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Sciences de la vie et de la Terre

L’approche historique de la découverte de la théorie de la tectonique des plaques par un escape game !

01 / 05 / 2018 | Damien Bourbon | Sophie Boutin Puech

Comme la classe inversée, l’escape game s’inscrit dans l’Ecole d’aujourd’hui ; il permet de mettre en œuvre une stratégie de jeu par les élèves pour s’approprier des savoirs et ce jeu sérieux nécessite leur collaboration pour comprendre et apprendre.
L’escape game proposé ici a été mis en place au collège et peut-être transféré au niveau lycée. Il s’agit de redécouvrir les arguments d’Alfred Wegener en faveur de la mobilité des continents et de comprendre l’intérêt de l’histoire des Sciences dans la construction d’une théorie scientifique : la théorie actuelle de la tectonique des plaques.

Contexte local de la mise en place de l’Escape Game au collège.

Cette séance s’inscrit dans le cycle 4 pour une classe de 4ème.
Le jeu se déroule pendant d’une heure d’accompagnement personnalisé. Les élèves travaillent en effectif réduit : un groupe de 12-14 élèves dont le niveau scolaire est hétérogène.

Les élèves ont déjà appréhendé en classe la notion de plaques lithosphériques définies en surface par l’activité sismique et volcanique et en profondeur par l’étude de la vitesse de propagation des ondes sismiques. Les notions de lithosphère et d’asthénosphère sont connues. En revanche l’idée de la mobilité des plaques ne l’est pas. Elle est seulement constatée et admise au début du jeu. Elle sera étudiée dans la séance qui suit l’escape game.

La séance de l’escape game est placée au début d’un chapitre dont la situation initiale est : nous venons de voir que les activités sismiques et volcaniques sont inégalement réparties. En quoi leur répartition peut-elle être une menace pour l’Homme ? Il s’agit dans ce chapitre d’étudier les mouvements des plaques et de voir si les zones de divergence ou de convergence sont des zones où les vies humaines sont menacées. Ce chapitre est donc introduit par une étude des faits scientifiques ayant permis d’élaborer la théorie de la mobilité des plaques.

L’escape game met en œuvre une situation de jeu qui permet d’aborder une des approches historiques de la mobilité des plaques en découvrant la théorie de la dérive des continents. Le jeu permet aussi de montrer qu’une théorie scientifique évolue au cours du temps parce que le savoir scientifique est remis en question au fil des découvertes et des travaux de recherches. C’est en cela que ce jeu peut être transféré au lycée en classe de Première S où il s’agit d’enseigner à travers l’histoire des Sciences la théorie de la tectonique des plaques.

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Organisation globale

SYNOPSIS :

Vidéo d’introduction : une faille spatio-temporelle permet d’établir un portail entre 2018 et 1926.

Alfred Wegener devait faire un discours lors d’un congrès à New-York en 1926, mais le stagiaire du congrès a bloqué le discours dans un cryptex à 5 caractères… Il faut retrouver les 5 arguments de Wegener afin de débloquer le cryptex et permettre au monde scientifique de découvrir la théorie de la dérive des continents selon Wegener.

MISSION : trouver le code du cryptex dans lequel se trouve le discours afin que la théorie soit dévoilée au monde scientifique. Pour cela, il faut résoudre les énigmes. Bonne chance !


Détails du déroulé du jeu.

Les élèves arrivent en classe, le matériel, que nous présenterons ultérieurement, est installé dans la classe dans deux zones clairement identifiées, une pour chacun des groupes.

Fiche élève

Il s’agit, dès les premières minutes du cours, de réinvestir les connaissances acquises sur les plaques (La position des séismes et des volcans à la surface de la Terre délimite de grandes zones stables : les plaques tectoniques. Elles sont limitées par des zones étroites de forte activité sismique et/ou volcanique. On compte une douzaine de plaques à la surface de la Terre).

Aujourd’hui la théorie de la tectonique des plaques est connue et admise par la communauté scientifique, on sait que les plaques sont définies par :
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Animation

D’après cette animation, on voit que ces plaques lithosphériques sont mobiles. Actuellement on est capable de mesurer les vitesses d’écartement ou de rapprochement par des satellites notamment (on y reviendra plus tard en cours).

Mais cette théorie de la tectonique des plaques s’est construite dans le temps grâce aux découvertes scientifiques des années 1950 à aujourd’hui. On cherche à comprendre d’où provient cette idée de mobilité des plaques aujourd’hui admise.

Tout commence en 1912, Alfred Wegener, scientifique Allemand, convoque plusieurs de ses collègues afin de leur expliquer que ce sont les continents se déplacent à la surface du globe ; il appelle cette idée « la théorie de la dérive des continents ».

