Proposition de progression

Ebauche de progression/ Partie 1B / Eté 2011/ Christine Mariani.
Partie 1B La tectonique des
plaques, l’histoire d’un modèle
7 à 8 semaines
Activités/ Supports
Maîtriser la langue française
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique.
Utiliser des connaissances
Semaine 1
En quoi l’étude de la surface de la
Terre peut-elle faire naître l’idée
d’une mobilité horizontale des
continents?
Notions
Capacités et attitudes
Introduction:
qu’est-ce qu’un modèle en Sciences ?
+ prérequis 4ème / Seconde
Chap. I La mobilité horizontale des
continents: naissance d’une idée et
évolution progressive du modèle.
Compétences prolongeant le
socle commun
Séismes, volcans, plaques, limites, mouvements
horizontaux, Terre, planète du système solaire
TP 1 la naissance d’une idée
Problématique:
Comment les études de la surface terrestre ont-elles faits émerger cette
idée de mobilité ? Quels ont été arguments et contre-arguments des
ème
scientifiques au début du XX
siècle ?
Tâche complexe : à partir des divers outils à disposition, dégagez les
arguments et contre-arguments à l’hypothèse d’une mobilité horizontale
des continents, en l’état des connaissances et techniques du début du
ème
XX
siècle.
Matériel : Puzzle Pangée Terre, feutres de couleur effaçables !!!, chiffon, blocs
de mousse et blocs de bois, étiquettes à créer, ordinateur, site Internet.
Logiciels Sismolog et Ondes P et leurs fiches techniques, ordinateur
site http://jabba.unil.ch/objectif-terre/index.php?id=3429
Cours/ activités + Bilan
Maîtriser la langue française
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique.
Acquérir autonomie et initiative.
Pratiquer une démarche
scientifique
Manipuler
Communiquer
- dans un langage écrit et
graphique. appropriés.
- en lien avec le langage
mathématique
Extraire et exploiter des
informations de différents
documents.
Pratiquer une démarche
scientifique
Manipuler
Communiquer
- dans un langage écrit,
graphique et numérique
- à l’oral
Exploiter des résultats avec
TICE
Communiquer par un schéma
synthétique
ème
les premières idées
Au début du XX
évoquant la mobilité horizontale
s’appuient sur quelques constatations
la distribution bimodale des
altitudes (continents/océans)
les tracés des côtes ;
la distribution géographique
des paléoclimats et de certains
fossiles.
Ces idées se heurtent au constat d’un
état solide de la quasi-totalité du globe
terrestre établi, à la même époque, par
les études sismiques.
L’idée de mobilité horizontale est
rejetée par l’ensemble de la
communauté scientifique.
Semaines 2 et 3.
Chap.II Le contraste
Océans/ Continents
Comment a-t-on pu préciser peu à
peu la structure des premières
couches terrestres et en
comprendre la nature ?
En quoi ces découvertes ont-elles
relancé l’idée de mobilité
horizontale ?
TP2 les apports de la sismologie: une partie sera évaluée
Problématique:
Comment certaines technologies ont-elles permis d’interpréter cette
répartition et de préciser la notion de croûte terrestre ?
Tâche complexe :
A partir des divers outils à disposition, identifiez les 2 types de croûte et
montrez que les ondes sismiques permettent aussi d’en préciser la
nature.
Matériel : Fiche de protocoles avec matériel ExAO, ordinateur, logiciel Atelier
scientifique Jeulin ou Audacity et fiche technique, documents, fiche-réponse,
barres de roches et de matériaux divers, machine à calculer.
Cours/ activités + Bilan
TP3 les roches de la croûte et du manteau.
la partie « densités » sera évaluée, celle de microscope est aujourd’hui
formative. (cf. consignes en classe), le croquis est évalué.
Problématique: comment caractériser ces couches terrestres au niveau
pétrographique ?
Activité guidée.
Matériel : roches magmatiques : échantillons et lames minces, microscope
polarisant, fiche d’identification des minéraux, fiche de vocabulaire, logiciel et
Powerpoint, fiche de protocole « densités », éprouvettes graduées, feutres
personnels judicieusement choisis, 3 types de roches dont une péridotite,
bécher, entonnoir, balance.
Semaines 4 et 5.
Chap. III L’expansion océanique.
