Avalanche
Météorite
Tremblement de terre
Séquence dans une classe de Cycle 3
En début d’année scolaire 99-2000, dans une classe de CM1 de l’école annexe de L’IUFM – Site de Guéret.
Pendant le mois d’Août , la majorité des élèves ont été spectateurs de l’éclipse.
La télévision, les médias se sont fait l’écho des séismes meurtriers qui ont frappé la Turquie.
Le 9 Septembre, c’est Athènes qui est touché.
Le 21 Septembre, pendant cette séquence, le séisme de Taiwan fait 1772 morts et 4500 blessés.
Projection d’un extrait d’une émission de « la Marche du siècle » sur le thème des séismes . Durée 1 minute environ
2 projections successives sont effectuées en supprimant le son.
Intention :
La polysémie des images doit susciter chez les élèves des interrogations, la situation d’entrée fonctionne en fait comme une mini situation problème.
Le séisme de Kobé
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Images les plus caractéristiques des plans séquence |
Sons ambiance |
Texte lu en voix off |
Durée |
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Carte du Japon – Ville de Kobé en clignotement |
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Kobé, 5h45 le 17 Janvier 1995. |
4s |
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L’intérieur d’un bureau animé de secousses, l’ensemble du mobilier est secoué. Un homme tente de garder son équilibre un décompte de la durée s’affiche en bas à droite de l’image |
Commentaire de la télévision japonaise |
En 20 secondes de secousses à 7.2 sur l’échelle de Richter |
20 s |
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Images d’immeubles écroulés |
Bruits de sirènes de pompiers |
14700 bâtiments détruits |
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Voies urbaines sinistrées Pont autoroutier complètement renversé |
Des voies d’accès, des axes essentiels détruits, ponts et autoroutes. |
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Incendies dans des immeubles |
Musique douce évoquant la tristesse |
Les réseaux de téléphone, de gaz et d’électricité mis en 1000 morceaux, 150 incendies simultanés ont brûlés 7500 maisons. |
7 s |
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Vue aérienne oblique de la ville de Kobé : D’épaisses fumées montent au dessus des immeubles et forment une ligne qui barre la ville transversalement |
La ligne des fumées d’incendies indique l’étendue de la zone sinistrée. En centre ville, une sorte de couloir d’un km de large ou une épaisse couche sédimentaire molle a multiplié les effets de l’onde sismique. |
20s |
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Des blessés, des morts sont tirés des décombres |
Il y a eu 27000 blessés et 6500 morts. |
10s |
A l’issue du visionnement un recueil de représentations est effectué dans cette classe de CM1 :
Eclipse – Raz de marée – Volcan – Séisme – Guerre – Tremblement de terre – Orage – Avalanche – Inondation
Parmi ces propositions, coche tes réponses.
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La tombée de la nuit |
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Un glissement de terrain |
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Une vague gigantesque |
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Des fissures dans le sol |
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Un torrent de boue |
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La destruction des maisons, des ponts |
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Une inondation |
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Une explosion |
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Une éruption volcanique |
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Un incendie |
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Un changement de température |
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Un grondement |
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A l’issue du recueil des représentations, des échanges s’engagent entre les élèves et le maître, ils veulent des réponses par rapport aux hypothèses qu’ils expriment. Un visionnement de la cassette vidéo est à nouveau effectué , mais cette fois-ci avec le son. Cette première séance s’arrête là.
Le tableau ci-dessous rassemble les réponses obtenues par le recueil des représentations à la question :
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Causes invoquées |
Nombre de réponses |
Formulations particulières |
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Chaleur |
du soleil |
1 |
« le cœur de la terre chauffe très fort et la terre doit s’ouvrir » |
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à l’intérieur de la terre |
3 |
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Parce qu’il fait chaud |
2 |
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Volcan |
5 |
« parfois quand un volcan se déclenche » |
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Météorite |
6 |
« la météorite fait des ondes » |
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Avalanche |
5 |
« des pierres qui s’écroulent dans la terre » |
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Fentes de retrait du sol dues à la sécheresse |
2 |
« c’est peut-être dans les pays chauds, que la terre n’a pas d’eau, et qu’elle est sèche, elle s’ouvre » |
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Plaques tectoniques |
1 |
« parce que les couches terrestres se déplacent petit à petit et cela fait trembler la terre » |
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Divers |
1 |
« parce qu’il construit la ville au mauvais endroit » |
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Non réponse |
1 |
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Le maître présente aux élèves les résultats ci-dessus. Une discussion s’engage. Les élèves estiment que le volcan est bien une cause de tremblement de terre mais précisent-ils : "juste pendant l'éruption".
