ien.aurillac3.free.frien.aurillac3.free.fr/IMG/docx/0-_volcanisme_pistes... · Web viewDemander aux élèves de dessiner une des 2 éruptions volcaniques décrites dans les textes

Sciences : le volcanismeCycle 3

Compétences du socle

Domaine 4 Pratiquer des démarches scientifiques et technologiquesProposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique ou technologique

Formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ; Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou à un problème ; Proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ; Interpréter un résultat, en tirer une conclusion ; Formaliser une partie de sa recherche sous forme écrite ou orale

Domaine 4 Concevoir, créer, réaliser Identifier les principales familles et matériaux ; Réaliser en équipe tout ou partie d’un objet technique répondant à un besoin ;

Domaine 2 S’approprier des outils et des méthodes Choisir le matériel adapté pour mener une expérience ; Garder une trace écrite ou numérique des recherches, des observations et des

expériences réalisées ; Organiser en groupe un espace de réalisation expérimental ; Extraire des informations pertinentes d’un document et les mettre en relation

avec la question posée.

LES PROGRAMMES

Attendu de fin de cycle : caractériser les conditions de la vie

terrestre. Connaissances et compétences associées

Identifier les composantes biologiques et géologiques d’un paysage Paysages, géologie locale, interactions avec l’environnement et le peuplement

Relier certains phénomènes (tempêtes, inondations, tremblements de terre) à des risques pour les populations

Phénomènes géologiques traduisant activité interne de la terre (volcanisme, tremblements de terre…)

Dans le cadre de ce projet, il s’agira pour le maître d’amener les élèves à construire, expérimenter, tester tenir un cahier d’expériences mettre en évidence les étapes de démarches d’investigation et le cheminement de la

mise au point des modèles construits et présentés de mettre en mots les problèmes rencontrés et les solutions trouvées. à mettre du lien entre les connaissances acquises lors du projet et la visite au

muséum des volcans à expliciter les différentes étapes du projet, les échecs rencontrés, les réussites et en

proposant des ateliers interactifs pour en faire part à d’autres classes (expériences, manipulations,

commentaires des panneaux, commentaires des vidéos …)

ENT’RAID Année scolaire 2017 - 2018

Séance n°1Qu’est-ce qu’un volcan ?

OBJECTIFS : connaissances et compétences Apprendre à exprimer des connaissances par le dessin ; Clarifier sa pensée, structurer ses idées et les traduire sous forme de schéma

pour être capable de les communiquer aux autres.

DÉROULEMENT:

Situation de départ individuelle : dessiner ce que l’on verrait à l’intérieur d’un volcan lors d’une éruption lister les connaissances que l’on a déjà ou que l’on pense avoir.

Mise en commun collective : relevé des conceptions initiales, noter les éléments recueillis au tableau

éruption, catastrophe, destruction, lave, magma, endormi….. noter les points de désaccords qui seront résolus plus tard.

Il s’agit lors de cette première séance de faire l’inventaire de ce que les élèves savent sur les volcans et des questions qu’ils se posent et dont ils aimeraient connaître les réponses.

Par exemple Un volcan peut-il se réveiller ? Peut-on prévoir une éruption volcanique ? Comment un volcan se forme-t-il ?

Ces questions peuvent faire l’objet d’un affichage collectif et être notées dans le cahier d’expériences. Si au cours de la séquence, ces questions n’ont pas trouvé de réponses, elles seront posées à la médiatrice du musée.

On pourra utiliser pour ce faire le document « Émergence des représentations » donné enAnnexe 1.


Séance n°2 :Les différents types d’éruption volcanique

OBJECTIFS

Connaissances Savoir qu’un volcan est un point à la surface du globe, ou sous les océans,

duquel sort de la lave lors d’une éruption ; Savoir qu’il existe 2 catégories d’éruptions volcaniques, les éruptions

effusives (volcans « rouges ») calme relativement peu dangereuses, et les éruptions explosives, violentes et dangereuses (volcans « gris »)

Compétences Combiner avec pertinence et façon critique les informations explicites et

implicites issues de sa lecture.