1960 :
Comment les
nouvelles techniques d’exploration
océanique ont-elles permis de
conforter l’idée de mobilité
horizontale et de comprendre la
formation des océans?
Qu’apportent-elles au modèle ?
Cours/ activités + Bilan
TP4 : flux thermique, paléomagnétisme et expansion océanique
Une partie sera évaluée
Problématiques :
Comment caractériser le flux thermique terrestre? Quels enseignements
peut-on en tirer ?
Comment les techniques d’exploration océanique des années 1960 ont
permis de comprendre la formation de la croûte océanique et d’avancer
l’hypothèse de l’expansion océanique?
Tâche complexe :
A partir des divers outils à disposition, caractérisez :
•
le flux thermique terrestre et recherchez une explication à sa
répartition.
•
les fonds océaniques et dégagez les arguments démontrant
qu’il existe une expansion des océans.
Matériel : Carte du flux thermique, Logiciel Sismolog, bécher, glycérines,
plaque chauffante (ou modèle convection + vermiculite ou poudre de noix de
coco)
basalte, boussole, maquette fond océanique, machine à calculer, documents
ressources, teslamètre, fiches protocoles et fiche technique Logiciel.
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques
(Pythagore + Lois de Descartes)
et la culture scientifique et
technologique
Utiliser des connaissances
Recenser, extraire et interpréter
des informations.
Pratiquer une démarche
scientifique
Communiquer sous forme de
schémas.
Manipuler et expérimenter.
Modéliser
Manifester sens de
l’observation, curiosité et esprit
critique.
Montrer de l’intérêt pour les
progrès scientifiques et
techniques.
Respecter les consignes
Maîtriser les techniques de
l’information et de la
communication.
Utiliser les TICE.
Acquérir une culture humaniste.
Comprendre la nature
provisoire, en devenir, du savoir
scientifique.
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique
Pratiquer une démarche
scientifique
Recenser, extraire et interpréter
des informations.
Exprimer et exploiter des
résultats
Communiquer sous forme de
schémas.
Manipuler et expérimenter.
Modéliser
Manifester sens de
l’observation, curiosité et esprit
critique.
Respecter les consignes et les
règles de sécurité
Maîtriser les techniques de
l’information et de la
communication.
Utiliser les TICE.
Acquérir une culture humaniste.
La différence d’altitude observée entre
continents et océans reflète un
contraste géologique.
Les études sismiques et
pétrographiques permettent de
caractériser et de limiter deux grands
types de croûtes terrestres : une croûte
océanique essentiellement formée de
basalte et de gabbro et une croûte
continentale constituée entre autres de
granite.
La croûte repose sur le manteau,
constitué de péridotite.
1ère ébauche du modèle :
Croûte océanique / continentale / manteau
Au début des années 1960, les
découvertes de la topographie
océanique et des variations du flux
thermique permettent d’imaginer une
expansion océanique par accrétion de
matériau remontant à l’axe des
dorsales, conséquence d’une
convection profonde.
Vers un modèle de l’expansion
océanique
La mise en évidence de bandes
d’anomalies magnétiques symétriques
par rapport à l’axe des dorsales
océaniques, corrélables avec les
phénomènes d’inversion des pôles
magnétiques (connus depuis le début
du siècle), permet d’éprouver cette
hypothèse et de calculer des vitesses
d’expansion.
Cours/ activités :
Autres calculs de taux d’expansion
Comprendre la nature
provisoire, en devenir, du savoir
scientifique.
Renforcement du modèle
+ Bilan
Prévoir semaine 4 ou semaine 5
EVALUATION SOMMATIVE
Semaine 6
Chap. IV Le concept de lithosphère
et d’asthénosphère.
TP 5 L’apport de l’étude des fosses océaniques.
La surface du globe étant constante,
l’expansion océanique doit être
compensée par une disparition de
matière océanique.
A partir des divers outils à disposition, caractérisez les fosses océaniques
au niveau sismique et au niveau thermique. Montrez que ces
caractéristiques permettent de dégager un nouveau concept dans la
compréhension des croûtes et du manteau.
Comment la sismologie a-t-elle
permis de découvrir les lieux de
cette disparition et leurs causes ?
Quels en sont les nouveaux apports
pour le modèle ?
évalué
Tâche complexe :
Matériel : Logiciel s Sismolog, Atelier scientifique Jeulin ou Audacity, capteurs,
règle graduée, barres de roches à différentes températures, thermomètres.
