Initiation à la météorologie pour des enseignants en Île-de-France ation Éduc

Initiation à la météorologie pour des enseignants en Île-de-France ation Éduc

Éducation
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La Météorologie - n° 36 - février 2002
Initiation à la météorologie
pour des enseignants en Île-de-France
Yves Corboz(1) et José Chevalier(2)
(1) Collège Jules-Ferry
Impasse Madeleine
95600 Eaubonne
(2) Météo-France
Centre départemental de la météorologie du Val-d’Oise
Roissy aéroport annexe 1
BP 20222
95712 Roissy
Résumé
Cet article décrit les motivations et le contenu d’un stage d’initiation à la
météorologie pour des enseignants au collège. Le stage est animé en tandem
par un professeur de physique et un météorologiste professionnel.
Abstract
An introductory course in meteorology for secondary school teachers in the
Paris area
This paper describes the motivations and the content of an introductory
course in meteorology for secondary school teachers. The course is led in
tandem by a physics teacher and a professional meteorologist.
Le contexte
Page d’accueil
de la rubrique « météorologie »
sur le site Internet Educnet à l’adresse
[www.educnet.education.fr/meteo/]
Au collège, le programme scolaire de physique aborde :
• En cinquième, une introduction aux circuits électriques, l’eau et son cycle, la
notion de solution aqueuse, la notion de molécule, l’air, le dioxygène, les combustions, les premières connaissances sur le pH. Un travail de synthèse doit être
réalisé autour du thème de l’environnement.
• En quatrième, les sources et la propagation de la lumière, les modèles du système solaire, les illusions d’optique et les « trahisons » du cerveau, un montage
avec un photocomposant, l’intensité et la tension d’un courant.
• En troisième, pour quelques matériaux, les propriétés physiques et le comportement chimique avec l’environnement, des notions de mécanique, dont les mouvements et les forces.
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En outre, des activités coordonnées entre différentes disciplines doivent accompagner les travaux de synthèse. À l’évidence, la météorologie est, tantôt l’illustration idéale du cours, tantôt un support captivant pour l’acquisition des
connaissances.
Du côté des élèves, les réactions d’un groupe à une série de questions de
météorologie permet de situer les enjeux. Qu’est-ce qu’un orage ? « Des
nuages qui se cognent ! » Ah oui ! Et pourquoi ? (Haussement d’épaules et
réponse condescendante) « Vous n’avez pas entendu le bruit ! » Pourquoi la
pluie ? « Les nuages débordent. » D’où viennent les nuages ? « De la
mer », « c’est le vent qui les pousse », « mais non, c’est de l’eau qui s’évapore ! »
Où va l’eau évaporée ? « Au plafond », « Il faut mettre une chaise sur une
table pour voir », lance un autre... Les questions et les propositions de
réponses sont celles d’élèves de CM2 lors d’une première rencontre. Il y avait
eu la veille un violent orage.
Yves Corboz et ses élèves
du club météo-sciences
lors de la deuxième rencontre
Météo Jeunes,
à Trappes, en mai 2000.
(Photo Météo-France,
P. Taburet)
Chez les collégiens, la nature des interrogations évolue et fait souvent référence à ce qui est étudié en physique, en géographie et dans les autres disciplines. « Pourquoi fait-il froid en altitude alors que nous nous rapprochons du
Soleil ? » (élève de quatrième, classe où lumière et climatologie sont rencontrées). Après avoir précisé ce qu’il fallait entendre par froid (diminution de
la température avec l’altitude), par altitude (montagne, haute montagne, là où
vont les gros avions), la recherche d’une réponse conduira au moins à trois
manipulations :
• Évolution de la température d’une surface éclairée, puis privée de lumière. Si
la journée est ensoleillée, des prises de température de l’air au ras du sol puis
de plus en plus haut, le capteur étant à l’abri du rayonnement direct, peuvent
constituer un bon complément. C’est peut-être l’occasion de distinguer le vocabulaire qu’il est nécessaire d’utiliser pour faire un bref résumé d’expériences.
• Variation de température lorsque la pression change.
• Évolution de la pression dans un fluide suivant l’épaisseur surmontant le
capteur.
