SVT - Rectorat de l`académie de Besançon

Année scolaire 2006 – 2007
Exemple d’un travail
interdisciplinaire
Sciences physiques – SVT
autour d'un thème de
convergence:
la radioactivité et la datation.
Académie de Besançon
Nicole Schouller : professeur de SVT
Alexandre Picaud : professeur de sciences physiques
Lycée Louis Aragon
Rue Pierre Mendés France
70 400 Héricourt
tel : [phone]
fax : [phone]
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I. ORIGINE DU PROJET.
C’est une campagne faite par la DGS (Direction Générale de la Santé) pour mesurer la concentration en
radon dans les lycées et les habitations de la haute Saône qui a été l’élément déclencheur d’échanges entre
professeurs de physique et de SVT.
Cette discussion sur la radioactivité s’est élargie à la datation des roches et des organismes. Nous nous sommes
aperçus que le vocabulaire utilisé dans nos deux disciplines n'est pas toujours le même et que les concepts
enseignés sur la datation sont complémentaires comme le montre le tableau ci-dessous.
En physique En SVT
On parle de la demi-vie d'un noyau radioactif notée t1/2 On parle de période radioactive notée T
On parle uniquement de « datation » Distinction entre datation absolue et datation relative
On date la mort de l'organisme et la formation de
roches sans autre précision.
On parle de système ouvert et de système fermé et on
met en relation ces notions avec la mort des organismes
et le mode de formation des différents types de roches.
On démontre l'origine de la loi de décroissance
radioactive
La loi de décroissance radioactive est donnée, il s'agit
d'utiliser cette loi pour en extraire un temps t.
On définit l'activité d'un échantillon radioactif. Elle se
mesure en Becquerel (Bq).
Le mot activité n'apparaît pas explicitement. On parle
essentiellement de noyaux désintégrés par minute (dpm)
ou coups par minute (cpm).
On explique le principe de la datation en tant
qu'application de la radioactivité.
Le résultat théorique obtenu n'est pas discuté
On utilise la loi de décroissance radioactive pour
avancer dans la connaissance de l'histoire de la vie et de
la terre.
On discute de la validité des techniques de datation.
Les premières réunions d’avril, mai et juin 2006 ont permis de constituer les équipes pour mettre en
œuvre ce projet dès la rentrée 2007 avec les deux classes de terminale S du lycée Louis Aragon. Mais la
répartition des services a fait que nous nous sommes retrouvés uniquement Mme Schouller et M. Picaud à
conduire ce projet alors que nous n’avions pas de classe de terminale S en commun.
Cependant la volonté de mener à bien ce projet, une approche commune de la pédagogie et une
confiance réciproque ont été des éléments moteurs qui ont permis le maintient de ce travail interdisciplinaire.
1. Objectifs de ce travail interdisciplinaire :
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Pour l'enseignant:
C’est l’occasion d’une part de se familiariser avec le vocabulaire de l’autre discipline et d’autre part de
réactualiser ses connaissances. Par exemple la démonstration de la loi de décroissance radioactive pour le
professeur de SVT et les notions géologiques concernant la cristallisation des roches magmatiques pour le
professeur de physique. C’est l’occasion également de consolider l’équipe pédagogique et d’évoluer dans de
nouvelles pratiques pédagogiques.
Pour l’élève :
Il s’agit :
- d’harmoniser le vocabulaire utilisé afin d’avoir des repères solides.
- d’étudier des applications communes de la radioactivité dans le domaine de la datation : datation au
carbone 14 , datation avec le couple potassium 40 –argon 40, datation avec le couple rubidium 86 –
strontium 86.
- d’avoir, grâce aux connaissances de géologie, un esprit critique sur l’ordre de grandeur du résultat
trouvé lors d’un exercice sur la datation d’un objet ou d’un événement géologique.
2. Déroulement de la séance :
Le projet mis en place est l’élaboration d’une séance de TP de deux heures dans une classe de terminale
S dans laquelle nous intervenons conjointement ( voir annexe 1).
Le TP réalisé étudie 3 points de la radioactivité et de ses applications :
- la loi de décroissance radioactive et les domaines d’utilisation des éléments radiochronologiques.
- le principe de la datation au carbone 14 pour les organismes vivants.
- le principe de la datation au potassium 40 – argon 40 pour les roches magmatiques.
Les élèves travaillent à leur rythme sur chacune des parties et pendant cette phase de recherche les
élèves demandent des conseils aussi bien au professeur de physique que de SVT. Nous faisons ensuite une
synthèse afin que les élèves puissent comparer leurs résultats aux nôtres. Ces moments de synthèse sont
l’occasion de différencier la datation absolue de la datation relative et de comparer les échelles de temps
humaine et géologique.