Lexique : lave, volcan, bombe, cendre, nuée ardente, cratère, explosif, effusif

DÉROULEMENT :

1) Répartir les élèves en binômes recevant au choix l’annexe 2 : description de l’éruption du Kilauea sur l’île d’Hawaï (éruption

effusive continue depuis près de 30 ans) et celle de la montagne Pelée en Martinique (éruption« explosive », meurtrière, en 1902).

l’annexe 3 : description de l’éruption « effusive » du Piton de la Fournaise à la Réunion qui a lieu presque tous les ans et celle du Mont Saint Helens aux Etats Unis (éruption « explosive » dévastatrice de 1902)

2) Repérer les 4 volcans sur un planisphère puis demander aux élèves de lire les textes, et pour chacun d’eux de surligner les mots qui décrivent l’éruption de chaque volcan.

Le vocabulaire est préalablement explicité : effusion, précurseur, nuée ardente, lahar… Un guidage du maître par des questions peut aider certains élèves.

Comment commence l’effusion ? Que s’échappe du volcan A quelle vitesse coule la lave ? Quelles sont les conséquences de l’effusion ?

Demander aux élèves de dessiner une des 2 éruptions volcaniques décrites dans les textes en étant précis. Inciter les élèves à revenir sur le texte pour retrouver les caractéristiques du volcan ou de l’éruption. Le dessin devra être légendé avec les mots surlignés.

3) Mise en commun :a. regrouper au tableau les dessins représentant les mêmes éruptions.b. établir un tableau des caractéristiques visibles de chaque éruption.c. Evaluer les dessins : forme du volcan, présence ou absence de lave liquide,

de cendres, de projection de roches…


Cette analyse permet de faire des regroupements. Deux groupes peuvent être définis Eruptions peu violentes , dites rouges ou effusives (essentiellement de la lave

qui coule) Kilauea et Piton de la Fournaise Eruptions violentes : dites grises ou explosives (des projectiles, des cendres,

des poussières, des nuées ardentes…) : Montagne Pelée et Mont Saint Helens

4) Trace écrite :


Traces et définitions sont notées dans le cahier d’expériences.

Pour aller plus loin :

http://www.fondation- lamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/projet_risques/animations/risq ues-catastrophes/vivre-avec-le-risque.html

Texte sur la légende du dieu vulcain Annexe 4.


Séance n°3: Classer les volcans du monde

OBJECTIFSConnaissances

Revenir sur la classification volcans rouges/gris ; Savoir qu’un volcan a une forme à peu près conique et que ce cône est très étalé ;

(pente faible) chez les volcans rouges et plus pentu et accidenté chez les volcans gris.

Compétences Pratiquer une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question Mobilier ses connaissances dans des contextes scientifiques différents

DÉROULEMENT :

1) Demander aux élèves à quoi ressemble un volcan rouge, et à quoi ressemble un volcan gris. Les élèves peuvent s’appuyer sur les indices trouvés dans la description des éruptions volcaniques (séance 2).

2) Distribuer aux élèves en binômes l’annexe 5 montrant des photos de volcans rouges ou gris, en éruption ou non. Leur demander de construire une classification.

3) Mise en commun : mise en évidence des caractéristiques morphologiques d’un volcan qui trahissent le type d’éruption. Un volcan rouge aura une forme conique à faible pente tandis qu’un volcan gris aura une pente plus importante et portera la marque d’explosions (effondrements).

4) Trace écrite :




Séance n°4 : L’origine du cône volcanique

Comprendre l’origine du cône volcanique (accumulation de matériaux émis lors des éruptions)

Compétences Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou à un problème ; Proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ; Interpréter les résultats, en tirer une conclusion ; Formaliser une partie de sa recherche sous forme écrite ou orale.

DEROULEMENT:

1) A partir de la séance précédente , dans laquelle les élèves ont vu qu’un volcan avait une forme de cône plus ou moins aplati, leur demander de réfléchir à la manière dont se forme ce cône.Réflexion individuelle, les idées sont notées sur le cahier d’expériences.

