Sciences de la Vie et de la Terre

mardi 3 juillet 2018
par  Emmanuelle BOYER


ATTENTION : PAGE ACTUELLEMENT EN TRAVAUX !!


Entrée vers les dossiers de fichiers par le côté Sciences de la Vie et de la Terre du projet

  • 1. Place des SVT dans le projet AstroDuclaux :
    - dans le cadre des objectifs généraux de l’enseignement des sciences de la vie et de la Terre (voir programme annoté)
    · aider à la construction d’une culture scientifique commune
    · participer à la formation de l’esprit critique
    · préparer les futures études supérieures
    • en complément du projet « SISMOS à l’Ecole » dans lequel le lycée Émile Duclaux est engagé depuis 2007 (Dispositif ministériel "Science à l’École" – Observatoire de Paris), secondé en 2018 par le projet EduMed Obs (Observatoire de l’Environnement Méditerranéen à but Educatif – Université Côte d’Azur) qui répond aux mêmes objectifs. Nous disposons de ce fait d’une station sismique (ACDF) ; le sismomètre à trois composantes (verticale, horizontales N-S et E-W) permet d’enregistrer les ondes sismiques générées lors de séismes planétaires (sismogrammes encore disponibles sur le site Edusismo). Suite à une défaillance technique, il a été remplacé en juin 2018 par un sismomètre à une composante (verticale).
      Un atelier scientifique SISMOS a fonctionné pour l’année 2017-2018 d’octobre à juin dans le cadre de l’Accompagnement Personnalisé avec une quinzaine d’élèves de deux classes (dont la classe « ASTRO ») ; ces groupes fonctionnaient en parallèle avec des séances de Français et de Mathématiques selon un roulement de 5 semaines.
      Tous les élèves du projet AstroDuclaux ont donc pu ainsi bénéficier de séances d’initiation à la sismologie dans le cadre de la mission Insight (https://insight.cnes.fr/) orchestrée par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) en collaboration étroite avec le CNES (Centre national d’études spatiales). L’atterrisseur doit se poser à la surface de Mars pour étudier la structure interne de cette planète grâce à l’instrument principal, le sismomètre SEIS (à une composante, verticale, conçu par l’Institut de Physique du globe de Paris et réalisé par le CNES). C’est la raison pour laquelle cette mission Insight internationale comporte un volet pédagogique en partenariat avec le projet national « SISMOS à l’École », développé en amont pour l’année 2017-2018 avec la préparation des élèves qui ont tout d’abord pu obtenir chacun leur « Boarding pass » destination Mars (https://mars.nasa.gov/participate/s...) et ont travaillé sur un « Blind test » proposé à tous les établissements détenteurs d’une station sismique du réseau Edusismo. Il s’agissait d’appliquer les méthodes de décryptage des sismogrammes terrestres à la reconnaissance de « séismes martiens » synthétiques préparés par les chercheurs.
      L’atterrisseur de la mission Insight, parti le 5 mai 2018, devrait déposer le sismomètre SEIS sur la planète rouge le 26 novembre 2018 afin d’ « écouter battre le cœur de Mars ».
      Les élèves des projets ASTRO/SISMOS déjà formés en 2017-2018 et ceux qui suivront pourront exploiter de véritables évènements martiens (tout du moins, c’est ce que les enseignants et les chercheurs espèrent !).
      Ces séances SISMOS ont également permis à des élèves du projet AstroDuclaux de préparer le travail de recherche au cours de la phase 2.