L’observation microscopique de la texture minéralogique du basalte permet de réinvestir des connaissances de
géologie.
II. ETUDE CRITIQUE DU PROJET
1. Points positifs :
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• Les élèves ont été curieux de voir deux professeurs dans une même classe et de voir chacun des professeurs
parler d’une discipline qui n’appartient pas à son domaine de compétence.
• Durant la phase de recherche (utilisation du logiciel radiochronologie et calculs de demi-vie) les élèves
avaient deux professeurs référents. Ils n’ont pas fait de différence entre les deux professeurs lorsqu’ils posaient
des questions.
• Les élèves étaient curieux de voir « s’intercaler » dans une même séquence de TP des notions de physique et
de géologie (par exemple calculs d’activités et observations microscopiques de textures minéralogiques).
• Les professeurs retrouvent également la difficulté et le plaisir d’apprendre. Par exemple pour un professeur de
physique, il n’est pas évident de réapprendre une grosse partie de géologie concernant la formation des roches
magmatiques. Le travail préparatoire en amont est certes riche mais intense. Il faut aussi que, sur des parties
communes, chacun explique les objectifs disciplinaires qui lui sont assignés par les programmes officiels.
• La complémentarité entre les deux professeurs, durant la séance, a été efficace. Elle a permis la mise en
œuvre d’une pratique pédagogique innovante et motivante.
2. Points négatifs.
• Trop de temps a été consacré à la première partie qui aurait dû être traitée pendant une séance de cours de
physique.
• La fin de la troisième partie (questions 8 et 9) n’a pu être traitée en interdisciplinarité, faute de temps, et aurait
« méritée » la présence du professeur de SVT.
• Une autre séance aurait été nécessaire pour évoquer la technique de datation en utilisant le couple rubidium –
strontium.
• Pour un travail encore plus efficace, il faudrait une collaboration entre le professeur de physique et de SVT de
la même classe ce qui n’a malheureusement pas été le cas ici.
• On regrette l’absence de collaboration des professeurs de mathématiques.
• Le travail préparatoire important qu’il faut fournir en amont dissuade quelques collègues de s’impliquer dans
de tels projets.
3. Bénéfices pour l‘élève :
• Ce projet a été réalisé lorsque le professeur de physique a abordé la radioactivité et ses applications (mi-
octobre). Le professeur de SVT de la classe a abordé ce thème un peu plus tard (début décembre) et a apprécié
la réactivité des élèves face aux questions posées. L’expérience est donc très positive et mérite d’être reconduite
l’année prochaine.
• Un devoir surveillé donné en physique sur la datation avec le couple rubidium 86 – strontium 86 a été
parfaitement traité par les élèves (annexe 2 ).
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CONCLUSION
Une discussion avec les élèves nous montre qu’ils ont été motivés par ce travail : la séance a été rendue
vivante par la présence des deux professeurs et par l’utilisation de supports variés ( utilisation du logiciel
radiochronologie, exercices d’application, observations microscopiques de roches, etc…).
L’expérience a été réussie car les élèves ont su réinvestir plus d’un mois après leurs connaissances pendant le
cours de SVT.
L’expérience a été également très riche pour nous enseignants. Réapprendre des contenus oubliés dans une
autre discipline nous donne davantage d’assurance pour « s’aventurer » hors de notre domaine de compétence.
Ce projet nous a aussi permis d’évoluer dans nos pratiques pédagogiques.
Même si ce projet n’a concerné qu’une seule classe de série scientifique et malheureusement un
nombre limité de professeurs, il est très motivant et enrichissant pour les élèves et les professeurs. Il est
souhaitable que de tels projets soient élargis à d’autres disciplines et à d’autres classes.
III. ELARGISSEMENT DU TRAVAIL I NTERDISCIPLINAIRE.
Nous avons également travaillé en collaboration avec une classe de 1ère scientifique sur l’étude de la
propagation des ondes sismiques pour comprendre la structure interne du globe.
Le professeur de physique est intervenu conjointement avec le professeur de SVT pendant une séance d’une
heure de SVT.
Il a donné dans une première partie la définition d’une onde mécanique et a présenté les différents types
d’ondes (distinction entre ondes longitudinales et ondes transversales), connaissances utilisées ensuite par le
professeur de SVT pour distinguer les ondes sismiques P et S.
La deuxième partie étudie les caractéristiques physiques d’une onde (fréquence et vitesse d’une onde) et montre
qu’une onde mécanique peut se réfléchir, se réfracter et même dans certaines conditions se diffracter.
La variété des expériences proposées a permis de mieux éveiller l’intérêt des élèves qui ont été très
actifs.
Cet exemple a été, comme celui de la radioactivité, une bonne illustration de la complémentarité entre les
deux disciplines géologie et physique.
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