Dossier p dagogique sur le charbon - pedagogie.ac …pedagogie.ac-toulouse.fr/.../dossier_pedagogique_sur_le_charbon.pdf · Sur ces dépôts, une nouvelle forêt pouvait s’installer

Musée de Géologie Pierre Vetter Avenue Paul Ramadier 12300 Decazeville

Tél. : 05 65 43 30 08 Courriel : [email protected] www.decazeville.fr www.musees-midi-pyrenees.fr

Dossier pédagogique de l’animation « Le charbon, une roche pas comme les autres… » Musée de géologie Pierre Vetter

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DOSSIER PÉDAGOGIQUE

Le charbon, une roche pas comme les autres




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Sommaire

1. Objectifs pédagogiques ……………………………………………………………………………………………………………… p.1 2. Quand Decazeville était sous l’équateur ……………………………………………………………………………… p.2 3. L’épopée du charbon …………………………………………………………………………………………………………………… p.3 4. Lien avec les programmes scolaires ………………………………………………………………………………………… p.7 5. Sortie géologique sur le terrain ……………………………………………………………………………………………… p.15 6. Autres activités du musée ……………………………………………………………………………………………………… p.16 1. Objectifs pédagogiques

Le musée est un lieu de ressources pédagogiques qu’il convient d’intégrer dans le

parcours de formation de l’élève. La visite du musée avec une classe, moment privilégié, devrait idéalement s’inscrire dans un projet pédagogique qui commence en amont de la visite par des séquences de préparation et qui débouche en aval sur des activités réalisées en classe. La préparation de la visite est particulièrement importante, puisqu’elle suscite des attentes qui seront, pendant la visite elle-même, source et moteur de l’intérêt de l’élève. La visite du musée est toujours guidée par un animateur qui accompagne également les élèves au cours des ateliers.

En outre, les programmes de 5ème et de 2nde comportent plusieurs items qui se

prêtent particulièrement à la réalisation d’un travail hors de l’établissement. La visite d’un musée scientifique et la sortie géologique qui peut l’accompagner tendent à rendre plus concrets les thèmes évoqués en cours.

Ce dossier pédagogique a pour but de donner à l’enseignant des pistes de travail pour

pouvoir exploiter au mieux toutes les possibilités offertes par le musée, en cohérence avec les objectifs d’enseignement.

La partie du musée consacrée à la période du Carbonifère et à la géologie du charbon

présente de remarquables fossiles mis au jour pour la plupart d’entre eux dans le Bassin de Decazeville : empreintes de feuilles, tiges, troncs, racines, graines, insectes, poissons… Des panneaux didactiques, des maquettes, des photos, des films, des dispositifs interactifs ainsi que de remarquables reconstitutions d’animaux vivant à cette époque jalonnent également l’exposition.

Le coût de la visite s’élève à 1 euro par élève pour l’entrée seule, 2 euros pour la

visite du musée et la sortie sur le terrain. L’entrée est gratuite pour tous les adultes accompagnateurs, ainsi que pour les élèves des établissements scolaires se situant sur le territoire de la Communauté de communes du Bassin Decazeville – Aubin.




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� Objectifs de l’animation :

- Savoir reconnaître du charbon et comprendre la formation de cette roche si particulière. - Connaître les différents types d’exploitation et d’utilisation du charbon. - Découvrir que cette exploitation a eu des conséquences sur l’environnement et les paysages. - Aborder la notion d’énergie fossile et d’énergie renouvelable. - Découvrir les roches et les fossiles mis au jour dans le Bassin de Decazeville. - Reconstituer le paysage à l’époque du Carbonifère (faune, flore, climat, géologie). � Mots-clés :

Charbon, houille, carbone, énergie, dépôt, couche, mine, galerie, découverte, fossile, climat, Carbonifère.

2. Quand Decazeville était sous l’équateur

2.1 Une forêt luxuriante L’histoire du charbon commence il y a environ 300 millions d’années, à la fin d’une

période que les géologues nomment le Carbonifère. La Terre est alors bien différente d’aujourd’hui. Presque toutes les masses continentales de l’époque sont rassemblées en un immense continent, la Pangée, entouré d’un vaste océan, la Panthalassa. Sur ce continent unique qui s’étend du pôle nord au pôle sud, notre région se trouve au voisinage de l’équateur. Il y fait chaud et humide, un climat qui permet le développement de forêts marécageuses et luxuriantes, habitées par des amphibiens primitifs et des insectes aux dimensions surprenantes.

