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Démarches et outils pour traiter une question dactualité scientifique au lycée : le réchauffement climatique J. Barrère - M. Prieur - E. Sanchez.

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1 Démarches et outils pour traiter une question dactualité scientifique au lycée : le réchauffement climatique J. Barrère - M. Prieur - E. Sanchez

2 Contexte Les émissions anthropiques de CO2 et le réchauffement climatique : –Une question socialement vive –Un débat scientifique

3 Des questions pour lenseignement Comment lenseignant de sciences peut-il aborder cette question avec ses élèves ? Comment peut-il éviter les pièges du dogmatisme et du relativisme ? Comment peut-il faire comprendre la nature du débat qui se noue dans la communauté scientifique ?

4 Modéliser, simuler : quels rôles pour le chercheur ? Réel Modèle et théories

5 Modéliser, simuler : quels rôles pour le chercheur ? Réel Modèle conceptuel Environnement de simulation Simulation Simuler… pour valider un modèle et définir son domaine de validité pour établir des prévisions Programmation Modélisation (Buty 2000, Vince 2000, Beaufils 2000)

6 Modéliser, simuler : quelle place dans lenseignement ? Réel Modèle théorique Environnement de simulation Modèle informatique Représentations symboliques Représentations figuratives

7 Des propositions pour la classe… Réel Modèle théorique Environnement de simulation Modélisation Modèle conceptuel

8 Méthodologie de la recherche : une ingénierie didactique Identifier des activités scientifiques permettant daborder la question du réchauffement climatique en classe -Modéliser : construire des modèles numériques à compartiments -Expérimenter et consulter des banques de données pour obtenir des mesures -Simuler et comparer les calculs réalisés par le modèle aux valeurs mesurées pour enrichir et complexifier le modèle -Identifier les limites du modèle construit Relever et analyser les traces de lactivité des élèves (productions écrites, enregistrement audio, vidéo…)

9 Formuler le problème et motiver les élèves « lHomme est-il responsable de laugmentation des GES et donc du réchauffement climatique? » Recherche des traces dun réchauffement climatique : –voir le recul de la banquise.voir le recul de la banquise Recherche dune corrélation entre laugmentation du CO 2 atmosphérique et lévolution des températures globales dune part, les émissions de CO 2 dorigine anthropique dautre part.

10 Des représentations initiales faire émerger la notion de modèle Où va le CO2 dorigine anthropique? Des représentations initiales des élèves… Au modèle du chercheur : un modèle numérique à compartiment dont il importe de déterminer les caractéristiques (variable, compartiment et flux).

11 Le paramétrage du modèle Lélève paramètre son modèle : Il interroge la banque de données WCDGG : WCDGG –en 1991 la concentration atmosphérique en CO2 était de ppmv. –Il convertit les ppmv en Q Gt de C : il y avait 778 Gt de C en Il recherche la valeur du flux anthropique : –La banque de données (University of North Dakota) fournit des estimations des émissions anthropiques.University of North Dakota

12 La construction du modèle élémentaire La construction dun modèle élémentaire à un compartiment avec Vensim.construction La simulation : on compare les valeurs calculées aux valeurs mesurées.simulation –La simulation permet de montrer que latmosphère nest pas fermée: il existe des fuites, on parle de puits. –De nouvelles hypothèses sont proposées: puits biosphérique et puits océanique… alors que certains évoquent des pertes vers lespace.

13 La recherche déchanges entre latmosphère et la biosphère Les informations acquises au laboratoire ainsi que celles fournies par les banques de données sont utilisées lors de la construction du modèle… Voir le modèle atmosphère biosphère

14 La recherche déchanges atmosphère hydrosphère Les informations acquises au laboratoire ainsi que celles fournies par les banques de données (Université de Colombia) sont utilisées lors de la construction du modèle…Colombia Voir le modèle atmosphère océan

15 Le modèle du cycle du carbone et la résolution du problème : Le climat du passé Le climat du passé de 1780 à lactuel,où est passé le CO 2 dorigine anthropique?

16 Premiers résultats… Des difficultés dordre conceptuel –le formalisme utilisé pour modéliser : le passage du concret à labstrait et le paramétrage du modèle informatique restent des exercices difficiles –le raisonnement dans le cas de causalités non linéaires : les boucles de rétroaction –la prise en compte de concepts de différents champs disciplinaires Des difficultés dordre pédagogique –la prise en main de loutil informatique –le temps nécessaire quil faut prendre –la mise en place dun travail pluridisciplinaire Un changement de statut du modèle dans la classe est possible. Le modèle peut être : –un outil pour comprendre, raisonner, expliquer, prédire –un outil permettant à lélève de conduire une démarche dinvestigation de manière autonome

17 Des propositions pour la classe… Rendre au modèle son statut doutil pour linvestigation scientifique Articuler travail sur le réel/modélisation/simulation Conduire un travail pluridisciplinaire

18 Pour aller plus loin…


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