Terminale Enseignement scientifique

Deux escape games en classe sur l’histoire de l’atmosphère Un jeu de cartes & un jeu numérique

Cet article présente deux propositions de jeu d’évasion avec des formats très différents, permettant ainsi à un enseignant de choisir la modalité la plus adaptée à ses élèves, à son contexte pédagogique (classe entière ou demi-classe...), et au temps qu’il souhaite consacrer à l’activité.

Professeures

  • Viviane LAINÉ, lycée Jean Jaurès, Argenteuil (95)
  • Mélanie FENAERT, lycée Blaise Pascal, Orsay (91)

 Caractéristiques de la séquence

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Terminale Enseignement scientifique
Partie du programme Thème 1 : Science, climat et société
Sous-thème : 1.1 L’atmosphère terrestre et la vie
PLACE DANS LA PROGRESSION
  • Jeux d’entrée de thème (peut être envisagé en révision en fin de thème).
MOTIVATION
La reconstitution des étapes de l’histoire de l’atmosphère est riche en notions et recèle de véritables potentialités concernant le travail de certaines compétences : étude de graphiques, de tableaux, manipulations autour de différentes réactions chimiques, etc. Quand il n’y a pas de dédoublement et/ou un temps contraint, s’agissant de plus d’une entrée de thème, il est intéressant de sortir de l’activité documentaire classique et de proposer une activité plus ludique et collaborative.
PROBLÈME À RÉSOUDRE

Remplissez la mission qui vous est confiée et reconstituez ainsi l’histoire de l’atmosphère terrestre.
NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, compétences
Notions
  • Extrait du programme de Terminale Enseignement scientifique, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 :
    Il y a environ 4,6 milliards d’années, l’atmosphère primitive était composée de N2, CO2 et H2O. Sa composition actuelle est d’environ 78 % de N2 et 21 % de O2, avec des traces d’autres gaz (dont H2O, CO2, CH4, N2O).
    Le refroidissement de la surface de la Terre primitive a conduit à la liquéfaction de la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère initiale. L’hydrosphère s’est formée, dans laquelle s’est développée la vie.
    Les premières traces de vie sont datées d’il y a au moins 3,5 milliards d’années. Par leur métabolisme photosynthétique, des cyanobactéries ont produit le dioxygène qui a oxydé, dans l’océan, des espèces chimiques réduites. Le dioxygène s’est accumulé à partir de 2,4 milliards d’années dans l’atmosphère. Sa concentration atmosphérique actuelle a été atteinte il y a 500 millions d’années environ.
Savoir-faire
  • Analyser des données en lien avec l’évolution de l’atmosphère
  • Déterminer l’état physique de l’eau pour une température et une pression donnée
  • Mettre en relation la production d’O2 avec des indices géologiques
  • Ajuster des réactions chimiques
Compétences transversales
  • Collaborer au sein d’une équipe
  • Être autonome dans son travail
Cadre de référence des compétences numériques (CRCN)
  • Évoluer dans un environnement numérique

 Jeu de cartes d’évasion : Atmosphère Story

Créé par Viviane Lainé.
Il s’agit d’un escape game au format jeu de cartes à la manière des jeux de société Unlock !. La progression dans le jeu effectue grâce à la recherche des numéros de cartes à retourner, et à la combinaison de certaines d’entre elles. Comme tout escape game, des énigmes sont à résoudre pour accomplir la mission confiée.

Aperçu de différentes cartes du jeu

Caractéristiques du jeu

ACTIVITÉ
Durée :
- Introduction du jeu : 5 à 10 minutes
- Jeu : 45 minutes à 1h
- Débriefing : 20 minutes (éventuellement la séance suivante)
Horaire total : 1h à 1h30		 Coût : 0 euros Sécurité : RAS
Outils numériques et ressources
  • Le jeu de cartes à imprimer en recto-verso et organigramme du jeu :
    Le jeu de cartes à imprimer - format PDF


    Organigramme d’Atmosphère Story
  • Prévoir de quoi flasher les QR-codes (cadenas Lockee) : tablettes ou smartphones des élèves
  • Un échantillon de roche calcaire numéroté 95 est nécessaire (ou plusieurs, si un échantillon par équipe).