La forêt équatoriale du Carbonifère n’a rien à voir avec une forêt équatoriale

actuelle. En effet, la plupart des végétaux de cette époque ont disparu ou sont devenus minoritaires et de taille assez modeste. Les fougères étaient déjà présentes, et certaines d’entre elles avaient la taille d’un arbre. A l’inverse, les « angiospermes », c'est-à-dire les plantes à fleurs, n’existaient pas encore il y a 300 millions d’années.

Bien que les fossiles d’animaux de cette époque soient beaucoup plus rares que les

fossiles de plantes, les découvertes effectuées sur l’ensemble des bassins houillers français permettent de reconstituer une partie de la faune du Carbonifère. A cette époque, certains groupes n’existaient pas encore, comme les mammifères, les oiseaux, les dinosaures. Les forêts étaient surtout peuplées par des insectes, des araignées, des




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scorpions, des mille-pattes, ainsi que par des amphibiens et des reptiles. Dans les lacs et les rivières vivaient de nombreux poissons ainsi que des crustacés et des mollusques.

2.2 Un bassin qui s’enfonce… Le bassin de Decazeville, en dépression topographique par rapport aux reliefs

avoisinants, s’est enfoncé régulièrement (on parle de « subsidence »). Lorsque cet affaissement était lent, la forêt pouvait se développer et de nombreux débris végétaux s’accumulaient sous une faible épaisseur d’eau. Quand l’affaissement était plus rapide, les débris végétaux et la forêt étaient recouverts par des sédiments en provenance des reliefs. Sur ces dépôts, une nouvelle forêt pouvait s’installer et marquer le début d’un nouveau cycle. Pendant quelques millions d’années, plusieurs forêts se sont formées et ont disparu ainsi successivement. Ces forêts donneront naissance aux différentes couches de charbon de la région : les débris végétaux, riches en carbone et protégés de l’oxydation par l’eau et les sédiments, se sont lentement transformés en une substance solide et combustible, le charbon minéral appelé houille.

Le bassin de Decazeville, comme tous les bassins houillers du Massif Central, était

un bassin lacustre (bassin « limnique »). Dans le Nord de la France, les bassins d’accumulation à l’origine des dépôts houillers ont été côtiers et lagunaires (bassins « paraliques »).

3. L’épopée du charbon

C’est la géologie qui est à l’origine de nos connaissances sur l’histoire de la formation du charbon et sur l’évolution du paysage de notre région. En effet, la végétation à l’origine de la formation du charbon a pu être reconstituée grâce aux nombreux fossiles découverts lors de l’exploitation minière. Cette science de la Terre a également très largement participé à l’épopée du charbon : les compagnies minières ont toujours employé des géologues pour orienter les travaux de creusement. C’était notamment le travail de Pierre Vetter, le fondateur du musée.

3.1 Les différentes catégories de charbon On donne le nom de "charbons" aux roches sédimentaires formées de débris

végétaux qui renferment suffisamment de carbone pour être utilisables comme combustible. En fonction de la teneur en carbone, on distingue la tourbe, le lignite, la




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houille et l’anthracite. Ces charbons sont suffisamment apparentés par leur mode de formation et leur composition pour être groupés dans une classe géologique unique. Il faut cependant noter que, dans l'acception courante, le charbon désigne uniquement la houille.

La tourbe, de couleur noirâtre ou brune, se rencontre dans les formations

sédimentaires récentes et se constitue encore aujourd'hui dans les tourbières. Il reste cependant un combustible médiocre uniquement brûlé en centrales thermiques. Elle est pauvre en carbone et dégage peu de chaleur.

Le lignite, soit brun et encore voisin des tourbes, soit noir et avoisinant les houilles,

est de formation récente (ères secondaire et tertiaire). Plus homogène et plus riche en carbone que la tourbe, il reste cependant un combustible médiocre.

La houille est le charbon le plus ancien (époque Carbonifère de l'ère primaire).

Compacte et noire, elle a subi une transformation si poussée qu'aucune trace de végétaux n'est visible à l'œil nu. Bien plus riche en carbone que le lignite, sa teneur en eau et en matières volatiles est réduite.

L’anthracite quant à elle peut renfermer jusqu’à 95 % de carbone. Ne contenant que

très peu de matières volatiles, elle est noire et brillante et ne tâche pas les doigts. C'est le meilleur combustible mais ses gisements sont beaucoup plus rares.

