I.      Présentation : un Atelier de Pratiques Scientifiques, pourquoi et comment ?


1.  Problématique
La création de l'atelier de Pratiques scientifique a été demandée à l'académie dans le but de développer le pôle scientifique du collège afin de valoriser l’image d’un collège appartenant à un Réseau d’Education Prioritaire  ainsi que l'image des élèves qui le fréquentent.

2.  Objectifs :
Il est l'occasion pour les élèves motivés par les sciences de pratiquer et d’approfondir leurs connaissances, il permet de les inciter à s'orienter vers des études scientifiques, voire de susciter des vocations.

3.  Action :
Il permet l'étude d’un sujet scientifique pas obligatoirement au programme avec une approche différente de celle des cours.

II.      Description de l'action : un Atelier de Pratiques Scientifiques qu'est-ce que c'est ?

  1.      Décloisonnement des sciences au collège
Dans l'atelier, nous sommes plusieurs professeurs de matières scientifiques différentes à assurer l'encadrement.
Il s'adresse à des élèves de différentes classes et de différents niveaux (4ème et 3ème).
Le travail s'y fait souvent en petits groupes.
Les activités de l’Atelier du Collège Massenet-Fourneyron se déroulent en différents lieux : salles de SVT, salle de physique, CDI, salle informatique, salle vidéo et quand cela est nécessaire en dehors du collège : terrain, laboratoires, musées, etc. 

  2.   « La recherche scientifique » : une activité pour tous, élèves, professeurs ou chercheurs.

-     Nous avons toujours mis les élèves en contact avec le monde de la recherche, par des visites de laboratoires, des rencontres avec des chercheurs.
-     Les supports de recherche sont variés : sortie de terrain, publications des chercheurs, sites universitaires ou d’organismes de recherche comme celui de la NASA, échange d’e-mails avec des chercheurs, livres ou scientifiques, vidéo etc.…
-      L’enseignant n’est pas omniscient, aussi les recherches, les analyses de documents scientifiques se font souvent élèves et enseignants encadrant en même temps, et les découvertes sont souvent conjointes.
-     Durant toutes ces années, nous avons eu l'occasion de travailler avec :

Hervé Jacquemin géologue de l'Ecole des Mines de St-Etienne,
Jean-Claude Berthon biologiste et Marie-Christine Gerbe volcanologue de l'université Jean Monnet de St Etienne,
Anne-Marie Mollet botaniste de l'Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand,
Olivier Merle et Tim Druitt, tectonicien et volcanologue du centre de recherche volcanologique de l'université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand,
Jacques Durieux volcanologue,
Jean-Marc Barnola du laboratoire de glaciologie de l'université Joseph Fouret à Grenoble,
Jean Bonnevial Ingénieur Météo France,
Paolo Laj atmosphériste de l'université de Clermont-Ferrand,
André Schaaf professeur de Géologie de l'université de Strasbourg,
Georges Serafino et James Johnson de la NASA.

Dans tous les cas nous avons toujours été très bien accueillis par tous ces scientifiques.

  3.   Ouverture du Collège et du REP sur l’étranger

-     L'atelier travaille en partenariat avec des collégiens islandais avec lesquels nous échangeons des informations et des connaissances pour réaliser une production commune sur un thème commun.

-     L'anglais étant l'outil de la communication scientifique, l'échange (e-mail et échange effectif d'élèves) avec l'école islandaise, les recherches Internet, la correspondance avec des chercheurs du monde entier et l'étude des publications de chercheurs français nous permettent de montrer aux élèves la nécessité absolue de posséder cette langue et donnent à certains, une motivation pour travailler cette matière placée ici hors de son contexte purement scolaire.

    4.   Un collège inventif, actif, productif et qui se montre.

-     La synthèse des recherches effectuées peut présenter des formes variées : puzzle géant, brochure, site Internet, manipulations animations, vidéo, diaporama.

-     Par sa participation à des manifestations scientifiques comme « Expo sciences », « la Science en Fête », « les journées nationales de l’environnement », l'Atelier montre son travail au public et s'impose donc une évaluation.

