Sciences de la vie et de la Terre

Conception et test d’une séance en 4e intégrant le logiciel Google Earth

 La situation d’apprentissage :

En classe de 4e, le chapitre « Volcanisme et paysages » est l’occasion d’utiliser un logiciel
appartenant à la catégorie des « Systèmes d’Informations Géographiques » (ou SIG). Ceux-ci
permettent l’observation de notre planète (via satellites et photographies aériennes). En plus des
fonctionnalités inhérentes aux « SIG », Google Earth possède une fonctionnalité originale : la
représentation en 3 dimensions des paysages.

Cette séance comporte plusieurs objectifs (essentiellement méthodologiques). Il s’agit de remobiliser l’ensemble des connaissances acquises au cours du chapitre sur le thème « Volcanisme et paysages » dans le but :

  • D’apprendre à appliquer une démarche scientifique afin de démontrer l’existence d’un volcanisme ancien.
  • D’apprendre à utiliser l’outil informatique comme un moyen alternatif d’une sortie sur le terrain.
  • D’apprendre à suivre des consignes écrites permettant l’emploi d’un logiciel.

 Déroulement de la séance :

Le contenu : « Des supports multiples »

Au cours de la séance, de multiples supports pédagogiques sont utilisés :

  • Support informatique 1 : Utilisation de Google Earth pour visualiser les paysages, d’abord en deux dimensions puis en trois dimensions afin de faire faire un exercice mental difficile pour les élèves : transposer une carte 2D dans un environnement réel en 3D.
  • Support informatique 2 : Lecture de documents photographiques avec une mise à l’échelle manuelle et diaporama (« *.pps » [1]).
  • Support papier et transparent : lecture d’une carte et observation d’une lame mince (impression couleur de lame sous feuille transparente) de basalte projetée au rétroprojecteur, tableau à compléter.
  • Observation macroscopique d’échantillon de basalte.

La progression :

Voici la progression de la séance, ainsi que le questionnement associé.

Il s’agit de la partie IV. Le volcanisme ancien en France métropolitaine :

Situation de départ :

« Il a fallu attendre 1752 pour qu’un géologue, Mr Guetard, déclare à l’Académie royale des Sciences que les monts d’Auvergne étaient d’anciens volcans. Il faudra attendre 50 ans de plus
pour que cette idée soit unanimement admise.
 »
Texte extrait du livre de 4e Bordas, édition de 1998.

Le Massif Central est une région de France connue pour ses nombreux volcans. Cependant, aucun n’est actif...

Comment savons-nous que le Massif Central est une région « volcanique » ?

Réponses élèves :


— En regardant les paysages ! car un volcan, ça se reconnaît !!!

— En regardant les roches qui constituent ces montagnes ! (Conséquences vérifiables : si elles possèdent les caractéristiques d’une roche volcanique alors ce sont des roches volcaniques)

D’où le problème qui émerge... par les élèves !

Problème :

Comment identifier l’existence dans le passé d’un volcanisme et en préciser la nature ?
Ou, autrement dit :
Comment pourrions nous confirmer la nature volcanique des « monts » d’Auvergne ?

Pour répondre, ayons la démarche d’un géologue...
Travaillons d’abord sur les paysages pour ensuite s’attarder sur les roches rencontrées sur le terrain !
Voici le tableau que vous devrez remplir au fur et à mesure de la séance.

Description des paysages
Description macroscopique des rochesCouleur
Aspect (présence de phénocristaux)
Description microscopique des rochesCristallisation (totale ou partielle)
Présence de verre (oui ou non)

Tableau que les élèves doivent compléter (la version que les élèves ont est une version papier).

1re partie des activités : Les paysages d’Auvergne.
Utilisation du logiciel « Google Earth » (Travail en groupe)

Il n’est pas possible d’aller sur le terrain, c’est la raison pour laquelle nous allons utiliser des observations satellites grâce au logiciel « Google Earth® »

Protocole : (fixé sur la table, à côté du clavier)

  • Lancer le logiciel Google Earth® à partir du raccourci « Auvergne » placé sur le bureau (Il s’agit ici d’un raccourci « *.kmz » permettant de démarrer une animation intéressante : Zoom sur Fresnes puis « dézoom » pour ensuite « rezoomer » sur la Chaîne des Puys qui nous intéresse ici).
  • Dans la barre d’outil de droite nommée « Places », double-cliquez sur « Auvergne - Puy de Dôme ».
  • À l’aide du curseur de navigation, affichez la vue 3D, de manière à obtenir le Puy de Dôme (1464m d’altitude) en entier à l’écran.
  • Remarquer les reliefs au sud du Puy de Dôme (Puy de Pariou, 1209m d’altitude).

S’en suit un questionnement avec les élèves :

— Décrivez le paysage.