A noter que certains charbons ne contiennent pas ou très peu de débris de bois et

de feuilles, mais dérivent de l’accumulation et de la décomposition de spores végétales ou d’algues vertes lacustres.

Selon leur nature, les charbons se comportent différemment lorsqu'ils sont

chauffés à l'abri de l'air (pyrolyse). Ils perdent d'abord leur humidité puis dégagent des matières volatiles : hydrogène, hydrocarbures, etc. Au cours de cette pyrolyse, certains charbons (les charbons dits cokéfiables) se ramollissent et gonflent pour aboutir à un résidu solide, constitué essentiellement de carbone, le coke. Les charbons sont donc classés en fonction de leur teneur en matières volatiles et de leur pouvoir calorifique.

3.2 L’exploitation du charbon En Europe occidentale, la découverte du charbon est relativement récente. Mais

dans le bassin decazevillois, son usage remonte à l’antiquité car le charbon affleurait par endroits. En effet, à cette époque, l’existence d’un gisement ne pouvait être décelée qu’aux rares endroits où la veine de charbon apparaissait à la surface du sol. La découverte des




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gisements profonds nécessite de nombreux sondages. Au 19ème siècle et dans la première partie du 20ème siècle, le charbon était la principale source d’énergie. Il fut à l’origine de la révolution industrielle et alimenta de très nombreuses industries.

Deux grands modes d’exploitation étaient utilisés pour l’extraction du charbon :

l’exploitation souterraine avec le creusement de puits et de galeries, et l’exploitation à ciel ouvert, en « découverte ». On optait pour l’une ou pour l’autre en fonction de la configuration géologique du gisement et de son environnement. Si l’épaisseur des stériles (également appelés morts-terrains) qui recouvrent les couches de charbon est faible, on exploite le gisement à ciel ouvert. Si la couche est en profondeur, on l’exploite en creusant un réseau de galeries souterraines. Ces deux types d’exploitation ont été utilisés dans le bassin decazevillois.

L’exploitation à ciel ouvert : Les mines à ciel ouvert évoquent des amphithéâtres gigantesques. La mine ne

présente pas de différences essentielles avec une carrière : après déblaiement des stériles qui recouvrent le gisement, les étages de charbon sont découverts par niveaux successifs horizontaux, d’où le nom de « découverte ». Ce type d’exploitation présente de nombreux avantages : conditions de travail moins pénibles, productivité très supérieure à celle des mines souterraines, délais de mise en production réduits (de 2 à 5 ans, contre 10 ans pour une mine souterraine).

La Découverte de Lassalle, à Decazeville, fut longtemps la plus grande exploitation

de charbon à ciel ouvert en Europe. Son exploitation démarra en 1892 et s’acheva en 2001. Elle fut ensuite réhabilitée jusqu’en 2006.

L’exploitation souterraine : Pour atteindre les couches de charbon, on creuse au minimum deux puits qui

permettent la ventilation des galeries, la circulation des hommes, le transport du matériel et l’évacuation du charbon au jour. Les installations de surface sont groupées autour de ces puits et constituent la superstructure du siège d’exploitation.

L’infrastructure générale comprend un réseau de galeries qui conduisent aux couches

à exploiter. A partir des puits, on creuse à différents niveaux, qui forment les étages d’exploitation, de grandes galeries horizontales (également dénommées « travers-bancs ») recoupant les différentes veines du charbon. Dans chaque veine, à partir de l’endroit où ces galeries rencontrent le charbon et jusqu’aux limites du panneau, on creuse à la même




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veine des galeries secondaires horizontales, les voies, qui délimitent à leur tour les quartiers d’exploitation. La « taille », c'est-à-dire le chantier d’abattage, est alors ouverte dans la couche entre deux voies (voie de tête et voie de base) par abattage de tranches successives perpendiculaires aux voies.