2) Mise en commun : recueil des différentes hypothèses le volcan s’est formé à partir d’une montagne préexistante ou d’un amoncellement de

pierres emportées par le vent ; le cône volcanique résulte d’une déformation du sol sous l’effet d’une poussée exercée

vers le haut (confusion avec la formation d’une chaîne de montagnes) ; le cône volcanique s’est formé progressivement, par l’accumulation et le

refroidissement des matières éjectées lors de l’éruption.

3) Lecture du texte « La formation du volcan Paricutín » (1943, Mexique) Annexe 6Chercher dans le texte les indices permettant de répondre à la question « Comment se forme le cône volcanique ? »

4) Mise en commun : le cône volcanique se forme par une accumulation de pierres, laves, cendres rejetées par le volcan.

5) Modélisation :

Matériel : une paille coudée, un récipient cylindrique (gobelet, pot de yaourt), un carton, de la semoule, une vrille pour percer le récipient.

Le récipient est percé afin d’y introduire la paille. Attention ! Il faut le percer « sur le côté, vers le bas », mais pas « en dessous », car sinon la paille se bouche.Un trou est réalisé sur le carton posé dessus (diamètre : 1 cm). Le pot est rempli de semoule fine, à ras bord ou presque. En soufflant dans la paille, on fait sortir la semoule par le trou du couvercle. En retombant sur le carton, la semoule forme un édifice conique (avec, au centre, un « cratère »)

Vidéo de l’expérience : http://www.fondation-lamap.org/page/178/compl%C3%A9ments- s%C3%A9quence-1-volcans#video1.4


Schématisation de l’expérience dans le cahier d’expériences.

Prolongements : pour faire le lien entre l’expérience et la réalité la projection de lave : https://www.youtube.com/watch?v=gnz_7OO4_-k

6) Trace écrite rédigée collectivement et notée dans le cahier d’expériences.

Faire émerger les 2 questions suivantes qui guideront la suite de la séquence. « Dans la nature, comment ces matériaux sont-ils éjectés ? Qu’est-ce qui souffle ? ». « Comment expliquer que certains cônes sont très étalés, et d’autres pas ? »


Séance n°5: Forme du volcan et viscosité du magma

Objectifs :Connaissances

Comprendre que la différence de forme des volcans rouges et gris s’explique par une différence dans la viscosité de la lave (les volcans rouges émettent une lave moins visqueuse que les volcans gris)

Savoir qu’il existe des liquides plus ou moins visqueux (c’est-à-dire qui s’écoulent plus ou moins facilement)


DÉROULEMENT

1) Question initiale : répondre à la question « Pourquoi certains cônes sont plus pentus que d’autres ? ».Faire émerger les idées des élèves. Les plus fréquentes sont

Plus le volcan émet une grande quantité de lave, plus son cône est pentu. Plus la lave coule sur une grande distance, plus le cône est étalé (moins il est pentu).

Les deux hypothèses peuvent être testées.

2) Expérimentation

: Matériel

Pour chaque groupe : les liquides suivants (eau, shampooing, miel), ces mêmes liquides mélangés à de la semoule, d’autres liquides éventuellement, une planche de mélaminé, éventuellement percée pour certains groupes

Pour certains groupes : un chronomètre, une grosse

seringue. Manipulations

Hypothèse 1 . La première hypothèse donne lieu à une expérience très rapide à réaliser, qui permet de constater que l’angle du cône reste toujours le même, quelle que soit la quantité de semoule utilisée. La conclusion est alors que la pente du volcan ne dépend pas de la quantité de lave émise.


Hypothèse 2

Expérience 1 . On verse un peu de liquide en haut d’un plan légèrement incliné (30° par exemple), et on mesure la distance parcourue par ce liquide en un temps donné (5 secondes par exemple). Cette expérience n’est pas toujours très concluante, car certains liquides s’étalent sur la planche mais ne coulent pas véritablement. Néanmoins, elle est systématiquement proposée par les enfants et mérite d’être testée.