III. Contexte : un Atelier de Pratiques Scientifiques où ça se trouve et comment ça fonctionne ?

1.   Cadre institutionnel

Les Ateliers de Pratiques Scientifiques sont proposés par l’Académie aux établissements qui le souhaitent (une vingtaine dans l’Académie de Lyon). Ils concernent des élèves volontaires de 3ème et 4ème. L’horaire hebdomadaire est de 2 heures sur une plage banalisée de l’emploi du temps de l’établissement, et inclus dans l’emploi du temps des élèves inscrits.

2.   Le financement

L'Atelier est accompagné de 2 HSA pour l’ensemble des professeurs qui l’encadrent.

Le budget fonctionnement est assuré par la MAAC (Mission Académique d'Action Culturelle) à hauteur d'environ 2000 à 5000 F par an et par le Conseil Général de la Loire qui attribue tous les ans une somme de 3000 F pour le fonctionnement et une somme variable d'environ 2000 F pour le projet en cours sur demande particulière.

En fonction du type de projet, le financement est complété par des subventions spéciales du Conseil Général, de la Mairie du Chambon-Feugerolles, du REP du Chambon-Feugerolles, de la DIREN (Direction Départementale de l'Environnement), la Région Rhône Alpes. Les actions liées à l’appariement avec un établissement étranger (un établissement scolaire - Snælandsskòli - de Kópavogur en Islande depuis janvier 1999) sont aussi financées par le Rectorat et l'Union Européenne (Agence Socrates) dans le cadre d'un montage de dossier LINGUA E.

IV. l'Atelier de Pratiques Scientifiques du collège Massenet-Fourneyron de 1994 à 2000

    Les sujets abordés et les projets menés sont laissés à l'entière liberté des professeurs et des élèves investis dans cet atelier.

Depuis sa création au collège nous avons déjà abordé les sujets suivants :

"le fleuve Loire dans le département de la Loire", travail mené sur deux ans comprenant une étude géologique des terrains traversés par le fleuve avec réalisation d'un puzzle géant (1,30 m x 1,80 m) des grandes unités géologiques du département de la Loire et d'une étude de la faune de la flore et de l'activité humaine, le tout étant consigné dans un numéro spécial de 50 pages du journal de la ZEP du Chambon-Feugerolles "Echos d'Ondaine".

V.  "Arrêtons de nous pomper l'air !!!" : l’Atelier en 2000/2001

L'Atelier travaille depuis deux ans en partenariat avec le Snælandsskòli (Islande) sur un thème général : Problèmes environnementaux et solutions et plus particulièrement sur l'étude de l'impact de la circulation automobile sur la qualité de l'air. Le titre de son action est "Arrêtons de nous pomper l'air !!!"

  1.   Fiche technique

a.   Une équipe pluridisciplinaire

l’encadrement est assuré :
de façon permanente par un professeur de SVT et un professeur de mathématiques
de façon ponctuelle par trois professeurs supplémentaires
un professeur de SVT
un professeur de sciences physiques
un professeur de maths informatique
et de façon occasionnelle par un professeur d’anglais, la documentaliste du collège et un aide éducateur.

b.   Nombre d’élèves concernés : 17 élèves

c.   Thème étudié

Connaissance de l'air : origine, composition, variations ;
Pollution de l'air : identification, sources, conséquences ;
Moyens de lutte contre la pollution : comportements individuels, recherches scientifiques et industrielles, impact plus particulier de la circulation automobile.

