Intégrer des éléments d`histoire des sciences dans

Intégrer des éléments d’histoire des
sciences dans
l’enseignement des SVT
Objectif :
Impulser l'intégration d'élements d'histoire des sciences au service :


de pratiques pédagogiques montrant la complémentarité des
approches disciplinaires et pluridisciplinaires dans la résolution d'un
problème scientifique;
de pratiques pédagogiques s'appuyant sur les représentations des
élèves et sur leur rapport à la science;
A partir d’exemples en lien avec
l’histoire de la tectonique des plaques
E.TREHIOU, 01/2008
1/les
représentations
historiques,
un
éclairage
des
représentations des élèves pour le professeur et une aide à
l’identifications d’obstacles à l’apprentissage d’un concept :
Exemple en 4ème : « la Terre est liquide à l’intérieur (magma) »,vision
élaborée pour permettre l’explication du volcanisme en surface.
La structure interne du globe selon
Kirscher ; extrait du Mundus
subterraneus, Amsterdam, 1665
Autre exemple concernant la reproduction humaine :
De VECCHI et GIORDAN, L’enseignement scientifique, comment faire pour que ça
marche ?, Delagrave, Paris, 2002
2/des représentations historiques, documents initiateurs pour la
recherche des représentations des élèves :
(4ème,La « machine » Terre)
Deux éléments historiques relevés chez Ortelius (1596) et Pelligrini(1858) :
Abraham Ortelius (1528-1598), grand .cartographe des Pays-Bas,
beaucoup et publia en 1564 une des 1ères carte du Monde, qui connut
succès. Il suggera au regard de cette carte que les Amériques
« arrachées de l’Europe et de l’Afrique…suite à des tremblements
et des déluges »
voyagea
un grand
ont été
de terre
En 1858, ayant trouvé les mêmes plantes fossiles en Europe et aux Etats-Unis, le
géographe français Antonio Snider-Pellegrini proposa dans son livre « La création et
ses mystères dévoilés » que tous les continents étaient réunis en un seul et
que le déluge évoqué dans la Bible les a ensuite séparé.
1.Et si vous proposiez votre propre explication à cette complémentarité des
côtes ? [successivement]
2.En début d’année pour expliquez les séismes, des élèves ont parlé de
plaques. Qu’est ce qu’une plaque ?
Ou alors : ( dans l’optique de ne pas renforcer ou simplement contribuer à
une vision linéaire, cumulative et interne de l’histoire des sciences) :
Deux éléments historiques relevés chez A. Snider-Pelligrini(1858) et von Ihering
(1907):
En 1858, ayant remarqué une correspondance entre les rivages aricain et sudaméricain et trouvé les mêmes plantes fossiles en Europe et aux Etats-Unis, le
géographe français Antonio Snider-Pellegrini proposa dans son livre « La création et
ses mystères dévoilés » que tous les continents étaient réunis en un seul et
que le déluge évoqué dans la Bible les a ensuite séparé.
Hermann von Ihering, paléontologue et zoologue allemand, proposa en
1907 une autre explication : l’existence de ponts continentaux, disparus
depuis, notamment entre l’Afrique et l’Amérique du Sud
1.Et si vous proposiez votre propre explication à cette complémentarité des
côtes et à la correspondance de fossiles de part et d’autre de l’Océan
Atlantique?
[successivement]
2.En début d’année pour expliquez les séismes, des élèves ont parlé de
plaques. Qu’est ce qu’une plaque pour vous?
3/le débat
explicative :

historique,
point
de
départ
d’une
démarche
Exemple en 4ème:
Classe divisée en deux parties, chacune proposant ses arguments
(et cherchant des contre-arguments )
Document initiateur : doc ci-dessus
Deux groupes :
Groupe 1/les « mobilistes », peu nombreux,comme Wegener
Groupe 2/la majorité de la communauté scientifique, les
« fixistes »
Documents à disposition : 1+1.1+2+2.1+2.2
Différentes variantes possibles :
-binômes « mobilistes » et binômes « fixistes » préparation
individuelle puis par 2 puis rencontre avec un autre binôme de
l’autre théorie( à chaque fois traces écrites demandées )/ une des
rencontre est ensuite sélectionnée pour se faire devant la classe –
débat
-classe divisée en 2 ; préparation individuelle puis débat collectif (
arguments notés au tableau)
En fin de séquence : doc 2.2.1
Remarque :Pour le groupe 2, il ne s’agit pas là à proprement parler d’une théorie
mais plutôt d’une vision qui a perduré jusqu’à Le Pichon (1966) qui conclua dans
sa thèse à l’immobilisme en même temps qu’il compris qu’il s’était trompé, et
pris part dans la définition de la notion de plaques.On peut par contre clairement
identifier dans la communauté scientifique de l’époque :
-une école européenne, « contractioniste », développant une théorie de la
contraction de la Terre lors de son refroidissement progressif(ou théorie de la
« pomme ridée » de Léonce Elie de Beaumont (1829)): la croûte, première
enveloppe refroidie et solidifiée, doit s’adapter au rétrécissement du diamètre
interne, ce qu’elle fait par des effondrements (subits) qui créent des bassins
océaniques au milieu des continents ;
-une école américaine, « permanentiste », soutenant une théorie de la
permanence des océans et des continents, formulée par James Dana ( 1873) :
les océans et les continents, formés dans les 1ers temps de l’histoire par
différence de contraction thermique, sont des figures permanentes à la surface
de la Terre : les continents restent des continents et les océans des océans. C’est
la loi de la permanence de Bailey Willis (1910).De temps en temps, les aires
continentales sont inondées par les mers qui y déposent des sédiments …
Exemple de mise en œuvre dans une progression :
Leçon 4
Comment les « plaques » sont-elles délimitées ?
ou
La Terre est découpée en « plaques » par les géologues…mais
qu’est ce qu’une « plaque » ?
