sciences de la vie et de la Terre

Le libellé de l'activité est le suivant : "Tracer un schéma de la structure du globe terrestre en plaçant les légendes de façon précise". Il est spécifié par oral que l'activité doit être réalisée en classe et qu'aucune source documentaire ne sera utilisée. Afin de mettre les élèves en confiance, il est préciser que le travail n'est destiné qu'à mettre en évidence ce qui est déjà connu et qu'il ne sera pas noté. Après quelques déclarations préliminaires du type "La quatrième c'est loin" ou "Je n'aime pas la géologie", les élèves se mettent au travail de façon individuelle dans la partie de leur classeur réservée aux activités.

Le schéma le plus courant est de ce type. Il représente des couches concentriques qui sont nommées par des "étiquettes" appartenant au vocabulaire courant et ne disant rien sur leur nature ou leur propriété. Il faut noter que l'atmosphère n'est pas souvent représentée et que l'hydrosphère ne l'est jamais.
Plus élaboré, ce schéma a été tracé avec un compas dans un souci de respecter des proportions présumées qui s'avèrent très inexactes. Le vocabulaire mélange les dénominations courantes et scientifiques qui apparaissent comme perturbant les premières. La légende lithosphère, mal positionnée, montre la difficulté à insérer le savoir "savant" dans le savoir "commun".
De rares schémas sont mis en couleur. Le code de couleur adopté est révélateur d'une opinion implicite sur la nature des couches.
De très rares schémas font appel à des propriétés comme ici les plaques tectoniques et la couche visqueuse.
Ce schéma est le seul qui cite explicitement les corps composant une des enveloppes. Encore s'agit-il de notions issues de la classe de seconde.

Après quelques minutes consacrées à l'observation silencieuse des schémas des différents élèves, le professeur fait réaliser au tableau par plusieurs élèves successivement une synthèse représentant les différents éléments qui font l'objet d'un consensus. Les interventions des élèves pour guider leur camarade au tableau sont nombreuses et aboutissent à des conflits de terminologie et de représentation. Certains élèves prennent l'initiative de corriger leur représentation initiale au vu de la synthèse mais ils ne sont pas encouragés à le faire.

On remarquera que les représentations initiales des élèves de première concernant ce sujet incorporent une partie du schéma réalisé en quatrième par cette génération, c'est à dire celle ayant été en quatrième en 2006/2007, avec les distinctions croûte/manteau et plaques/asthénosphère.
Pour les élèves des génération suivantes, seule la distinction lithosphère/asthénosphère est attendue.
A noter également que le schéma incorpore toujours le noyau qui n'est pas abordé dans les programmes de quatrième et parfois les enveloppes fluides qui ont été étudiées en seconde. Il est probable que la culture scientifique des élèves concernant la structure de la Terre soit essentiellement liée à des médiatisations non scolaires, les notions acquises en quatrième et en seconde viennent modifier à la marge ces représentations issues du milieu familial, des lectures, et des documents multimédia.

Le schéma synthétique initial étant présent au tableau, la question est posée des sources de cette représentation. Au cours du dialogue apparait rapidement l'idée que cette structure n'est pas connaissable par l'observation directe, les forages les plus profonds ayant atteint 15 000 mètres environ. Quelques élèves précisent que l'on a dû utiliser les séismes pour cela, ce qui constitue une ouverture vers une approche des méthodes géophysiques. Il est donc convenu que la connaissance de la structure interne de la Terre ne peut être approchée que par des méthodes indirectes donnant lieu à des déductions et des calculs. Cela débouche sur une problématique qui est celle du premier chapitre : "Comment les connaissances sur la structure profonde du globe ont-elles été acquises ?"

Face aux imprécisions de vocabulaires apparues lors de la mise en commun des schémas initiaux, certains élèves expriment le désir d'avoir tout de suite un schéma scientifiquement exact et correctement légendé dans leur classeur. Il faut alors expliquer que ce premier schéma représente un point de départ qui va être modifié et précisé progressivement aux cours des différents chapitres. Il ne s'agit pas à proprement parler d'un objet à mémoriser en vue d'une restitution. La proposition est faite d'y revenir dans les semaines suivantes.

La suite de la progression est construite de la même façon par des conflits entre des représentations acquises et de nouveaux faits.

Comment déterminer la composition des roches ?
Comment procède le géologue sur le terrain ?
Comment mesurer et modéliser les mouvements des plaques ?
Comment modéliser la formation d'un océan comme l'Atlantique ?
Comment se forme la lithosphère océanique ?
Comment l'énergie interne de la Terre est-elle dissipée ?

Tout au long de la démarche, les schémas de synthèse successifs ont été l'occasion de mettre en forme des éléments qui viennent modifier ou affiner la représentation initiale. Ces schémas étant partiels, il n'a pas été fait de comparaison avec le schéma initial. A la fin du dernier chapitre un schéma bilan est construit qui insiste sur les aspects thermiques et gravitaires de la dynamique des enveloppes internes de la Terre. Il est alors nécessaire de se pencher sur la représentation initiale pour rendre l'élève conscient de ce qu'il a appris. Des évaluations de type "restitution organisée des connaissances" et "pratique du raisonnement scientifique" ont été organisées ainsi que quelques évaluations de pratiques expérimentales. En ce début de première S elles montrent une assez bonne maîtrise des notions mais des difficultés à respecter les consignes de mise en forme des restitutions et des raisonnements.

A la fin de la partie "Sciences de la Terre" du programme de première S, au moment où les schémas initiaux ont été ramassés pour préparer ce travail, une discussion libre sur l'origine de ces représentations initiales a été lancée. La majorité dit ne pas savoir exactement quand ils ont appris cette structure. Pour eux "c'est comme si ils l'avaient toujours su". Une bonne partie dit avoir fabriqué ce schéma à partir de lectures ou de documents télévisuels.