Sixième

Collecter des données sur la biodiversité des vers de terre et les intégrer dans un projet EDD Vigie-Nature École (Galaxy Papers)

Cette proposition de séquence pédagogique s’inscrit dans les Travaux Académiques Mutualisés (TraAM) 2020-2021 dont la thématique porte sur les dynamiques écosystémiques. La problématique du projet versaillais : comment permettre aux élèves, notamment les écodélégués, de réaliser un diagnostic ou de mettre en œuvre des actions autour de la préservation des écosystèmes dans et autour de leur établissement ?
Les scénarios pédagogiques proposés par une équipe d’enseignants de SVT et d’IA-IPR ont ainsi pour objectifs d’aider les écodélégués et les porteurs de projet EDD à réaliser un diagnostic ou à évaluer l’efficacité des actions en cours, via des activités ancrées dans les programmes de collège ou du lycée, en SVT et en SNT. Ces activités permettent de comparer les dynamiques des écosystèmes sur des territoires vastes, ou d’étudier le passé d’un territoire donné pour comprendre le présent et envisager l’avenir. Ce suivi de dynamiques écosystémiques variant dans le temps et dans l’espace s’appuie sur différents axes : récolte de données scientifiques, sciences participatives, usage de banques de données et de SIG, modélisation, etc. Ces travaux mobilisent des outils et compétences numériques variés. Ils peuvent s’inscrire dans le projet d’établissement et dans la démarche de labellisation E3D.
Le scénario présenté ici est une proposition, dont tous les contenus restent adaptables aux pratiques pédagogiques de chaque enseignant.

- Liaison avec le programme et place dans la progression
- Motivation et problème à résoudre
- Notions, savoir-faire, compétences
- Déroulement global de la séquence
- Déroulement détaillé de la séquence
- Focus sur un outil : Vigie-Nature École (Galaxy Papers)
- Retour des impressions des élèves
- Analyse et évaluation du dispositif
- Une piste d’adaptation en classe de cycle 4

Professeur expérimentateur

Christelle CHEVREUX, au collège Émile Zola à Igny (91)

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Sixième
Partie du programme Extrait du Bulletin officiel spécial n°31 du 30 juillet 2020 :
Programme d’enseignement du cycle de consolidation Cycle 3
Le vivant, sa diversité et les fonctions que le caractérisent.
Mettre en évidence l’interdépendance des différents êtres vivants dans un réseau trophique.
La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement.
Identifier des enjeux liés à l’environnement.
PLACE DANS LA PROGRESSION
La notion de biodiversité a été abordée en début d’année, par l’observation des espèces visibles du collège. Les besoins nutritifs des êtres vivants et leur niveau dans les réseaux trophiques ont été travaillés. Les notions de matière minérale et organique ont été définies.

MOTIVATION
L’étude de la biodiversité du sol permet de s’intéresser à l’écosystème du sol et de comprendre le rôle notamment des vers de terre dans le cycle de la matière.

En science, toute démarche s’appuie sur des données concrètes chiffrées. Dès l’entrée au collège, il est donc intéressant que les élèves en SVT collectent directement des données pour ensuite mener une démarche scientifique. Ici, les élèves ont l’opportunité de réaliser leur propre recensement d’espèces et sont amenés à les partager via le site de sciences participatives Vigie-Nature École. Cela crée du lien avec les chercheurs et rend concret l’intérêt de regrouper les données pour une étude globale. L’analyse des données regroupées dans Galaxy Papers (outil développé par Vigie-Nature École) permet de réaliser un suivi spatio-temporel de la biodiversité des vers de terre et de faire un état des lieux de l’état de santé des sols. Cela est exploité pour identifier les enjeux liés à l’environnement, au cycle de la matière et à la gestion des déchets, et dans le domaine de l’agriculture.

Dans une démarche liée à l’éducation au développement durable, cette étude est donc à associer aux enjeux environnementaux en abordant le rôle des vers de terre dans l’agriculture, ou en présentant le lombricompostage pour une action concrète et abordable par les élèves de ce niveau.