— On observe des montagnes avec un « trou » au sommet !

— Cela ne vous rappelle rien ?

— Ça ressemble à des volcans : forme de montagne avec un cratère au sommet.

— Si ce sont des volcans, sont-ils en éruption ? Sont-ils actifs ?

— Non !

— Expliquez ?

— Parce qu’il n’y a pas les manifestations d’un volcan en éruption : fumées, laves, explosions...

Observation individuelle :

Les élèves auront ensuite à double cliquer sur le raccourci du bureau nommé « Puy_Pariou » (une photographie aérienne de plusieurs des cônes observés précédemment) pour afficher l’image. (Travail individuel)

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Photographie aérienne du Puy de Pariou et du Puy de Dôme en arrière plan
(Photographie aérienne extraite du Bordas, 1998)

La question posée est « Cette photographie du Puy de Pariou semble-t-elle confirmer l’hypothèse de la nature volcanique de ces reliefs ? ».

Bilan :

L’Auvergne est une région constituée de reliefs tels des montagnes mais dont le sommet est tronqué par un cratère. Les paysages du Massif Central ressemblent donc beaucoup à un paysage volcanique. Si ce sont des volcans, ils ne sont pas actifs.

D’où la question suivante : Comment pourrions-nous confirmer la nature volcanique des « montagnes » d’Auvergne ?

Et la réponse attendue des élèves « En regardant les roches qui constituent ces montagnes ! »

2nde partie : Les roches de la Chaîne des Puys.

Cette partie est constituée par du travail individuel basé sur ce questionnement :

— Imaginons que nous traversions à pieds ces paysages au cours d’une randonnée. Nous pourrions alors ramasser les roches qui composent ces reliefs. Voici une roche (par binôme) qui ressemble à celle qu’on pourrait trouver dans la Chaîne des Puys... Décrivez les roches et complétez le tableau.

Dans un second temps :

— Voici maintenant une lame de cette roche (Double-cliquer sur le raccourci « Lame_roche_Puy_Pariou » pour afficher la lame mince et observer le transparent !)... Décrivez cette lame et complétez le tableau : Roche entièrement cristallisée ? Présence de verre ?... Est-ce une roche volcanique ?

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Photographie d’une lame mince de basalte.
Bilan :

En Auvergne, notamment la Chaîne des Puys, le sol est recouvert de basalte, roche magmatique volcanique caractéristique d’un volcanisme effusif.

— Donc si ce volcanisme est effusif, que devrait-on retrouver autour des monts d’Auvergne ?

— Des coulées !

— Du Basalte ! (on vient de le voir)

— Des cratères !! (on vient de le voir)

— Comment confirmer cette hypothèse ?

— Par exemple en réalisant une carte de la répartition des basaltes afin de voir s’ils sont bien issus d’une coulée de lave.

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Observation d’une carte simplifiée de la Chaîne des Puys, plus précisément sur les Puys de la Vache et Lassolas
(Issu du manuel de 4e aux éditions Nathan)

— Les paysages du Massif Central ressemblent donc beaucoup à un paysage volcanique. Si ce sont des volcans, ils ne sont pas actifs. Comment pourrions-nous confirmer la nature volcanique des « montagnes » d’Auvergne ?

— En regardant les roches qui constituent ces montagnes !

— On dirait que ce qui est en violet est une coulée de lave !

Pour finir sur le travail suivant :

— Rédigez un résumé sur la méthode de mise en évidence d’un volcanisme ancien (5 lignes max)

Conclusion :

L’existence d’édifices volcaniques (Cratères, cônes) associés à des roches basaltiques
sous forme de coulées prouve le caractère volcanique de l’Auvergne, et donc l’existence d’un
volcanisme ancien en France métropolitaine.

Vérification de l’acquisition de la méthode

Par un exercice sur le thème du volcanisme martien (sous forme d’une diaporama interactif installé sur chaque ordinateur (les élèves devant suivre la démarche et s’autoévaluer).

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Copie d’écran du diaporama n°1
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Copie d’écran du diaporama n°2
Travail individuel et conclusion collégiale

— Cette méthode de travail (Observation des paysages, puis des roches à différentes échelles...) a l’avantage de pouvoir nous permettre d’analyser ce qui a pu se passer sur la planète Mars :

  • Double cliquez sur le raccourcis « Olymp_Monts.pps » du bureau pour démarrer le « pps ».
  • À partir des images fournies et sachant que les roches analysées sur Mars sont proches des basaltes, que pouvez vos conclure quant à la nature du Mont Olympe ?
Travail à la maison :

Un exercice (comme on en trouve dans les manuels) sur la notion de risque volcaniques, tout en étant dans la continuité de l’activité.

 L’intégration du produit numérique :

Maintenant que nous avons replacé l’incorporation du logiciel au sein de la progression et de la séance, réfléchissons sur l’intérêt, l’utilisation...

