Questions aux experts

Le passage du "savoir savant au savoir à enseigner" se pose de manière cruciale pour le sujet abordé car avec des jeunes élèves de 8-10 ans, il ne s'agit évidemment pas de donner, de manière magistrale, les arguments anciens et modernes qui ont conduit à la naissance de la théorie de la tectonique des plaques, mais d'en faire apparaître quelques uns au cours d'activités, à partir de documents divers à analyser, de comparer, pour qu'ils se construisent un modèle mental simple et efficace des principaux types de mouvements de l'écorce terrestre et qu'ils commencent à entrevoir la différence entre un continent et une plaque.

Ne pas tomber dans le simplisme et éviter des généralisations abusives : la difficulté pour l'enseignant est de ne pas donner une image trop caricaturale du fonctionnement complexe de la Terre et de la théorie. Il conviendrait de ne pas renforcer des obstacles déjà présents chez certains élèves comme l'idée répandue, mais inexacte, d'une couche uniforme de magma en profondeur sous la croûte terrestre.

Tenter d'éviter la dogmatisation : la théorie explicative globale ne devrait pas être présentée comme un dogme car de nombreuses interrogations subsistent. Le maître ne devrait pas fermer le discours pour montrer que la science évolue et que le savoir n'est que provisoire : difficulté particulière pour le cas de cette théorie qui fonctionne bien et qui a révolutionné pratiquement toutes les branches de la géologie.

Tenter de contextualiser l'approche en situant dans le temps certaines découvertes (découverte d'une très longue chaîne de montagnes au fond des océans dans les années 1960), en citant certaines techniques d'exploration et en citant certains auteurs. On pourrait ainsi envisager une modeste approche historique du savoir en évoquant l'hypothèse de la « dérive des continents » proposée par Wegener en 1913 (un continent unique se serait morcelé et les fragments auraient dérivé et dérivent encore) et les polémiques puis le rejet qui s'ensuivirent. Cela pourrait se faire en comparant des cartes de l'époque : cartes de Wegener avec un continent unique qui se fragmente et se disperse par dérive, et un exemple de carte de l'Atlantique présentant un pont entre les continents.

Quels arguments sélectionner ?

Pour légitimer la transposition didactique, il faut faire trouver des arguments aux élèves. L'argument géographique de la dérive des continents est bien sûr le plus pertinent pour cette tranche d'âge et l'argument majeur du paléomagnétisme ne peut être abordé (il ne le sera vraiment que dans la classe de première de lycée). Pour des jeunes élèves, l'argument paléontologique peut être retenu s'il s'accompagne de documents à analyser (carte montrant la présence de fossiles identiques dans des contrées aujourd'hui éloignées). Les cartes de la répartition des volcans et celle de la répartition des séismes sont à analyser d'abord séparément puis à comparer. La magnifique carte du fond des océans doit être utilisée pour faire naître l'idée de montée de magma dans les dorsales et éventuellement rapprochée d'images animées de laves s'épanchant sous la mer.

Niveau de formulation pour le cycle III (= niveau des connaissances à construire)

Les éruptions volcaniques peuvent causer des dégâts très importants. Un volcan est une montagne, en forme de cône, formée par l'accumulation de laves et de projections solides expulsées par les éruptions successives. Les roches volcaniques proviennent du refroidissement des laves. Un volcan peut rejeter aussi des cendres et des fumées. Du magma en fusion monte par une cheminée depuis un réservoir souterrain et donne des laves et des gaz.

Ce magma se forme, en certains endroits, en profondeur, mais pas dans le noyau de la terre. Le magma est plus ou moins visqueux et contient des quantités variables de gaz. On distingue deux familles d'éruptions, celles à coulées de lave (volcan « effusif ») et celles explosives, les plus dangereuses.

Certains volcans sont en activité permanente, comme le Stromboli en Italie, mais la plupart ont une activité discontinue avec des périodes de « sommeil » plus ou moins longues. Les volcans les plus dangereux sont surveillés. On peut prévoir les éruptions et évacuer les populations. Il y a des régions où les volcans sont nombreux et alignés et des régions sans volcan. Au milieu des océans, des laves se forment aussi.

Mots clés : lave, éruption, gaz, coulées, cendres, cheminée, cratère, roches volcaniques, magma, éruption à coulées de laves, éruption explosive.

Les tremblements de terre ou séismes sont des secousses qui ébranlent le sol. Il s'agit d'un phénomène naturel, soudain et très rapide qui peut avoir des conséquences catastrophiques. On peut mesurer l'intensité des séismes ; l'échelle de Richter est une mesure de la quantité considérable d'énergie libérée. L'épicentre est la projection, à la surface, du foyer qui est le point de départ, en profondeur, du séisme.

Les séismes sont des témoignages de l'activité du globe terrestre, ils résultent des tensions accumulées et des ruptures de failles. Les séismes ne sont localisés qu'à certains endroits de la Terre. Il existe des régions très touchées par les séismes et des régions stables. On n'arrive toujours pas à prévoir les séismes mais on peut néanmoins éviter certaines destructions par des constructions parasismiques.