Atterisseur de la mission Insight avec le sismomètre SEIS au premier plan
    • D’une manière générale, le projet AstroDuclaux permet de montrer aux élèves la diversité des sujets pouvant être abordés en sciences de la vie et de la Terre, de participer à l’information sur leur orientation et d’attirer leur attention sur des professions qu’ils ne peuvent appréhender dans le contexte départemental ou régional de notre établissement.
      De plus, les objectifs de formation (connaissances, capacités et attitudes) peuvent être ciblés au sein des activités variées (aller sur le terrain, pratiquer une recherche documentaire en ligne, modéliser, utiliser une chaîne ExAO (Expérimentation Assistée par Ordinateur), confronter théorie et expérience ...) proposées aux élèves lors des différentes phases du projet.
      L’intérêt primordial du projet AstroDuclauxest de faire prendre conscience à nos élèves que les disciplines scientifiques se complètent pour répondre à des questions telles que l’habitabilité dans le système solaire pour la version 2017-2018 « Destination Saturne en compagnie des Cassini » (Ex : TP1 ASTRO TITAN-Habitabilité) mais également qu’une approche associant le Français et l’Histoire-Géographie y trouve toute sa place (Ex : « Femmes et sciences » et « A l’ombre de Saturne »).
      Concernant les grandes thématiques du programme de SVT de 2nde, le projet AstroDuclaux s’insère plus particulièrement dans la partie I consacrée à « La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée » (voir Programme SVT annoté ASTRO parties surlignées)
      De plus, le projet trouvant sa place cette année en MPS, il entre parfaitement dans ce cadre avec le choix d’un thème libre et permet de développer les nombreuses compétences attendues en MPS (voir page 1 parties surlignées du BOavril2010-annoté).
  • 2. Les phases du projet : Pour chacune des phases, les capacités et attitudes attendues en SVT ont pu être développées :
    Recenser, extraire et organiser des informations.
    Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique.
    Communiquer dans un langage scientifiquement approprié : oral, écrit, graphique, numérique.
    Manifester sens de l’observation, curiosité, esprit critique.
    Montrer de l’intérêt pour les progrès scientifiques et techniques.
    Manifester de l’intérêt pour la vie publique et les grands enjeux de la société.
    • Phase 1 :
      • Exploitation du vidéogramme (voir questionnaire consacré aux travaux d’Alice Le Gall (surfaces et sous-sols planétaires ; Mars, satellites glacés, comètes) dans le cadre des missions Cassini (NASA) et Rosetta (ESA) et de la visioconférence avec la scientifique.
        Les notions évoquées seront alors développées dans le contexte du programme de SVT lors des TP-COURS tandis que les TP ASTRO permettront de fournir des éléments de compréhension réinvestis dans la phase 2 (dossiers + conférence d’Alice Le Gall).
      • Conditions de surface et habitabilité dans le système solaire dégagées en Cours-TP SVT à partir d’activités motivées par la présence d’eau à la surface d’une planète (ex de Mars, comparée à la Terre) (Cours SVT, TH1-Ch1-Activités1-2-Conditions-Habitabilité lien vers dossier zippé avec avec activités + ressources associées) puis extension du concept de zone habitable avec la découverte d’exoplanètes (TH1-Ch1-Activité4-ConceptZoneHabitable lien vers dossier zippé avec activité + ressources associées). Travail repris et appliqué lors du TP1 ASTRO consacré à l’habitabilité potentielle du satellite Titan (TP1 ASTRO TITAN-Habitabilité) qui a permis de concevoir un protocole et manipuler (mesures énergie reçue/distance réalisées en SVT dans les anciens programmes et reprises ici en Physique et Mathématiques – effet de serre et température de surface pour la partie SVT).
      • Identification et classement des objets du système solaire (Cours SVT, TH1-Ch1-Activité-3-ObjetsSystemeSolaire lien vers dossier zippé avec activité + ressources associées) toujours en suivant le fil conducteur « présence d’eau » à partir d’objets ayant pu l’apporter sur la Terre.
      • Les données de la mission Rosetta amènent ensuite les élèves à envisager une origine possible des « ingrédients de la vie » et à poursuivre par l’étude des molécules du vivant à différencier des molécules minérales (Cours SVT, TH1-Ch2-Activités1-2-Molecules-vie).
      • Notions réinvesties avec le TP2 ASTRO -Ethane-Methane dans lequel on peut découvrir que la présence des hydrocarbures associée à d’autres molécules, comme le cyanure d’hydrogène et le flux d’oxygène apporté par le satellite Encelade, pourrait aboutir à la formation de molécules prébiotiques. Une première approche de l’ADN (composition) est aussi permise par ce TP.
      • Le diagramme de phase de l’eau, étudié lors de l’activité sur les conditions d’habitabilité, est repris pour comprendre l’observation du point triple du cyclohexane en Chimie.
      • Une ouverture pour débuter la partie consacrée aux cellules a été faite à partir des données de la météorite ALH84001 tombée en Antarctique (CoursTH1-Ch2-IntroductionCellules).
      • Les formes de vie envisageables d’après les conditions de Titan et Encelade, par rapport à celles connues sur Terre, permettent une entrée possible vers le métabolisme cellulaire étudié ultérieurement dans ce thème 1 de SVT.
      • Un des dossiers proposé en phase 2 a permis de revenir sur la découverte historique de la molécule d’ADN (Dossier 10 Femmes et sciences (voir lien) étudiée dans le cadre de cette première partie du programme de SVT et envisagée lors du TP2 ASTRO TITAN-Ethane-Methane .
    • Sortie sur le terrain (St Jean de Dône) :
      • Motivée par le travail de cartographie des Cassini amenant au repérage et à la méthode de triangulation développés en Histoire-Géographie et en Mathématiques, cette sortie pédagogique a permis en Sciences de la vie et de la Terre de revenir sur des acquis du Collège en Géologie de notre planète et plus particulièrement celle de notre environnement quotidien mais aussi de faire la relation avec l’étude de la biodiversité (Toujours dans la thématique 1 du programme de SVT) des rives de la rivière Jordanne (lors d’une sortie deux semaines auparavant).
        Cette sortie permet aussi une approche de la comparaison monde vivant-monde minéral.
      • Étape 1 : préparation en classe (fiche élève +Lien vers le dossier zippé fichiers kmz + vidéogramme)
        Les élèves ont pu appréhender le contexte géologique de la sortie sur le terrain à partir d’un travail sur GoogleEarth situant tout d’abord les reliefs du volcan cantalien dans son ensemble, sur lesquels on a superposé la carte géologique du Cantal (BRGM) et sa légende sous forme de fichiers ayant comme extension KMZ. Les fichiers KMZ sont des fichiers utilisés dans les applications de cartographie de Google Earth (KMZ signifie Keyhole Markup Language Zipped et compresse tous les fichiers et sous-fichiers dans un seul fichier auquel on peut accéder en utilisant un géo-navigateur). Un fond de carte topographique focalisé sur le sentier (fichier KMZ) devant être emprunté le jour de la sortie a ensuite été proposé, toujours afin de repérer les formations géologiques devant être rencontrées (sur le sentier et dans le paysage environnant).

