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Des histoires à raconter, aux petits comme aux grands ou comment devenir un héros quand on pratique la méthode scientifique : Du bon usage de lhistoire.

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Présentation au sujet: "Des histoires à raconter, aux petits comme aux grands ou comment devenir un héros quand on pratique la méthode scientifique : Du bon usage de lhistoire."— Transcription de la présentation:

1 Des histoires à raconter, aux petits comme aux grands ou comment devenir un héros quand on pratique la méthode scientifique : Du bon usage de lhistoire des sciences en classe D.Fauque Paris de Sciences Congrès UDPPC.Oct.2007 Ce document ppt ne donne que les points principaux abordés durant latelier du lundi 29 octobre 2007, ENCPB. Pour des renseignements complémentaires, merci de sadresser à lauteur :

2 « lobservation que je fis des cristaux de margrate de potasse dans un savon mou, employé avec succès dans le département de la Seine-inférieure au foulage des draps, a été le point de départ de mes recherches, et tout fortuit quil fût, il était le plus favorable qui pût se présenter à des travaux dont le but devait être de réduire la matière soumise à lexpérience en espèces chimiques définies par leurs propriétés » [1] 1. De lor dans légout : découverte de la glycérine (ST2S) Michel-Eugène Chevreul ( ) 1809 : reconnaît la glycérine dans les cristaux dun sel dacide gras : Une pâte à laver obtenue à partir dun mélange de graisses et de cendres de bois est connue depuis la plus haute antiquité. Pline lancien accorde linvention du savon aux Phocéens, et présente son mode de fabrication. Les germains le fabriquaient aussi en grande quantité et le diffusaient dans lempire romain. Jusquau XVIIe siècle, le savon de Venise est particulièrement apprécié. À la fin du XVIIIe siècle, les chimistes sintéressent à sa composition, et veulent en améliorer le rendement de fabrication. C. W. Scheele (Suède) caractérise une substance qui accompagne toujours la fabrication dun savon, et lappelle le principe doux des huiles. En 1809, lattention de M.E. Chevreul (Muséum dhistoire naturelle, Paris) est attirée par le bel éclat brillant dun sel dacide gras. Il létudie, et isole une substance quil identifie au principe de Scheele. Il la nomme glycérine (de qui veut dire doux et -ine conventionnellement attribué à des substances liées à la vie).

3 Gabriel Bertrand ( ) 1896 : les enzymes connus pour intervenir dans des réactions dhydrolyse, peuvent intervenir aussi dans des réactions doxydation (processus de respiration des plantes, coloration à lair des tissus végétaux…). Contre les idées alors admises. Dans cette réaction, un métal, le manganèse joue un rôle essentiel dans laction oxydante de lenzyme, il est placé sur un site protéïque. Cette découverte est le résultat dune analyse très soignée. Ouverture dun champ de recherches. On découvre ainsi les traces du zinc, cuivre, nickel, cobalt, rubidium, strontium, titane, bore et arsenic. 2. La découverte des oligo-éléments (idée pour un TPE) « cette prétendue découverte dun ferment oxydant est une pure hérésie » dit un des professeurs de la Sorbonne (1896) [2]. Mais la découverte de G. Bertrand va bouleverser les connaissances des réactions enzymatiques.

4 3. Des couleurs dans le goudron : de la mauvéine à lindigo 1856 : W. Perkin découvre la mauvéine 1859 : Verguin découvre la fuchsine 1860 : Ch. Lauth crèe le violet de Paris 1869 : Carl Graebe et Carl Liebermann synthétisent lalizarine 1880 : A. Baeyer synthétise lindigo en laboratoire (mais rentable industriellement à partir de 1910 seulement) La découverte des colorants de synthèse va bouleverser lindustrie textile, apportant la fin de léconomie des teintures naturelles, et la ruine de petits exploitants, et corrélativement la montée en puissance de grandes industries chimiques, principalement allemandes, comme AGFA (Berlin, 1873), BASF (1865), Hoechst (1880) et Bayer (1881), ces dernières en Rhénanie-Westphalie [3]. Cest aussi dans le même temps la naissance de lindustrie pharmaceutique, et la découverte de nombreux médicaments, cest aussi la naissance des parfums artificiels.