Cette séquence s’inscrit dans les objectifs du projet d’établissement, dans l’axe visant à sensibiliser aux objectifs du développement durable. Elle peut ainsi être reliée aux activités du Club DD, qui existe au sein du collège depuis 2013 via la gestion du jardin écologique et d’un bac à compost, et aux actions du collège qui a obtenu la labellisation E3D niveau 2 qui souhaite trier les déchets de cantine, comme ça a pu être testé auparavant sur quelques semaines avec l’implication des élèves du club DD.
Exemples d’activités du club DD du collège


Illustration de la semaine de tri des déchets de la cantine - juin 2018



Cette séquence permet d’obtenir des données précises sur la biodiversité des vers de terre, qui, associées à l’étude de leur rôle dans le sol, justifiera l’importance d’actions en lien avec les objectifs EDD, au sein de l’établissement, notamment sur l’importance de la protection de la biodiversité du sol et la gestion des déchets organiques du collège ou des collégiens.

PROBLÈME À RÉSOUDRE

Comment évaluer la biodiversité des vers de terre du sol et en connaître l’évolution temporelle ?

NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, COMPÉTENCES
Notions (connaissances et compétences associées) Extrait du Bulletin officiel spécial n°31 du 30 juillet 2020 :
Programme d’enseignement du cycle de consolidation Cycle 3
Le vivant, sa diversité et les fonctions que le caractérisent.
Mettre en évidence l’interdépendance des différents êtres vivants dans les réseaux trophiques.
Découvrir que tout être vivant produit sa matière à partir de celle qu’il prélève.
Relier la production de matière par les organismes chlorophylliens : lumière, eau, sels minéraux, dioxyde de carbone.
Relier la production de matière par les animaux et leur consommation de nourriture provenant d’autres êtres vivants.
- Besoins alimentaires des animaux.
- Devenir de la matière d’un organisme lorsqu’il est mort.
- Décomposeurs.
La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement.
Identifier des enjeux liés à l’environnement.
Répartition des êtres vivants et peuplement des milieux.
Décrire un milieu de vie dans ses diverses composantes.
- Notion d’écosystème.
- Interactions des organismes vivants entre eux et avec leur environnement.
Relier le peuplement d’un milieu et les conditions de vie.
Modifications du peuplement en fonction des conditions physico-chimiques du milieu et des saisons.
- Conséquences de la modification d’un facteur physique ou biologique sur l’écosystème.
- La biodiversité, un réseau dynamique.
Identifier quelques impacts humains dans un environnement (comportements, aménagements...)
- Aménagement de l’espace par les humains et les contraintes naturelles ; impacts technologiques positifs et négatifs sur l’environnement.
Savoir-faire Travailler sur l’environnement proche (observations et analyses de données).
Observer et décrire le peuplement d’un sol.
Permettre aux élèves de s’impliquer dans des actions et des projets concrets en lien avec des thématiques liées à l’éducation au développement durable (tri des déchets...)
Compétences (LSU) Pratiquer des langages (rendre compte des observations en utilisant un vocabulaire précis ; utiliser des modes de représentations scientifiques différents).
Utiliser des outils numériques (communiquer des résultats, traiter des données).
Pratiquer des démarches scientifiques (réaliser un protocole expérimental ; interpréter un résultat en tirer une conclusion)
Cadre de référence des compétences numériques (CRCN)
  • Collaborer
  • Interagir
  • Partager et publier
  • S’insérer dans le monde numérique
  • Évoluer dans un environnement numérique
  • Gérer des données
  • Traiter des données
Objectifs de développement durable
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Déroulement global de la séquence

ACTIVITÉ
Durée :
- Séance 1 : 1h
- Séance 2 : 1h
- Séance 3 : 1h (demi-groupe)
- Séance 4 : 1h
- Séance 5 : 1h (demi-groupe)
Horaire total : 5 heures
Coût : 2 euros pour 1 classe (prix de deux pots de moutarde de 900g) Sécurité : RAS
Outils numériques et ressources
Parcours Éléa ; Site Vigie-Nature École (Galaxy Papers) ; tablettes
Handi-accessibilité
  • Les consignes sont en caractères sans empattements, en Arial 12, pour les élèves à besoins éducatifs particuliers (dyslexie).
  • Les zones d’observation sont accessibles pour les élèves à mobilité réduite.

Déroulement détaillé de la séquence

En cours d’année, les élèves ont travaillé sur les notions de biodiversité, de besoins nutritifs, de réseau trophique et d’écosystème.
Le rôle des décomposeurs n’a pas encore été traité.
Les élèves ont pu auparavant réaliser un ramassage des déchets environnants (certains l’ont fait en primaire, d’autres durant leur année de sixième) dans le cadre d’une action écocitoyenne.

Une première séance a permis de partir de leurs connaissances sur le tri des déchets et a mis en évidence l’existence de déchets compostables.