        Des enregistrements vidéo et des recherches sur Internet en autonomie ont permis de s’informer pour comprendre l’origine de ces formations et de leur position (coulées basaltiques et avalanches de débris, notion d’inversion de relief, dépôts calcaires …).

        Les élèves ont pu observer (à l’œil nu, à la loupe et au microscope polarisant) les différentes roches susceptibles d’être rencontrées en réinvestissant les acquis du Collège.

        Une recherche des plantes que l’on pouvait rencontrer sur le parcours a été initiée à partir d’un site https://fr.wikipedia.org/wiki/Flore....
      • Étape 2 : sortie sur le sentier de St Jean de Dône (questionnaire élève + dossier zippé avec clés de détermination des roches et des végétaux + coupe géologique histoire du Puy Courny)
        Travail en groupe (extraire et organiser des informations sur le terrain, utiliser des outils simples de détermination) avec matériel d’identification d’une roche ou d’un végétal (loupe, flacon d’acide, clés de détermination) + carte topographique papier correspondant au fichier KMZ (étape 1) + lecture de paysage avec informations (Coupe histoire géologique du Puy Courny).
      • Étape 3 : exploitation de la sortie :
        Réalisation d’une maquette reportage commune aux différentes disciplines du projet. Voir liens vers la maquette demandée + exemples de compte rendu élèves (il reste des coquilles) : lien 1 + lien 2 + lien 3
    • Phase 2 : Une partie SVT est particulièrement développée dans chacun des dossiers de recherche suivants :
      • Thème 6 : « En route pour Saturne avec la Sonde Cassini-Huygens » : voir article
        Les anneaux de Saturne : découverte, composition et origine.
      • Thème 7 : « Des astres actifs dans le système solaire » : voir article
        -Notion d’activité d’une planète/satellite, à dégager à partir de recherches documentaires : diaporama de Pierre Thomas http://planet-terre.ens-lyon.fr/pla....
        - Repérer le volcanisme et la tectonique dans le système solaire avec le pdf "Volcans-systeme_solaire" (voir lien). et à partir la conférence de Pierre Thomas http://html5.ens-lyon.fr/Acces/2011....
        - Initiation à la sismologie : Terre et Mars avec départ de la mission Insight (https://insight.cnes.fr/) en mai 2018
        - perspectives pour Titan lors d’une prochaine mission ? Réinvestissement atelier SISMOS (Etude _sésime-terrestre-Seisgram (voir lien)) et localisation de l’épicentre d’un séisme à l’aide de sismogrammes : 3 fichiers correspondant à trois stations différentes dont celle du lycée ACDF (voir lien) par la méthode de triangulation ou de synchronisation des sismomètres expliquée par les mathématiques.
        -Application à Mars dans le cadre de la mission Insight avec le principe de la méthode d’utilisation d’un seul sismomètre à une seule composante, détaillé en mathématiques. Réinvestissement de l’étude de séismes hypothétiques martiens du Blind test dans le cadre du volet pédagogique d’Insight (Utilisation de SeisgramV8).
      • Thème 8 : « Encelade, un des satellites de Saturne » : voir article
        Recherche d’extension du concept de zone d’habitable permettant d’envisager la vie sur Encelade :
        -Proposer une expérience montrant le métabolisme chlorophyllien en ExAO (Expérimentation Assistée par Ordinateur) terrestre ;
        comprendre un autre type de métabolisme potentiel (chimiosynthèse) sur Encelade à partir d’informations ( "Chimie-Energie-Abysses" )..
        -Mesurer l’albédo de surfaces terrestres et comparer aux données d’Encelade.
        -Exploiter des documents montrant l’activité d’Encelade ; modélisation de courants de convection.
      • Thème 9 : « À l’ombre de Saturne » : voir article
