Solutions vertes - Espace pour la vie
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aux défis urbains Activités croisant science, technologie et environnement 1er et 2e cycles du secondaire S’inspirer du monde végétal pour stimuler l’innovation environnementale Programme éducatif environnemental de la HSBC Guide pédagogique Solutions vertes Crédits Conférence, guide de l’enseignant et carnet de bord Recherche et rédaction Marianne Guilmette Diane Turcotte Illustrations Jean Morin Conception graphique Anna Amari Révision linguistique Angèle Trudeau Intervenant pédagogique Philippe Savard, enseignant de science et de technologie au secondaire Remerciements Un sincère merci à nos collaborateurs scientifiques, Jacques Brisson, Annie Cavanagh, Vincent Gagnon, Michel Labrecque, Denis Lauzer et Louise Pelletier pour leur précieux soutien. Un merci tout spécial aux écoles, élèves et enseignants pour leur participation à la réalisation de ce programme. Partenaire financier Ce programme a été réalisé en 2009-2010 grâce au soutien financier de la banque HSBC Canada. aux défis urbains aux défis urbains Contexte La moitié de la population mondiale vit désormais en ville. Bien que la vie citadine comporte ses avantages, nos modes de vie et de développement urbains exercent une forte pression sur l’environnement. Qu’ils portent sur la qualité de l’air, de l’eau, des sols ou de la biodiversité, les enjeux de santé environnementale sont préoccupants. Pour comprendre les problématiques environnementales, les principes de l’écologie nous invitent à considérer la ville comme un écosystème, avec ses interactions biologiques et sociales et ses cycles biogéochimiques. Cette approche systémique propose de prendre la nature comme modèle et d’y puiser des solutions aux problèmes environnementaux. Mais comment traduire le génie du vivant par des innovations environnementales ? C’est ce que nous vous proposons de découvrir. Les activités du programme éducatif Solutions vertes aux défis urbains invitent les élèves à devenir de jeunes chercheurs créatifs en participant à une démarche scientifique s’inspirant du merveilleux monde du vivant. Activités proposées * Conférence scientifique Solutions vertes aux défis urbains * Atelier L’art d’observer * Atelier Laboratoire vert et bleu * Atelier Techno * Atelier Mission conservation Matériel d’accompagnement * Activité préparatoire * Activité de suivi * Carnet de bord de l’élève 1 aux défis urbains guide pédagogique Table des matières Une sortie Muséums nature avec la classe............................................................ 3 Renseignements utiles..................................................................................................... 4 Le Jardin botanique de Montréal en bref................................................................ 5 Nos intentions pédagogiques....................................................................................... 6 Une situation d’apprentissage..................................................................................... 7 Concepts prescrits par le programme de science et technologie................ 8 Description des activités................................................................................................ 10 10 11 11 12 12 13 15 Conférence scientifique Solutions vertes aux défis urbains......................... Atelier L’art d’observer................................................................................................ Atelier Labo vert et bleu............................................................................................. Atelier Techno................................................................................................................. Atelier Mission conservation.................................................................................... Activité préparatoire..................................................................................................... Activité de suivi.............................................................................................................. 17 Écologie et botanique.................................................................................................. 17 Enjeux de l’eau................................................................................................................ 18 Technologies végétales................................................................................................ 19 Petit précis des thèmes explorés................................................................................ Pour aller plus loin............................................................................................................. Ressources Internet....................................................................................................... Ressources bibliographiques...................................................................................... Émissions télévisées...................................................................................................... Programmes éducatifs connexes.............................................................................. 