Ateliers animés par Libre Cueillette

Changement climatique, biodiversité et développement durable

• L’association Libre Cueillette propose des ateliers pour les écoles primaires, les collèges et les lycées (adaptation possible pour les centres de loisirs)
  
• Adaptation du contenu selon l’âge des élèves et les attentes des enseignants
  
• 7 séances de 1h15 (15 mn de prise de contact – 45 mn de travail – 15 mn d’échanges et restitution

RÉALISATION D’UNE MAQUETTE ÉVOLUTIVE (avec photo après chaque atelier) de l’enceinte de l’école et de ses environs proches

SOMMAIRE

• 1er atelier: État des lieux
• 2ème atelier : L’atmosphère terrestre
  
• 3ème atelier : L’effet de serre et le changement climatique
• 4ème atelier : Réduire sa contribution au changement climatique (I)
  • En changeant son mode de vie
• 5ème atelier : Réduire sa contribution au changement climatique (II)
  • En changeant son environnement pour lutter contre la canicule
• 6ème atelier : Réduire sa contribution au changement climatique (III)
  • En changeant son environnement pour lutter contre le vent en tempête, la pluie, le froid
• 7ème atelier : La cour devient un jardin extraordinaire
  • Un jardin pédagogique
  • Un jardin ludique

Groupe scolaire Aristide Briand, Anglet	Groupe scolaire Evariste Galois, Anglet

1er atelier: État des lieux

• Décrire l’école et son environnement
• Voir si cela correspond à la carte et la vue du dessus
• Assemblage des premiers éléments de la maquette par les élèves et placement des modules sur la carte.

Outils : Carte préalablement imprimée en grand format (A2 = 4 feuilles A4) – Photos de chaque face des bâtiments qui composent l’établissement scolaire et impression proportionnellement au format de la carte: avant l’atelier, elles auront été collées sur du carton et découpées en réservant des pattes pour le collage et l’assemblage par les élèves.

Liste non limitative de questions pour affiner l’observation et la description des lieux

• Y a-t-il de la végétation ? Arbres, haies, pelouses, bacs. Les positionner sur la carte.
• Y a-t-il un potager dans l’école ? Des arbres fruitiers ? Des petits fruitiers (fraisiers, framboisiers, cassissiers, ronce à mûres, groseilliers…) ?
• Y a-t-il de l’eau ? Un fleuve, une rivière, un ruisseau, une mare, une fontaine, un bassin d’orage…
• Quand il pleut, que fait-on ? Y a-t-il un préau ? Est-ce qu’on s’y bouscule ? Y a-t-il des flaques dans la cour ? Où va l’eau ?
• Quand il y a du vent, d’où vient-il ? Est-il parfois très fort ? Est-ce que des arbres, des branches sont tombées à proximité ? Y a-t-il des endroits plus exposés, plus abrités ?
• Quand il fait très chaud, y a-t-il un coin d’ombre pour s’abriter du soleil ? Fait-il très chaud aussi en classe ? Est-ce que les rayons du soleil entrent dans la classe ?
• Y a-t-il des volets extérieurs ou des stores aux fenêtres ?

Enseignements : Pratique du français à l’oral – Géographie locale : commentaire de cartes, de vues du dessus – Prendre conscience de son environnement quotidien – contribution collective à la fabrication de la maquette en assemblant des modules : réflexion, collaboration, manipulation fine.

Simulation d’un volcan en éruption	Eau H2O, Dioxyde de carbone CO2, Azote N2, Oxygène O2

2ème atelier : L’atmosphère terrestre

La Terre est entourée d’une couche invisible, l’atmosphère. Elle est formée de plusieurs gaz qui composent l’air. On sent la présence de l’air lorsqu’il bouge et fait trembler les feuilles des arbres, il se parfume de l’arôme des fleurs (acacias, lilas, chèvre-feuille…), de l’odeur de l’herbe coupée, des senteurs de la forêt après la pluie. Il nous fait peur lorsque le vent se transforme en tempête et soulève la mer en d’énormes vagues. Il soutient le vol des insectes (abeilles, papillons), des oiseaux, des chauves-souris, mais aussi des avions, des parapentes. Il pousse la voile des bateaux, des kitesurfs…

La Terre est très chaude à l’intérieur, si chaude que, parfois, la croûte terrestre craque et se perce. Des laves et des roches brûlantes jaillissent des volcans ou s’écoulent des failles. Elles sont poussées par des gaz : principalement de l’eau sous forme de vapeur parce qu’elle est très chaude, mais aussi d’autres gaz qui se mêlent à l’atmosphère autour de la Terre.