Après de nombreux échanges ou les élèves tentent d’argumenter pour convaincre leurs camarades de la vérité de leurs conceptions ils décident qu’il faut vérifier en réalisant une expérience pour la météorite et pour l’avalanche.
Le maître propose alors de simuler par une petite expérience :
- la chute d’une météorite
- le déclenchement d’une avalanche
- et de comparer à une expérience ou l’on se contenterait de faire « trembler la terre » .
Le lendemain, le maître a rassemblé des récipients, des objets et matériaux divers au centre de la classe:
Le maître demande aux élèves d'imaginer un dispositif permettant la simulation
- de la chute d'une météorite
- du déclenchement d'une avalanche
- d'un tremblement de terre
Ils doivent ensuite construire eux-mêmes la situation expérimentale
Les élèves se répartissent en trois groupes
Les trois expériences du tableau ci-dessous sont réalisées.
Note :
La simulation aura pour fonction de provoquer une observation permettant de répondre au questionnement des élèves.
Certaines de ces questions auxquelles les élèves confèrent un statut d’hypothèses seront invalidées par l’observation et la comparaison
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Avalanche |
Météorite |
Tremblement de terre |
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Les élèves de chaque groupe ont rédigé une fiche avec des consignes d’action pour mettre en oeuvre le dispositif imaginé. Les groupes se succèdent et réalisent les trois expériences de simulation. Dans chaque groupe, des expérimentateurs et des observateurs qui notent sur une feuille, les destructions, les déplacements (de maisons en sucre, d’immeubles en bois, de ponts). Ils s’organisent librement à l’intérieur du groupe.
A l’aide d’une caméra le maître a filmé les trois expériences.
A partir des notes, dans chaque groupe, les élèves ont réécrits en classe leurs observations pendant une séance de français.
Voici l’exemple de la synthèse des observations réalisées par
le groupe de Joséfa :
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Avalanche |
Météorite |
Tremblement de terre |
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Les petites maisons loin de l’avalanche se sont pas écroulées. |
La météorite est tombée sur la terre, ça a fait sauter les maisons et elles sont retombées en se cassant . Ca a fait une énorme marque sur la terre. |
Les tours ne sont pas tombées du premier coup. La première tour a poussé l’autre tour en tombant. Elles sont tombées toutes les deux du même côté. Elles sont tombées toutes entières. |
Un élève est invité par le maître à évaluer et comparer les résultats des observations écrites par ses camarades de classe.
"Les groupes ne sont pas d'accord, ils n'ont pas écrit les mêmes choses"
Une discussion s'engage sur les conditions expérimentales : "il y a des groupes qui ont recommencé plusieurs fois", "quand on écrivait on ne pouvait plus continuer à regarder", "c'était trop rapide".
En accord avec la classe, il est décidé de confronter les observations à l'enregistrement vidéo réalisé pendant les expériences par le maître.
Sur le
tableau suivant sont reportées les observations des élèves à partir de la
lecture du film
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Types
de Constructions |
Matériau
utilisé pour la simulation |
Nombre |
EFFETS
OBSERVES après analyse film (image par
image) |
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Tremblement
de terre |
Météorite
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Avalanche |
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Maisons
individuelles |
Sucre
en morceaux |
20 |
Destructions |
6 |
Déplacements |
3 |
Destruction Ecrasement : Totale
au point d’impact Déplacement : Projection
de tous les types de constructions vers le haut |
Destruction Ensevelissement Dans
l’axe de la coulée, toutes les constructions quelques soient leurs types sont
détruites par ensevelissement. Au delà de cette zone les constructions sont indemnes. Déplacement : l’intensité
du déplacement dépend de la position des constructions par rapport à la coulée. |
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Immeubles
de plus de 10 étages |
Bois +
sucre |
8 |
5 |
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Immeubles
bas |
Sucre
et bois |
2 |
1 |
1 |
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Ponts |
piliers
en sucre tablier
en bois |
2 |
1 |
1 |
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Les élèves sont invités à lire et à comparer les différentes colonnes du tableau, les informations quantitatives obtenues grâce à l'utilisation du ralenti image par image leur permettent de constater que les effets pour les trois phénomènes ne sont pas identiques ?
Le maître pose alors à la classe la question suivante :
« Pour
les trois phénomènes analysés –tremblement de terre- météorite -
avalanche- pouvons- nous trouver les causes des
effets observés ?"
Les élèves sont invités à donner une réponse à l’aide d’un mot ou d’un verbe d’action. Le maître note les réponses au tableau.
