On a retrouvé des os

On a retrouvé des os


Bloc 1 : Observer A partir du Cycle 3 1 activité
  • Objectif : Comprendre que – dans la vie quotidienne comme en sciences – nous sommes confrontés à des situations d’incertitude et de connaissance partielle. Multiplier les observations et donc les informations à disposition permet de se rapprocher de la réalité. Partager son savoir avec d’autres favorise encore l’obtention d’un plus grand nombre d’informations.
  • Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Sciences et technologie / SVT
  • Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche d’investigation – Utiliser des observations précises pour en tirer des interprétations.

Activité : Quel est cet animal mystérieux ?

Objectif général : Sur la base de multiples observations et informations, construire des hypothèses qui prennent en considération les faits et leur cohérence.
Déroulé et modalités : Dans le contexte d’un jeu de rôle où ils incarnent des équipes de paléontologues (phase 1), les élèves observent un « objet » découvert, le dessinent et le décrivent afin d’en identifier les caractéristiques principales. Ils formulent des hypothèses quant à sa nature, à partir des caractéristiques observées (phase 2). Ils mettent alors en commun leurs données et confrontent leurs hypothèses (phase 3). Enfin, ils réfléchissent au travail des scientifiques, et à la façon dont nous faisons certaines choses en commun dans notre vie quotidienne (phase 4).
Durée : 2 h 30, à distribuer sur 3 à 4 séances
Matériel : Pour chaque groupe d’élèves :
• un jeu de fiches réparties en 5 enveloppes, à imprimer à partir des Fiches 1 à 3
• des livres de bibliothèque sur l’anatomie (les squelettes) des animaux actuels et/ou disparus
Message à emporter : Quand nous voulons en savoir plus sur un objet ou un phénomène mystérieux que nous n’arrivons pas à comprendre à première vue, nous devons multiplier nos observations, chercher plus d’indices et les croiser pour en vérifier la cohérence. Parfois, les nouveaux indices nous obligent à transformer nos positions initiales.

Notes préliminaires
• Cette activité comporte du travail en groupe et de collaboration entre groupes. Il peut être utile d’assigner à chaque élève dans le groupe un rôle différent selon ses « talents » (écrire, dessiner, rapporter…).
• On pourra assister à des discussions vives, voire à des désaccords à encadrer, au sein du groupe et entre groupes. L’animation du débat et des échanges fait partie de l’intérêt de l’activité. Ce sera l’occasion d’introduire des stratégies pour résoudre les conflits dus à la présence d’hypothèses divergentes (par exemple au sein d’un groupe) : argumenter sur la base de faits, accepter de garder plusieurs hypothèses comme étant plausibles et donc les présenter au groupe, chercher à collecter les éléments communs aux différentes hypothèses… Il faudra rappeler aux élèves que – bien que plusieurs hypothèses soient certainement plausibles – un critère fondamental pour les accepter est qu’elles soient justifiées, c’est-à-dire basées sur les données d’observation.

Cette activité est inspirée de THE GREAT FOSSIL FIND, Evolution and the Nature of Science Institutes, University of Indiana (USA) que nous adpaté aux objectifs spécifiques du projet Esprit scientifique, Esprit critique. Nous avons adapté le contenu scientifique en nous appuyant sur l'aide de Jean-Sébastien Steyer, chercheur en paléontologie du Museum dHistoire Naturelle.

Dans le cadre de l'activité  The Great Fossil Find le squelette est celui d'un Scaphognatus cassirostris, un pterosaurus du Jurassique. Le même site propose un Manuel de squelettes qui pourra être utilisé pour l'ac tivité proposée ici.

Le squelette que nous proposons dans l'activité est ainsi celui  d'un Branchiosaurus, un amphibien ayant vécu en Europe au Permien.

Nous avons fait référence à des fouilles sur le territoire français auxquelles Jean-Sémastien Steyer a participé.

  
 

Nous remercions Jean-Sébastien Steyer pour son aide et sa relecture! 


En amont / préparation

Cette activité demande une préparation préalable, mais les supports ainsi préparés – surtout s’ils sont plastifiés – pourront être réutilisés une autre année.