3.3 L’utilisation du charbon Environ la moitié de la quantité de charbon extraite aujourd’hui est utilisée pour la

production d’énergie électrique. Les autres utilisations sont les suivantes :

� Sidérurgie

� Cimenteries

� Industries (carbochimie)

� Usages domestiques

3.4 L’arrêt du charbon en France A Decazeville, le dernier puits de mine ferma en 1966, tandis que l’exploitation à ciel

se poursuivit jusqu’en 2001. Le charbon a été le combustible quasi unique de la révolution industrielle du 19ème siècle avec le développement du moteur à vapeur et l'accroissement des besoins de l'industrie sidérurgique. Depuis, le pétrole puis le nucléaire et le gaz sont venus compléter l'arsenal énergétique disponible. Le charbon reste cependant la deuxième source d’énergie dans le monde (derrière le pétrole) et assure encore aujourd’hui les besoins énergétiques d’un homme sur trois sur la planète. Mais le charbon présente une image environnementale défavorable et son utilisation génère beaucoup de CO2, contribuant ainsi à l’augmentation de l’effet de serre.

En France, l’exploitation du charbon a cessé pour diverses raisons : l’épuisement des

gisements, les conditions géologiques de plus en plus difficiles, la concurrence des pays à bas coûts de production, le choix stratégique du nucléaire pour assurer l’indépendance énergétique. Le charbon présente pourtant de nombreux atouts :

� L’importance des réserves mondiales (plus de deux siècles d’exploitation) ;

� La bonne répartition géographique des réserves, contrairement aux autres énergies fossiles ;

� La facilité de transport et de stockage ;

� La stabilité des prix sur le marché.




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4. Lien avec les programmes scolaires

4.1 Ecole Primaire

Cycle des apprentissages fondamentaux DÉCOUVERTE DU MONDE

« Découvrir le monde du vivant, de la matière et des objets »

Cycle des approfondissements SCIENCES EXPÉRIMENTALES ET TECHNOLOGIE • L’énergie Exemples simples de sources d’énergies (fossiles ou renouvelables). Besoins en énergie, consommation et économie d’énergie. • L’unité et la diversité du vivant Présentation de la biodiversité : recherche de différences entre espèces vivantes. Présentation de l’unité du vivant : recherche de points communs entre espèces vivantes. Présentation de la classification du vivant : interprétation de ressemblances et différences en termes de parenté. • Le fonctionnement du vivant Les stades du développement d’un être vivant (végétal ou animal). Les conditions de développement des végétaux et des animaux. • Les êtres vivants dans leur environnement L’adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu. Places et rôles des êtres vivants ; notions de chaînes et de réseaux alimentaires. HISTOIRE ET GÉOGRAPHIE • La Révolution française et le 19ème siècle (révolution industrielle) La France dans une Europe en expansion industrielle et urbaine : le temps du travail en usine, des progrès techniques, des colonies et de l’émigration.




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4.2 Collège

On fera, ici, référence aux objectifs scientifiques des différentes parties des classes du collège, qui peuvent être mis en relation avec les grandes notions évoquées dans cette animation.

Classe de 5ème : Géologie externe : évolution des paysages Objectifs scientifiques

Les élèves découvrent la structure superficielle de la planète Terre et les phénomènes dynamiques externes. Il s’agit de montrer que : - des changements s’effectuent à la surface de la Terre ; - le modelé du paysage s’explique principalement par l’action de l’eau sur les roches ; - la reconstitution de paysages anciens est rendue possible par l’application du principe d’actualisme.

L’étude des fossiles prépare l’approche du concept d’évolution. La classification amorcée en classe de sixième s’enrichit avec les espèces fossiles rencontrées. Objectifs éducatifs

Le paysage étudié, qui est un cadre de vie pour l'Homme, est aussi soumis à son action. Il en exploite les ressources. Les phénomènes qui s'y déroulent peuvent engendrer des risques pour l’Homme lui même. Cette partie est l’occasion de réfléchir aux conséquences à plus ou moins long terme de l’action de l’Homme sur les paysages en recherchant une gestion durable de l’environnement géologique.




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Connaissances Capacités déclinées dans

une situation d’apprentissage

Commentaires

Les roches, constituant le sous-sol, subissent à la surface de la Terre une érosion dont l'eau est le principal agent. Les roches résistent plus ou moins à l'action de l'eau. Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches, du transport des particules et de leur accumulation sur place. La sédimentation correspond essentiellement au dépôt de particules issues de l’érosion. Les sédiments sont à l’origine des roches sédimentaires. Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles : traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé. Les observations faites dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé, permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens. Les roches sédimentaires sont donc des archives des paysages anciens. L’action de l’Homme, dans son environnement géologique, influe sur l’évolution des paysages. L’Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires et prend en compte les conséquences de son action sur le paysage. L’Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l’érosion.