Intérêt de l’outil

  • Google Earth est un logiciel SIG. Il s’agit ici d’un freeware (version gratuite d’un logiciel payant et non pas d’un Logiciel Libre). Premier intérêt : la gratuité !
  • Google Earth offre la possibilité de visualiser la Terre vue du ciel par l’intermédiaire d’une importante banque de données (mélange d’images satellites, aériennes et de synthèse). Il est donc possible de montrer aux élèves les conséquences des séismes, du volcanisme... sur les paysages !
  • L’utilisation des SIG permet la familiarisation et la meilleure compréhension de la représentation spatiale des élèves. En effet, la cartographie est souvent peu comprise des élèves au collège parce qu’elle nécessite une conversion mentale de la représentation tridimensionnelle de l’espace en une vision simplifiée bidimensionnelle.
  • Ajoutons l’intérêt pour la motivation des élèves, de l’utilisation des TICE, auxquelles Google Earth appartient.
  • Enfin, travailler avec ce logiciel contribue à la formation B2i au collège.

Pour faciliter le travail et les dérives, la création de raccourci « kmz » adapté (mais qui nécessite un travail en amont par l’enseignant) est recommandée. Ceux-ci limitent la marge de manœuvre des élèves et donc les « dérives ». Pour rappel, le format par défaut de Google Earth est « *.kmz ». Il permet, lorsque l’élève l’ouvre, de zoomer automatiquement sur la (ou les) régions choisies par l’enseignant. Il est également possible d’y ajouter des cartes en surimposition qui permettent de clarifier la vision de l’élève.

Un dernier point important : ce logiciel est multiplateforme puisque utilisable sous Linux (presque toutes les distributions) comme sous Windows (sauf versions antérieures à Win 2000).

Mode d’emploi

L’utilisation de Google Earth est intuitive mais il est indispensable de prendre deux minutes en début de séance pour aborder avec eux la fiche technique du logiciel : position de la barre d’outil, du curseur de navigation... On évite ainsi les dérives.

Les modalités du passage 2D-3D seront laissées à leur découverte.

Le mode d’emploi doit être simple et visuel afin de ne pas perdre de temps. C’est la raison pour laquelle j’ai choisi une fiche technique visuelle reprenant l’affichage que les élèves auront sous les yeux. On peut réaliser cette fiche grâce à de simples copies d’écran intégrées dans un document OpenOffice.org par exemple.
Il existe une multitude de versions de Google Earth, aussi je recommande de bien faire la notice avec la version sur laquelle les élèves travaillerons. A titre d’exemple, le document suivant correspond à une version ancienne, que j’utilise avec mes élèves. Les versions plus récentes possèdent une interface sensiblement différente.

Complémentarité de l’outil

Google Earth est un outil tout à fait complémentaire du cours sur le volcanisme et les paysages puisqu’il permet la visualisation des paysages « vus du ciel », donc l’impact des l’activités internes de la Terre sur ceux-ci.

De plus, il est facilement complété par l’étude de photographies des lieux auxquels on s’intéresse.

Évaluation des compétences B2i

La première catégorie de compétences évaluer est le fait de s’informer et se documenter en utilisant un navigateur... En effet, Google Earth peut être considéré comme un navigateur associé à un moteur de recherche au sein d’une banque de donnée photographique mondiale. Ceci sous-entend que les élèves doivent apprendre à naviguer avec discernement.

Un second type de compétences réside dans l’analyse critique du logiciel et surtout des images qu’il produit : Il faut faire comprendre aux élèves que, pour le moment, le logiciel possède des limites quant à la définition des images (mode 2D) et à la représentation du relief (mode 3D). Ainsi, certaines représentations sont fausses : l’exemple de la Tour Effel est parlant.

Enfin, le respect du matériel, par le respect de la charte informatique qu’ils ont signés en début d’année, fait partie intégrante du B2i.

Procédure de secours

Le programme et les raccourcis sont enregistré sur clé USB permettant de réinstaller l’ensemble en quelques secondes si besoin.

 Analyse et réflexion sur la séance

La séance décrite ci-dessus a été mise en œuvre plusieurs fois. Après coup voici une analyse de son déroulement et quelques réflexions sur sa mise en œuvre.

Les compétences B2i validées par les élèves :

Nous avions classé les compétences B2i en trois catégories :

  • s’informer et se documenter en utilisant un navigateur (Google Earth comme un navigateur dans une banque de donnée photographique mondiale).
  • analyse critique du logiciel et surtout des images qu’il produit.
  • le respect du matériel.