Il peut être aussi nécessaire d’expérimenter sur la fluidité de l’air, son caractère
pesant, la pression qu’il exerce, etc. suivant les acquis préexistants.
Si la classe est active, la difficulté est de ne pas se laisser entraîner dans des
essais supplémentaires, dans des rappels, ou encore d’opposer aux croyances
une affirmation. Le risque est d’abandonner un chemin de découvertes et
d’essais. Naturellement, répondre à une interrogation par des propositions
d’expériences, par la réalisation de celle qui est choisie comme la plus appropriée, ne constitue pas l’unique démarche. Le même parcours expérimental que
celui que nous venons d’évoquer peut former un travail de synthèse, comme il
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en est demandé dans les programmes du collège, ou constituer un itinéraire
expérimental de découverte de la relation entre température, pression et énergie.
Il y a d’autres choix encore, mais dans tous les cas la « logique » météorologique donne un sens, une cohérence, un fil directeur, notamment par la multitude
d’illustrations concrètes qu’elle offre.
Bien des manipulations sont classiques au collège, mais réinscrites dans cette
perspective, elles sont plus captivantes et génèrent de nouvelles questions ou
propositions d’expériences. Plus d’élèves exposent leur point de vue, ce qui permet de mieux orienter le parcours des leçons et de savoir plus précisément sur
quels points insister.
José Chevalier présente le parc à instruments du CDM de Roissy aux stagiaires.
Le stage
proprement dit
Pour la troisième fois, dans le cadre du plan académique de formation continue,
un stage intitulé « Météorologie et sciences physiques au collège » a été proposé aux enseignants de l’académie de Versailles. À raison de deux sessions par
année, il se déroule pour chacune d’elles sur deux journées, l’une au centre
départemental Météo-France du Val-d’Oise à Roissy, l’autre au collège JulesFerry à Eaubonne.
Ces deux journées de stage s’emploient à expliquer ce qu’est de nos jours la
météorologie, à démarrer un cursus de découverte et d’approfondissement des
connaissances de base en météorologie, à faire prendre conscience aux enseignants qu’une pratique expérimentale simple peut permettre un accès aisé aux
notions de météorologie, à faciliter l’animation d’un cours de sciences au collège, enfin à montrer les possibilités de correspondance entre programmes scolaires et météorologie. En résumé, il s’agit de faire émerger le rôle intégrateur de
la météorologie.
Dans la salle d’exploitation
du CDM, avec vue panoramique
sur les pistes de l’aéroport
Charles-de-Gaulle.
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La première journée du stage se déroule à Roissy. Le matin donne lieu à une
présentation de Météo-France et du centre départemental du Val-d’Oise, puis à
un exposé présentant quelques rudiments de dynamique atmosphérique. On
explique ensuite les mesures météo au sol avec une visite du parc à instruments, les mesures en altitude (sondage, télédétection), l’observation humaine,
la circulation des informations météorologiques, les modèles numériques et le
poste de travail du prévisionniste avec une visite de la salle d’exploitation.
L’après-midi, en s’appuyant sur la situation météorologique du jour, quelques
notions de thermodynamique et de dynamique verticale sont rappelées pour
une brève introduction à l’émagramme et à la lecture de la relation entre vent,
pression et température sur les cartes ; il est alors possible d’expliquer les
cartes d’analyse en surface et en altitude, mais aussi les prévisions en sortie de
modèle numérique.
Tout le cheminement cherche à montrer la chaîne météorologique qui va de la
mesure à l’élaboration de la prévision du temps pour les différentes échéances.
C’est aussi l’occasion pour les enseignants d’apprécier l’intérêt de la visite d’un
centre Météo-France avec une classe(1), visite d’autant plus fructueuse qu’elle
pourra être précédée d’un travail préparatoire.
José Chevalier explique aux enseignants les images radar sur un terminal Météotel.
La deuxième journée du stage se déroule à Eaubonne. Le foisonnement des possibilités offertes par des manipulations(2) aussi simples qu’économiques et le
grand nombre de possibilités expérimentales nous ont conduits à adopter une
présentation un peu didactique ; cette journée prend ainsi la forme d’une petite
initiation à la météorologie générale par l’expérience. Nous essayons de concilier
deux exigences : retenir le maximum de pratiques expérimentales et aborder
l’ensemble des principaux phénomènes à l’œuvre dans l’atmosphère (et abordés
dans les programmes du collège).
