Professeur expérimentateur : Nely Julie
Situation déclenchante : Aider Inge Lehmann à retrouver les documents volés par un collègue jaloux (trois notes préparatoires de conférence + la copie des enregistrements du séisme de Nouvelle-Zélande) dans le bureau où ils sont dissimulés (le bureau est virtuel et accessible via Genially).
Consigne : travail par groupe de 3 ou 4 élèves.
| Compétences/capacités travaillées |
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| coopération au sein d’un groupe, comprendre un modèle numérique, comprendre un modèle analogique, réaliser une présentation à l’oral |
| Notion(s) construite(s) |
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| l’étude de la trajectoire des ondes sismiques (produites par un séisme), qui se propagent à l’intérieur du globe, permet d’identifier des discontinuités entre des enveloppes aux propriétés différentes (croûte, manteau, noyau externe, noyau interne). |
| Acquis des élèves |
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| Liaison avec le programme | |
|---|---|
| Niveau | Première spécialité |
| Partie du programme | La dynamique interne de la Terre-La structure du globe terrestre-L’apport des études sismologiques et thermiques à la connaissance du globe terrestre Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie lors de rupture de roches soumises à des contraintes. Les informations tirées du trajet et de la vitesse des ondes sismiques permettent de comprendre la structure interne de la Terre (croûte – manteau – noyau ; modèle sismique PREM (Preliminary Reference Earth Model), comportement mécanique du manteau permettant de distinguer lithosphère et asthénosphère ; état du noyau externe liquide et du noyau interne solide). |
| Place dans la progression |
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| Première séance consacrée à ce chapitre (après celui intitulé « Des contrastes entre les continents et les océans ») |
| Objectifs de la séance « Sauver la conférence d’Inge Lehmann » |
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Durée : 1h50
Introduction avec support diaporama
- Rappel sur la structure interne du globe
- Histoire des Sciences avec quelques dates importantes dans la compréhension de la structure interne de la Terre et recontextualisation de la découverte d’Inge Lehmann
- Identification des enjeux de la séance
Un collègue malveillant a volé les documents nécessaires à la présentation d’Inge Lehmann à un congrès de géologie. Les élèves doivent les retrouver à temps pour éviter l’annulation de sa conférence.
Il faut donc obtenir :
- Les 3 notes préparatoires de la conférence rédigées par Inge Lehmann, en résolvant des énigmes.
- La copie des enregistrements sismiques utilisés par Inge Lehmann pour ses travaux, en répondant à un questionnaire qui exploite les notes débloquées précédemment.
– Décrypter les énigmes pour obtenir 3 mots de passe
– Obtention de trois mots de passe pour accéder aux trois notes préparatoires de Inge Lehmann cachées dans le bureau virtuel du voleur (disponible sur Genially)
- Exploitation des notes préparatoires obtenues pour répondre au questionnaire
- Obtention du mot de passe final permettant de débloquer la copie des enregistrements du séisme de Nouvelle-Zélande
- Trois éléments en parallèle : Démonstration avec un modèle analogique de la zone d’ombre + correction du questionnaire + préparation à l’oral (support fourni mais avec des erreurs à corriger)
- Présentation orale d’un des groupes d’élèves avec le support diaporama fourni
Fin de la séance + distribution du sujet du travail maison à réaliser en vue de la prochaine séance de TP
| Ressource | Nature | Emplacement |
|---|---|---|
| Support d’introduction du jeu | Diaporama | PC prof |
| Énigme A « vert » : 1 feuille avec 4 questions | Papier | Pochette distribuée au groupe |
| Énigme B « rouge » : 1 feuille avec un texte écrit à l’encre invisible | Papier | Pochette distribuée au groupe |
| Énigme B « rouge » : 1 feuille avec un mini texte à lire à la loupe binoculaire | Papier | Scotchée sous la table |
| Énigme C « bleu » : 1 feuille avec un rébus à déchiffrer pour choisir une photo et le texte associé | Papier | Pochette distribuée au groupe |