Observer, recenser et organiser des informations pour identifier les éléments significatifs du modelé dans un paysage local. Présenter ces informations sous une forme appropriée. Exprimer à l’écrit les résultats d’une recherche sur le terrain. Formuler des hypothèses sur les effets de l’eau sur des roches. Participer à la conception d’un protocole et le mettre en oeuvre afin de mettre en relation les propriétés des roches et les modelés observés. Valider ou invalider les hypothèses formulées. Mettre en oeuvre un raisonnement pour expliquer le modelé du paysage à partir des observations et des expériences. Participer à la conception et la mise en œuvre d’une maquette modélisant le transport et le dépôt des particules. Percevoir la différence entre réalité et simulation (modélisation) afin de réfléchir à la validité d’une maquette. Observer, recenser et organiser des informations relatives aux dépôts actuels. Formuler des hypothèses afin de relier les indices géologiques à un paysage ancien. Observer, recenser et organiser des informations afin de déterminer un organisme fossile. Observer, recenser et organiser des informations afin de placer un organisme fossile dans la classification. Mettre en oeuvre un raisonnement pour décrire les conditions et le milieu de dépôt d'un sédiment ancien. Observer, recenser et organiser des informations afin de comprendre la nécessité d’exploitation de matériaux géologiques et de percevoir les effets de cette exploitation sur l’environnement. Observer, recenser et organiser des informations relatives au risque d’accidents naturels (glissements de terrain, inondations, effondrements, éboulements…).

La géologie étant une science de terrain, on s’appuie sur un exemple local, à partir d’observations de terrain. L’étude de fossiles réalisée dans cette partie prépare l’approche de la notion d’évolution développée en classe de troisième. Sont exclus : - la description pour elle-même des paysages, l'explication globale du paysage choisi, l'étude typologique des paysages ; - l'étude détaillée des processus de fossilisation ; - l'étude pour elle-même des roches et de leurs propriétés ; - l'étude pour elle-même de cartes ; - l'étude de la formation d’un matériau et de son exploitation ; - l’altération chimique des roches ; - la notion de cycle sédimentaire ; - la recherche de corrélations régionales dans la reconstitution de paysages. Thèmes de convergence : développement durable, sécurité




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Classe de 3ème : Évolution des organismes vivants et histoire de la Terre Objectifs scientifiques

La mise en évidence de l'origine des roches sédimentaires, la reconstitution d'un paysage ancien ont déjà introduit l'idée d'un lien entre l'histoire de la Terre et celle de la vie et l’idée de changements au cours des temps. L'étude de quelques exemples significatifs doit notamment permettre : - d’atteindre un premier niveau de formulation de la théorie de l’évolution des organismes vivants au cours des temps géologiques présentée sous la forme d’un arbre unique ; - de donner un aperçu de la théorie expliquant ces faits : variation aléatoire due aux mécanismes de l’hérédité puis sélection par le milieu des formes les plus adaptées ; - d’aboutir à la recherche d'une explication au niveau génétique par le réinvestissement des acquis de la partie Diversité et unité des êtres humains ; - d’aborder le problème des crises de la biodiversité et de leurs causes supposées ; - de montrer que la classification scientifique actuelle se fonde sur la théorie de l’évolution. Objectifs éducatifs

Cette partie sera l’occasion de développer chez les élèves un esprit critique et une connaissance des enjeux concernant plus particulièrement la disparition d’espèces, les variations de l’effet de serre au cours du temps et l’influence de l’Homme sur la biodiversité.




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Commentaires

Les roches sédimentaires, archives géologiques, montrent que, depuis plus de trois milliards d’années, des groupes d'organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé, et ont pu disparaître. Les espèces qui constituent ces groupes, apparaissent et disparaissent au cours des temps géologiques. Leur comparaison conduit à imaginer entre elles une parenté, qui s’explique par l’évolution. Au cours des temps géologiques, de grandes crises de la biodiversité ont marqué l’évolution ; à des extinctions en masse succèdent des périodes de diversification. La cellule, unité du vivant, et l’universalité du support de l’information génétique dans tous les organismes, Homme compris, indiquent sans ambiguïté une origine primordiale commune. Une espèce nouvelle présente des caractères ancestraux et aussi des caractères nouveaux par rapport à une espèce antérieure dont elle serait issue. L’Homme, en tant qu’espèce, est apparu sur la Terre en s’inscrivant dans le processus de l’évolution. L’apparition de caractères nouveaux au cours des générations suggère des modifications de l’information génétique : ce sont les mutations. Des événements géologiques ont affecté la surface de la Terre depuis son origine en modifiant les milieux et les conditions de vie ; ces modifications de l’environnement sont à l’origine de la sélection de formes adaptées. La succession des formes vivantes et des transformations géologiques ayant affecté la surface de la Terre depuis son origine, est utilisée pour subdiviser les temps géologiques en ères et en périodes de durée variable.