Pendant que chaque stagiaire réalise personnellement une manipulation, une
expérimentation demandant une mise en œuvre plus longue ou un matériel
plus important se déroule sur l’estrade. Ainsi, sont envisagés successivement,
dans une cinquantaine de manipulations, le rayonnement, l’énergie et son
inégale répartition, les échanges d’énergie, le cycle de l’eau atmosphérique et
la chaleur latente, des notions d’aérologie et de dynamique atmosphérique, les
couleurs du ciel et les photométéores, etc. Le principe de la mesure des différents paramètres est abordé au fil du parcours. Inutile de préciser que la journée ne laisse pas le loisir d’aller en profondeur, mais l’objectif en matière de
météorologie est de procurer une première vue globale et un bagage de mise
en route.
Cycle de l’eau, pression et température
vus par Yves Corboz en quelques dessins.
Un autre aspect pris en compte au cours du stage porte sur les expériences pédagogiques en matière de météorologie et de climatologie, sur les possibilités de formation
et d’information, ainsi que sur les matériels existants. Dans certaines écoles, la
(1) Le CDM Météo-France du Val-d'Oise accueille plusieurs dizaines de classes chaque année, ainsi
que de nombreux élèves en stage.
(2) Voir le site Internet Educnet, météorologie et enseignement, à l'adresse :
[www.educnet.education.fr/meteo/]
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Manipulations expérimentales des stagiaires…
… et du professeur.
conduite d’ateliers scientifiques et de clubs météo permet d’effectuer, voire d’approfondir, l’ensemble des manipulations présentées, mais également de prendre le temps
de confectionner le matériel, de le perfectionner et même de concevoir du « neuf ».
Naturellement, nous rendons compte de la liaison possible entre le CM2 et le collège : il s’agit de recevoir trois classes de CM2 pour une pratique expérimentale
dont le fil directeur est l’actualité météorologique. Chaque classe vient pendant un
trimestre, à raison de deux heures par semaine. Des collégiens volontaires, issus de
l’ensemble des classes, y compris la sixième(1), servent de moniteurs. Les maîtresses, qui accompagnent leurs élèves de CM2, se chargent d’exploiter le travail
expérimental à leur retour à l’école primaire. Elles reçoivent dans leur classe José
Chevalier, de Météo-France, chargé de l’animation en milieu scolaire.
Nous rappelons que cette activité a été récompensée par le prix Perrin de
Brichambaut 1997 de la Société météorologique de France(2), aussi bien pour les
jeunes élèves de CM2 que pour les collégiens du club météo-sciences qui assuraient préparation et logistique.
C’est le moment de souligner combien ces situations d’échange entre maîtres
d’école, professeurs de collège et professionnels de la météo assurent un enrichissement mutuel lorsque le projet a le temps de vivre. Les enseignants apportent, avec leur connaissance des enfants, l’évaluation de ce qu’il est possible
d’attendre et de transmettre à chaque niveau ; le météorologiste fait entrer un
univers nouveau, un métier, une pratique scientifique et une relation concrète aux
phénomènes de la nature. Ainsi le cours de physique a gagné en diversité et en
illustrations vivantes, ainsi l’intervention du météorologiste auprès des jeunes a
été mieux ciblée et s’est enrichie de nouvelles activités pratiques.
Même en CM2, l’expérimentation
est une voie royale d’accès
à la connaissance scientifique.
D’autres possibilités autorisées par le thème météorologique sont les travaux
pluridisciplinaires, demandés dans les directives scolaires sous les vocables de
parcours diversifiés, d’activités croisées, de travaux coordonnés... De quoi parlet-on dans les conversations les plus réduites ? De la pluie et du beau temps.