  • Imprimer les Fiches 1 à 3 à raison d’un jeu de fiches par groupe, éventuellement au format A3 pour faciliter la manipulation.
  • A partir de la Fiche 2, découper les billets des différents « jours ».
  • A partir de la Fiche 3, découper 10 « lots de dessins d’os ». Il est possible de découper ce squelette de différentes manières : de laisser les pattes intactes ou d’en séparer les doigts (voire chaque doigt), de laisser la tête intacte ou de la découper en deux, de découper la colonne vertébrale en trois, ou plus… Garder en tête que, plus on augmente la quantité de fragments, plus on rend la reconstruction difficile… mais plus on rend la phase de mise en commun riche et importante.
  • Pour chaque groupe, constituer 5 enveloppes. Attention ! Veiller à ce que les enveloppes données aux groupes ne comportent pas exactement les mêmes os (et que chaque groupe ait bien des os différents du même squelette, dans chaque enveloppe). Ainsi, ils réaliseront l’intérêt de partager leurs connaissances, entre groupes, et ne seront pas seulement en concurrence entre groupes.

• Enveloppe 1 : billet « jour 1 » + 4 lots d’os,
• Enveloppe 2 : billet « jour 2 » + 3 lots d’os,
• Enveloppe 3 : billet « jour 3 » + 3 lots d’os,
• Enveloppe 4 : billet « jour 4 »,
• Enveloppe 5 : billet « jour 5 ».


Déroulé possible

Phase 1 : Présentation du jeu de rôle et distribution du questionnaire (environ 30 min)

Objectif : Introduire l’activité et le terme « paléontologue ». Réfléchir à l’idée de reconstruire un morceau d’histoire de la vie sur la Terre à partir de l’observation des restes matériels (fossiles) qui nous parviennent.

Comme dans un jeu de rôle, l’enseignant démarre la séance en présentant le scénario. Il annonce que les élèves – comme des paléontologues – vont partir en expédition, à la recherche de fossiles :

« Dans le bassin d’Autun, une équipe de paléontologues a retrouvé des os fossiles ensevelis dans le terrain. Le chantier est ouvert à des volontaires qui pourraient aider les scientifiques… Vous allez donc partir à la recherche d’os fossiles dans le chantier de Muse, à Dracy-Saint-Loup. Vous partez divisés en groupes. Vous allez tous chercher dans la même aire, mais pas tous ensemble. Une fois sur place, vous constatez que les fouilles ont déjà commencé et que le lieu est apprêté pour vous accueillir. Vous trouvez sur place le matériel nécessaire. Vous vous installez donc, et vous commencez votre travail de fouilles… »

Notes pédagogiques
• S’appuyer sur le jeu de rôle permet de donner un cadre précis et justifie le travail en groupe ; cela permet également de structurer les différentes étapes de l’activité. Le scénario permet aussi de motiver les élèves à formuler des hypothèses, à les revoir et à les discuter publiquement.
• L’enseignant pourra construire son propre scénario, enrichir celui proposé, le personnaliser. Par exemple, l’enseignant pourra décider de pousser la fiction du jeu de rôle jusqu’à disposer les tables en îlots de fouilles et à entourer chaque îlot d’une corde ; préparer une table dans un coin « laboratoire » avec des squelettes, livres et autres documents concernant la paléontologie, les animaux du passé, l’évolution, la Terre… et les fiches ; créer un espace conférence pour la présentation des résultats de chaque groupe… De cette manière, les différentes phases de l’activité auront aussi un espace assigné où l’on pourra se rendre le moment venu.

En premier lieu, les élèves répondent à quelques questions visant à tester leur compréhension du processus de recherche et d’interprétation (Celles de la fiche d'évaluation). L’enseignant insiste sur le fait que le questionnaire n’est pas noté. Ils discutent alors avec l’enseignant les mots « paléontologue », « fouilles »,… et identifient les lieux des fouilles d’Autun. Puis les élèves se divisent en petits groupes (de 2 à 4 élèves) : chaque groupe représente une équipe de paléontologues assignée à un carré de fouilles. Chaque groupe reçoit un exemplaire de la Fiche 1. L’enseignant annonce que les élèves vont alors mener leurs fouilles puis étudier leurs trouvailles, au laboratoire, et les comparer avec des connaissances établies. Enfin, ils présenteront leurs hypothèses de reconstruction du squelette animal à partir des os qu’ils ont retrouvés.

L’enseignant pourra se servir d’images de fouilles notamment pour évoquer l’ambiance d’une fouille paléontologique.