Cours/ activités + Bilan
DM
Semaines 7 et 8.
Chap. V Les plaques
lithosphériques.
Comment la structure de la
lithosphère s’est-elle précisée à la
fin des années 1960 ?
Comment certains phénomènes
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique
Restituer des connaissances
Extraire et exploiter des
informations de différents
documents.
Pratiquer une démarche
scientifique
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique
Maîtriser les techniques de
l’information et de la
communication.
Pratiquer une démarche
scientifique
Manipuler
Extraire et exploiter des
informations de différents
documents.
Utiliser les TICE
Communiquer par un schéma
fonctionnel
Manifester sens de
l’observation, curiosité et esprit
critique.
Respecter les consignes.
Montrer de l’intérêt pour les
progrès scientifiques et
techniques.
Acquérir une culture humaniste.
Comprendre la nature
provisoire, en devenir, du savoir
scientifique.
Au voisinage des fosses océaniques, la
distribution spatiale des foyers des
séismes en fonction de leur profondeur
s’établit selon un plan incliné.
Les différences de vitesse des ondes
sismiques qui se propagent le long de
ce plan, par rapport à celles qui s’en
écartent, permettent de distinguer : la
lithosphère de l’asthénosphère.
L’interprétation de ces données
sismiques permet ainsi de montrer que
la lithosphère s’enfonce dans le
manteau au niveau des fosses dites de
subduction.
La limite inférieure de la lithosphère
correspond généralement à l’isotherme
1300° C.
L’apport de ces données sismiques
vient:
- conforter les prédictions
- préciser la cause de la mobilité.
volcaniques et les techniques
d’exploration satellitaire ont-ils
permis de conforter le modèle et
d’élaborer la théorie de la tectonique
des plaques ?
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique
TP 6 La compréhension moderne des mouvements des plaques :
vers la théorie de la tectonique des plaques :
I Un premier modèle global : une
lithosphère découpée en plaques rigides
Une partie sera évaluée
Activité guidée.
Matériel :
Maquette avec plaques en rotation
Logiciel Sismolog (points chauds + calcul de vitesse de déplacement.)
Logiciel Tectoglob (âges des fonds océaniques)
Mesures GPS : calcul de vitesse de déplacement.
Maîtriser les techniques de
l’information et de la
communication.
Pratiquer une démarche
scientifique
Manipuler et modéliser
Extraire et exploiter des
informations de différents
documents.
Utiliser les TICE
Communiquer par un schéma
Manifester sens de
l’observation, curiosité et esprit
critique.
Respecter les consignes
Montrer de l’intérêt pour les
progrès scientifiques et
techniques.
II Le renforcement du modèle par son
efficacité prédictive
Cours/ activités + Bilan
À la fin des années soixante, la
géométrie des failles transformantes
océaniques permet de proposer un
modèle en plaques rigides. Des travaux
complémentaires parachèvent
l’établissement de la théorie de la
tectonique des plaques en montrant que
les mouvements divergents (dorsales),
décrochants (failles transformantes) et
convergents (zones de subduction) sont
cohérents avec ce modèle géométrique.
Des alignements volcaniques, situés en
domaine océanique ou continental, dont
la position ne correspond pas à des
frontières de plaques, sont la trace du
déplacement de plaques
lithosphériques au dessus d’un point
chaud fixe, en première approximation,
dans le manteau.
Le modèle prévoit que la croûte
océanique est d’autant plus vieille qu’on
s’éloigne de la dorsale. Les âges des
sédiments en contact avec le plancher
océanique (programme de forage sousmarins JOIDES) confirment cette
prédiction et les vitesses prévues par le
modèle de la tectonique des plaques.
Le modèle prévoit des vitesses de
déplacements des plaques (d’après le
paléomagnétisme et les alignements de
volcans intraplaques). Avec l’utilisation
des techniques de positionnement par
satellites (GPS), à la fin du XXème
siècle, les mouvements des plaques
deviennent directement observables et
leurs vitesses sont confirmées.
Théorie de la tectonique des plaques.
EVALUATION SOMMATIVE
Maîtriser les principaux
éléments mathématiques et la
culture scientifique et
technologique
Restituer des connaissances
Extraire et exploiter des
informations de différents
documents.
Pratiquer une démarche
scientifique