        Autour d’une nouvelle de science-fiction sur Titan (A l’Ombre de Saturne de Renato PESTRINIERO) et des découvertes de la mission Cassini-Huygens sur la composition de ce satellite de Saturne.
        - Réinvestissement du TP1 ASTRO TITAN-Habitabilité (voir lien).
        - Recherche de la composition des « bandes » décrites dans la nouvelle.
        - Comprendre les explications scientifiques fournies par l’auteur (Loi de Roche ; histoire de Saturne et de ses satellites).
      • Thème 10 : « Femmes et Sciences et Alice Le Gall » : voir article
        Les travaux d’Alice le Gall permettent de se pencher sur la place des femmes dans le domaine scientifique au travers de quelques exemples :
        Inge Lehmann et la découverte de la structure du noyau du globe terrestre grâce à l’exploitation des sismogrammes (recherche documentaire – histoire des sciences) ;
        - utilisation du logiciel Seisgram 2K avec réinvestissement atelier SISMOS (Etude _sésime-terrestre-Seisgram) + réalisation d’un modèle analogique de la structure du globe terrestre montrant des ondes (faisceau laser) traversant des milieux différents et subissant des phénomènes de réfraction..
        Rosalind Franklin et la découverte de la structure de la molécule d’ADN par la méthode de diffraction des rayons X (PosterDiffraction ADN et Ressource diffraction ADN) ; remobilisation des connaissances vues en SVT obligatoire ; modèle de diffraction d’un faisceau laser par une spirale (ressort) et réalisation d’un cliché analogue au « cliché 51 ».
    • Phase 3 Chaque groupe d’élèves travaillant sur un dossier donné a ensuite choisi de présenter un ou plusieurs aspects de leurs recherches sous forme d’une capsule-vidéo, ce qui les a amenés à synthétiser les notions abordées et vérifier si elles ont bien été assimilées, afin de préparer les points qu’ils allaient développer dans ce vidéogramme. Cette nouvelle étape du projet leur a permis de mettre en œuvre de nouvelles compétences au niveau de la communication et de faire preuve d’esprit d’initiative. Cela a permis de conforter les individualités scientifiques et de révéler le sens artistique et une approche originale de la part de certains qui avaient manifesté quelques réticences lors du travail sur dossier.
      Cette phase s’est clôturée par la conférence d’Alice Le Gall, précédée par le visionnage en public des vidéogrammes réalisés par les élèves, valorisant ainsi leur travail sur lequel la chercheuse a pu apporter un regard critique.
  • 3. Bilan :

Ce travail interdisciplinaire est très fructueux, tant pour les élèves qui ont une vision toujours cloisonnée de l’enseignement qu’on leur apporte que pour les enseignants qui travaillent de concert. De plus, ce projet suscite la curiosité de tous (l’intégration du Français notamment avec la découverte des nouvelles et de leur exploitation selon les disciplines) et développe, entre autres, l’autonomie des élèves.

Dans le domaine des SVT, l’interaction entre le projet AstroDuclaux et les TP-cours de SVT « obligatoire » permet d’élargir les thèmes abordés et de suivre un fil conducteur reliant les différentes parties de la thématique « La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée ». Cela a aussi été l’occasion de mener en parallèle des activités « SISMOS » (dans le cadre d’un atelier scientifique) s’intégrant à la problématique de certains dossiers, enrichissant la formation scientifique de celles/ceux qui se destinent plus spécifiquement à des études dans ce domaine.


Documents joints

F300COUSVTProgramme
F300COUSVTProgramme
F301COUSVTBO2010MPSannote
F301COUSVTBO2010MPSannote
F302COUSVTCh2MoleculeVie
F302COUSVTCh2MoleculeVie
F303COUSVTCh2IntroCellules
F303COUSVTCh2IntroCellules
F304COUSVTCh1Activites1et2
F304COUSVTCh1Activites1et2
F305COUSVTCh1Activite3
F305COUSVTCh1Activite3
F306COUSVTCh1Activite4
F306COUSVTCh1Activite4

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