Alfred Wegener devait faire un discours lors d’un congrès à New-York en 1926, mais le stagiaire du congrès a bloqué le discours dans un cryptex à 5 caractères… Il faut retrouver les 5 arguments de Wegener afin de débloquer le cryptex et permettre au monde scientifique de son époque de découvrir la théorie de la dérive des continent établie par Wegener.

La vidéo 1 est ensuite projetée.

Les groupes de travail sont constitués par l’enseignant qui prend soin de faire des groupes hétérogènes pour le niveau scolaire, afin de permettre à des élèves en difficulté de réussir en étant entraînés par des élèves d’un meilleur niveau…et aussi parce qu’il y a de « bonnes surprises », les élèves en échec scolaire peuvent devenir de véritables maîtres du jeu. C’est tout l’intérêt de cette pédagogie.

Le professeur se positionne en personne ressource : questionner pour évaluer l’organisation des groupes et accompagner dans les démarches de résolution en cas de besoin. Il s’agit d’avoir une position d’étayage et d’accompagnement.
Lorsque le jeu commence, un minuteur est enclenché, le jeu ne dure que 35 min.
Le jeu est terminé lorsque les élèves ont résolu les énigmes et trouvé dans le cryptex un texte à trous. Ils ont réussi la mission lorsque le texte à trous est complété. Ils doivent pour cela mobiliser ce qu’ils ont appris et compris en résolvant les énigmes.
La trace écrite du jeu est la suivante : les mots en gras sont les mots à trouver lorsque les énigmes sont résolues.

Si l’on observe aujourd’hui les côtes atlantiques de l’Afrique, on peut remarquer leur ressemblance/ similarité/ complémentarité avec celles de l’Amérique du Sud. En effet, l’Amérique du Sud semble pouvoir parfaitement s’emboîter avec l’Afrique. De plus, un tel emboîtement permet de mettre en évidence une continuité de l’âge des roches datées de plus de 2 milliards d’années, ainsi que la continuité des zones de répartition des fossiles de Glossoptéris (végétaux / buissons). Il existe aussi des traces de glaciation communes sur plusieurs continents.
Toutes ces observations lui ont fait penser qu’il y a très longtemps, tous les continents étaient assemblés en un seul appelé Pangée et que les continents ont dû s’éloigner progressivement pour arriver à leur position actuelle. Pour Wegener, les continents sont donc capables de se déplacer (de dériver) à la surface du globe ; c’est ce qu’il appelle la dérive des continents.
Cette idée a révolutionné l’histoire des Sciences et a permis d’établir, grâce à d’autres découvertes, la théorie actuelle de la tectonique des plaques.


Les énigmes

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Il s’agit de résoudre 5 énigmes pour retrouver les 5 arguments de Wegener en faveur de la mobilité des continents.

En résolvant la première énigme, découverte de l’indice 1 : Végétaux similaires sur tous les continents : cela donne comme indice : végétaux ( lettre V)

  • Enigme 2 : Disséminés dans la salle, quelques morceaux de puzzle des continents, en rassemblant le puzzle les élèves reconstituent le super continent, cela donne comme indice : Pangée (lettre P)
  • Enigme 3 : Observer la lame à la loupe et trouver le second indice : fossiles d’animaux identiques en Amérique et en Afrique, cela donne comme indice : fossile (lettre F)
  • Enigme 4 : En flashant le globe terrestre, une vidéo apparaît et les élèves observent la similarité de l’âge roches, cela donne comme indice : similarité (lettre S).Augmenter la réalité avec Aurasma
  • Enigme 5 : En ouvrant le fichier kmz dans Google Earth sur l’ordinateur, les élèves observent les marques de glaciation sur les continents, cela donne comme indice : Trace de glaciation (lettre T).

Matériel à prévoir :

A PLACER SUR LES TABLES : JPEG - 3.7 Mo

Globe terrestre ou globe imprimé sur une étiquette (lien HP reveal)
• Les pièces du puzzle
• Une paire de lunette (déco)
• Un microscope (déco pour dissimuler des indices et faire un distracteur)
• Une lampe
• Une feuille d’aide pour le code césar
• Une loupe monoculaire ou loupe à mains (Fiche d’aide)
• Un cadre avec photo de Wegener
• Un vieux planisphère au mur (déco pour dissimuler des indices)
• Un tableau blanc avec feutres
• Un cryptex 5 caractères pour dissimuler le teste à trous
• Un ordinateur allumé avec google earth installé (fiche d’aide) (un ordinateur par groupe)
• Une clé USB contenant le fichier .KMZ (une par groupe)
• Une tablette avec lien direct pour Tactiléo et HP Reveal (une tablette par groupe)
• Une blouse (déco pour dissimuler des indices)

Le rôle de l’enseignant dans le jeu

L’enseignant a un rôle d’observateur et de régulateur dans le fonctionnement des groupes. D’un point de vue pédagogique, il peut donc mettre en oeuvre l’évaluation de la coopération entre élève. L’enseignant doit être attentif au comportement des élèves et aux stratégies qu’ils mettent en place pour réussir. Chaque élève devra évaluer son implication dans le groupe.
L’enseignant a aussi un rôle d’accompagnement et doit pouvoir apporter l’aide nécessaire à chaque groupe pour qu’il fonctionne. L’aide est individualisée car elle est prévue par niveau et permet de gérer l’hétérogénéité au sein du groupe. Cette aide peut être un apport pour les savoir-faire, des savoirs ou encore de l’organisation de groupe.