Un exemple de travail d’élève sur le tri des déchets

Pour comprendre pourquoi certains déchets se retrouvent intacts longtemps dans la nature tandis que d’autres sont décomposés rapidement, on s’intéresse au sol.
Une évaluation diagnostique permet de révéler les conceptions des élèves sur la décomposition des déchets.

L’implication des vers de terre est évoquée par les élèves et un protocole expérimental est élaboré pour mettre en évidence le rôle des animaux du sol dans la décomposition des déchets compostables (biodégradables).

Un exemple de travail d’élève concernant le protocole expérimental de l’implication des vers de terre dans le processus de décomposition

Lors d’une deuxième séance, en salle informatique, les élèves ont suivi un parcours Éléa permettant de faire le point sur leurs connaissances sur les écosystèmes et sur la biodiversité du sol. Le protocole « placettes à vers de terre » leur est présenté grâce à un support vidéo du site.


Vidéo présentant le protocole (intégrée dans le parcours Éléa) :
https://www.vigienature-ecole.fr/vdt

Lors d’une troisième séance, les élèves sont amenés à réaliser une étude des vers de terre. Ils suivent un protocole strict et notent leur relevé de biodiversité sur le formulaire prévu.

Lors d’une quatrième séance, les élèves envoient ensuite leurs données via le site Vigie-Nature École (qui nécessite que l’enseignant ait créé un compte classe avant) avec les tablettes du collège.

Document-élève avec les consignes pour envoi des données

Une étude des résultats expérimentaux permet de valider le rôle des êtres vivants du sol dans la décomposition de la matière organique.
Le rôle des vers de terre est établi dans l’écosystème du sol, en tant que décomposeurs de la matière organique.
Cela explique que certains déchets soient présents longtemps dans la nature alors que d’autres sont décomposés. La notion de déchets biodégradables est ainsi définie.

L’application Galaxy Papers, développée par Vigie-Nature École, permet d’obtenir les données de toute la France et de les traiter pour les visualiser sous la forme d’un graphique, en faisant varier les différents types de milieux ou les années.
Des scénarii pour aider à l’utilisation de l’application sont proposés, en fonction de la problématique.
Voir sur le site de Vigie-Nature École.

Les élèves peuvent ainsi s’appuyer sur les données pour établir un lien entre milieu de vie et vers de terre mais constatent que sur les quelques années d’observation, la différence de valeurs n’est pas fondamentale. Un relevé régulier permettra de suivre l’évolution de cette biodiversité, à différentes échelles spatiales et temporelles grâce à l’application Galaxy Papers.

Fiche élève pour l’exploitation des données sur la biodiversité des vers de terre

Des vidéos leur permettent de comprendre l’importance des vers de terre dans l’agriculture et la gestion des déchets.
Leur importance dans le cycle naturel de la matière permet d’envisager des actions pour les préserver ou pour s’appuyer sur leur rôle de décomposeur, dans une démarche s’appuyant sur des enjeux de développement durable. Ainsi les élèves sont amenés à réalisation une production sur une action de sensibilisation à l’environnement et au développement durable en lien avec ces sujets évoqués : affiches sur le tri des déchets, sur le lombricompostage, etc. Leurs productions seront présentées lors d’une exposition au CDI ou via le site du collège.

Dans le prolongement de ce travail, l’espace de compostage pourrait être remis en activité, pour recycler les déchets de cantine.
Une visite d’un jardin en permaculture peut être proposée.

Focus sur un outil : Vigie-Nature École (Galaxy Papers)

Avantages / Plus-values :

  • L’écosystème du sol n’est pas facilement observable et donc peu connu des élèves. Réaliser une observation concrète de la biodiversité des vers de terre permet aux élèves de se rendre compte de l’existence d’espèces différentes également chez les vers de terre. Participer à ce dispositif de sciences participatives permet d’initier les élèves aux principes de la démarche scientifique, de comprendre l’intérêt de suivre un protocole précis avec de la rigueur scientifique, et d’obtenir des données sur plusieurs années et à l’échelle de la France. Envoyer les données aux chercheurs permet d’éveiller leur curiosité et d’appréhender une facette du monde la recherche monde scientifique et rend concrètes les activités faites dans le cadre du cours.
  • L’accès aux données collectées sur plusieurs années et la possibilité de les traiter de façon simplifiée grâce à l’application Galaxy Papers développée par Vigie-Nature École permet de comprendre l’importance de reproduire plusieurs fois des expériences ou des observations, avant d’en tirer des conclusions scientifiques.
  • Ces données locales collectées, associées à l’étude globale des données, justifient les actions en faveur de la biodiversité qui pourront être menées par les élèves (sensibilisation au compostage, au lombricompostage, présentation de la permaculture, sensibilisation au tri des déchets, au respect de l’environnement et de l’écosystème du sol).

