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Sommaire / Proposition de séquences / Cycle 3 / Le ciel et la Terre : géologie








Les volcans

mardi 15 juin 2004


THEMES ABORDES :

Cycle 3

Informations

modélisation

Les volcans 18 juin


Motivation



Pour une pratique des sciences qui favorise la construction d'une démarche scientifique basée sur l'observation et l'expérimentation.

Entrée retenue : « Voyage au cœur d'un volcan »

Objectif :


Développer une observation méthodique d'un phénomène et engager les élèves dans une démarche de construction d'un modèle scientifique.

Plan de séquence


Situation de départ Observation d'un film documentaire
Formuler un problème Comment la lave se transforme en roche ?
Recherche expérimentale Fusion ; solidification
Recherche documentaire Formation des roches volcaniques
Formulation des acquis Cahier de sciences ; affiche

Situation de départ

Elle a pour but de formuler clairement le problème, de motiver les élèves et de recueillir les représentations.

Observer un film documentaire : une éruption volcanique de type effusif. (Privilégier l'image en masquant le commentaire).

Questionner les images : Eruption ? Projections ? Explosions ? Coulée de lave ?

Observer des roches volcaniques : Bombes, scories, fragments de coulée…

Questionner les roches : Caractéristiques (couleur, masse, présence de trous, de cristaux…) ? Origine ? Relation avec la lave ?

Les questions retenues sont affichées et sont traitées dans l'ordre qui semble le plus logique.

Formuler un problème

Question :

Comment la lave se forme t-elle ?

Exprimer des représentations

La lave, c'est du feu, c'est chaud, c'est liquide.
La lave refroidit, sèche, durcit, change de couleur… devient une roche.

Débattre des hypothétiques réponses, des modèles élémentaires proposés.

Ces représentations sont discutées, certaines sont écartées (feu, sécher…) d'autres sont retenues (liquide chaud - refroidissement - durcissement). Ces dernières sont considérées comme des hypothèses à tester.

Recherche expérimentale

Mise en place de l'activité scientifique (activité de résolution de problème)
Mettre en évidence les modifications réversibles d'un solide par la chaleur (fusion et solidification)

Choix d'un protocole expérimental

Quelle expérience ? Quel matériel ?
Une plaque électrique pour chauffer.
De la cire (copeaux de bougie). Cela est préféré à l'eau parce que la cire subit une fusion pâteuse comparable aux roches.
Thermomètre pour mesurer la température. (température de fusion de la cire 60°C)

Manipulation
Faire chauffer les copeaux de cire puis verser la cire liquide dans des pots en verre pour observer la solidification progressive et mesurer la température.

Trace du travail mené
Description, constat, recueil de données (températures)
Schémas des expériences fusion - solidification sans oublier d'indiquer les températures des différents états de la cire (liquide, solide mou, solide dur).

Mise en commun
Discussion, apports de réponses en regard des hypothèses, argumentation, nécessité de mener une recherche documentaire sur la formation des roches volcaniques.

Dans le cas présent, l'expérimentation en classe (réalisée par le maître pour des raisons de sécurité) constitue une modélisation de phénomènes complexes où les gaz jouent un rôle majeur. La modélisation possède une valeur scientifique à condition de connaître les limites de validité du modèle. Il faut donc se poser la question de sa pertinence et le comparer à la réalité.

Recherche documentaire

Que se passe-t-il au cœur du volcan ? La lave se comporte-t-elle comme la cire ?
Quelles sont les conditions de température ?

Cette recherche permet non seulement de valider le modèle mais également de comprendre la réalité, c'est à dire les conditions spécifiques de formation des roches volcaniques par refroidissement d'une lave portée à haute température (de l'ordre de 1000°C) et propulsée par des gaz.
La compréhension nécessite d'attirer l'attention des élèves sur l'échelle des températures, sur les quantités de matière mise en jeu et sur l'origine profonde de la lave dans le globe où règnent de telles températures.

Formulation des acquis

Connaissance scientifique (la coulée de lave se solidifie en se refroidissant)
Concept (solidification des liquides)
Notion pratique (application industrielle : la coulée du métal)

Sur le cahier de sciences :

Traces de l'expérience, des représentations, des propositions des dispositifs de recherche proposés, expérimentaux et documentaires.
Suivi (évaluation) du cheminement, de l'exercice de l'imagination, de la capacité à raisonner, de la pratique de la logique et de la langue.