Observer, recenser et organiser des informations afin d’établir le renouvellement des groupes et des espèces au cours des temps géologiques. Observer, recenser et organiser des informations afin d’étayer la théorie de l’évolution. Observer, recenser et organiser des informations afin d’établir une relation de parenté entre les espèces. Situer dans le temps des découvertes scientifiques en étudiant des textes historiques concernant l'évolution. Situer dans le temps sur une frise chronologique quelques repères jalonnant l’histoire des organismes vivants, quelques repères d’événements permettant de découper le temps géologique.

À l'école primaire, les élèves ont été préparés à la théorie de l’évolution et à la connaissance des grandes étapes de l’histoire de la Terre. En classe de troisième, elles peuvent également prendre appui sur les acquis des classes antérieures : - en classe de sixième, la partie Diversité, parentés et unités des organismes vivants ; - en classe de cinquième, les parties Géologie externe : évolution des paysages, Respiration et occupation des milieux de vie ; - en classe de quatrième, les parties L’activité interne du globe, et Reproduction sexuée et maintien des espèces dans les milieux. Sont exclus : - la construction d'un arbre d’évolution ; - tous les termes génétiques n’ayant pas été définis dans la partie « Diversité et unité des êtres humains » ; - les notions d'homologie et familles multigéniques ; - la liste exhaustive des groupes présents à des époques données ; - l'étude détaillée, pour elle-même, des pièces squelettiques des Vertébrés ; - l'évolution de la lignée humaine ; - l’étude exhaustive des mécanismes de l’évolution. - les mécanismes de la sélection naturelle. Thème de convergence : Météorologie et climatologie




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Responsabilité humaine en matière de santé et d’environnement Objectifs scientifiques

Il s’agit : - d’acquérir de nouvelles connaissances et de mobiliser celles acquises tout au long de la scolarité; - de relier les notions scientifiques et techniques à leurs incidences humaines en matière de santé et d’environnement ; - de mettre à profit l’attitude d’esprit curieux et ouvert, développée dans les classes précédentes ; - de travailler les méthodes de raisonnement préservant le libre arbitre de chacun ; - de développer l’autonomie de l’élève dans une démarche de projet ; - de permettre aux élèves d’argumenter à partir de bases scientifiques sur différents thèmes de société.

Objectifs éducatifs L'éducation à la santé et celle au développement durable sont l’occasion d’amener l’élève à prendre conscience que les sujets abordés soulèvent des questions d’éthique et à acquérir responsabilité et autonomie.



Commentaires

5. Les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) extraites du sous sol, stockées en quantité finie et non renouvelable à l’échelle humaine, sont comparées aux énergies renouvelables notamment solaire, éolienne, hydraulique. Les impacts de ces différentes sources d’énergie sur l’émission des gaz à effet de serre sont comparés.

Observer, recenser et organiser des informations pour : - comprendre l’évolution actuelle de la biodiversité, les intérêts de la biodiversité et les solutions envisagées actuellement pour la conserver ; comparer les conséquences environnementales entre l'utilisation des énergies renouvelables et non renouvelables ; - repérer les facteurs d’origine humaine agissant sur l'effet de serre et en déduire les pratiques individuelles permettant de le limiter collectivement. Percevoir le lien entre sciences et techniques. - exprimer à l’écrit ou à l’oral les étapes de la démarche mise en oeuvre pour traiter le sujet choisi.

L'éducation à la responsabilité en matière de santé et d'environnement constitue un des objectifs importants des programmes des sciences de la vie et de la Terre, de la classe de sixième à celle de troisième, dans la continuité des programmes de l’école primaire. Cette partie doit aussi achever de donner aux élèves des arguments leur permettant de se forger un jugement sur des questions de société. Les sujets retenus permettent également une réflexion sur les enjeux de telle découverte ou de tel choix d’aménagement à différentes échelles d’étude (locale à planétaire) susceptible de donner un sens supplémentaire aux gestes individuels. Thèmes de convergence : énergie, développement durable, importance du mode de pensée statistique, santé.