Expérience: simulation d’un volcan en éruption (schéma ci-dessus) – Indication des gaz qui s’en échappent.

Nous allons nous intéresser à deux d’entre eux qui nous concernent directement : le dioxyde de carbone CO2 et l’oxygène O2. Comment les distingue-t-on ?

a) Expériences sur le dioxyde de carbone CO2

• En soufflant au moyen d’une pipette dans un verre d’eau de chaux incolore, on observe qu’elle se trouble et qu’un précipité blanc de calcaire insoluble se dépose au fond du récipient sous l’action du dioxyde de carbone CO2 contenu dans l’air expiré. Joseph Black (1728-1799)
• A l’inverse, des gouttes d’acide chlorhydrique versées sur du calcaire ou du marbre provoquent une ébullition. Le gaz qui s’en échappe, plus lourd que l’air, demeure au fond du récipient où a été placée la roche. Si on y plonge une bougie allumée, elle s’éteint. Ce gaz est du dioxyde de carbone CO2. Cavendish (1766)
• Habitant à proximité d’une brasserie, Priestley (en 1772) observe que le dioxyde de carbone CO2 se dégage des cuves lors de la fermentation du malt (transformation des sucres en alcool sous l’action de levures pour produire de la bière). Constatant sa capacité à se dissoudre dans l’eau, il met au point des méthodes de préparation d’eaux gazeuses.
• Dans la vie courante: Entartrage des canalisations

La dureté de l’eau est principalement causée par la présence d’ions Calcium (Ca²⁺), Magnésium (Mg²⁺) et Bicarbonate (HCO₃^–) dans l’eau. Le calcaire (carbonate de calcium : CaCO₃) est omniprésent dans la nature en tant que calcite, marne, craie et marbre. Il est très difficilement soluble. En revanche, il devient facilement soluble par réaction chimique avec de l’eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO₂) et se transforme en di-hydrogénocarbonate de calcium Ca(HCO₃)₂ que l’on va retrouver notamment dans l’eau potable. Lorsque cette eau est chauffée, l’équilibre chimique s’inverse et conduit de nouveau à la précipitation et la cristallisation du calcaire (calcification) sous forme de CaCO₃.

Ca²⁺ + 2HCO₃^–  ↔ H₂O + CO₂ + CaCO₃
soit :  [ calcium + carbonate ]  ↔  [ eau + gaz carbonique + calcaire ]

b) Expériences de Lavoisier : l’oxygène O2

• Une bougie enfermée sous une cloche de verre transparent : elle s’éteint lorsque le volume d’oxygène O2 du bocal baisse trop pour permettre la combustion.
• 2ème expérience (que l’on ne fera pas) : Lavoisier enferme une souris sous une cloche de verre transparent. Au bout de quelque temps, la souris meurt.

Conclusion : Combustion = Respiration

• La bougie brûle en absorbant un gaz contenu dans l’air, l’oxygène O2.
• La souris respire en fixant elle aussi l’oxygène O2 contenu dans l’air.

c) Expériences : la photosynthèse

• Priestley : Un pied de menthe sous une cloche de verre ne meurt pas avant plusieurs semaines. Si l’on introduit dans l’intervalle une souris sous la cloche, elle ne meurt pas. De même, si on ajoute près de la plante une bougie allumée, elle ne s’éteint pas immédiatement.
• Jan Ingenhousz : lorsqu’une plante est plongée dans un bocal transparent empli d’eau et qu’elle est exposée au soleil, on aperçoit des bulles se dégager des feuilles : c’est l’oxygène qui s’en échappe. (Le dioxyde de carbone CO2 de la respiration ne se voit pas car il se dissout immédiatement dans l’eau).
• Jean Senebier (1742-1809) fait l’expérience de plonger une plante verte dans une eau saturée de gaz carbonique. En l’exposant à la lumière, sa croissance est accélérée. Il en déduit que le CO2 alimente les plantes durant le processus de photosynthèse.

Conclusion : Lors de la photosynthèse, les plantes fabriquent (synthétisent), grâce à l’énergie des rayons du soleil, les éléments qui les constituent (leur propre « corps ») en consommant du CO2 et en rejetant de l’oxygène O2.

Mais Jan Ingenhousz démontre que les plantes respirent aussi, comme les animaux (elles inspirent de l’oxygène O2 et expirent du dioxyde de carbone CO2). Toutefois, elles n’utilisent pas tout l’oxygène issu de la photosynthèse pour leur respiration. Ainsi, l’oxygène contenu dans l’atmosphère (20%) provient principalement de la photosynthèse.