2 aux défis urbains guide pédagogique 20 21 23 23 24 Une sortie Muséums nature avec la classe Le Jardin botanique de Montréal vous propose d’enrichir vos situations d’apprentissage grâce à un cadre muséal unique, un espace vert propice au développement d’une culture scientifique au service de la communauté. Nous vous proposons de découvrir des solutions végétales aux problèmes environnementaux liés à l’urbanisation, tout particulièrement ceux qui portent sur les enjeux de l’eau. Par le biais d’approches à la fois cognitives, expérientielles et réflexives, ce programme souhaite faire prendre conscience aux jeunes de la valeur des savoirs relatifs aux sciences de la nature et à la démarche scientifique comme outils de création. Afin de répondre aux besoins des écoles, le programme Solutions vertes aux défis urbains a été élaboré pour s’intégrer dans une situation d’apprentissage et d’évaluation conforme au programme de science et technologie du secondaire (voir page 7). Pour préparer votre sortie éducative au musée, nous vous suggérons d’explorer en classe le thème de l’écosystème urbain. Une activité préparatoire vous est proposée en page 13. Le matériel d’accompagnement et des propositions d’activités de suivi vous permettront également de prolonger la démarche d’apprentissage, une fois de retour en classe après l’activité. De plus, afin de mettre en contexte cette sortie, nous vous suggérons de partager le contenu de la section Le Jardin botanique de Montréal en bref avec vos classes. L’équipe d’animation du Jardin botanique de Montréal sera ravie de s’adapter aux besoins de vos classes. Nous souhaitons ultimement que ce projet d’éducation à l’environnement soit l’occasion d’une rencontre dynamique entre le milieu scolaire et muséal. 3 aux défis urbains guide pédagogique Renseignements utiles Où Au Jardin botanique de Montréal Pie IX Quand De février à juin. Consultez le répertoire Curieux de nature pour plus de précisions à l’adresse Internet suivante : museumsnature.ca Durée La durée totale de l’activité est de 3 heures et se déroule de 12 h 30 à 15 h 30. Le programme peut être réalisé à la carte pour répondre aux besoins des classes. Contactez-nous pour nous faire part de vos besoins. Déroulement Les groupes sont accueillis dans l’auditorium du Jardin botanique pour une conférence scientifique. Les classes sont ensuite dirigées à travers un circuit de quatre ateliers. Chaque élève disposera d’un carnet de bord l’accompagnant dans ses activités. Pour nous rejoindre Réservations de groupes : 514-872-1823 4 aux défis urbains guide pédagogique Le Jardin botanique de Montréal en bref « Une institution scientifique, une oasis de beauté et de fraîcheur, mais surtout d’éducation pour le peuple et pour l’enfant. » Frère Marie-Victorin Depuis sa fondation en 1931 par le frère Marie-Victorin, le Jardin botanique de Montréal s’est donné une ambitieuse mission : * conserver, développer et mettre en valeur des collections de plantes ; * diffuser des connaissances en botanique et en horticulture auprès de la population de Montréal et plus largement, à tous ses visiteurs ; * poursuivre des activités de recherche. Bien que la conservation de la diversité végétale et la vulgarisation scientifique soient les rôles les plus connus des jardins botaniques, la recherche et l’enseignement font aussi partie de cette grande mission. Ici, les travaux de recherche universitaire se font au sein de l’Institut de recherche en biologie végétale (IRBV), qui est hébergé sur place, et est le fruit d’un partenariat avec l’Université de Montréal. L’union est bénéfique pour les deux institutions. Les professeurs collaborent avec le personnel scientifique et horticole de la ville de Montréal. Ainsi, c’est l’ensemble de la population qui profite de l’expertise scientifique des chercheurs universitaires. Le programme Solutions vertes aux défis urbains s’inspire d’ailleurs des travaux de recherche effectués à l’IRBV. Mais le Jardin botanique, c’est bien plus qu’un lieu d’éducation et de recherche. C’est aussi un espace culturel, touristique et social. Pour explorer d’autres aspects du Jardin avec vos classes, tels que l’histoire, la politique, l’art, l’architecture, ou pour en découvrir les coulisses, vous pouvez consulter les articles de la revue Quatre-Temps (vol. 30 no 2-3) : Le Jardin botanique fête ses 75 ans ! (www.amisjardin.qc.ca/revue/3002.htm). 5 aux défis urbains guide pédagogique Nos intentions pédagogiques * Développer des habiletés telles que le sens de l’observation, l’esprit d’analyse, la pensée critique, la créativité. * Sensibiliser au potentiel de la science et des technologies végétales dans la résolution de problèmes environnementaux. * Cultiver la curiosité scientifique. * Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques afin de bâtir une société durable. * Découvrir des carrières en recherche scientifique appliquée au monde végétal. 