première approche des comparaisons de grandeurs.

Bon à savoir : les objets ou représentations soumis à la comparaison et au tri en petite, moyenne et grande sections doivent être de même nature. Comparer deux objets différents s’appuie sur l’observation de caractéristiques distinctes. Cela ne permet pas de construire les connaissances requises pour l’apprentissage des grandeurs en maternelle.

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Moyenne section : trier, classer, ranger selon les grandeurs en milieu de cycle 1

En moyenne section de maternelle, 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.

Découvrez deux idées d’activités :

• Les activités de classement petit moyen grand en moyenne section : 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 ? ».

• Les jeux de révision : Exemple de la bataille des longueurs. Fabriquez un jeu de cartes présentant 5 objets communs de la classe (crayons, ciseaux, pinceaux, etc.) dans 4 tailles différentes. Les 20 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. La 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, le mot et la notion de centimètres ne sont pas introduits.

Grande section : découvrir les outils de mesure des grandeurs avant l’école élémentaire

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.

• Procéder à la construction collective d’un outil de mesure en proposant une séquence sur la fabrication d’une toise. Elle 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.

Vous avez maintenant les clés pour proposer des activités progressives sur les grandeurs en maternelle. Les activités possibles sont nombreuses et variées. Si vous manquez d’inspiration pour construire des séquences pertinentes, pensez à vous appuyer sur l’expérience de vos collègues enseignants. Vous pouvez également compter sur l’ouvrage Les grandeurs et les formes à l’école maternelle de Nathalie Pffaf, Christelle Hannon, Nathalie Newiadomy, Sylvie Saliou et Aurélie Visgueiro, édité chez Retz en 2019.