L’observation, à l’échelle macroscopique, de quelques propriétés de la matière vise à consolider les connaissances acquises au cycle 2. L’activité expérimentale constitue dans ce domaine le support privilégié pour favoriser la compréhension des concepts en jeu. La réalisation de dispositifs simples par les élèves eux-mêmes (par exemple à l’aide d’éléments de jeux de construction, de poulies, d’engrenages, de cordelettes, etc.) permet de développer leur créativité et leur dextérité. Les matériaux et la matière présents dans leur environnement proche peuvent aussi être mobilisés de façon prioritaire pour les activités expérimentales, en particulier l’eau, ce qui permet de les sensibiliser à la préservation de cette ressource essentielle.

La réalisation de mesures quantitatives, en lien avec l’enseignement des mathématiques, permet une meilleure appropriation de la spécificité de chaque grandeur envisagée et de l’importance des unités correspondantes. Elle permet également une première approche des concepts de variabilité et de reproductibilité des mesures réalisées, notions essentielles dans la mise en œuvre d’activités expérimentales.

Les mesures de masse et de volume, puis l’exploitation de la relation de proportionnalité entre la masse et le volume d’un même corps homogène, préparent l’introduction du concept de masse volumique au cycle 4.

L’étude des mélanges offre l’occasion de mettre en œuvre des techniques de tri et de séparation dans le cadre de l’éducation au développement durable. La séparation par évaporation trouve une application immédiate dans la récolte du sel, et permet d’aborder les problématiques de la désalinisation de l’eau de mer et de la disponibilité de l’eau potable. Certains mélanges peuvent conduire à des transformations chimiques : dans cette optique, il importe de sensibiliser les élèves aux contraintes de sécurité relatives à l’usage de certains produits présents dans leur environnement quotidien, comme les produits ménagers.

L’étude du mouvement d’un objet nécessite toujours la mention du point de vue selon lequel ce mouvement est décrit et caractérisé. Le professeur veille donc à systématiser la formulation « par rapport à » ou « du point de vue de » pour initier les élèves au caractère relatif du mouvement, sujet qui sera approfondi au cycle 4. Par exemple, on précise que « le Soleil décrit une courbe dans le ciel du point de vue de la cour de récréation », que « le train se déplace en ligne droite par rapport à une personne sur le quai de la gare », ou encore qu’« un point coloré sur une toupie ou un disque décrit un cercle par rapport à l’axe de rotation », etc. Le mouvement de révolution de la Terre autour du Soleil, du point de vue héliocentrique, et le mouvement de rotation de la Terre par rapport à l’axe des pôles sont introduits pour définir la durée d’une année et la durée d’un jour. Le recours à la modélisation, prenant appui sur la réalisation de dispositifs ou de maquettes simples, est encouragé afin de favoriser l’appropriation de ces mouvements par les élèves et la compréhension des méthodes d'élaboration des savoirs scientifiques.

En lien avec l’enseignement des mathématiques sont proposées des activités de mesure de distances, de durées (la durée est définie comme l’intervalle entre deux instants), et de vitesse. Les robots motorisés programmables peuvent constituer un support pertinent pour la réalisation de ces activités. En classe de sixième, seul le calcul de la valeur de la vitesse à partir de la distance parcourue et de la durée de déplacement dans le cas d’un mouvement uniforme est exigible. L’exploitation plus générale de la relation entre vitesse, distance et durée relève du cycle 4.

Différentes formes d’énergie (de pesanteur, cinétique, chimique, thermique, électrique et lumineuse) sont introduites de façon progressive par le biais de leurs conversions et de leurs transferts dans des contextes concrets : moyens de transport, production d’électricité, applications domestiques, etc.

Au cycle 3, le travail concerne les signaux lumineux et électriques. Les autres types de signaux peuvent être mentionnés en lien avec la transmission d’informations.

La partie relative à la lumière aborde la formation d’ombres dès le cours moyen à partir de l’observation du phénomène. Les connaissances ainsi acquises sont réinvesties en classe de sixième pour modéliser et expliquer les phases de la Lune et l’alternance du jour et de la nuit. La variation des durées du jour et de la nuit au cours des saisons résulte de la variation de l’inclinaison apparente du Soleil pour un observateur placé en un point donné de la surface du globe. Il est par exemple possible, pour un élève en position d’observation, de suivre l’évolution, au cours de plusieurs journées ensoleillées, de l’ombre portée d’un bâton sur le sol, et de comparer les résultats obtenus à différents moments de l’année. Les activités de modélisation qui s’appuient sur la réalisation de dispositifs simples sont encouragées, car elles permettent de s’approprier un phénomène et d’en prévoir les effets.

La notion de circulation du courant électrique dans un circuit, introduite au cycle 2, est consolidée en cours moyen. En classe de sixième, les compétences acquises dans le domaine de l’électricité sont réinvesties pour éprouver la conductivité électrique de certains matériaux (en lien avec l’étude des propriétés de la matière) et pour mettre en œuvre des éléments technologiques simples (capteurs, moteurs électriques miniatures, éléments photovoltaïques par exemple) dans des circuits électriques à une boucle. Un des objectifs d’apprentissage est d’aider les élèves à dépasser une conception circulatoire du courant (courant qui s’épuise ou qui s’use). L’étude des phénomènes électriques s’accompagne d’une sensibilisation des élèves aux risques électriques domestiques.

L’utilisation des signaux lumineux, électriques ou sonores pour transmettre de l’information est illustrée grâce à des applications concrètes (feux de signalisation, voyant de charge d’un appareil, alarme sonore, câbles de communication sous-marins, etc.). Il s’agit aussi d’amener les élèves à mieux appréhender l’environnement technologique dans lequel ils vivent et de les initier à la programmation (en lien avec le thème relatif aux objets techniques).