J'ai commencé à travailler la géométrie par manipulation avec mes CM1 comme le suggérait Gandalf, en partant des solides (en l'occurence, du cube) et en faisant des séances "décrochées" en parallèle.
Certains élèves ont d'emblée utilisé un patron du cube (la "croix") mais seulement celui-là. Quand on en a parlé un peu, ils ne semblaient pas connaitres d'autres patrons.
Du coup, j'ai eu envie de bosser la chose, mais en préparant un travail de groupe, une recherche, bref, un truc bien 

J'ai pu obtenir des copies des pages du livre Ermel (merci Delfynus) et je m'en suis inspirée pour préparer cette séance.

Si j'ai accès au TBI en début de séance, je leur montrerai d'abord l'animation du patron au prisme, avec le patron "en croix" pour qu'ils visualient bien comment on peut passer de la forme "à plat" à la forme "en volume"... si je n'ai pas le temps, ce sera en conclusion, parce que c'est joli à regarder.

Dans un premier temps, je leur donnerai les "fiche 1" (une par groupe, photocopie en format A3) sur lesquelles ils trouveront des patrons : à eux de dire si oui ou non ce sont des patrons du cube. Une phrase sous la figure devra argumenter leur réponse.

Ensuite, on met en commun, on échange, et si il y a litige, on peut toujours découper pour vérifier.
Puis je leur donnerai des feuilles quadrillées (fiche 2) sur lesquelles, à 2, ils devront retrouver le plus possible de patrons du cube. Tous auront été vus au moment de la mise en commun puisqu'ils apparaissent tous sur l'une ou l'autre fiche.
Mais je ne les laisserai pas affichés (gnarf gnarf...)

Nouvelle mise en commun, qui devrait être plus courte puisque je demande aux élèves de découper leurs patrons : il sera facile alors de vérifier si "il y est déjà" en superposant. Je ferai passer les élèves les moins sûrs d'eux en premier, histoire qu'ils aient quelque chose à proposer, et nous réaliserons un affichage collectif.
J'ai préparé des gabarits de carrés de 5 cm de côté pour qu'ils puissent réaliser rapidement, sur du papier cartonné de couleur, un exemplaire de chaque patron (je pense que je demanderai ça à mes élèves rapides, à l'issue de la séance).

Dernière fiche : individuellement cette fois, les élèves devront colorier les patrons du cube (les 11 y sont) et compléter les patrons qui le nécessitent. ça servira de trace écrite...

A l'impression de mes fiches, je m'aperçois que les carrés constituants les cubes ne doivent pas être parfaits (je me suis servie d'un quadrillage sous word)... bon, moi ça me va...
c'est à 1 millimètre près...