Expérience 2. Modélisation de la formation d’un volcan en injectant par le bas un liquide à travers une surface horizontale (percée). C’est l’équivalent de la manipulation de la séance précédente, mais en remplaçant la semoule par le liquide étudié. Le liquide est « poussé » vers le haut par une seringue. Suivant le liquide employé, on va former un cône plus ou moins étalé.


Note pédagogiqueComme dans toute expérience, il faut ici ne faire varier qu’un seul paramètre (la nature du liquide), tous les autres étant identiques, en particulier la quantité du liquide versé. On gagnera un temps considérable au cours de cette séance si l’on a préparé à l’avance des petites « fioles » de même quantité pour les différents liquides étudiés, et ce pour chaque groupe.

3) Mise en commun La première expérience (cône de semoule) montre que l’angle d’un tas ne dépend pas

de la quantité de grains. La quantité de lave n’explique pas la forme des cônes volcaniques

L’expérience du plan incliné montre que certains liquides coulent moins vite que d’autres : on dit qu’ils sont visqueux quand ils s’écoulent lentement. Le miel est plus visqueux que le shampoing, lui-même plus visqueux que l’eau. En ajoutant de la semoule au miel ou au shampoing, on augmente encore la viscosité.

L’expérience du plan horizontal et de la seringue montre que les liquides plus visqueux donnent naissance à un cône plus pentu.

L’enseignant veille à ce que le parallèle soit fait avec les pentes du volcan : les volcans explosifs (gris) émettent une lave plus visqueuse que les volcans effusifs (rouges).

4) Trace écrite


Séance 6Le Rôle des gaz.

Résoudre un défi : construire une maquette de volcan


Savoir qu’un volcan contient une cheminée et une chambre magmatique Comprendre que la pression des gaz est le moteur principal de l’éruption volcanique Comprendre que la pression des gaz est élevée, plus l’éruption est explosive


Lexique : pression

DÉROULEMENT

1) Rappel de la séance et émergence de la question initiale.

Reprendre les notions travaillées précédemment

« Nous avons montré que le cône volcanique était formé par l’accumulation des matériaux éjectés lors de l’éruption et que la viscosité de la lave expliquait l’étalement plus ou moins prononcé de ce cône. Pour faire fonctionner notre modèle, nous avons soufflé dans une paille : c’est donc l’air soufflé qui a poussé la semoule. »

Et dans la réalité : y a-t-il de l’air, ou d’autres gaz, émis par le volcan ?Revenir sur la description des éruptions de la séance 2 et constater qu’en effet des gaz sont émis et sortent par le même endroit que la lave (le cratère). Amener les élèves à s’interroger sur le rôle de ces gaz : est-il possible que ces gaz « poussent » la lave vers l’extérieur ?

S’intéresser à des gaz et des liquides plus accessibles aux élèves « Connaissez-vous des cas où des gaz sont “mélangés” à des liquides ? »Prendre le cas des boissons gazeuses. L’enseignant demande ce qui se passe quand on secoue une bouteille de boisson gazeuse avant de l’ouvrir. Il demande des précisions : « Qu’est-ce qui déborde ? du gaz ? du liquide ? les deux ? »

La discussion permet de s’accorder sur le fait qu’il y a des bulles et que ces bulles, une fois répandues sur la table (ou les vêtements…), vont mouiller cette table. Cela signifie que du liquide a été éjecté : le gaz est capable d’entraîner le liquide vers le haut.L’enseignant veille à ce que tous les élèves fassent bien le parallèle avec le volcan : le gaz est capable de pousser la lave à l’extérieur. Il faut beaucoup de gaz pour faire sortir ces tonnes de lave.

2) Recherche et expérimentationMatériel : un verre transparent si possible avec bouchon (pot à moutarde), vinaigre, liquide vaisselle, bicarbonate de sodium.Proposer de faire beaucoup plus de bulles avec du vinaigre et du bicarbonate de sodium. Il prépare une expérience avec :


- un gobelet ou un verre transparent, rempli (à 1/4 environ) par du vinaigre ;- une coupelle avec 1 cuillère à soupe de bicarbonate de sodium.