Enseignements : Prendre conscience de son environnement quotidien – Science et vie de la Terre – Expérimentation – Science naturelle.

3ème atelier : L’effet de serre et le changement climatique

Effet de serre

• Les tomates mûrissent sous serre de plastique ou de verre. A l’intérieur, la température est plus élevée qu’à l’extérieur. On peut en faire l’expérience en posant dehors au soleil une cloche de verre transparent avec un verre d’eau contenant un thermomètre. Hors de la cloche, un verre d’eau identique contient aussi un thermomètre. Au bout d’un moment, on constate en lisant les deux températures que l’air est plus chaud à l’intérieur qu’à l’extérieur.

Dans l’atmosphère, le dioxyde de carbone CO2 a le même effet que la serre du maraîcher qui cultive ses tomates, ou que la cloche de verre de l’expérience : il fait office de couvercle au-dessus de la surface de la Terre et il engendre un effet de serre.

Changement climatique

Globalement, le volcanisme, la photosynthèse et la respiration s’équilibraient à peu près jusqu’en 1800. Mais depuis deux siècles, la population humaine a été multipliée par 7 et l’ensemble des activités humaines a beaucoup augmenté. En brûlant des forêts et des friches pour gagner de l’espace et pratiquer l’agriculture ou l’élevage, du dioxyde de carbone CO2 est rejeté dans l’atmosphère. Parallèlement, le fonctionnement de beaucoup de moteurs et de machines entraîne le rejet de dioxyde de carbone CO2.

Ainsi, le dioxyde de carbone CO2 s’accumule dans l’atmosphère. L’effet de serre augmente, la température terrestre augmente, elle provoque des tempêtes et des inondations, la fonte des glaciers et la hausse du niveau de la mer. C’est le climat global de la Terre qui change.

A partir de 1800, le CO2 a augmenté	Évolution de la population sur 3 siècles

Observer les graphiques

À la fin du XVIIIe siècle, les taux de CO2 dans l’atmosphère étaient de 278 parties par million (ppm). En 2020, la concentration moyenne annuelle devrait dépasser les 417 ppm, moitié plus qu’avant l’ère industrielle.

Énumérer des activités qui génèrent un dégagement de dioxyde de carbone CO2

• Production d’électricité (centrales thermiques), de chauffage (gaz, électricité), d’objets de consommation, les transports, la fabrication et l’utilisation de la voiture, la fabrication de l’électro-ménager (frigo), fabrication et transport de l’ordinateur, fabrication du téléphone, du réseau, envoi par fusée des satellites de télécommunication en orbite, la cuisine, le charbon de bois pour les grillades, l’agriculture et l’élevage (déforestation par brûlis), fabrication du béton, du ciment, des routes, etc.

Enseignements : Pratique du français à l’oral – Prendre conscience de son environnement quotidien (démographie, société de consommation) – Initiation à la science expérimentale (effet de serre) – Lien entre le mode de vie, la démographie, l’effet de serre et le changement climatique.

4ème atelier : Réduire sa contribution au changement climatique (I)

En changeant son mode de vie

• Se déplacer à pied, à vélo ou en bus pour aller à l’école, aux activités sportives ou culturelles, dans les commerces,
• Recycler, récupérer, transformer des objets plutôt que d’acheter du neuf et jeter l’ancien,
• Avant l’achat de tout objet, réfléchir s’il est vraiment nécessaire, même s’il s’agit d’un objet recyclé (qui a donc subi un processus industriel – ex. papier ou verre recyclé)…

Application

Avant l’atelier, demander aux élèves qui se rendent à l’école en voiture de chronométrer leur trajet à l’aller et au retour durant une semaine et de noter les durées sur un tableau.

• Durée: Pour les déplacements domicile-école, demander aux élèves  de repérer sur le plan où ils habitent. Évaluer la distance et comparer le temps qu’il faudrait à pied, à vélo ou en bus (application Maps du smartphone et Itinéraires Chronoplus). Pour ceux qui viennent en voiture, calculer la durée moyenne de leur trajet. La comparer aux autres moyens d’acheminement.
• Description: Repérer le trajet et le décrire : voie très passante, ruelle calme, végétation (est-il le même en voiture et à pied ou à vélo?).
• Dangers: Tel qu’il est, permet-il de se déplacer facilement à pied ou à vélo ? Quels sont les endroits dangereux, désagréables ? Les indiquer sur la carte.
• Solutions: Réfléchir collectivement à des solutions pour améliorer la ville afin de rendre les trajets plus sûrs et plus plaisants pour les piétons et les cyclistes.