d.   Disciplines concernées

Géologie - Biologie - Mathématiques - Sciences Physiques

e.   Supports techniques

Informatique – Internet - vidéo

f.    Partenaires scientifiques

L'AMPASEL (Association de Mesure de la Pollution Atmosphérique de Saint-Étienne et du département de la Loire), avec Nicolas Lepelley
La Faculté des Sciences de Saint-Étienne, avec Georges Vitel, géologue,
La Faculté des Sciences de Clermont-Ferrand, avec Paolo Laj atmosphériste,
La Faculté des Sciences de Grenoble, laboratoire de glaciologie avec J.F. Barnola
Le Centre Départemental de Météorologie de Bouthéon
Un Centre de Contrôle Technique des Véhicules Automobiles
Centre de recherche du constructeur automobile Peugeot
La STAS (Société de transport de l'agglomération stéphanoise)
Un médecin pneumologue ou allergologue.      
Centre National de Météorologie Islandais
Ecole du Snælandskòli de Kópavogur en Islande

2.   Descriptif du travail mis en place

Pour ces deux années scolaires l'Atelier de Pratiques Scientifiques s'intéresse au problème de la pollution atmosphérique, à ses causes et en particulier à celle sur laquelle le simple citoyen peut agir : la pollution par la circulation automobile.

Le but est d'étudier :

-     l'atmosphère terrestre et ses propriétés,

-     sa formation et son rôle dans le développement de la vie,

-     les modifications rapides entraînées par l'activité humaine, en particulier le poids du développement industriel,

-     les risques que cela fait courir à la planète entière (effet de serre, trou dans la couche d'ozone) et à la vie qui s'y trouve,

-     les solutions qui peuvent être apportées à ces problèmes : évoquer celles qui nous dépassent, proposer pour celles qui nous concernent, nous simples citoyens, comme par exemple la circulation automobile, des comportements nouveaux qui permettraient d'y remédier et de protéger ce patrimoine inestimable.

3.   Objectifs de connaissances

-     Connaissance de la composition chimique de l'air, de ses propriétés physiques et de ses variations selon le lieu, le moment et les conditions physiques du milieu.  

-     Connaissance de l'origine géologique de l'atmosphère terrestre.

-     Connaissance des polluants atmosphériques et de leurs sources.

-     Conséquences de cette pollution sur l'environnement et les êtres vivants.

-     Impact de la circulation automobile sur la qualité de l'air.

-     Relations entre la qualité de l'air et les conditions météorologiques.

-     Recherche de comportements nouveaux pour diminuer la pollution.

4.   Objectif méthodologique : Mise en pratique d'une démarche scientifique

-     Mise en évidence de certains composants ou polluants de l'air par la réalisation de manipulations pratiques.

-     Mise en évidence de l'impact de la pollution atmosphérique sur les êtres vivants par la mise en œuvre de dispositifs expérimentaux simples.

-     Mise en évidence des conséquences de la pollution atmosphérique sur l'homme,

-     Réalisation de mesures de ces composants ou polluants.

-     Gestion et organisation de données statistiques : courbes, graphiques, moyennes, histogrammes, camemberts, tableaux.

-     Utilisation de l'outil informatique et du réseau Internet.

-     Rédaction du site Internet du collège.

5.   Modalités pratiques

Cette étude se fait à partir

-     de la visite du laboratoire d'étude des atmosphères fossilisées dans les glaces arctiques et antarctiques à Grenoble,

-     de la visite du centre départemental de météorologie de Bouthéon,

-     de la visite d'ateliers de contrôle technique des véhicules automobiles,

-     d'entretiens avec des chercheurs de l'industrie automobile.

-     de réalisation, en laboratoire, d'expériences de mise en évidence des composants et polluants de l'air et de ses impacts sur l'environnement,

-     de recherche de documents sur le réseau Internet,

-     d'analyse de mesures réalisées par des laboratoires d'analyse de l'air,

-     du traitement de données en utilisant outil informatique,

-     d’échanges d'informations via Internet avec des collégiens islandais

-     d’échange par e-mail avec un ingénieur du Centre national de météorologie islandais

-     de l’échange scolaire (avec le Snælandskòli de Kópavogur en Islande)

6.   Plan de travail

a.   Année 1999/2000 : Connaître l'air

-     analyse chimique et propriétés physiques, variations.