L’expérience est réalisée collectivement : lorsqu’on verse le bicarbonate de sodium dans le verre, les élèves observent un fort dégazage (on entend l’effervescence), formation de grosses bulles…Amener les élèves à faire le lien avec le type d’éruption représentée par l’expérience ils parlent d’éruption effusive puis réfléchissent sur ce qui pourrait permettre de la rendre explosive. « Il faudrait plus de gaz », « plus de pression ».L’expérience est alors renouvelée en ajoutant plus de vinaigre, plus de bicarbonate.Vidéo de l’expérience : http://www.fondation-lamap.org/page/178/compl%C3%A9ments- s%C3%A9quence-1-volcans#video1.6

3) Fabrication de la maquette du volcanPrésenter le défi :

« Concevoir un ou des modèles simples et fonctionnels permettant de simuler et comprendre : le processus d’une éruption volcanique et les modalités de construction d’un volcan ».

Laisser les élèves imaginer le dispositif. Les amener à réinvestir les connaissances et compétences acquises lors des séances précédentes.Penser à garder des traces photos et/ou vidéos de l’éruption modélisée pour nous l’envoyer.

4) Trace écrite et conclusion

Demander aux élèves de dessiner leur maquette dans cahier d’expériences et d’en expliquer le fonctionnement.



Séance 7 Anatomie d’un volcan

OBJECTIFSConnaissance :

connaître l’anatomie d’un volcan : cône, cheminée, chambre magmatique

Compétences Interpréter les résultats, en tirer une conclusion ; Formaliser une partie de sa recherche sous forme écrite ou orale.

Lexique : magma, chambre magmatique, cheminée

DÉROULEMENT

1) Question initiale : demander aux élèves de représenter un schéma en coupe de volcan tel qu’ils l’imaginent

2) Mise en commun : comparaison des différentes représentations, mise en évidence des points communs et des différences. Faire apparaitre les éléments qui doivent figurer sur le schéma.

Proposer un schéma de la maquette et à coté un volcan en coupe en nommant les différents éléments : cône, cratère, cheminée, chambre magmatique, magma, lave, cendres…

3) Synthèse écriteRédiger par écrit un bilan qui retracera le déroulement d’une éruption volcanique. Guider les élèves par des questions du type

D’où vient la lave ? Comment sort-elle ? Par où sort-elle ? Que devient la lave qui est sortie ? Comment se forme le cône volcanique ? Etc.

Séance 8: Sortie au muséum des volcans

Structure de la terre/plaques tectoniques

OBJECTIFS : Savoir de quoi est constitué l’intérieur de la Terre afin de comprendre le

phénomène d’éruption volcanique. Comprendre les mouvements en jeu sur la croûte terrestre. Connaître le vocabulaire suivant : plaques tectoniques ; croûte terrestre ; manteau noyau.

DÉROULEMENTSortie au muséum des volcans

Rédiger un compte rendu de la visite au muséum


Séance 9Les volcans du Massif Central

Objectif : Savoir qu’il existe des volcans endormis en France

Déroulement :

1) Rappel sur les deux types d’éruptions .

2) Etude documentaire individuelle (ou par groupes) puis questionnaire. (Voir Annexe 7 Les volcans du massif central)

1. Dans quelle région et quelle montagne se trouve la chaîne des puys ? (Auvergne et Massif Central)2. Combien y a-t-il de volcans en Auvergne ? (plus de 1000)

3. Quand sont apparus les premiers volcans en Auvergne ? (25 millions d’années)4. Quand est apparu le dernier volcan ? (3 500 ans)

5. Le puy de dôme s’est-il formé d’une éruption effusive ou explosive ? (explosive) Pourquoi ?(nuées ardentes, lave visqueuse, pic et dômes)

Les élèves répondent aux questions et peuvent s’entraider.

3) Mise en commun collective .

4) Trace écrite .


Documents

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