5 4. Un microscopique microscope : Leeuwenhoek (c. 1700) 41x17 mm Une lentille F=2,12 mm Grossissement 118 Se manipule au moyen de deux vis, se met très près de lœil. Résultats : découverte des microorganismes dont les spermatozoïdes Capital pour comprendre la transmission de la vie : un des grands problèmes du temps mais ce nest pas le problème de Leeuwenhoek. Question philosophique : le passage de non-être à lêtre (télescope et microscope ont révélé un monde inconnu) Le monde des penseurs est embarrassé

6 5 - Histoire des sciences : une application Cette présentation est constituée de deux parties. La première était simplement une « mise en bouche » avec quelques exemples de sujets à exploiter. La documentation peut en être trouvée facilement dans les encyclopédies, dictionnaires, ou revues scientifiques de vulgarisation, ou encore sur internet. La deuxième partie, qui suit, sappuie sur le document daccompagnement des programmes de collège, et plus particulièrement dans lesprit des thèmes de convergence. Elle propose une méthode dapproche ou dutilisation de la dimension historique en classe, valable, quel que soit le niveau considéré, et un exemple, « la pile de Volta ». Les quelques images ici présentées sont tirées dun film réalisé au premier semestre 2007, de quatorze minutes, qui propose lexpérience de la constitution de la pile et de létude de ses propriétés, utilisable de la cinquième à la terminale, sans aucune interprétation. Ce film permet de compléter létude du texte extrait de la lettre (en français) de Volta au président de la Royal Society, en 1800.

7 6.Intégrer la dimension historique Lhistoire des sciences et des techniques permet la compréhension de ce monde et illustre la pluridisciplinarité Une découverte ne se fait pas de façon isolée mais est reliée aux préoccupations de la société dans laquelle elle apparaît Elle illustre donc la méthode dinvestigation - émergence du problème - analyse du problème - formulation dhypothèses explicatives - vérification des hypothèses - élaboration dune méthode, dune loi ou dune théorie…

8 7.Comment introduire lhistoire des sciences et (ou) des techniques au collège ? (Suggestions) Formes 1.Par petites injections 2.Par séquence entière sur un point historique Comment préparer les petites injections ? 1. Dictionnaires, encyclopédies, documentation papier dabord, internet ensuite (recherches rapides) 2. Eviter les anecdotes subjectives ou les opinions personnelles 3. Insister sur le rôle des influences dans un groupe, de lépoque, de ce qui est dans le vent, ce qui court dans lair…Apports mutuels. 4.Celui qui découvre est celui qui aura le mieux analysé, le mieux approché linconnu, trouvé des réponses originales et fécondes. 5.Insister sur la curiosité toujours en éveil, la mise en questionnement devant les faits observés, la rigueur du raisonnement.

9 8. Eléments pour une séquence historique Préparation du maître 1. Choix du texte ou de limage, appropriation du contexte 2. Si cest un texte : Préparation de létude du vocabulaire 3. Si cest une image Analyser toutes les parties de limage en prévision des questions des élèves, même si tout ne sera pas exploité Préparation des questions Ambitions limitées

10 9.Préparation de lexpérience en classe (avant le film) Crédit photos iconomust.com

11 10. Une pile Volta moderne Crédit photos iconomust.com

12 11. Linvention de la pile par A. Volta (1800) Le contexte 1.Les instruments délectricité –Machine électrostatique –Bouteille de Leyde –Eudiomètre –Electrophore –Electroscope à feuilles 2. L électricité est statique. Elle est stockée sur un isolant. 3. Les anatomistes contre les physiciens Galvani/Volta : controverse de lélectricité animale

13 12. Linvention de la pile par A. Volta (1800) Le poisson-torpille donne des décharges dans un milieu humide : ce qui intrigue La quantité de son fluide électrique semble illimité 1797 : W. Nicholson pose le problème et lance le défi : « a machine might be constructed also capable of giving numberless shocks at pleasure,and of remaining its power for months, years, or to an extend of time of which the limits can be determined only by experiment « (p. 358)

14 13. Linvention de la pile par A. Volta (1800) La lettre écrite le 20 mars, et lue à la séance de la Royal Society le 26 juin " Cet appareil semblable dans le fond, comme je ferai voir, et même tel que je viens de la construire, pour la forme, à l'organe électrique naturel de la torpille, …, bien plus qu'à la bouteille de Leyde…je voudrois l'appeler organe électrique artificiel. Et au vrai n'est-il pas … composé uniquement de corps conducteurs ? N'est-il pas actif par lui-même, sans aucune charge précédente, sans le secours d'une électricité quelconque excitée par aucun des moyens jusqu'ici, agissant sans cesse et sans relâche, capable enfin de donner à tout moment des commotions plus ou moins fortes… » (p.405)

