Questions aux experts

Voici quelques éléments de réflexion pour aborder une première idée de l'évolution à partir de l'étude de fossiles en cycle III.

Notion spécifique (cf. nouveaux programmes 2002)

« Des traces de l'évolution des êtres vivants :
quelques fossiles typiques,
grandes étapes de l'histoire de la Terre ;
notion d'évolution des êtres vivants »

Difficultés liées à la construction de la notion

Idée de l'immuabilité de la Terre, prégnance de l'état actuel.
Difficulté à concevoir l'immensité du temps géologique.
Difficulté à concevoir la transformation des espèces.
L'homme est souvent considéré comme étant à part du règne animal.

Niveau des connaissances à construire = niveau de formulation (cycle 3).

Un fossile est une trace ou un reste, conservé dans une roche, d'être vivant, animal ou végétal qui a vécu autrefois. Généralement, il ne reste que l'empreinte ou le moulage des parties dures (dents, os, squelette, coquille). Quelques rares fossiles ont gardé l'empreinte des parties molles : dans l'ambre, dans la glace, dans les tourbières, dans des lagons. Il a fallu que des animaux ou des végétaux soient enfouis rapidement dans de la vase ou de la boue pour qu'ils soient conservés. La fossilisation et la transformation des sédiments en roche nécessitent souvent un temps très long (sauf dans les phosphates).

Les fossiles sont des archives de la Terre qui nous apportent des indices et nous permettent de connaître les espèces qui ont existé au cours des temps géologiques. Grâce aux fossiles, on peut reconstituer des animaux disparus. Ils nous fournissent des indications sur les milieux (mer) et sur les climats anciens. Ils peuvent servir à dater des terrains.

Ils nous donnent une idée de l'évolution :
- des espèces ont disparu
- des espèces nouvelles sont apparues
- des espèces ont changé à partir d'autres espèces.
Ils permettent de reconstituer les grandes étapes de la vie sur la Terre et d'établir des liens entre différents groupes (ancêtres, familles, arbres généalogiques).

Difficultés des élèves (cf. le recueil et l'analyse de leurs conceptions initiales).

Notion parfois inconnue ou confondue avec d'autres, par exemple : faucille « un fossile est une arme pour couper le gui ».
Obstacle artificialiste dans l'assimilation à une production humaine : « un fossile est une pierre taillée par l'homme ».
Obstacle finaliste : « un fossile sert à allumer le feu ».
Souvent incapacité à imaginer des temps de très longue durée : immensité et grands nombres.
Confusion entre les temps géologiques, préhistoriques et historiques.
Difficulté à concevoir la transformation de sédiments en roche : pour eux, le fossile est postérieur à la roche.
Difficulté à concevoir la notion d'évolution.

Exemple de progression pédagogique = enchaînement de séances sur le sujet avec énoncés de situations-problèmes.

Sortie éventuelle sur le terrain pour récolter des fossiles, dans une carrière ou sur un site fossilifère : description du site, hypothèses explicatives sur la formation géologique des couches de roches, récolte d'échantillons.

Qu'est-ce qu'un fossile ?
Comment les fossiles se forment-ils ?
Que nous apprennent-ils ?
Quelles sont les grandes étapes de la vie sur la Terre ?

Autres approches complémentaires :
- Etude d'un groupe fossile, les Dinosaures

- Approche simplifiée de l'origine de l'évolution de l'homme.

Suggestions de matériels et documents à utiliser pendant les activités.
Echantillons de fossiles : ammonites, huîtres fossiles (gryphées) et autres bivalves (ancêtres des coquilles Saint-Jacques), rostres de bélemnite, gastéropodes marins fossiles, plantes fossiles. Coquilles actuelles de moules et d'huîtres.
Pâte à modeler, plâtre, argile.
Images de reconstitution de fossiles ou de milieux de vie anciens.
Documents imagés ou écrits sur le processus de fossilisation.
Documents sur les étapes de la vie sur la Terre.

Compétences méthodologiques à développer

Apprendre à observer, décrire.
Apprendre à rendre compte d'une observation par le dessin.
Tester des hypothèses par des expériences : initier à une recherche expérimentale à propos de la fossilisation.
Schématiser les étapes d'un processus.
Chercher des informations dans un document.

Idées d'activités à conduire, de manipulations, de mesures et d'expérimentations possibles.