Prolongement possible au lycée :

On peut imaginer dans la salle des équipes :

- les unes avec les arguments de Wegener
- les autres avec les arguments contre Wegener.

Les élèves doivent résoudre les énigmes pour découvrir leurs arguments et défendre leur point de vue.
La production attendue serait un texte argumenté (et illustré par un support) pour venir à la tribune d’un congrès pour convaincre la communauté scientifique ou envisager un débat entre les deux partis.

Un jury sera constitué pour décerné le prix du scientifique le plus convaincant permettant de d’évaluer l’oral et l’argumentation.


BILAN : intérêt et limites.

Préparer un escape game demande beaucoup de temps et de l’organisation. Il est primordial de tester, de modifier, d’adapter et d’anticiper les potentiels problèmes liés à la gestion du matériel, des ressources numériques, de l’hétérogénéité des élèves. Par exemple, les activités numériques peuvent être transposées sous format papier au cas où internet et les outils numériques seraient indisponibles à cause des problèmes de connexion ou une panne électrique. Pour l’hétérogénéité des élèves, il s’agit de constituer des groupes homogènes, de prévoir des coups de pouces et de mettre en place l’autoévaluation par les élèves et pour les élèves.
Il est également nécessaire de prévoir une trace écrite finale pour que l’élève ne fasse pas le jeu pour le jeu mais le jeu pour apprendre et comprendre.

Lors des séances d’escape game testées, on a constaté qu’un esprit de groupe solidaire se met assez rapidement en place entre les élèves parce que le but de réussir le jeu. Il se met en place un esprit d’émulation et non de compétition. Chaque groupe avance à son rythme et chaque élève aussi au sein de son groupe.Dans tous les groupes testés, aucun élève n’est resté en marge et chacun a découvert au moins un indice pour faire progresser le groupe. Ce jeu développe la coopération et la collaboration entre les élèves. Dans le temps imparti, un élève seul ne peut réussir à résoudre toutes les énigmes. Il doit nécessairement travailler avec les autres et pour les autres.

Chaque élève trouve sa place dans le groupe, à condition de faire les groupes homogènes du point de vue des résultats et du comportement scolaire. Des leaders inattendus apparaissent et peuvent révéler des attitudes encore jamais observées lors des séances “classiques” des SVT (des élèves introvertis qui prennent leur place dans le jeu, des élèves scolaires qui sont perdus dans le jeu, des élèves “ascolaires” qui jouent…).

Cet escape game ne dure pas longtemps, 35min de recherche, et il est de moyenne difficulté. Le sujet se prête très bien à une séance de serious game car les arguments de Wegener, même s’ils ne sont pas tous vus par les élèves, ne constituent pas un savoir “fondamental” sur le plan cognitif ; si chaque élève en retient un ou deux, cela suffit. Ce qui est important pour l’élève, c’est de comprendre qu’un savoir n’est jamais établi de façon définitive et qu’il est remis en question au grès des recherches et des découvertes scientifiques . Cette séance illustre le fait qu’une théorie scientifique évolue dans le temps et montre l’intérêt de l’histoire des Sciences, ce jeu permet de situer un événement scientifique dans le temps et dans l’espace.

La vidéo de Wegener permet de clôturer le jeu.

Le bilan sous forme de texte à trou permet d’avoir un moment calme à la fin de la séance durant lequel les élèves sont réceptifs et permet de construire le savoir suivant :

En 1912, Wegener a émis l’hypothèse d’un déplacement des continents au cours des temps géologiques : la dérive des continents.
Il avança certains arguments :
- paléontologiques : des fossiles similaires en Amérique du Sud et en Afrique
- géologiques : des roches du même âge similaires sur les deux continents
- géographiques : des traits tracés de côtes continentales qui s’emboitant parfaitement
- climatiques : des traces de glaciation sur plusieurs continents
Cette théorie sera rejetée, discutée pendant plusieurs dizaines d’années grâce des découvertes, des travaux d’autres scientifiques qui viendront la compléter, la modifier pour établir la théorie que l’on connaît actuellement.

Pour finir, cette séance a surpris et motivé les élèves parce qu’elle sort de l’ordinaire. Elle surprend aussi l’enseignant qui découvre ses élèves sous un autre regard, celui du jeu pour apprendre et comprendre.

Un site très utile qui regroupe de nombreux autres escape game !

 

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