-     recherche sur Internet et travail sur des données fournies par des laboratoires d'analyse de l'air,

-     étude de l'origine géologique de l'atmosphère terrestre,

-     réalisation d'expériences montrant ses qualités qui permettent la vie (libération d'oxygène au cours de la photosynthèse),

-     visite du laboratoire de glaciologie de Grenoble.

-     construction d'une frise montrant au cours des temps géologiques la formation de l'atmosphère terrestre.

-     rencontre avec un allergologue

-     réalisation d'un film vidéo : "impact de la pollution atmosphérique sur notre santé"

b.   Année 2000/2001, première partie : Les polluants

-     mise en évidence de quelques polluants atmosphériques et leurs origines,

-     étude de la pollution en Islande au cours de notre voyage à Kópavogur. L'Islande est un pays très grand (1/4 de la France) par rapport à sa population (environ 260 000 habitants) essentiellement concentrée autour de la capitale. Ce pays ne comporte que très peu d'industries polluantes, la seule source de pollution est la circulation automobile, autour de la capitale Reykjavik. Des mesures de la composition de l'air dans différents lieux de ce pays nous permettent de mettre en évidence la part exacte de la circulation automobile dans la pollution atmosphérique.

-     travail sur les données fournies par l'AMPASEL,

-     visite d'une station de mesure de la pollution atmosphérique à Firminy,

-     recherche sur Internet de données venant d'autres sites géographiques comparaison,

-     mise en évidence de l'impact de la circulation automobile à partir de quelques manipulations simples, comparaison des différents types de véhicules (essence, diesel, gaz) et de chiffres,

-     visite d'un centre de contrôle technique automobile,

-     les conséquences de ces pollutions sur l'environnement (effet de serre et trou dans la couche d'ozone)

-     conséquences sur la santé publique

-     poursuite de la réalisation du site Internet

c.   Année 2000/2001, deuxième partie : Quelques solutions

-     réflexion autour de ce que chacun pourrait faire,    

-     échanges avec des chercheurs de l'industrie automobile et avec les sociétés de transport en commun,

-     sortie de fin d'année à vélo

d.   Productions envisagées

-     L'extension de notre site Internet () par un schéma de l'atmosphère terrestre, des représentations statistiques de la composition de l'air et de ses variations, une frise montrant l'évolution de l'atmosphère terrestre au cours des temps géologiques, un tableau des différents polluants atmosphériques, la méthode d'utilisation des lichens comme bio-indicateurs ainsi que réalisation d'un film vidéo : « impact de la pollution atmosphérique sur notre santé » font parties des productions prévues pour cette année.

 page d’accueil du site de l’Atelier 

-     Une conférence débat est envisagée pour présenter l'ensemble du travail aux élèves du collège et aux différents partenaires du REP.

-     La participation à Expo sciences Loire, les 11 et 12 mai 2001, et aux journées nationales de l'environnement le 5 juin 2001 permet de présenter à un large public le travail de ces deux années.

VI. Analyse : L'atelier, ça va et ça vient, mais c'est bon !

1. Des difficultés, bien sûr !

-     Le travail en petits groupes pour les élèves sur des sujets variés est difficile à mettre en œuvre car les élèves n'ont pas tous une démarche personnelle et la rigueur suffisante pour faire avancer le travail, même si on leur donne un plan de travail, ils ne savent pas trop où aller et il est quasi nécessaire d'être présent dans le groupe de façon permanente, il est donc indispensable d'être assez nombreux pour encadrer cet atelier et alors un autre problème survient, trouver le temps de se concerter avec tous les membres de l'équipe. Ce qui est difficile pour des raisons d'emploi du temps et d'une augmentation importante de notre temps de travail.

-     Le travail sur des sujets nouveaux aussi bien pour les élèves que pour les enseignants ralentit quelquefois de façon importante la progression. Sur certains sujets la recherche de documentation prend énormément de temps comme c'est le cas pour la partie concernant l'évolution de l'atmosphère depuis la création de la terre sujet pour lequel, les informations sont rares.