6 aux défis urbains guide pédagogique Une situation d’apprentissage La situation d’apprentissage qui se développe tout au long des activités du programme offre des points d’ancrage au programme de formation de l’école québécoise et s’adresse à tous les élèves de l’ordre secondaire. L’ensemble des activités du programme vise à comprendre les fonctions écologiques mises à profit dans les technologies végétales permettant de résoudre des problèmes environnementaux relatifs à la pollution de l’eau. Les ateliers permettront aux élèves de vivre les étapes d’une démarche scientifique axée sur la résolution de problèmes et l’innovation environnementale. Bien que les élèves soient amenés à coopérer et à communiquer, les activités proposées mettent davantage l’accent sur les compétences transversales d’ordre intellectuel et méthodologique. Dans son ensemble, les éléments de la situation d’apprentissage s’inscrivent dans les domaines généraux de formations environnement et consommation ainsi que orientation et entrepreneuriat. La section Description des activités, en page 10, vous informera sur les approches et stratégies mises à profit pour chaque activité. Les tableaux qui suivent présentent plus spécifiquement les concepts prescrits, pour le 1er ainsi que le 2e cycle, mis en contexte à chacune des étapes du programme Solutions vertes aux défis urbains. 7 aux défis urbains guide pédagogique Concepts prescrits par le programme de science et technologie Techno Mission conservation Labo vert et bleu L’art d’observer 1er cycle Conférence Activités proposées Univers vivant Diversité de la vie L’habitat * La niche écologique * Adaptations physiques et comportementales * * Maintien de la vie Photosynthèse et respiration * Constituants cellulaires visibles au microscope * * * * Intrants et extrants * * Terre et espace Les phénomènes géologiques Le cycle de l’eau * * Univers technologique Ingénierie * Matériau * * * * * Matériel Systèmes technologiques 8 Composantes d’un système * * * Transformation de l’énergie * * * aux défis urbains guide pédagogique Techno Mission conservation Labo vert et bleu L’art d’observer 2e cycle Conférence Activités proposées Univers vivant Écologie Biodiversité * * * Perturbations * * Dynamique des écosystèmes * * Écotoxicologie * * * Empreinte écologique * Terre et espace Hydrosphère * Bassins versants * Univers technologique * * Biotechnologie * * * Traitement des eaux usées * * * Biodégradation des polluants * * * 9 aux défis urbains guide pédagogique Description des activités Activité préparatoire Voir page 13. Conférence scientifique Solutions vertes aux défis urbains Présentées par des biologistes du Jardin botanique, les conférences explorent différentes technologies végétales comme solutions aux enjeux environnementaux urbains. Objectifs spécifiques : * * * * * * * * * Reconnaître des enjeux de pollution en ville. Découvrir comment l’urbanisation modifie le cycle naturel de l’eau. Connaître le chemin de l’eau potable et des eaux usées en ville. Saisir l’importance de préserver la qualité de l’eau. Comprendre comment les végétaux ont inspiré des solutions environnementales et technologiques, telles que les toits verts Connaître les métiers scientifiques en lien avec le génie végétal. Découvrir les étapes d’un projet de recherche concret en décontamination des sols par les plantes. S’initier au vocabulaire scientifique. Découvrir comment la science peut mener à l’innovation environnementale. Le développement des techniques visant à utiliser les pouvoirs filtrants des systèmes aquatiques permet un travail de « collaboration » entre les humains et la nature, et constitue une solution des plus prometteuse pour l’épuration des eaux usées. Gilles Vincent (1993) 10 aux défis urbains guide pédagogique Dans cet atelier, les élèves seront initiés au dessin scientifique en tant qu’outil d’observation. Ils prendront le temps d’observer, de dessiner et de décrire des caractéristiques végétales très utiles dans la conception de certaines technologies vertes. L’observation est une étape importante de la démarche scientifique puisqu’elle permet de construire des savoirs scientifiques, desquels émergent ensuite les hypothèses. Objectifs spécifiques : * Comprendre que l’observation est une étape importante de la démarche scientifique, puisqu’elle permet d’expliquer des phénomènes naturels. * Prendre conscience que de grandes théories scientifiques, telles que la théorie de l’évolution de Darwin, reposent sur le dessin d’observation. * Observer, dessiner et décrire des plantes de milieux humides, aquatiques et arides. * Développer des habiletés en dessin scientifique. * Remarquer que chaque plante a des caractéristiques morphologiques et physiologiques distinctes lui permettant de s’adapter à son écosystème. Atelier Laboratoire vert et bleu Les élèves participent aux différentes étapes de la démarche scientifique menant à la création d’un marais filtrant. Ils se familiarisent avec les matériaux et le fonctionnement d’un marais artificiel. Ils réalisent des observations scientifiques au microscope, s’exercent à la prise de notes et analysent leurs résultats dans le contexte du cycle de l’eau en ville. Objectifs spécifiques : * Prendre connnaissance des travaux de recherche scientifique en cours dans les laboratoires du Jardin botanique. * Voir et comprendre les composantes d’un marais filtrant. * Intégrer les étapes de la démarche scientifique par l’analyse d’un marais filtrant. * Connaître la composition et les fonctions des écosystèmes humides naturels. * Saisir