 Reprise de fouilles paléontologiques dans un gîte bourguignon célèbre : les « schistes bitumineux » de l'Autunien de Muse (Bassin d'Autun). Bilan 2010 et perspectives. Georges GAND, Jean-Sébastien STEYER, Dominique CHABARD


 

 

http://www.archeologiesenchantier.ens.fr/spip.php?article16

Phase 2 : Trois jours de fouilles (environ 45 min : 10 à 15 min par jour de fouilles)

Objectif : Observer un objet, le dessiner et le décrire afin d’en identifier les caractéristiques principales. Formuler des hypothèses à partir des caractéristiques observées.

  • Jour 1 : Le premier jour de fouilles commence. Chaque groupe prend place dans son carré.
    L’enseignant remet à chaque groupe l’enveloppe 1. Le billet décrivant la journée est sorti et lu avant de tirer les 4 os de l’enveloppe : ce sont les trouvailles de la journée ! « Le billet explique que les os ont été retrouvés à la même profondeur, sur un terrain non remué : on peut supposer qu’ils appartiennent au même animal. Comment découvrir de quel animal il s’agit ? »
    Les élèves observent les os, cherchent à les identifier et à se représenter la forme de l’animal.  Les groupes essaient différentes combinaisons. Chaque groupe marque (sous forme d’écrits ou de croquis) sur la fiche de travail comment il pense que l’animal retrouvé pourrait avoir été « fait », ses os « agencés ». De quels os il s’agit (tibias ? vertèbres ?...). Certains enfants pourront déjà émettre des hypothèses : « Ce sont les os d’un dinosaure, d’un lézard… » Il est important de tout noter pour bien reprendre le travail le lendemain. Puis, il est temps de se coucher : « Il est tard, le site de fouilles du bassin d’Autun s’endort… »
  • Jour 2 : « C’est le matin, le site de fouilles du bassin d’Autun se réveille, le travail reprend. »
    Chaque groupe reçoit son enveloppe 2 : « 3 os ont été déterrés. » Les élèves reprennent l’activité de reconstruction, en intégrant les nouvelles trouvailles à celles du jour précédent. Encore une fois, l’interprétation de l’étude est notée dans la fiche de travail. On peut se poser des questions telles que : « Qu’est-ce qu’on s’attend à trouver, ou à ne pas trouver, en continuant les fouilles, si l’interprétation donnée est correcte ? » « Il est tard, le site de fouilles du bassin d’Autun s’endort… »
  • Jour 3 : « C’est le matin, le site de fouille du bassin d’Autun se réveille, le travail reprend. »
    Le troisième jour de fouilles apporte 3 nouveaux os (enveloppe 3) ! Les « chercheurs » ont maintenant beaucoup de matériel. Il vaut mieux prendre le temps de bien réfléchir : « Que sait-on sur le squelette des animaux, qui pourrait guider la reconstruction et permettre de mieux identifier l’animal en question ? »

Phase 3 : Jours 4 et 5 : Bienvenue au laboratoire (environ 45 min)

Objectif : Mise en commun des données, confrontation des hypothèses.

  • Jour 4 : Le moment est venu de se rendre au laboratoire. On pourra de cette manière comparer ses retrouvailles avec celles des autres équipes ayant fouillé dans le bassin et consulter des ouvrages de référence pour vérifier si d’autres animaux semblables existent encore ou ont été identifiés comme ayant vécu dans le passé.
    On se confronte en premier lieu avec les collègues ayant fouillé dans les zones plus proches. Il s’agit naturellement du groupe à côté ! Chaque groupe n’ayant pas reçu les mêmes pièces à chaque fois, les données collectées par les deux groupes permettent d’aller plus loin dans la reconstruction du squelette et de dire à quel animal on pense avoir affaire.
    Grâce aux fiches fournies et aux livres à disposition, les deux groupes réunis mènent un travail documentaire, à la recherche d’animaux semblables à celui ainsi reconstitué.
    Ils choisissent une hypothèse à présenter le lendemain lors d’une réunion générale des chercheurs. S’ils n’arrivent pas à se mettre d’accord sur une proposition commune, ils font en sorte de trouver un compromis, en votant ou en décidant de présenter plusieurs hypothèses. L’important est que chaque hypothèse soit dûment justifiée et basée sur les données disponibles et les connaissances documentaires.
  • Jour 5 : une mise en commun est organisée pour comparer les différentes interprétations.
    Chaque groupe présente sa reconstruction, et la classe entière compare et discute : « Quelle interprétation semble être la plus plausible ? Est-ce que les différents chercheurs ont atteint un consensus ? Quelles sont les informations qui ont le plus influencé les différentes interprétations ? Comment les interprétations ont-elles changé au fil des trouvailles ? A-t-on changé d’idée après s’être confronté avec l’autre groupe ? »