A. Comment les plaques sont-elles délimitées en surface?
ou
Un planisphère ne montre pas de plaques…alors où sontelles ?
B. Comment les plaques sont-elles
profondeur ?
ou « Sous les plaques…du magma ? »
délimitées
en
Leçon 5. Comment comprendre les mouvements des plaques
et leurs conséquences
[choix méthodo : travailler la modélisation/esprit critique]
A. D’où est venue l’idée que les plaques se déplacent ?
Activité : « le débat autour de la théorie de la dérive des
continents de Wegener (1915) »
voir détail ci-dessous
Bilan : L’exemple de la théorie de la dérive des continents de Wegener
et des débats qu’elle a sucité permet de montrer que les connaissances
scientifiques actuelles comme celles concernant les plaques et leurs
mouvements ( théorie de la tectonique des plaques) ont une histoire :
travaux précurseurs, arguments, contre-arguments, réticences et rejet,
poids des idées préconcues,…et près de 50 ans ont jalonné le parcours
nécessaire pour que la communauté scientifique accepte que des
masses rocheuses ( les plaques) soient en mouvement sur des
centaines de km( en l’absence de mesures directes impossibles à
l’époque).
B.Comment comprendre les mouvements des plaques ?
1.au niveau des fosses océaniques ( zones de rapprochement )?
2.au niveau de l’axe
d’écartement)?
des
dorsales
océaniques
(
zones
3. au niveau de certaines chaines de montagnes (Himalaya,
Alpes) :
C.Quelles sont les conséquences du mouvement des
plaques pour les océans et les continents au cours
des temps géologiques ?
Activité : « le débat autour de la théorie de la
dérive des continents de Wegener (1915) »
Travail à préparer à la mison ou lors de la séance précédente
Jeu de rôle : (d’après Belin 4ème p 195)
Vous participez prochainement au colloque scientifique allant examiner
la théorie de Wegener.
vous êtes un géologue de l’équipe de Wegener et vous êtes chargés
de présenter les arguments en faveur de cette théorie
 vous êtes un géologue s’opposant à la théorie de Wegener et vous
êtes chargés de présenter des arguments contre cette théorie de
Wegener
Matériel à disposition : vidéoprojecteur relié à un ordinateur connecté
à l’Internet
Documens à disposition :
pour
retrouver
ces
pages
à
partir
de
Google :
« Wegener/derive/continents » puis prendre le site de l’Université de
Laval (Canada)et celui de l’ENS « Planet-terre »(Université de Lyon)
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/derive.html
et
http://planet-terre.enslyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-derivecontinents-wegener.xml
voir le travail attendu page suivante
voir aussi : correction/synthèse
http://www.ac-nice.fr/svt/productions/2ao/wegener/derive.htm
.
Mise en commun :
Arguments en faveur de la théorie
Correspondance entre les côtes de
l’Afrique et de l’Amérique du Sud
/emboitement
possible
des
continents
Arguments contre la théorie
Imprécision de l’emboitement des
continents :
Zones
de
chevauchement
Afrique/Amérique
du Sud emboitées
Présence des mêmes fossiles de On peut l’expliquer par l’existence
certains reptiles ou de végétaux sur d’anciennes
liaisons terrestres
des continents aujourd’hui séparés
entre les continents ( ponts
continentaux aujourd’hui affaissés)
Traces de glaciations sur des
continents présents à des lattitudes
différentes et not ; dans la zone
tropicale : sens d’écoulement pas
cohérent ( en principe du haut vers
le bas : or ici c’est l’inverse)
Correspondance
de
structures
géologiques
entre
Afrique
et
Amérique
du
Sud
et
entre
l’Amérique du Nord et l’Europe
Moteur du déplacement des continents
dans un globe solide : forces liées à la
rotation de la Terre, forces liées aux
marées, attraction entre les continents
Forces faibles mais qui agissent longtemps
Des calculs lontrent que l’intensité
de ces forces 2,5x105 trop faibles
pour faire bouger ou déformer des
continents
Pas d’information que ce qui se
passe au fond des océans
Argument non scientifique : va à
l’encontre des connaissances de
l’époque
Exemple en 1ère S
Le débat historique point de départ d’une
démarche explicative
La tectonique des plaques : une théorie
Exprimer connaissances / conceptions sur Tectonique des plaques  notion de mouvement
(Support : Doc 1)
Au XXème siècle : émergence, diffusion et débats autour des théories mobilistes
Schématiser le déroulé historique : découvertes et controverses
(Support : Doc 1.1+2+2.1+2.2+3+3.1)
Le déplacement des masses
continentales :
Le déplacement des plaques
lithosphériques :
Quelles preuves ? Quelles causes ?