Points de vigilance

  • Il faudra veiller à tester avant l’utilisation de Galaxy Papers avec le matériel dont on dispose.
  • L’utilisation avec les tablettes a posé problème : il a été observé une modification de l’interface au niveau de l’emplacement pour inscrire le code n’apparaissait pas comme sur l’ordinateur, lors de la séance.

RETOUR DES IMPRESSIONS DES ÉLÈVES
Les réactions des élèves lors de la séance dénotent qu’ils ne sont pas indifférents quant à l’observation des vers de terre. Certains sont enthousiastes, d’autres appréhendent et finalement sont impatients de les observer sortir du sol. L’identification des différentes espèces de vers de terre n’est pas toujours aisé pour eux, il faut donc prévoir une séance en amont pour aider à la reconnaissance des espèces de vers de terre et avoir une clé de détermination le jour de l’observation. L’utilisation du site de Vigie-Nature École est aisée pour les élèves.
J’ai interrogé les élèves sur ce qu’ils retiennent des modalités de la prise de données pour participer à une base de données. À quoi faut-il faire attention quand on souhaite participer à une base de données (dans le cadre des sciences participatives) ? La question était ouverte, sans proposition de réponse pour ne pas influencer leur réflexion.


La moitié a identifié l’importance des conditions d’observations et d’un cadre à respecter selon le protocole donné, sans penser à tous les paramètres à prendre en compte. Mais pour une dizaine d’élèves, la collecte de données semble encore une activité qui a été suivie sans en comprendre toutes les modalités nécessaires. Ce travail de rigueur scientifique est donc à réitérer plusieurs fois dans l’année, et à poursuivre sur les niveaux supérieurs.
Concernant le sujet sur la biodiversité des vers de terre, un sondage avait été fait en début de séquence, via le parcours Éléa.
Existe-t-il une biodiversité des vers de terre ?



Les élèves, en amont de la séquence n’imaginaient pas qu’il existait plusieurs espèces de vers de terre. A la suite de la séquence, la majorité des élèves ont pris conscience de cette biodiversité cachée au sein du sol. L’observation directe et le travail d’analyse semble donc avoir permis d’intégrer ces connaissances.

ANALYSE ET ÉVALUATION DU DISPOSITIF
Plus-values dégagées
  • La séquence présente l’intérêt d’adopter une posture scientifique partant de données de terrain issues des observations des élèves. Leur faire réaliser un relevé de biodiversité in situ, et les intégrer dans les résultats globaux permet de dégager les principes d’une démarche scientifique. Les élèves sont amenés à comprendre comment s’obtiennent les données qui sont ensuite traitées par les scientifiques pour évaluer l’évolution de la biodiversité et des écosystèmes, dans le temps et dans l’espace.
Difficultés rencontrées
  • Concernant le protocole « placettes à vers de terre » proposé par Vigie-Nature École : ne souhaitant pas utiliser de l’eau du robinet ou des bouteilles d’eau potable pour réaliser les observations qui nécessitent plusieurs litres d’eau, les élèves avaient à remplir les bouteilles de 5L vide avec de l’eau du récupérateur d’eau du jardin écologique. Remplir les bonbonnes d’eau, effectuer le mélange avec la moutarde, se déplacer au lieu d’étude prend du temps. Une séance d’une heure peut trop courte pour réaliser le protocole d’observation des vers de terre de Vigie-Nature École s’il faut réaliser les préparations en début de séance.
  • Le site Galaxy Papers n’a pas pu être utilisé correctement avec les tablettes du collège.
Pistes d’amélioration
  • Le relevé de la biodiversité des vers de terre pourra être gardé pour avoir un suivi sur plusieurs années au sein du collège.
  • Plusieurs problématiques sont possibles dans l’exploitation des données sur la biodiversité des vers de terre et le format "jeu de plateau" proposé avec Galaxy Papers peut être un plus.
  • Pour le cycle 4, les fonctionnalités de l’application Galaxy Bricks pourront être davantage exploitées.
    Voir sur le site de Vigie-Nature École. Exemples de scénarios.

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