Sur la maquette :

• Fixer un éventail (ou un faisceau de tiges avec une affichette au bout) sur le portail à l’entrée : chaque pli ou affichette comporte le prénom d’un de ces élèves, la distance domicile-école et les 4 durées de trajet (à pied, en vélo, en voiture, en bus).
• Indiquer les aménagements souhaitables aux abords de l’école (voie verte, piste cyclable, trottoir, pont, tunnel, végétation…).

Enseignements: Français à l’oral – Géographie locale – Prise de conscience de son environnement – Éducation civique – Confection collective de la maquette.

 

5ème atelier : Réduire sa contribution au changement climatique (II)

En changeant son environnement pour lutter contre la canicule

• Quand fait-il chaud ? En fin de printemps, été, début automne. Observer la course du soleil pendant la journée, au cours des saisons (maquette ou schéma).
• Observer l’orientation de l’école, l’orientation des fenêtres, les horaires d’exposition au soleil, la pénétration des rayons lumineux à l’intérieur du bâtiment selon les saisons. Différencier le midi solaire du midi de la montre (heure d’hiver, heure d’été).

Atelier pratique :

Sur la maquette, indiquer les points cardinaux, dresser au Sud un piquet sur lequel on place le soleil aux équinoxes et aux solstices. A l’aide de fils et d’un rapporteur, voir jusqu’où pénètrent les rayons du soleil à midi (solaire) à l’intérieur du bâtiment à chaque saison.

Données (un atelier complémentaire pourra être proposé pour approfondir les notions d’astronomie):

• Biarritz : Latitude 43,5°
• Hauteur du soleil à midi solaire aux équinoxes : (90° – 43,5° =) 46,5°
• Hauteur du soleil au solstice d’hiver : environ 23°
  
• (90° – Latitude – Inclinaison de l’axe de rotation de la Terre = 90° – 43,5° – 23°26)
  
• Hauteur du soleil au solstice d’été : environ 70°
  
• (90° – Latitude + Inclinaison de l’axe de rotation de la Terre = 90° – 43,5° + 23°26)
  

Fait-il chaud partout de la même manière ?

• Îlot de chaleur urbain : les surfaces minérales emmagasinent la chaleur durant la journée et la restituent la nuit, si bien que la fraîcheur nocturne ne peut pas s’installer.
• Comparaison avec l’extérieur de l’école, au soleil, à l’ombre : il fait moins chaud à l’ombre.
• La température de l’herbe est-elle la même que celle du sol de la cour ? L’herbe est moins chaude que le sol nu.
• La température à l’ombre d’un arbre est-elle la même qu’à l’ombre d’un bâtiment ? Un arbre transpire par toutes ses feuilles : il humidifie l’air autour de lui, ce qui abaisse la température. Il fait moins chaud dans une forêt que sur un terrain de sport.
• La température près de la mer est-elle la même qu’en un lieu plus éloigné ? Comparer des températures estivales sur la côte et à l’intérieur du Pays basque. Sous l’effet du rayonnement solaire, la mer s’évapore, la brise qui vient de la mer est humide, elle est plus fraîche.
• Rôle des vitres (effet de serre) en l’absence de volets. Rideaux à l’intérieur : baisse limitée de la température car l’air est chauffé entre les vitres et les rideaux, il monte et la chaleur se diffuse dans le bâtiment.

Le courant d’air

• Pour baisser encore la température à l’intérieur des bâtiments, le moucharabieh a été inventé dans les pays chauds du monde arabe. Il crée un courant d’air entre deux fenêtres opposées, ouvertes. Cette brise devient plus fraîche en la faisant passer sur des vasques dont l’eau s’évapore, charge le courant d’air d’humidité, ce qui baisse sa température.

Conclusion : Pour atténuer la température de l’air à l’intérieur de l’école et dans la cour, il suffit d’ajouter de la végétation et de l’eau.

Maquette:

• Réfléchir où planter des arbres en fonction de leur taille adulte (en combien de temps l’atteignent-ils?), faire grimper des lianes le long des façades, aménager des pergolas au-dessus des portes et fenêtres parcourues par les plantes grimpantes, couvrir le sol de végétation.
• Le toit est-il en terrasse ? Penser à le végétaliser aussi.
• Réfléchir où faire circuler un petit ruisseau, aménager une mare, installer une fontaine.
• Sur la maquette, équiper une salle d’activités de moucharabieh à l’emplacement des fenêtres ouvertes pour la ventiler par forte chaleur.

Enseignements : S’impliquer dans une démarche responsable vis à vis du climat. Comprendre le rôle de la végétation et de l’eau dans l’adaptation au changement climatique.