Déroulement détaillé

Étape 1 : Introduction

Les élèves se répartissent en équipes de 3 ou 4 joueurs. Un paquet de cartes leur est remis, dos numérotés retournés. La première carte porte les règles du jeu d’un côté, l’objectif de l’autre.

Règle du jeu et dos des cartes

Vous disposez d’une heure pour :

  1. Déterminer les compositions de l’atmosphère actuelle et de l’atmosphère primitive.
  2. Établir une frise chronologique des événements qui ont abouti à cette évolution.
    Munissez-vous d’un papier, d’un crayon et d’un smartphone par équipe.
    Lorsque vous êtes prêts, retournez la carte 0.
Étape 2 : Jeu

Un chronomètre peut être affiché au tableau pour que les joueurs visualisent les limites temporelles du jeu.

Le retournement progressif des cartes amène les joueurs à traverser quatre laboratoires de géologie. Chacun recèle une ou deux énigmes à résoudre, permettant de répondre à un problème. Par exemple, le premier laboratoire permet de répondre à la question : « Comment la composition atmosphérique a-t-elle évolué ? ». Pour répondre à cette question et accéder au laboratoire suivant bloqué par un cadenas numérique, les joueurs doivent faire preuve d’observation pour trouver le numéro des cartes à retourner et à combiner. Ce premier laboratoire simule une analyse de la composition des atmosphères actuelle et passée via la spectrométrie de masse.

Au fil des énigmes, les joueurs exploitent le diagramme pression-température des états de l’eau, s’appuient sur le principe d’actualisme, effectuent des datations radiochronologiques, analysent des résultats d’ExAO sur les échanges gazeux réalisés par des cyanobactéries, équilibrent une équation chimique... Des éléments ludiques sont mêlés aux éléments scientifiques : cadenas numériques variés, puzzle, message en perspective.

Aperçu de différentes cartes du jeu

Une fois les quatre laboratoires traversés, les élèves s’appuient sur les notions rencontrées pour construire une frise chronologique des étapes de la formation de l’atmosphère terrestre.

Étape 3 : Débriefing

Le débriefing est essentiel, en fonction du temps de jeu il pourra être réalisé à la séance suivante. Les élèves échangent sur les énigmes vécues, présentent et comparent les frises chronologiques obtenues. Le professeur peut apporter des explications complémentaires.

Une autre suggestion d’organisation, par Chloé Sers
  • Séance 1 :
    Lors de la première séance, présenter le jeu. Certains connaissent déjà les jeux type Unlock et se lancent très vite dans le jeu. Pour d’autres, il faut plus temps. J’ai des séances de 55min et des classes entières donc ils sont par groupe de quatre. À la fin de la première heure ils notent bien où ils en sont, prennent en photo leur table pour pouvoir reprendre la semaine d’après.
  • Séance 2 :
    Lors de la deuxième séance, la plupart des groupes terminent. Ils ont une frise à construire et compléter. Je leur laisse donc une séance en plus pour la faire.
    Ils ont deux fiches pour les accompagner le long du jeu afin de les guider pour faire la frise en fait et qu’ils sachent les attendus.
  • Séance 3 :
    Correction et bilan.

 Escape game semi-virtuel : Atmo Chrono

Créé par Mélanie Fenaert.
Le scénario est inspiré d’Atmosphère Story, dont il reprend une partie des énigmes. Une dimension de voyage dans le temps a été ajoutée, à la manière de la série Loki.
Il s’agit d’un escape game numérique, proposé ici soit en mode semi-virtuel et en collaboration inter-équipes, soit en mode complètement virtuel. Ce dernier format permet notamment aux élèves de rejouer l’escape game à distance.