Alors, quand les éléments font parler d’eux, les sujets de correspondance et de
découverte ne risquent pas de manquer, surtout que les débordements tout
comme le cours ordinaire de la nature sont loin d’être les mêmes partout à la surface du globe. D’autres animations relèvent également de la pluridisciplinarité :
– un concours de photos de nuages (personnelles ou extraites de revues), accompagnées d’une légende, sollicitera le professeur d’arts plastiques, comme celui de
géographie, de physique et même de français... ;
– pour désigner la meilleure girouette, la meilleure manche à air…, l’enseignant
de technologie devra se joindre au jury précédent ;
– mais cela ne se limite pas à des « objets » techniques : poésies, textes ou
sculptures peuvent traduire l’émotion suscitée par l’avalanche, le printemps ou
n’importe quel phénomène météorologique.
(1) Il n'y a pas de physique au programme de sixième, mais les élèves peuvent ainsi retrouver d'une
autre manière l'itinéraire parcouru en CM2 l'année précédente.
(2) Voir La Météorologie 8e série, n° 21, mars 1998, p. 6-7.
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Très fertile est aussi le suivi de l’actualité météorologique
au travers de la presse. Dans le couloir, à l’entrée des
salles de sciences, toutes les informations en relation avec
le temps présent et le climat sont affichées. Les interrogations qu’elles provoquent concernent tous les domaines et
toutes les disciplines : rigueur de la vulgarisation scientifique, ensemble des problèmes de l’information, grandes
questions climatiques, nature d’un phénomène, etc. Les
informations ainsi rassemblées sont triées et celles ayant
un caractère général ou relatant des événements exceptionnels alimentent différents dossiers (eau, air, prévision,
climatologie...).
Des élèves du club météo présentent ensuite la station
météo automatique du collège Jules-Ferry et les possibilités d’exploitation offertes par l’ordinateur. Ils montrent
également leur contribution aux pages du dossier
« Expériences simples de sciences physiques » pour le
site « Météorologie et enseignement » d’Educnet ;
cependant, nous n’insistons pas sur ces aspects car ils exigent des moyens dont il est rare de disposer lorsqu’une
animation météo se met en place et ne sont profitables que
s’ils prolongent et développent des connaissances de base
déjà clairement acquises.
La documentation, pour parfaire les acquis du stage.
Bilan et conclusion
Cet aperçu du contenu du stage serait incomplet si nous ne
mentionnions pas la documentation remise aux stagiaires.
L’essentiel de chaque point envisagé est expliqué, soit dans
une fiche, soit dans un petit dossier. Cela va de la table psychrométrique aux indications permettant de construire un abri simplifié, de la
notion de front à celle de courant-jet. Un essai de correspondance entre programme de physique, notions de météorologie et manipulations possibles est distribué à la fin de la première journée comme préparatif à la seconde. Une
bibliographie choisie et des références de matériel météo complètent l’ensemble.
La fréquentation toujours maximale des capacités d’accueil du stage, les réactions recueillies durant ses deux années d’existence ainsi que les retours ultérieurs nous laissent penser que la mise en place de ce stage répond à une réelle
demande et nous permettent d’espérer des améliorations. Deux remarques
s’imposent :
• Si l’intitulé de la formation tout comme sa conception font référence aux
sciences physiques, elle doit néanmoins parfaitement convenir aux enseignants
d’autres disciplines désireux d’acquérir des connaissances en météorologie. Nous
pensons particulièrement aux professeurs de géographie, de mathématiques, de
sciences de la vie et de la Terre, de technologie. Bien sûr, un autre type de stage,
plus orienté sur le rôle et la nature pluridisciplinaires que tiennent climatologie et
météorologie, aurait toute sa raison d’être.
• Si cette formation a pu être mise en place, nous le devons à des volontés, des
encouragements, des soutiens, des structures qui ont rendu possible un travail de
longue haleine. Il faut souligner en particulier le rôle décisif joué par
M. Partouche, à l’époque principal du collège Jules-Ferry à Eaubonne, par
M. Monceau, responsable du CDM Météo-France du Val-d’Oise à Roissy, ainsi
que par M. Marcaillou, inspecteur pédagogique régional de physique.
Outre les satisfactions réelles tirées de cette « aventure », les auteurs ont ainsi
pu bénéficier du rôle de formation et d’ouverture de la météorologie.
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