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Phénomène
observé |
Réponses
des élèves |
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Tremblement
de terre |
Bouger,
secousse, tremblement, déplacement, mouvement du sol, écrasement |
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Météorite |
Sauter,
écraser, force, choc |
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Avalanche |
Dégringoler,
glissement, décrochement |
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Tremblement
de terre : |
SECOUSSE |
|
Météorite : |
CHOC |
|
Avalanche :
|
GLISSEMENT |
A la lecture du tableau, une discussion s'engage entre les élèves:
La météorite "vient de l'espace", l'avalanche "vient du haut de la montagne" mais "d'où viennent les secousses du tremblement de terre ?"
Pendant cette séance pour les élèves la formulation du problème devient :
- Le tremblement de terre produit des secousses,
- Les secousses font bouger les édifices,
- Sous l’action des mouvements, les édifices s’écroulent.
A la nouvelle question posée par les élèves : « D’où
viennent les secousses ? »
Hélène
Guillemot – Science &Vie Février 2000
Les habitants de Grenoble ont l’habitude de sentir la Terre trembler
sous leurs pieds. Cette partie des Alpes est pourtant modérément sismique, et
la plupart des tremblements de terre y sont de faible puissance, même si un séisme
de magnitude 5.5 n’est théoriquement pas exclu. Il n’empêche que les
grenoblois ressentent des vibrations venues parfois de fort loin. En 1976, les
tours du quartier de l’Ile verte ont été secouées par les effets du
tremblement de terre survenu dans le Frioul italien… à 500 kilomètres de là !
Ce phénomène d’amplification locale des ondes sismiques appelé
« effet de site » commence à être étudié scientifiquement. Le
caractère destructeur d’un tremblement de terre dépend souvent moins de sa
magnitude et de sa localisation que de la nature du sous-sol. Le séisme de
Mexico en 1985, a ravagé la ville,
bien que son épicentre ait été situé à 400 kilomètres de là. Les séismes
de Kobé en 1995 ou d’Izmit l’été dernier ont vu eux aussi leurs conséquences
aggravées par ce phénomène.
Grenoble est situé à l’intersection de plusieurs vallées glaciaires
profondes et encaissées qui furent longtemps remplies par des lacs puis ont été
peu à peu comblées par des alluvions. Sables, graviers et argiles s’y sont
accumulés sur plusieurs centaines de mètres d’épaisseur. Ce sol, mou et peu
dense, enserré dans une cuvette de roches dures forme une véritable caisse de
résonance. Une fois qu’elles ont pénétré dans la cuvette rocheuse, les
ondes sismiques y restent prisonnières et se réfléchissent sur les parois, se
croisent et se recroisent jusqu’à entrer en résonance. Le mouvement du sol
s’amplifie alors et il se poursuit durant plusieurs dizaines de secondes…
Ce texte de Science & Vie fait poser le problème suivant :
Sous quelle forme se propage l’énergie dégagée par le
séisme dans la croûte terrestre ? le texte parle de vibrations ressenties
par les grenoblois mais surtout pour
les élèves, ce qui crée un conflit avec leurs représentations préalables
c’est le constat qu’il y a un séisme en Italie, dans le frioul, et des
secousses ressenties à grenoble à 500 kms du séisme.
Le schéma de l'expérience suivante leur est proposé.
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Il s’agit encore d’une modélisation. Les analogies sont :
- La lame de bois représente les roches de la croûte terrestre qui ont cédé au Frioul.
- La longueur de la table représente les 500 kms qui séparent le Frioul de Grenoble.
- Les petits cubes de polystyrène représentent les immeubles de l’île verte à Grenoble.
- La surface de l'eau représente la surface du sol.
Dans un premier temps, le maître demande aux élèves par groupes de déterminer ce qui va se passer lorsque la lame de bois va se casser.
La démarche est la suivante :
1 Faire produire un texte descriptif des effets prévus. Poser la question "Pourquoi?" afin qu'ils produisent également des hypothèses explicatives de ce qu'ils s'attendent à voir au cours de la mise en oeuvre de l'expérience.
2 Faire préciser le moyen qui sera choisi pour observer, noter, quantifier les observations.
3 Faire réaliser l'expérience
L'expérience est faite plusieurs fois, les élèves notent leurs observations
3 A l'aide des éléments observés, notés, quantifiés, faire produire un compte-rendu d'expérience en deux parties :
- tout d'abord, un texte descriptif et chronique "ce qui s'est passé", les éléments constatés.
puis un texte explicatif qui tente de répondre au pourquoi du constat précédent.
A l'issue de ce travail les compte-rendus sont affichés et comparés.
Le maître, avec la classe restructure les connaissances acquises en précisant les différents éléments de l'analogie à partir d'une carte de l'Europe et à partir d'une coupe de la terre pour visualiser le trajet des ondes sismiques dans la croûte terrestre.