l’importance des milieux humides dans la filtration naturelle de l’eau. * Apprendre à manipuler une loupe binoculaire. * Observer des micro-organismes du règne des protistes et se familiariser avec l’échelle des micromètres. * Comprendre l’importance des micro-organismes dans les écosystèmes et pour la santé environnementale. Description des activités Atelier L’art d’observer 11 aux défis urbains guide pédagogique Description des activités Atelier Techno Les élèves sont amenés à collaborer afin de relever un défi de conception technologique. Cette activité leur permet de comprendre les différentes composantes des toits, murs et pavés verts, et de communiquer leurs démarches. Objectifs spécifiques : * Comprendre l’impact du développement urbain sur le cycle naturel de l’eau. * Comprendre le concept de ruissellement et les propriétés de divers matériaux face à l’eau. * Connaître des matériaux utilisés dans les phytotechnologies, telles que le toit vert, le mur végétal et le pavé vert. * Découvrir des exemples concrets de phytotechnologies et les différentes professions qui participent à leur réalisation. * Prendre conscience des nombreux bénéfices environnementaux que procure le verdissement des villes. * Prendre conscience des possibilités qui s’offrent aux jeunes, aux citoyens et aux entreprises pour améliorer la qualité de l’environnement urbain. Atelier Mission conservation Carnet de bord en main, les jeunes découvrent la diversité végétale des serres ainsi que la mission de conservation des jardins botaniques. Les végétaux supportent notre vie et nous inspirent des solutions environnementales. Comment pouvons-nous faire pour les préserver ? Objectifs spécifiques : * Se rendre compte que les Jardins botaniques dans le monde jouent un rôle important pour la conservation de la biodiversité. * Mieux saisir, par des exemples concrets, la pression écologique exercée par l’humanité sur les écosystèmes et les espèces végétales. * Découvrir certaines adaptations des végétaux à leur environnement. 12 aux défis urbains guide pédagogique La ville : écosystème urbain En préparation aux activités du programme Solutions vertes aux défis urbains, nous vous proposons d’explorer la notion d’écosystème urbain à travers la création d’un réseau de concepts. Cet exercice permet de prendre conscience que la ville, tel un écosystème naturel, est un système écologique dynamique formé de vivants et de non vivants en interaction. Cet exercice met aussi en évidence les déséquilibres environnementaux découlant du type de relations qu’entretiennent les humains avec leur milieu de vie. L’exercice peut se faire de façon individuelle ou collective. La page suivante vous suggère un réseau de concepts théoriques. Tous les liens logiques entre les concepts sont bons pour se représenter la grande toile d’interactions qu’est un écosystème. La consultation des sections Description des activités (page 10) et Petit précis des thèmes explorés (page 17) vous permettra d’ancrer cet exercice à votre sortie au Jardin botanique. Il s’agit surtout d’un guide, que vous pouvez développer selon les besoins et les circonstances. Déroulement de l’exercice 1. Écrire sur un support visuel l’expression « écosystème urbains » * les concepts et éléments constituants d’un écosystème urbain seront inscrits autour de l’expression afin de former un réseau représentant l’écosystème 2.Identifier les éléments vivants et non vivants au cœur d’un écosystème urbain * identifier les éléments vivants et les inscrire sur le support visuel de façon à montrer leur interaction * identifier les éléments non vivants et les inscrire de la même façon 3.Identifier les interactions et les concepts décrivant le réseau mis en place * identifier les interactions entre les éléments vivants et non vivants identifiés * identifier les phénomènes découlant de ces interactions * identifier tout autre concept ou élément rendant compte du fonctionnement de ce réseau * placer l’ensemble de ces interactions, phénomènes et autres éléments sur le support visuel Description des activités Activité préparatoire Des questions ? Vos activités de préparation font naître des questions et des réflexions de la part des jeunes ? Nous aimerions recueillir ces questions par écrit afin de pouvoir les intégrer à la conférence, dans la mesure du possible. 13 aux défis urbains guide pédagogique aux défis urbains guide pédagogique Milieu aquatique Rivière Lac Fleuve Sécheresse Froid Forêt boréale Humidité Désert Filtration naturelle de l’eau Adaptations Eau Gaspillage Marais Air Douche Toilette Eau potable Cyanobactéries N2 O2 CO2 Eaux usées Corps humain Parcs Purification de l’air CO2 _> O2 Haie anti-bruit Pollution sonore Verdissement Technologies environnementales Innovation Humains Animaux Marais filtrant Coopération Construction Chaîne alimentaire Développement immobilier Pollution Voitures Transport Routes Ville Parcs Habitats Destruction des habitats Habitats Terre Jardinage Fruits et légumes Nutrition Niches écologiques Route Asphalte Transport Purification de l’eau Sol Gaz à effet de serre Smog Toits verts Divertissements Photosynthèse Végétaux Biodiversité Écosystème urbain Respiration Égout Usine d’épuration Santé 14