-     Pour mener à bien ce genre de projet il est nécessaire de s'investir à fond et de donner beaucoup de temps et d'énergie, ce qui n'est pas aussi simple quand on a une famille et un temps plein par ailleurs.

2. Des moments rares

-     La recherche de documentation nous emmène parfois très loin sur Internet après des tours et des détours par de nombreux sites de vulgarisation, d'éditions scientifiques, universitaires français et étrangers où une chaîne de solidarité nous renvoie d'un site à un mail transmis à un autre chercheur plus spécialisé jusqu'aux États Unis où nous nous permettons, nous, petit enseignant et collégiens d'un collège REP de la banlieue stéphanoise, d'interpeller des chercheurs de la NASA qui ont sans aucun doute bien autre chose à faire, mais qui nous répondent. Nous avons deux réactions une réponse très courtoise et cordiale d'un des chercheurs qui nous indique quelques ouvrages scientifiques publiés sur Internet où nous pouvons trouver des éléments de réponses et une réponse agacée d'un autre chercheur qui trouve que nous ne sommes pas très bons pour utiliser Internet mais qui malgré son agacement nous donne enfin des adresses de sites qui recèlent exactement les informations que nous recherchons, il nous a fallu plusieurs mois pour en arriver là, mais quelle joie d'y être parvenu et quel parcours !

-     Les rencontres avec les scientifiques et les visites des lieux de recherche sont toujours source de moments particuliers de bonheur et d'enrichissement aussi bien pour les élèves que pour les professeurs. Par exemple la visite du laboratoire de glaciologie de l'université Joseph Fouret de Grenoble, où au moins six chercheurs sont à la disposition du groupe, pendant une demi-journée, pour nous montrer et nous expliquer leur travail., même les élèves qui ont un niveau faible se passionnent pour cette visite posent des questions d'une grande pertinence, touchent et manipulent, il y a tellement à voir que nous ne pouvons terminer la visite car nous devons rentrer, tous sont d'accord pour prolonger un peu la visite et tant pis si nous arrivons en retard. Pendant le retour dans le car, ils en parlent et en reparlent, ce fut un moment fort.

-     Un autre moment très fort de ce projet est l'échange franco islandais. Pour la deuxième fois nous souhaitons pour compléter notre étude nous rendre en Islande où la pollution atmosphérique est quasi inexistante, et exclusivement limitée à la circulation automobile dans les agglomérations autour de la Capitale Reykjavik. Nous sommes déjà appariés avec le Snælandsskòli de Kópavogur depuis 1999 et nous décidons (cerise sur le gâteau) d'organiser un nouvel échange. Le problème majeur est de trouver le financement, mais pour cela on y arrive toujours. Le voyage en Islande se déroule pendant les vacances de Pâques 2001 :

« Un mois avant nous décomptons les jours, enfin nous partons avec quelques difficultés (une grève à la SNCF débute la veille de notre départ), mais nous partons, pour la plupart d'entre nous c'est la première fois que nous prenons l'avion, quelle excitation ! mais quel nœud à l'estomac ! et voilà deux semaines de découverte de ce pays fantastique, des habitants et de leur mode de vie quelquefois un peu déroutant pour nous, surtout quand nous observons la grande décontraction des élèves pendant les cours dans les écoles islandaises. Nous visitons quelques sites remarquables, je ne crois pas que j'imaginais une telle beauté. À Gulfoss, devant ces chutes d'eau magnifiques, je vais remercier le professeur qui m'a permis de venir et de voir tout cela. Quels souvenirs ! et puis dans quelques jours, c'est nous qui accueillons nos correspondantes islandaises (il n'y a que des filles), j'espère qu'elles apprécieront autant que nous et j'ai vraiment hâte de les revoir. » Sandra

MONDON Brigitte, SVT
TONSOT Gilles, maths
DAUJEAN Christophe, Sc. Ph.
BATTISTA Maryse
BOUQUET Christophe (aide éducateur)
CAUCHOIS Michel
MIRANDON J.-P.