La géophysique au cycle 3 (cm1, cm2, 6e)
Que dit le programme officiel (en vigueur à la rentrée 2022) ?
La construction des concepts scientifiques s’appuie sur la démarche scientifique, qui exige la formulation d’hypothèses et leur mise à l’épreuve par des expériences.
L’étude des mouvements de la Terre permet la construction progressive de modèles simples de la structure de notre planète qui donnent l’opportunité d’expliquer une grande diversité de phénomènes naturels et aident à les prévoir.
La réalisation de mesures et l’utilisation de certains modèles font appel aux mathématiques et, en retour, ils donnent aux élèves des objets de contextualisation. Les exemples utilisés sont le plus souvent issus de l’environnement des élèves, devenant ainsi source de sens pour eux.
L’étude de la dynamique de la Terre fait partie de la thématique : La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement.
Attendus de fin de cycle :
- Situer la Terre dans le système solaire et caractériser les conditions de la vie terrestre.
- Identifier des enjeux liés à l’environnement.
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 naturels (tempêtes, inondations, tremblements de terre) à des risques pour les populations.
- Phénomènes géologiques traduisant l’activité interne de la Terre (volcanisme, tremblements de terre, etc.)
- Aménagements de l’espace par les humains et contraintes naturelles ; impacts technologiques positifs et négatifs sur l’environnement.
Exemples de situations, d’activités et de ressources pour l’élève :
- Commenter un sismogramme.
- Étudier un risque naturel local (risque d’inondation, de glissement de terrain, de tremblement de terre, etc.).
- Mener des démarches permettant d’exploiter des exemples proches de l’école, à partir d’études de terrain et en lien avec l’éducation au développement durable.
Repères de progressivité :
La mise en relation des paysages ou des phénomènes géologiques avec la nature du sous-sol et l’activité interne de la Terre peut être étudiée dès le CM. Les explications géologiques relèvent de la classe de 6e. Il faudra veiller à une cohérence avec la progression des outils mathématiques pour que l’apprentissage et la maîtrise des notions soient optimales.
La réalisation d’un sismomètre peut faire partie de la thématique : Matériaux et objets techniques.
Attendus de fin de cycle :
Concevoir et produire tout ou une partie d’un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin.
Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information.
Cette vidéo permet de comprendre comment un sismomètre mesure le mouvement du sol et comment on obtient un signal lisible par un ordinateur © Epos-France
Connaissances et compétences associées :
- Notion de contrainte.
- Recherche d’idées (schémas, croquis, etc.).
- Modélisation du réel (maquette, modèles géométrique et numérique), représentation en conception assistée par ordinateur.
Exemples de situations, d’activités et de ressources pour l’élève : en groupe, les élèves sont amenés à résoudre un problème technique, imaginer et réaliser des solutions techniques en effectuant des choix de matériaux et des moyens de réalisation dans le respect de contraintes notamment environnementales (réduire la consommation d’énergie, utiliser des matériaux recyclables, etc.).
Ressources pédagogiques
Les activités présentées sont classées en deux catégories : celles qui donnent des informations sur l’origine des séismes et celles qui donnent des informations sur l’étude et les effets des séismes. Certaines sont à utiliser comme une activité documentaire, d’autres sont illustrées par une expérience qu’il vous est possible de reproduire avec du matériel commun.
Comprendre l’origine des séismes
- Page “Origine et effets des séismes” : cette page offre des réponses à une douzaine de questions fréquentes relatives à l’origine et aux effets des séismes. Vous y trouverez également un aperçu des fiches pédagogiques ci-dessous au format image.
- Fiche pédagogique “Des séismes lunaires ?” (pdf) : en commençant par un peu d’histoire, cette ressource présente les différentes activités sismiques propres à la Lune, et en donne une explication. Une expérience simple à réaliser permet d’illustrer ces principes.
- Fiche pédagogique : “Origine des séismes en france” (pdf) : deux formes de séismes différents sont détaillées sur le plan théorique, puis sont comparées avec des situations réelles en France. Cette fiche est complétée par un article détaillé.
- Fiche pédagogique “Origine des séismes : une cuisine planétaire” (pdf) : lLes mouvements internes de la terre – qui induisent les séismes – sont comparés aux mouvements de la pâte d’un gâteau marbré au chocolat durant la cuisson. La recette du gâteau est explicitée, afin de vous permettre de reproduire l’expérience.
- Fiche pédagogique “Volcans et séismes” (pdf) : après avoir présenté les volcans (les différents types, l’origine, etc…), une expérience à réaliser soi-même permet de recréer les conditions d’éruptions d’un volcan, et de mettre en exergue le lien entre séisme et volcanisme.
- Fiche pédagogique “Déformations, failles et séismes” (pdf) : une expérience facile à réaliser met en évidence les mécanismes de déformation de la croûte terrestre qui sont à l’origine des failles.
- Fiche pédagogique “Comment les scientifiques savent quelle est l’origine de séismes ?” : Livret / Kakémono 1 / Kakémono 2 (pdf CNRS-INSU © Méduse Communication – Février 2023)
Étudier les séismes et leurs effets
- Fiche pédagogique “Les ondes sismiques” (pdf) : une expérience simple à réaliser montre le déplacement d’ondes dans de la matière, puis les différents types d’ondes existantes sont décrites et expliquées.
- Fiche pédagogique “Mesurer les séismes : les sismomètres” (pdf) : l’histoire du sismomètre – instrument de mesure des séismes – de l’Antiquité à nos jours. Une expérience permet de transformer son smartphone en sismomètre.
- Fiche pédagogique “Conséquences des séismes” (pdf) : une expérience permet de montrer l’impact d’un séisme sur le terrain, par l’effet de résonance. Une autre expérience montre “l’effet de site”, et enclenche la liquéfaction des sols.
- Page “Séismes majeurs en France” : ces événements sismiques sont décrits dans la rubrique “Sismicité de France”. Sur cette page vous pourrez visualiser et télécharger les plaquettes informatives de ces séismes.
- Page “Le Teil, 11 novembre 2019, un séisme laboratoire” : cette page décrit en détail la mobilisation des scientifiques pour étudier et comprendre ce séisme qui s’est produit dans la région de Montélimar et a généré d’importants dégâts.
Crédits : Les fiches pédagogiques pdf à télécharger ci-dessus ont été réalisées par Eric Beucler et Aurore Delahayes dans le cadre de l’infrastructure de recherche Résif-Epos (devenue en octobre 2023 Epos-France). Elles sont utilisables en classe sans restriction mais doivent faire l’objet d’un citation pour toute autre utilisation (“Crédits : E. Beucler, A. Delahayes – Epos-France”)