6ème atelier : Réduire sa contribution au changement climatique (III)

En changeant son environnement pour lutter contre le vent en tempête, la pluie, le froid

Le vent

• Effets du vent : température réelle, température ressentie (éventail)
• Vent dominant : vent d’ouest (il vient de la mer)
• Saison : automne-hiver
• Haies coupe-vent : Mélange d’arbustes à feuilles persistantes et à feuilles caduques (site mairie St Jean de Luz-Jardin botanique)
• Repérer les couloirs à vent, où le vent s’engouffre, où il fait plus froid, entre deux murs, entre deux bâtiments
• Briser les courants d’air par des buissons aux angles des bâtiments, le long des murs, jouer sur les volumes des végétaux

La pluie

La pluie est une ressource d’eau potable. Aujourd’hui, l’eau ruisselle sur les surfaces minérales (toits, chaussées, cour…) et elle est captée dans les gouttières, les bouches d’égout et canalisée vers les réseaux d’eaux pluviales (des tuyaux) qui la conduisent vers les ruisseaux, rivières, fleuves pour terminer dans l’océan.

• Comment faire pour la conserver sur place en prévision des périodes de canicule et de sécheresse ?
• Quelle est la plus grande réserve naturelle d’eau de pluie ? Le sol : sous terre, sous la ville, sous la campagne, en bordure des cours d’eau, se trouvent des nappes phréatiques. Pour qu’elles se remplissent, il faut laisser la pluie pénétrer dans le sol au lieu de s’écouler très rapidement et d’être évacuée.
• Quelles solutions ? Enlever le bitume, le béton, laisser la terre se couvrir de végétation : désimperméabiliser le sol.
• En plus, on peut aménager des mares, des bassins, des « chemins de pluie »…

Le froid

La végétation sur les murs ou très proche des murs, si elle est à feuilles persistantes comme le lierre, protège des intempéries (pluie, vent, froid) et crée une enveloppe d’air plus tiède. Une végétation dense autour d’un bâtiment offre aussi une protection contre le vent, et en même temps contre le froid, car les murs se refroidissent moins en étant moins exposés.

• Positionner cette végétation préférentiellement au nord et à l’ouest.
• Par contre, il faut veiller à bénéficier du peu de chaleur apportée par le soleil hivernal. Préférer une végétation à feuilles caduques au sud pour faciliter la pénétration des rayons du soleil à l’intérieur du bâtiment en hiver.

Sortir par tous les temps: Les nuages arrivent, poussés par le vent d’ouest. Vérifier si l’ouverture du préau est bien orientée vers l’est ou le sud afin d’être mieux abrité pendant les récréations. Prévoir des passages couverts végétalisés pour se rendre au préau. Prolonger le préau par un auvent végétal pour l’agrandir.

Compléter la maquette avec la végétation et une mare.

Enseignements : Privilégier l’adaptation au changement climatique en utilisant des moyens naturels, la plantation de végétaux, plutôt que lutter contre ses effets. S’insérer dans la nature au lieu de s’opposer à elle.

7ème atelier : La cour devient un jardin extraordinaire

Un jardin pédagogique

Demander aux élèves tout ce qu’ils pourraient apprendre dans le jardin de l’école.

• Affûter son oreille en s’entraînant à reconnaître le chant des oiseaux, comprendre les rythmes migratoires, les saisons
• Affûter ses qualités d’observation en repérant les insectes et en apprenant à les dessiner ou faire du Land Art
• Confectionner un herbier pour découvrir l’évolution de la biodiversité dans le jardin de l’école
• S’initier au jardinage et à la cueillette au potager et au verger, faire le lien entre alimentation et santé
• S’initier aux arts manuels en palissant des fruitiers, en faisant des plessis avec les rameaux souples et de la vannerie avec les lianes ligneuses
• Pratiquer la course sur un parcours d’obstacles, la chasse au trésor, développer tous ses sens…

Insérer dans la maquette ces éléments.

Un jardin ludique

Demander aux élèves tous les jeux qu’ils pourraient inventer dans le jardin de l’école.

• Créer une cabane vivante en courbant et tressant des rameaux
• Ménager des cachettes, des recoins secrets, créer un labyrinthe, un tunnel végétal, une jungle miniature
• Faire de l’équilibre sur des troncs couchés, des pierres espacées, se suspendre à des branches, se balancer
• Collecter des graines, des cailloux, des fruits sauvages…

Compléter la maquette.

Enseignements : Expression française à l’oral, imagination, représentation concrète sur la maquette et finalisation.