| Énigme C « bleu » : 3 transparents à superposer | Papier | Pochette distribuée au groupe |
| Note préparatoire A | Pdf en ligne | À débloquer avec le mot de passe sur Genially |
| Note préparatoire B | Pdf en ligne | À débloquer avec le mot de passe sur Genially |
| Note préparatoire C | Pdf en ligne | À débloquer avec le mot de passe sur Genially |
| Questionnaire final | Papier | Pochette distribuée au groupe |
| Copie des enregistrements sismiques utilisés par Inge Lehmann pour ses travaux | Pdf en ligne | A débloquer avec le mot de passe sur Genially |
| Lien vers le bureau virtuel du voleur | Papier / Pdf en ligne | Pochette distribuée au groupe + serveur |
| Intervention d’Inge Lehmann de fin de partie | Vidéo | PC prof |
| Fiche avec les critères de réussite pour la présentation orale | Papier | A distribuer durant la phase de bilan |
| Support pour la présentation orale | Diaporama | Lien à fournir durant la phase de bilan |
| Travail maison pour la séance suivante | Papier | À distribuer en fin de séance |
Articulation des différents éléments de jeu
- S’assurer de la présence de loupes binoculaires
- Scotcher un exemplaire de l’énigme mini texte sous chaque table (protégé par une pochette transparente)
Avec support diaporama
Diapo 1 : Un élève vient dessiner au tableau la structure interne de la Terre d’après ses connaissances OU à l’oral
Depuis quand connaissons-nous ces enveloppes ? Comment savons-nous qu’elles existent ?
Suite des diapos jusqu’à l’objectif de la séance : retrouver les documents volés à Lehmann à savoir ses 3 notes préparatoires de la conférence et ses copies des enregistrements du séisme de Nouvelle-Zélande
Constitution des groupes de 3/4 élèves + distribution des pochettes
Chaque pochette comprend : les énigmes au format papier, un stylo ou une lampe UV, le questionnaire d’exploitation des notes de Lehmann (qu’il faudra avoir retrouvées avant d’y répondre) + une illustration du bureau où sont cachés les documents avec le lien Genially pour s’y rendre.
Les élèves doivent se connecter à leur session informatique pour accéder au bureau du voleur via Genially.
Lancer un minuteur en ligne : 1h
- Décrypter les énigmes pour obtenir 3 mots de passe
- Questionnaire de révisions sur les ondes sismiques et les séismes
- Papier vierge d’annotations→ message à révéler aux UV (message = SOUS LA TABLE)
- Message révélé aux UV → lieu où trouver le papier avec le mini texte (écrit en Arial taille 2) → loupe binoculaire pour le lire
- Rébus à décrypter → photo à choisir grâce au rébus → lettres surlignées
- 3 transparents à superposer pour découvrir le mot complet
- Obtention de trois mots de passe pour accéder aux trois notes préparatoires de Inge Lehmann cachées dans le bureau virtuel (Genially)
Prof : Débloquer les groupes retardataires à la fin des 20 minutes
Remarque : tous les élèves connaitront les réponses aux énigmes à ce stade (inutile de corriger à la fin)
Exploitation des notes préparatoires obtenues
- Lecture + questionnaire de compréhension de la note A
- Lecture + manipulation sur Tectoglob3D (durée assez longue) + questionnaire de compréhension de la note B
- Lecture + manipulation sur Tectoglob3D (durée très courte) + questionnaire de compréhension de la note C
Obtention du mot de passe final permettant de débloquer la copie des enregistrements du séisme de Nouvelle-Zélande
Si une équipe a fini le travail avant les autres et avant la fin du temps imparti, elle va aider les autres.
Diffusion du message de remerciement de Inge Lehmann (version « good end » si au moins une équipe a fini et version « bad end » si aucune équipe n’a terminé)
Démonstration avec un modèle analogique de la zone d’ombre + correction du questionnaire + préparation à l’oral pendant 15 minutes :
- Mise à disposition du corrigé du questionnaire (QRcode projeté au tableau) → les élèves coopèrent entre eux pour expliquer les bonnes réponses à ceux qui se sont trompés
- Préparation de la présentation orale par l’ensemble des groupes à l’aide du diaporama mis à disposition et de la grille des critères de réussite
Point de vigilance : le voleur a modifié les diapositives de la conférence. Les élèves doivent rester attentifs et utiliser leurs connaissances pour rectifier les erreurs scientifiques.