Mots clés : secousse, onde, épicentre, faille, rupture, intensité, échelle de Richter, sismogramme.

Première approche d'une théorie explicative.
La répartition géographique des volcans et des séismes présente de nombreuses similitudes. Ils sont situés sur des zones instables qui traduisent l'activité interne de la planète. Les côtes d'Afrique et d'Amérique du Sud semblent pouvoir s'emboîter, c'est un des arguments de l'hypothèse de « la dérive des continents » proposée par Wegener en 1913. Depuis, on a découvert une longue chaîne de montagnes volcaniques (dorsales) au fond des océans. L'écorce terrestre est solide et rigide, mais elle est fragmentée, comme un puzzle, en plaques. Les séismes et les éruptions volcaniques ont lieu aux frontières des plaques. Ces plaques peuvent s'écarter, s'enfoncer les unes sous les autres, s'affronter ou coulisser. Ces mouvements des plaques, à la surface de la Terre, sont permis grâce aux mouvements lents du manteau.

Mots clés : plaque, montée de magma au fond des océans, écartement des plaques, collision, coulissement, enfoncement d'une plaque sous une autre.

Quelle approche pédagogique réaliser ?

- Les éruptions volcaniques et les volcans : manifestations d'éruptions et conséquences, descriptions d'édifices volcaniques, deux grands types d'éruptions volcaniques, expériences sur les différents types de laves, sur fusion / solidification, localisation géographique mondiale, prévisions possibles des éruptions et prévention partielle.

- Les tremblements de terre : manifestations et conséquences, intensité et mesure, prévisions impossibles mais prévention possible partiellement par des constructions parasismiques, localisation géographique mondiale.

- Cette double approche des phénomènes volcaniques et sismiques doit conduire à développer un questionnement à propos de leur localisation et à rechercher les causes, les liens éventuels et donc à déboucher sur une formulation simplifiée de la théorie explicative par l'analyse de documents.

L'approche peut être expérimentale (voir exemples d'activités) mais elle peut être complétée avec de réelles activités avec des images de toutes sortes (fixes ou animées, réalistes ou à valeur explicative, photographie, graphique, schéma, coupe, maquette, dessin animé, simulation). Différentes situations-images de lecture, modification et production d'images peuvent être proposées :

- produire un schéma pour exprimer une conception initiale,

- fournir une explication verbale à partir d'une image (analyse d'image),

- décrire un phénomène par le dessin,

- s'interroger à partir d'une image (raisonnement),

- sélectionner des images, les sérier (évaluation dimages),

- mettre en correspondance des images et des énoncés,

- établir des corrélations entre différents regards de la même réalité,

- mettre en images un énoncé (traduction graphique),

- compléter un schéma (par des flèches) pour lui donner une valeur explicative (développement graphique),

- produire un schéma pour expliquer un phénomène (schématisation),

- restituer un schéma de mémoire (rappel graphique).

Voir propositions d'activités sur le site de l'IUFM de Bourgogne http://www.dijon.iufm.fr
dans la rubrique « Ressources pédagogiques », dans « SVT » puis dans « Aides pour les maîtres ». Voir aussi dans « articles ».

Quelques éléments bibliographiques

MOTTET, G., ALLAIN, J.-Ch., BOUTOT, B., MINGUEZ, R. (1995). Volcans, tremblements de terre - Images descriptives, images explicatives. Nice : Z'éditions / INRP.

ALLAIN, J.-Ch. (1995). Séismes, éruptions volcaniques et intérieur de la Terre : conceptions d'élèves de huit à dix ans. In Représentations et obstacles en géologie. Aster, N° 20. Paris : INRP.

Représentations et obstacles en géologie. (1995). Aster n°20. Paris : INRP. Enseignement de la géologie. (1995). Aster n°21. Paris : INRP.
Images et activités scientifiques. (1996). Aster n°22. Paris : INRP.
Objectif science - images et sciences à l'école primaire. (1997). Les cahiers de Télescope. Paris : CNDP.

ASTOLFI, J.-P. et al. (1998). Comment les enfants apprennent des sciences. Paris : Retz.

ASTOLFI, J.-P. et DEMOUMEN, R. (1996). Didactique des sciences de la vie et de la Terre. Paris : Nathan.

CAILLE, A. (1995). L'enseignement des sciences de la nature au primaire. Canada : Presses de l'université du Québec / Paris : Eska.

CANTOR, M., LANGE, J.-M. et MARTINET, I. (1996). De la découverte du monde à la biologie aux cycles II et III. Paris : Nathan.
GIORDAN, A. (1998). Apprendre ! Paris : Belin.

GIORDAN, A. (1999). Une didactique des sciences expérimentales. Paris : Belin.

Bon courage.
J.-Ch. Allain
IUFM de Bourgogne
Dijon