- Faire exprimer les conceptions initiales des élèves sur les fossiles par un questionnaire individuel puis organiser une confrontation des différents points de vue et faire la liste des questions que la classe se pose.

- Récolte de fossiles dans un site fossilifère.

- Tri d'échantillons fossiles / non fossiles.

- Observation de quelques fossiles de la région / description / recherche d'une définition.

- Tri de fossiles et approche très simple d'une classification.

- Reconnaître et nommer quelques fossiles communs de la région.

- Dessin d'observation d'après nature.

- Réaliser des traces, des empreintes dans de la pâte à modeler : patte de poulet, coquille, feuille d'arbre nervurée.

- Faire des moulages, externes et internes avec du plâtre liquide ou de l'argile : arêtes de poisson, coquilles, feuilles d'arbre et laisser sécher. Ne pas oublier, pour pouvoir démouler plus tard, de graisser les échantillons.

- Comparer des fossiles à des coquillages actuels vivants : c'est en pensant à des animaux actuels que nous pouvons imaginer l'ancien et idée de parties molles le plus souvent disparues.

- Comparer des fossiles à leurs reconstitutions.

- Faire émettre des hypothèses sur le processus de fossilisation.

- Rechercher des expériences pour répondre aux questions suivantes :

- L'animal mort s'enfonce-t-il dans la roche ou dans le sable ou est-il recouvert ? (aquarium, sable, eau, coquilles, courants marins reconstitués ou tube en verre avec eau, différentes couches successives de sable, gravier, terre et coquilles actuelles).

- Le sable ou la boue dans lesquels les fossiles sont enfouis se transforment-ils en roche ?

- Laisser sécher un mélange terre / eau et coquilles. Mettre successivement dans un bocal plein d'eau différentes couches de sable, terre, gravier. Laisser se déposer au fond puis laisser évaporer et se solidifier : idée d'empilement de dépôts successifs, la couche la plus ancienne est celle du dessous.

- Dans une faisselle, mettre du sable mouillé mélangé avec de la terre et des coquillages puis presser fortement : l'eau sort et le sable est tassé et devient plus dur. Laisser évaporer sur un radiateur pour obtenir la solidification des matériaux.

- A partir d'un texte sur la fossilisation, adapté à l'âge des élèves, faire élaborer une succession de vignettes pour retracer les étapes du processus.

- Ou remettre en ordre chronologique différentes vignettes de ce processus.

- Tenter de construire une maquette en polystyrène ou pâte à modeler de l'endroit où on a récolté des fossiles avec les couches géologiques superposées : exemple maquette de la Combe Saint-Joseph pour en reconstituer l'histoire géologique.

- Faire rechercher dans une image d'Archæoptéryx les caractères de reptiles (dents, queue avec des vertèbres) et ceux d'oiseaux (plumes). Faire imaginer les différentes hypothèses pour classer cet animal : reptile proche des oiseaux, dinosaure à plumes, intermédiaire entre les reptiles et les oiseaux ou oiseau primitif.

- Construire, à l'aide de documents, une frise chronologique simplifiée des principales étapes de la vie sur la Terre : rechercher quelques dates et des images de fossiles typiques de certaines époques.

- Remettre dans l'ordre des vignettes représentant des fossiles d'époques différentes.

- Développer des pratiques documentaires en faisant rechercher des documents à la BCD sur des questions précises.

- Analyser une carte de la France à l'ère secondaire et faire constater les variations de la place des océans et des continents par rapport à l'époque actuelle.

- Visite de musée ou d'exposition suivant les richesses du milieu local ou de l'actualité.

Indications du travail sur le cahier de sciences avec exemples de traces écrites élaborées individuellement et collectivement par les élèves

- Dessin de conception initiale « ce que je crois savoir ».

- Dessin d'observation de fossiles.

- Elaboration collective d'écrits : « la définition d'un fossile » et « ce que nous apprennent les fossiles ».

- Elaboration d'une succession de vignettes pour retracer les étapes de la fossilisation.

- Schémas d'expériences.

- Frise chronologique simplifiée

Bon courage, vous pouvez explorer le site de l'IUFM de Bourgogne dans la rubrique "Ressources pédagogiques", dans "SVT", dans le "Labo de sciences" et dans "Aides pour les maîtres" pour trouver des conseils pédagogiques http://www.dijon.iufm.fr
Jean-Charles ALLAIN
IUFM de Bourgogne