Quelles preuves ? Quelles causes ?
-Argumenter, expliquer à partir
d’une source documentaire -
-Argumenter à partir d’enregistrements GPS
(Support : mesures / Traitement scientifique : Excel)
(Support : Doc 2+2.1+2.2)
Argumenter à partir d’observations de terrain
-Argumenter à partir de mesures
du paléomagnétisme des fonds
océaniques
(Support : représentations
scientifiques – anomalies magnétique,
peau de zèbre : doc. 4)
-Argumenter à partir de résultats
de sondages dans les couches
sédimentaires océaniques.
(Support : points chauds)
-Expliquer à partir de données de terrain
répertoriées dans un logiciel de simulation /
banque de données informatiques
(Support : logiciel Sismolog)
-Expliquer à partir d’une modélisation
expérimentale.
(Support : représentations
scientifiques – colonne sédimentaire)
Des contours des bordures continentales
complémentaires, repérées dès le début
20ème
siècle
(Wegener),
des
ressemblances paléontologiques des
déformations des roches, des séismes
(résultat de cassure suite à des forces) …
plaident en faveur d’un déplacement des
plaques et de la formation de fonds
océaniques c'est-à-dire de croûte
océanique.
Les résultats de l’étude des fonds
océaniques permettent d’expliquer ce
déplacement par l’expansion des fonds
océaniques.
Les données fournies par la géodésie spatiale (étude du globe
terrestre par satellites - GPS) permettent de repérer et de
déterminer les directions et les vitesses de déplacement des
plaques (bonnes connaissances sur les derniers 180 millions
d’années) et ainsi de modéliser la tectonique des plaques.
Le mouvement des plaques est à associer à l’existence :
-de zones d’accrétion (dorsale) ou est fabriquée une
lithosphére océanique
-de zones de subduction ou sont les LO plongent dans le
manteau.
Le moteur de la tectonique des plaques est une convection de
l’asthénosphère plastique. Elle permet la dissipation de la
chaleur fournie par désintégration d’isotopes radioactifs.
La subduction est le résultat de courants descendants froids, les
zones d’accrétion (dorsale) le résultat de courants ascendants
chauds.
D’après IUFM de Rouen PLC2 SVT
4/des faits historiques, arguments au sein d’une démarche
explicative : exemple en 1ère S
La tectonique des plaques : une théorie selon
laquelle le globe est constituée de plaques en
mouvement
Exprimer connaissances / conceptions sur Tectonique des plaques  notion de mouvement
Quelles sont les preuves du
déplacement ?
Quelle est l’origine du
déplacement ?
-Argumenter à partir d’une source
documentaire - texte historique de Wegener
(Support : doc 1.1+2+2.2.1)
-Argumenter à partir de mesures du
paléomagnétisme des fonds océaniques
assorties d’un commentaire historique sur le
moment et les conditions de la découverte
(Support : représentations scientifiques – anomalies
magnétique, peau de zèbre : doc 4+4.1+4.1.1)
-Argumenter à partir de résultats de sondages
dans les couches sédimentaires océaniques.
(Support : représentations scientifiques – colonne
sédimentaire)
-Expliquer à partir d’une source
documentaire - texte historique de
Wegener
(Support : doc 2.1+2.2+2.2.1)
Expliquer à partir de données de
terrain répertoriées dans un
logiciel de simulation / banque de
données informatiques
(Support : logiciel Sismolog)
-Expliquer à partir d’une
modélisation expérimentale
-Argumenter à partir d’enregistrements GPS
(Support : mesures / Traitement scientifique : Excel)
Des
contours
des
bordures
continentales
complémentaires, repérées dès le début 20ème siècle
(Wegener), des ressemblances paléontologiques des
déformations des roches, des séismes (résultat de
cassure suite à des forces) … plaident en faveur
d’un déplacement des plaques et de la formation de
fonds océaniques c'est-à-dire de croûte océanique.
Les résultats de l’étude des fonds océaniques, ainsi
que des données fournies par la géodésie spatiale
(étude du globe terrestre par satellites - GPS)
permettent de repérer et de déterminer les
directions et les vitesses de déplacement des plaques
(bonnes connaissances sur les derniers 180 millions
d’années) et ainsi de modéliser la tectonique des
plaques.
Le mouvement des plaques est à associer à
l’existence
-de zones d’accrétion (dorsale) ou est
fabriquée une lithosphére océanique
-de zones de subduction ou sont les LO
plongent dans le manteau.
Le moteur de la tectonique des plaques est une
convection de l’asthénosphère plastique. Elle
permet la dissipation de la chaleur fournie par
désintégration d’isotopes radioactifs.
La subduction est le résultat de courants
descendants froids, les zones d’accrétion (dorsale)
le résultat de courants ascendants chauds.
D’après IUFM de Rouen PLC2 SVT