- Démonstration de la notion de zone d’ombre sismique avec un modèle analogique (rotation toutes les 5 minutes avec un tiers de la classe à chaque session)
Penser à distribuer à la classe la grille des critères de réussite à respecter lors de la présentation orale
Modélisation analogique de la zone d’ombre sismique :
https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/modeliser-zone-ombre.xml
- Oral de présentation de 5 minutes (avec un support diaporama fourni par le professeur) par un groupe d’élèves des apports à la compréhension de la structure interne de la Terre des travaux d’Inge Lehmann.
Les élèves qui réalisent l’exposé oral doivent signaler et corriger les erreurs présentes sur les diapositives du diaporama qui ont été trafiquées par le voleur.
Les élèves, qui jouent le rôle de jury en écoutant la présentation, doivent l’évaluer à l’aide de la grille des critères de réussite.
- Questions éventuelles + commentaires des élèves sur la qualité de la présentation 5-10 minutes
Schéma de la structure interne avec les discontinuités et leurs profondeurs + questions de révisions sur la séance écoulée
Récompense à prévoir (ex : mot de remerciement d’Inge Lehmann)
Aides proposées :
- déblocage des équipes en difficulté sur les énigmes au bout de 20 minutes
- vérification régulière de l’avancée des groupes et aide aux retardataires
- autonomie des élèves dans la progression grâce à des aides intégrées dans le Genially
- entraide des élèves pour valider les réponses au questionnaire final
Analyse
Plus-value
Les élèves ont été très motivés particulièrement dans les phases 1 et 2. Même les élèves en difficulté ou plutôt passifs en classe se sont montrés très investis dans la tâche à accomplir.
Cela a permis d’avoir une première expérience très mobilisatrice pour démarrer le chapitre sur la structure du globe terrestre. Les élèves souvent réfractaires à la géologie ont apprécié la séance proposée.
La mise en avant des travaux d’une femme scientifique permet de nuancer les représentations des élèves car ils ont spontanément tendance à associer la découverte des différentes discontinuités du globe terrestre (Mohorovicic, Gutenberg, Lehmann) à des scientifiques masculins.
Difficultés
Précision : la séance a été testée sans les aides incluses actuellement sur Genially.
- Certains groupes ont été en difficulté sur une énigme jugée simple, l’énigme « vert » qui correspond à un questionnaire de révisions de notions de sismologie de collège,et dont les réponses étaient accessibles par une simple recherche internet (qui était autorisée).
- Certains groupes n’ont pas spontanément réalisé les protocoles demandés sur Tectoglob et ne comprenaient pas comment obtenir les réponses au questionnaire final.
- Le travail personnel, après la séance de jeu, a été réalisé avec un investissement très hétérogène selon les élèves. La motivation ne s’est pas maintenue en dehors de la séance en classe.
Pistes d’amélioration
Possibilité de proposer une phase bilan alternative où les élèves doivent eux-mêmes élaborer le diaporama de présentation orale et le protocole à suivre pour mettre en évidence la zone d’ombre sismique avec le modèle analogique. Les élèves se répartiraient différents rôles au sein du groupe : concepteur du support diaporama, concepteur du texte explicatif, concepteur du protocole expérimental etc. avant de mettre en commun leur travail et de proposer leur oral de présentation en prenant la place d’Inge Lehmann et de réaliser eux-mêmes la démonstration de l’existence de la zone d’ombre avec le matériel mis à disposition.
Point de vigilance : cette autre approche de la phase bilan nécessiterait de rééquilibrer l’ensemble de la séance car elle requiert plus de temps que celle initialement proposée.
Conseils
- Possibilité de remplacer l’encre invisible achetée dans le commerce par du jus de citron. C’est moins couteux mais attention à bien vérifier la lisibilité du texte.
- Pour le modèle analogique, privilégier l’utilisation de quelques gouttes de lait pour rendre le milieu opalescent dans le petit cristallisoir rempli d’eau représentant le noyau si vous utilisez un laser rouge. Les colorants traceurs comme la fluorescéine fonctionnent mieux avec un laser vert.
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