Conclusion générale

 

L’enseignant accompagne les élèves dans la synthèse du travail accompli et des concepts qui ont émergé, tels que : interprétation, données, hypothèses,… Il discute avec les enfants : en quoi consiste le travail du scientifique, et dans ce cas, celui du paléontologue ? Par exemple :

  • « Les paléontologues construisent des connaissances concernant des êtres vivants qui ont disparu. Ils collectent des fossiles qu’ils localisent, conservent et répertorient. Ils observent, essaient de reconstituer un squelette par exemple. Ils échangent leurs réflexions et travaillent en équipe. Il y a des incertitudes, ils se réfèrent aux connaissances existantes et ont besoin d’imagination. Ils communiquent les résultats de leurs recherches lors de conférences. »
  • « Le squelette pour lequel nous avons cherché était celui d’un amphibien, le branchiosaurus. »
  • « Le scientifique doit multiplier ses observations pour baser ses hypothèses sur de multiples indices, être prêt à changer d’idée et à se confronter avec les autres. »

Il invite alors les élèves à réfléchir à ce que cette démarche représente dans la vie de tous les jours : y a-t-il des situations dans lesquelles on sent la nécessité de multiplier les observations, d’avoir plus d’indices pour résoudre un mystère ? Des situations où on se confronte avec d’autres pour enrichir ses connaissances, où on doit changer d’idée parce que les nouveaux indices (trouvés par soi-même ou par d’autres) nous forcent à revoir nos opinions ? Les élèves pourront évoquer le cas où une même situation – en classe, dans la cour de récréation – peut être interprétée de manière différente selon le point de vue. C’est en mettant ensemble les observations des uns et des autres, en leur donnant une cohérence, qu’on peut se rapprocher de la "vérité".

 

 


Prolongement possible : Paléontologues en herbe

Objectif : Mener une recherche documentaire concernant de vraies fouilles.

En prolongement de l’activité, l’enseignant pourra projeter en classe images et extraits de vidéos de fouilles paléontologiques de musée, ou d’autres fouilles paléontologiques, pour permettre aux élèves de se faire une image plus précise du travail de terrain du paléontologue, de ses outils et des techniques de fouilles.

On pourra également prévoir d’inviter en classe un paléontologue, voire de lui rendre visite en laboratoire ou sur un chantier.

Un article tout public détaillant les fouilles 

Reprise de fouilles paléontologiques dans un gîte bourguignon célèbre : les « schistes bitumineux » de l'Autunien de Muse (Bassin d'Autun). Bilan 2010 et perspectives. Georges GAND, Jean-Sébastien STEYER, Dominique CHABARD

Des vidéos tournés pe ndant les fouilles paléontologiques en MUSE, qui en montrent le travail au quotidien (publiées sur YOUTUBE en 9 partites)

https://youtu.be/DwyY6HqAwEg   

Les vidéos réalisées par le CNRS et par Jean-Sébastien Steyer, chercheur paléontologue du Muséum d’Histoire Naturelle de Paris, qui a participé aux fouilles de Muse

Les forçats des fossiles

La vie avant les dinoaures

Le blog des fouilles, par l’un des participants

http://petitcarnetpaleo.blogspot.com/2014/08/fouilles-paleontologiques-de-muse-1.html

http://stripscience.cafe-sciences.org/articles/tag/fouilles-paleo-de-muse/

http://stripscience.cafe-sciences.org/articles/tag/fouilles-paleo-de-muse/

 

Tois lectures sur la paléontologie et le passé de la Terre 

  • Jean-Sébastien Steyer : La Terre avant les dinosaures, Editions Belin, 2014
  • Jean-Sébastien Steyer, Marc Boulay: Demain, les animaux du futur, Editions Belin, 2015
  • Guillaume Lecointre: Guide critique de l'évolution, Editions Belin, 2009

 

...Et pour s'amuser...

https://youtu.be/B7zo2zY1Zqg


Évaluation

A titre d’évaluation, l’enseignant peut proposer de remplir de nouveau le questionnaire initial et inviter les élèves à mettre à jour leurs réponses, à la lumière de ce qu’ils ont appris par l’activité. Ainsi, apparaîtra l’évolution de leurs idées.


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Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte CASDEN