Pour la moitié de la classe environ, c’est bien la seconde catégorie de compétences qui posé le plus
problème. En effet, si les élèves les plus habitués aux jeux vidéos ont bien compris la différence en les représentation 2D et 3D, et le lien entre les deux, les autres n’ont fait qu’appliquer les consignes. Il s’agit d’une difficulté majeure pour les élèves.

L’utilisation de la fiche technique et du protocole, parce que dirigiste, ne pose pas de problème. Les élèves travaillent donc en autonomie sur du matériel informatique, ce qu’ils apprécient.

L’utilisation d’un diaporama (*.pps), peut dérouter les élèves qui ne sont pas toujours habitués à l’autoévaluation via les outils numériques. Cela est justement particulièrement intéressant.
Pourquoi utiliser un « *.pps » plutôt qu’un « *.ppt » classique ? Tout simplement parce que le premier ne peut être modifié simplement par l’élève !
Comment créer un « *.pps » ? Simplement en enregistrant directement le fichier OpenOffice.org Impress (ou PowerPoint) dans ce format, ou en modifiant manuellement l’extension de ce fichier (on renomme le fichier en changeant le « t » par un « s »). Pour pouvoir modifier l’extension du fichier sous Windows, il faut d’abord les faire apparaître via « Démarer/Panneau de configuration/... /Option des dossiers »

Amélioration : faire le bilan des acquis avec une base de données.

Afin de contrôler le travail des élèves, surtout au cours de l’autoévaluation, il existe une solution intéressante que j’ai utilisé dans un autre cadre : l’utilisation du module « Base » (équivalent d’Access) d’OpenOffice.org.

Principe :

L’enseignant construit une base de données et le formulaire correspondant via OpenOffice.org Base (NB : un module Java est nécessaire pour faire fonctionner le logiciel. [2]).
Au cours de l’autoévaluation des élèves grâce au diaporama, des questions sont posées. On demande aux élèves d’y répondre en remplissant un formulaire (fiche infromatique à « trous »). Ils y entrent leurs noms (par binôme), répondent aux questions et enregistrent.
Il ne reste plus qu’à l’enseignant d’évaluer les résultats. Ce traitement des données pouvant directement se faire avec OpenOffice.org Calc ou Microsoft Excel.

Mise en place :

Je ne détaillerais pas ici la construction du formulaire mais en voici le squelette :

  • Après avoir lancé Base, il faut créer une table de donnée (sorte de tableau contenant autant d’entrées que de questions posées).
  • On y associe ensuite un formulaire (qui sera l’interface élève).

L’utilisation de l’assistant de création est recommandé (il fait gagner du temps et permet même aux débutants de s’en sortir).

Le fichier ainsi créé est placé sur le réseau et tous les élèves devront y accéder. Il reste à l’enseignant d’analyser les données recueillies dans la table.

L’avantage de cette méthode est de faciliter le travail du professeur en permettant un contrôle quasi individuel et systématique de l’acquis élève.
Attention cependant, il est pour le moment impossible de dissocier la table du formulaire et donc de protéger la table des modification par les élèves. Le niveau technique pour cela est généralement trop élevé pour les élèves, mais un contrôle de l’enseignant sur le réseau est tout de même nécessaire.

Le point fort de cette méthode est encore de laisser une grande autonomie à l’élèves tout en contrôlant son travail secondairement pour les séances suivantes.

Autres propositions d’amélioration et pistes de réflexion :

Les améliorations sont sans aucun doute nombreuses...

  • Comme je le propose ci-dessus, l’utilisation des bases de données est un point fort dans l’évaluation formative des élèves, d’une part parce qu’elle contraint au travail en autonomie, d’autre part parce qu’elle permet une analyse fine et individuelle. On peut même imaginer un remplissage du tableau au cours de la séance par ce type d’outil, les élèves imprimant leur travail avec une correction (l’enseignant n’autorisant l’impression que si le tableau est juste, tout en bénéficiant d’une banque de données qu’il pourra analyser ultérieurement).
  • Un travail important en amont du professeur qui doit avoir le temps pour la construction de la séance et un recul suffisant avec l’outil informatique.
  • Le questionnement enseignant/élèves pourrait également être réduit afin de laisser un maximum d’autonomie à l’élèves pour sa construction des savoirs.

 Conclusion :

Les TICE sont incontestablement des outils qui facilitent l’apprentissage des élèves qui se montrent plus motivés, plus volontaires... Ce qui rend la séance plus agréable pour tous. Cependant, un travail important en amont de l’enseignant est nécessaire pour le bon déroulement de la séance.

[1Il s’agit d’un format PowerPoint, donc propriétaire (Microsoft Office), qui diffère du format « *.ppt » par défaut en cela qu’il rend automatique la présentation du diaporama, ce qui limite les modifications par les élèves.

[2Un module Java est installé sur la majorité des systèmes Windows XP à partir du SP2, et doit être obligatoirement installé sous Linux

 

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