15 15. Le texte élève : Linvention de la pile par A. Volta (1800) « Je me fournis de quelques douzaines de petites plaques rondes ou disques, de cuivre, de laiton, ou mieux dargent, dun pouce de diamètre, plus ou moins, (par exemple de monnoyes) et dun nombre égal de plaques détain, ou, ce qui est beaucoup mieux, de zinc, de la même figure et grandeur, à peu près ; je dis à peu près, parce quune précision nest point requise, et, en général, la grandeur, aussi bien que la figure, des pièces métalliques, est arbitraire : on doit avoir égard seulement quon puisse les arranger commodément les unes sur les autres, en forme de colonne. Je prépare en outre, un nombre assez grand de rouelles de carton, de peau, ou de quelque autre matière spongieuse, capable dimbiber ou de retenir beaucoup de leau, ou de lhumeur dont il faudra, pour le succès des expériences, quelles soient bien trempées. Ces tranches ou rouelles, que jappellerai disques mouillés, je les fais un peu plus petites que les disques ou plateaux métalliques, afin quinterposées à ceux, de la manière que je dirai tantôt, ils nen débordent pas. « A quelle électricité, donc, à quel instrument, doit-il être comparé, cet organe [du poisson]-torpille, de languille tremblante, etc ? À celui que je viens de construire…et que mes expériences successives…ont si bien confirmé, savoir, que les conducteurs sont aussi, dans certains cas, moteurs délectricité, dans le cas du contact mutuel de ceux de différente espèce, etc. à cet appareil, que jai nommé organe électrique artificiel, et qui, étant dans le fond le même que lorgane naturel [du poisson-] torpille, le ressemble encore pour la forme, comme jai déjà avancé.» (FIN).

16 16. Linvention de la pile par A. Volta (1800) – Figures « Pour avoir une commotion, il suffit de tremper les doigts dune main dans le premier gobelet, et les doigts de lautre main dans le dernier gobelet ». Fig. 1 : de gauche à droite : argent puis zinc, dans des tasses ou gobelets deau salée, disposés en couronne. Fig : la colonne aussi haute que lon veut, Et association de colonnes.

17 17. Thèmes de convergence (collège) Thèmes de convergences lHistoire des sciences et des techniques sous lexpression « dimension historique » Est dans ce cadre un élément fédérateur (trans-pluri-interdisciplinaire) une découverte est liée à plusieurs disciplines chaque enseignant apporte selon sa discipline Donc la globalité du champ est couverte Lexemple ici présenté est un peu particulier. Lobjectif reste dans lensemble très modeste. (lexemple de lexpérience de Volta est détaillé dans un article à paraître en 2008, [4])

18 Lors du congrès, un collègue me disait le samedi : « au cours de mes études, je nai eu aucune difficulté à appliquer les lois de la mécanique quantique, mais je ne comprenais rien au pH. Cest par lhistoire des sciences que jai pu comprendre cette notion »…Quil en soit ici remercié.

19 Sources Références [1] Fauque, D. (2007). « Du savon au glycérol », in Histoire des sciences, document daccompagnement, enseignement général, physique-chimie, programmes ST2S, sur Jacques, J. (1990). Limprévu ou la science des objets trouvés (Paris, Odile Jacob). [2] Fauque, D. (2008). Notice Gabriel Bertrand in Itinéraires de chimistes, , 150 ans de chimie en France avec les présidents de la SFC, coordination Laurence Lestel (EDP sciences, Les Ullis, janvier 2008). [3] Fauque, D. (1993). « La chimie française, à lorée du XX e siècle » in Pour la Science, 189, juillet 1993, (coauteur G. Bram). « Regards sur lhistoire des colorants artificiels au XIX e siècle : du rôle de la rosaniline », in BUP, 769, décembre 1994, [4] Fauque, D. (2008). « Introduire la dimension historique au collège en France, » in Revue en éducation des sciences physiques et naturelles, des mathématiques et des TIC, 2, à paraître. [5] Introduire une dimension historique dans lenseignement de physique-chimie au collège et au lycée : La colonne de Volta, 2. Lexpérience. Film, scénario D.Fauque, techniciens M. Fuet et G. Hardy, produit par Collège Stanislas. Bibliographie pour lexpérience de Volta : -Lettre de Volta du 20 mars 1800, de Côme, lue à la Royal Society, le 26 juin 1800, in Philosophical Transactions, 1800, part II, p Pancaldi, G. (2005). Volta : science and culture in the age of enlightenment (Princeton, Oxford : Princeton University Press). -Piccolino, M. & Bresadola, M. (2003). Rane, torpedini e scintille : Galvani, Volta e lelettricità animale (Turin : Bollati Boringhieri editore).


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