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4.3 Lycée

Classe de seconde : Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée L’histoire de la Terre s’inscrit dans celle de l’Univers. Le développement de la vie sur Terre est lié à des particularités de la planète. La vie émerge de la nature inerte. Les êtres vivants possèdent une organisation et un fonctionnement propres. Leurs formes montrent une diversité immense, variable dans le temps, au gré de l’évolution. La biodiversité, résultat et étape de l’évolution

Connaissances Capacités et attitudes La biodiversité est à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein des espèces. L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie. La biodiversité se modifie au cours du temps sous l’effet de nombreux facteurs, dont l’activité humaine. Objectifs et mots clés. On enrichit la notion de biodiversité, à l’occasion d’une sortie ou d’un travail de laboratoire. (Collège. Détermination d’espèces vivantes, première approche de la biodiversité, biodiversités anciennes.) [Limites. L’écosystème est seulement défini comme l’ensemble constitué par un milieu et les êtres vivants qui l’habitent.]

Manipuler, extraire et organiser des informations, si possible sur le terrain, pour : - repérer les divers aspects de la biodiversité dans une situation donnée ; - mettre en évidence l’influence de l’Homme sur la biodiversité. Utiliser des outils simples de détermination d’espèces végétales ou animales (actuelles ou fossiles) pour mettre en évidence la biodiversité d’un milieu. Prendre conscience de la responsabilité humaine face à l’environnement et au monde vivant.

Au sein de la biodiversité, des parentés existent qui fondent les groupes d’êtres vivants. Ainsi, les vertébrés ont une organisation commune. Les parentés d’organisation des espèces d’un groupe suggèrent qu’elles partagent toutes un ancêtre commun. Objectifs et mots clés. Polarité, symétrie, squelette osseux, vertèbre. (Collège. Classification en groupes emboîtés ; arbre phylogénétique.) [Limites. Les caractères communs aux vertébrés non cités dans les mots clés n’ont pas à être mémorisés.]

Mettre en oeuvre un protocole de dissection pour comparer l’organisation de quelques vertébrés. Manipuler, recenser, extraire et organiser des informations sur l’organisation de quelques vertébrés actuels et/ou fossiles.

Thème 2 Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol L’Homme a besoin de matière et d’énergie. La croissance démographique place l’humanité face à un enjeu majeur : trouver et exploiter des ressources (énergie, sol) tout en gérant le patrimoine naturel.




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Connaissances Capacités et attitudes

La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu’ils sont issus d’une biomasse. Dans des environnements de haute productivité, une faible proportion de la matière organique échappe à l’action des décomposeurs puis se transforme en combustible fossile au cours de son enfouissement. La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que transformation et conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières. La connaissance de ces mécanismes permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées. Cette exploitation a des implications économiques et environnementales. Objectifs et mots clés. On étudie un exemple (qui peut être un pétrole, un charbon, etc.) choisi en fonction de sa proximité ou de son intérêt ; gisement, réserve, ressource, subsidence. (Collège. Décomposeur, roche sédimentaire, paléoenvironnement.) [Limites. L’explication de la répartition des ressources à l’échelle globale n’est pas au programme de la classe de seconde mais sera reprise ultérieurement. On signalera l’inégale répartition et on annoncera l’étude future de cet aspect.] Convergences. Géographie.

Repérer dans la composition et les conditions de gisement les indices d’une origine biologique d’un exemple de combustible fossile. Manipuler, modéliser, extraire et exploiter des informations, si possible sur le terrain et/ou modéliser pour comprendre les caractéristiques d’un gisement de combustible fossile (structure, formation, découverte, exploitation).

L’utilisation de combustible fossile restitue rapidement à l’atmosphère du dioxyde de carbone prélevé lentement et piégé depuis longtemps. Brûler un combustible fossile, c’est en réalité utiliser une énergie solaire du passé. L’augmentation rapide, d’origine humaine de la concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone. [Limites. Les conséquences climatiques de la variation du dioxyde de carbone atmosphérique ne seront qu’évoquées en seconde et seront étudiées ultérieurement.]

Manipuler, modéliser, extraire et exploiter des informations pour repérer dans une archive géologique simple les indices d’une variation d’origine humaine de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique. Représenter un cycle du carbone simplifié mais quantifié pour comprendre en quoi l’utilisation des combustibles fossiles constitue un enjeu planétaire.