Introduction

Caractéristiques du jeu

ACTIVITÉ
Durée du jeu en mode inter-équipes :
- Briefing du jeu : 10 minutes
- Jeu : 25 minutes
- Débriefing : 20 minutes
Horaire total : 55 minutes		 Coût : 0 euros Sécurité : RAS
Outils numériques et ressources
  • Le lien vers l’interface de jeu : https://view.genial.ly/6202a87264ca2a0011ad0d67. La version « avec matériel » est à jouer en classe selon les modalités décrites plus bas. La version « sans matériel » est destinée à être jouée à la maison.
  • Prévoir au moins deux ordinateurs par équipe de 3 à 4 joueurs (6 grand maximum). Smartphones déconseillés, sauf pour flasher les QR-codes menant au modèle 3D sur Mesurim2 pour certaines roches.
  • En mode semi-virtuel, chaque équipe reçoit un tableau à compléter et un échantillon de roche (ou sa photo ou son modèle 3D dans Mesurim2, si la roche n’est pas disponible) : stromatolite, fer rubané, calcaire, chondrite, roche de type grès avec ripple marks.
  • Un filtre rouge est nécessaire pour résoudre l’énigme du fer rubané (pas besoin d’en mettre à tous comme sur la photo).



Matériel pour la version semi-virtuelle



  • Un questionnaire sur Éléa est proposé, pouvant servir de support de débriefing à distance :
    Activité complète sur Eléa
AtmoChrono - débriefing et ressources (PPT)
AtmoChrono - débriefing et ressources (PDF)
AtmoChrono - débriefing et ressources (ODP)


Lien direct.

Handi-accessibilité
L’histoire est lisible sur différents supports : ordinateur ou tablette, réservant ainsi différentes tailles pour les caractères et les images. L’interface est zoomable.

Déroulement détaillé

Étape 1 : Introduction

Il s’agit du début du thème 1, l’idée est d’entrer directement dans le jeu sans discours préalable sur le contenu.
Cinq équipes sont constituées (pour une classe entière, scinder d’abord la classe en deux grandes équipes, puis faire 5 sous-équipes), chacune se voit confier un panier contenant une roche ou une photo de celle-ci, un tableau version papier, un filtre rouge pour le fer rubané, des feutres à tableau et des aimants.
Le lien de la version « avec matériel » est fourni, les premières images introduisant la mission sont lues avec eux de manière à bien clarifier si besoin les objectifs :

Introduction
Introduction : suite

Le mécanisme de remontée dans le temps associé à la roche que possède chaque équipe est montré. Enfin, un chronomètre de 20 minutes est affiché au tableau, le jeu est lancé.

Étape 2 : Jeu

Chaque équipe effectue un voyage dans le temps grâce à l’interface : en glissant l’image de la roche dans le convecteur temporel (à droite de la cabine de pilotage). Parvenus à l’époque de formation de cette roche, le correcteur de flux temporel (à gauche de la cabine de pilotage) leur propose un cadenas à déverrouiller.

Les joueurs doivent alors fouiller le laboratoire et résoudre une énigme en lien avec une étape de l’histoire de l’atmosphère (bombardement météoritique, formation des océans, piégeage des carbonates, formation du dioxygène en lien avec la vie, etc.).
Chaque énigme repose sur un mécanisme ludique différent : puzzle, glisser-déposer pour enclencher des appareils de mesure (ExAO, spectromètre de masse), réglage de microscope, message caché à révéler au filtre rouge...).

A gauche : énigme du puzzle (dissolution et précipitation des carbonates) - A droite : questionnaire sur Eléa
Enigme des fers rubanés - message à révéler au filtre rouge

Les élèves prennent des notes, soit individuellement, soit collectivement.

Prise de notes collectives au tableau
Prise de notes individuelles

Une fois l’énigme résolue, la combinaison pour ouvrir le cadenas numérique est fournie. Le flux temporel est alors corrigé, les apports notionnels de l’énigme sont détaillés, et un dernier mot de passe est fourni pour revenir dans le présent.

