Modèle (1)
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Echanges de pratiques 2002 Géologie du cycle central Modèle (1) : Gel et dégel Partie du programme : Dans un paysage, on peut observer des interactions entre les roches, l’eau, l’air, la végétation et l’Homme. Notion(s) à acquérir : Les roches et leurs constituants subissent à la surface de la Terre une désagrégation et/ou une dissolution dont l’eau est le principal agent. Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) : Lenteur du phénomène naturel (gel et dégel). Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) : Ÿ Comment les roches s’altèrent-elles ? Ÿ Hypothèses diverses formulées par les élèves. On cherche ici à valider celle concernant le gel et le dégel. Ÿ Si le changement d’état solide-liquide de l’eau altère les roches dans la nature, alors le même changement d’état doit montrer le même phénomène au laboratoire, à des échelles de temps et d’espace plus réduites. Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) : Ÿ Conception collective du modèle Ÿ Réalisation personnelle, en faisant varier la durée, la variation de température entre les différents groupes. Ÿ Comparaison des résultats et conclusion collective Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) : (1) Ÿ retour au réel : observations faites en sortie Ÿ limites : la taille de l’échantillon, le temps de l’expérience, la répétition de l’action du gel et du dégel dans la nature. Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle démonstratif. Echanges de pratiques 2002 Géologie du cycle central Modèle (1) : Transport-sédimentation Partie du programme : Les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer des éléments de paysages anciens. Notion(s) à acquérir : De nouvelles roches se forment à partir des matériaux issus de l’érosion : – les particules abandonnées par les agents de transport constituent des dépôts ou sédiments détritiques ; Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) : Taille des matériaux transportés, vitesse du courant, durée du phénomène. Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) : Ÿ Comment les matériaux sont-ils transportés et déposés par l’eau ? Ÿ Hypothèses : 1. le transport et le dépôt des particules dépend de leur taille 2. le transport et le dépôt des particules dépend de la pente 3. le transport et le dépôt des particules dépend de la vitesse du courant Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) : Ÿ conception du modèle le plus simple possible : cuvette, plaque, matériaux de tailles différentes, système d’arrosage Ÿ formulation d’une conséquence vérifiable par le modèle Ÿ détermination des variables en fonction de l’hypothèse choisie Ÿ réalisation, observation des résultats, conclusion Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) : Ÿ (1) Le modèle ne cherche pas à ressembler à un lit de rivière, contrairement aux modèles du commerce. Il ne cherche qu’à valider des hypothèses physiques, en laboratoire, sur le transport de particules solides par un courant liquide. Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle démonstratif. Echanges de pratiques 2002 Géologie du cycle central Modèle (1) : Diagenèse Partie du programme : Les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer des éléments de paysages anciens. Notion(s) à acquérir : Par une suite de transformations, les sédiments deviennent des roches sédimentaires. Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) : Inaccessibilité : durée du phénomène, localisation en profondeur. Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) : Ÿ Document montrant une carotte de sédiments marins et leur teneur en eau qui diminue avec la profondeur, donc l’âge de ceux-ci. Ÿ Comment les sédiments peuvent-ils perdre de l’eau, au fond de l’eau ? Ÿ Hypothèse : sous l’effet de leur poids, les sédiments se tassent et expulsent l’eau qu’ils contiennent. Ÿ Conséquence vérifiable : difficile, car on ne peut pas visualiser les mouvements d’eau dans l’eau. Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) : Ÿ Conséquence vérifiable : si l’on exerce un pression suffisante sur un matériau poreux imbibé d’eau colorée, cette eau va quitter ce matériau., même s’il est placé dans l’eau. Ÿ Conception : ü idée de la coloration ü penser à utiliser un matériau poreux facilement compressible ü comprimer ce matériau au fond d’un récipient lui-même rempli d’eau Ÿ Réalisation Ÿ Conclusion et recherche des limites par rapport au réel Remarque : le coton et l’éponge peuvent être utilisés. Le coton est plus intéressant car son poids suffit à expulser l’eau colorée. Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) : Ÿ Ÿ (1) étude critique des matériaux utilisés Ce modèle ne répond pas à la question de la transformation des sédiments en roche. Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle démonstratif. Echanges de pratiques 2002 Géologie du cycle central Modèle (1) : Les éruptions volcaniques (1) Partie du programme : Le volcanisme est l’arrivée en surface de matière minérale en fusion : le magma. Selon la composition des magmas, les éruptions sont de types différents et les laves plus ou moins fluides. Notion(s) à acquérir : types d’éruption (effusive, explosive), viscosité, fluidité, dégazage Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) : Inaccessibilité du magma : profondeur, température, pression Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) : Comment le magma peut-il provoquer des éruptions aux caractéristiques si différentes ? Hypothèse : c’est la nature du magma, fluide ou vi squeux, qui entraîne des types d’éruptions différents. Conséquences vérifiables (passage au modèle) : - un matériau vi squeux chauffé est éjecté par “gros paquets” - un matériau fluide chauffé s’écoule sans projections Modèle : on fait bouillir de l’eau (fluide) et de la purée (visqueuse) Résultats : - les bulles s’échappent facilement de l’eau qui s’écoule - les bulles entraînent avec elles des projections de purée Ces résultats confortent les hypothèses. Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) : L’élève : Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ émet les hypothèses (sur le réel), propose de les tester à l’aide d’autres matériaux au laboratoire, choisit les mélanges de façon à obtenir deux liquides de viscosité différente, note les résultats, fait apparaître les différences et similitudes entre le modèle et le réel, confronte ses résultats aux hypothèses. Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) : réel magma fluide magma visqueux gaz (1) modèle eau purée vapeur d’eau mais ... ces matériaux ne sont pas des roches on oublie l’effet de la pression, de sa chute brutale, du dégazage ... Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle démonstratif. Echanges de pratiques 2002 Géologie du cycle central Modèle (1) : Les éruptions volcaniques (2) Partie du programme : Ÿ Le volcanisme est l’arrivée en surface de matière minérale en fusion : le magma. Ÿ Ÿ Selon la composition des magmas, les éruptions sont de types différents et les laves plus ou moins fluides. Notion(s) à acquérir : types d’éruption (effusive, explosive), viscosité, fluidité, dégazage Ÿ Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) : Inaccessibilité du magma : profondeur, température, pression Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) : Comment existe-t-il des éruptions de types différents ? Hypothèse : Le type d’éruption dépend de la fluidité/viscosité de la lave. Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) : L’élève : Ÿ Ÿ Ÿ recherche deux matières de viscosités différentes (purée plus ou moins épaisse, ketchup,...) recherche un dispositif permettant de libérer des gaz (comprimé effervescent) schématise le dispositif qu’il conçoit, par exemple : bouchon eau + comprimé purée Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) : + : les différences de viscosité expliquent les différents types d’éruption - : mais les gaz sont séparés du magma. (1) Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle démonstratif.