Classe de Terminale S : Enseignement commun : Partie « Parenté entre êtres vivants actuels et fossiles – phylogenèse- évolution » Enseignement de spécialité : Thème 1 - Du passé géologique à l’évolution future de la planète Les notions de géologie acquises de la classe de seconde à celle de terminale permettent de comprendre le fonctionnement général de la planète, de ses enveloppes externes à ses domaines les plus internes. L’enseignement de spécialité précise quelques aspects de ce fonctionnement, à différentes échelles spatiales et temporelles. Il est l’occasion de montrer que l’étude des évolutions passées de la planète, fondée sur une démarche raisonnée intégrant des observations géologiques variées et des mécanismes physiques et chimiques simples, procure des éléments de réflexion et des modèles pour appréhender




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l’évolution future de la planète. La prévision des climats du futur est un enjeu à la fois de recherche scientifique et de société. Deux problématiques partiellement interdépendantes sont traitées dans l’enseignement de spécialité et sont abordées en faisant appel à plusieurs disciplines des sciences de la Terre. Cette partie du programme démontre comment l’observation, l’interprétation et la modélisation de phénomènes passés sont utilisées pour proposer des scénarios de l’évolution future de la Terre. Les deux problématiques choisies sont : - les variations du climat ; - les variations du niveau moyen des mers. Ces deux exemples mettent en avant les relations qui existent entre le fonctionnement des enveloppes externes et internes de la Terre et les interactions de la Terre avec le reste du système solaire.

5. Sortie géologique sur le terrain

La visite du musée peut s’accompagner d’une sortie géologique. Le territoire du bassin de Decazeville et de ses bordures bénéficie en effet d’un riche patrimoine géologique. Ce déplacement des élèves sur le terrain permet de collecter des informations utiles pour plusieurs points du programme et susceptibles d’être exploitées à plusieurs moments de l’année.

A partir de Decazeville, le bus effectue un circuit où plusieurs arrêts sont prévus, en fonction du temps dont disposent l’enseignant et sa classe. Alternance de marches et de pauses permettent d’effectuer une lecture de paysage, des observations d’affleurements, des collectes d’échantillons, des formulations d’hypothèses, le tout complété par les explications de l’animateur.

Au cours de cette sortie, les élèves apprennent à observer les différents éléments du paysage, et partent à la découverte des différentes roches qui composent les terrains carbonifères de la région : conglomérats, grès, argilites, charbon, roches volcaniques. Ils ont la possibilité de mettre au jour quelques fossiles typiques (empreintes de fougères, tiges et feuilles de calamites…).

D’autre part, le musée est situé à proximité de l’ancienne mine à ciel ouvert et du

dernier chevalement encore en place dans le Bassin de Decazeville. En visitant le site de la Découverte et le terril, les élèves prennent conscience que l’extraction du charbon n’a pas été sans conséquence sur l’environnement et a modifié les paysages.

Des visites des « curiosités géologiques » locales peuvent également être envisagées : le Puy de Wolf (massif de serpentinite), la montagne qui brûle et le rocher




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troué (phénomène de combustion spontanée de la houille). Enfin des arrêts sur des affleurements situés sur les bordures du bassin de Decazeville sont possibles : schistes du socle cristallin (roches métamorphiques), roches du Permien (« Rougier »), roches du Jurassique (calcaires marins), roches du Tertiaire (calcaires lacustres).

6. Autres activités du musée

Le musée de géologie de Decazeville propose également les animations suivantes : « A la découverte des fossiles » (Ecoles primaires) « Reconstitution des paléoenvironnements au Carbonifère et au Jurassique » (Collèges et Lycées) « A la découverte des roches » (Ecoles, Collèges et Lycées)

Le musée est aussi un lieu de culture scientifique ouvert et dynamique, avec une programmation culturelle riche et variée. Il propose chaque année deux expositions scientifiques sur des thèmes très variés, s’accompagnant toujours d’activités pédagogiques adaptées au niveau des élèves, en lien étroit avec les programmes. Ces expositions de qualité, ludiques et interactives, sont conçues par des muséums d’histoire naturelle, des centres de culture scientifique ou des associations de chercheurs.

Documents

Dossier p dagogique sur le charbon - pedagogie.ac …pedagogie.ac-toulouse.fr/.../dossier_pedagogique_sur_le_charbon.pdf · Sur ces dépôts, une nouvelle forêt pouvait s’installer