Au bout des 20 minutes, la plupart des équipes ont résolu leur énigme (avec plus ou moins d’aide). 5 minutes complémentaires sont données pour compléter leur tableau avec les informations relevées. Ils placent ensuite leur document sur leur tableau commun ou le tableau du professeur, où est aimantée ou projetée une frise chronologique.

Restitution finale et support de débriefing
Étape 3 : Débriefing

Les 20 dernières minutes de la séance permettent à chaque équipe de décrire aux autres ce qu’elles ont découvert, et de visualiser la chronologie complète des étapes de formation de l’atmosphère.

Des photos de cette frise collaborative sont prises par les élèves. Selon le temps disponible :

  • ils complètent chez eux un document avec la même frise vierge
  • le professeur fait un point sur chaque énigme et les aide à compléter la frise

Les élèves sont enjoints à refaire le jeu dans son intégralité en version sans matériel chez eux, et à répondre à un questionnaire récapitulatif sur Éléa. Si le débriefing a été bref ou n’a pas pu avoir lieu, ils auront un temps à la séance suivante pour revenir sur les éléments importants.

A gauche : énigme du puzzle (dissolution et précipitation des carbonates) - A droite : questionnaire sur Eléa

La version tout en ligne inclut en fin de jeu une frise chronologique interactive à reconstituer.

Elèves sur smartphone (moyennement adapté)

Elle peut aussi être fournie à part :

Lien de réutilisation.

 Analyse & pistes d’amélioration

ANALYSE ET ÉVALUATION DU DISPOSITIF
Plus-values dégagées
  • Les élèves sont mis dans une situation de jeu et de travail en équipe qui favorise la collaboration, la verbalisation l’émission d’hypothèses, la démarche par essais-erreurs.
  • Le contenu scientifique correspond aux attendus du programme, et ne nécessite que peu de connaissances préalables : on peut donc envisager ces deux jeux d’évasion soit en modalité de découverte, soit en révision.
  • Ce type de jeu en début de thème permet d’en dynamiser l’entrée, d’autant que ce premier chapitre sur l’histoire de l’atmosphère peut vite se révéler assez descriptif et peu motivant.
Difficultés rencontrées
  • Il n’est pas possible de mener à la fois le jeu de cartes d’évasion et son débriefing sur une séance de 55 minutes, deux heures sont nécessaires (compter 1h30 de jeu environ).
  • La version semi-virtuelle a été pensée pour être jouée par des équipes coopérant sur une séance de 55 minutes avec son débriefing, mais cela reste court et « sportif ». Il faudra tout de même y revenir même brièvement à la séance suivante, pour s’assurer que les éléments importants sont compris et replacés dans la frise.
  • Le laboratoire du lycée ne possède pas forcément tous les échantillons de roche nécessaires, c’est donc un peu frustrant pour les élèves n’ayant qu’une photo de roche. Il est possible de pallier en partie cela en consultant la banque d’images 3D de Mesurim2, qui s’enrichit régulièrement (exemple : une chondrite qui n’était pas dans la banque au moment du jeu, et qui m’aurait bien dépannée !).
  • Certains élèves n’apprécient pas ce genre de séance peu classique et assez bruyante.
Pistes d’amélioration
  • Sur ce type de séance très particulière, il peut être intéressant de donner le choix aux élèves : jouer, ou travailler de manière classique (dossier de documents à prévoir), ou prendre un rôle de « journaliste » et faire un compte-rendu (écrit ou en photos) de l’activité pour la classe.
  • Pour le jeu de cartes d’évasion, il est possible de couper le jeu en deux : faire les deux premières salles lors d’une séance d’une heure et débriefer, puis les deux dernières salles à la séance suivante et faire un deuxième débriefing.
  • Pour le jeu semi-virtuel, après un second test, une organisation avec des équipes plus petites est préférable. Si on est en classe entière, faire deux grandes équipes de 18 élèves, puis au sein de chacune faire 5 sous-équipes de 3 ou 4 joueurs. La compétition amicale entre les deux grandes équipes est aussi source d’émulation.

 Pour aller plus loin

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