Un projet académique interdisciplinaire d’Education à l’environnement « La qualité de l’air »

Sommaire:

• Les fondements du projet
• Le projet « Qualité de l’air »
• Les ressources
• Les ressources dans les programmes  disciplinaires
• Les mesures et les évaluations de la pollution atmosphérique
• Les activités  pratiques
• Le soutien logistique du CARIP
• Les fiches techniques

• Les fondements du projet :

  En 1998, Monsieur le  Recteur de l’académie de Lyon signe la charte  pour une éducation à l’environnement. C’est à la fois un aboutissement de priorités nationales (protocoles d’accord entre le M.E.N. et le Ministère de l’Environnement, introduction de l’éducation à l’environnement dans les programmes de collège de plusieurs disciplines), mais aussi un point d’ancrage de projets académiques futurs.
  En décembre 1998, le colloque  « Environnement et citoyenneté » présente des aspects scientifiques, industriels, urbains et géographiques de l’environnement, autant d’aspects qui peuvent être des pistes de travail permettant de construire des projets sur ce thème.
  Les contenus des programmes disciplinaires, les engagements de nombreux professeurs de collège, notamment en sciences de la vie et de la Terre et l’existence de parcours pédagogiques diversifiés sont des éléments facilitateurs d’un projet plus global pouvant apporter des cohérences thématique et académique.
  Le travail en interdisciplinarité pour les enseignants de  sciences de la vie et de la Terre, de sciences physiques, d’histoire géographie, de technologie et pour les documentalistes, d’une part et d’autre part la réalisation d’activités pratiques par les élèves du cycle central notamment, sont les deux objectifs essentiels duprojet « Qualité de l’air ».
  Ce projet nécessite la mise en place, pour plusieurs années, d’un stage de présentation des outils du projet, la participation de structures internes à l’Education Nationale comme le SPECI, le CARIP, les corps d’inspection, l’université et d’organismes extérieurs, comme l’INRA ou la Communauté Urbaine de Lyon mais surtout la constitution d’équipes d’enseignants désireux de proposer à leurs élèves des activités permettant à ceux-ci de participer activement à la protection de l’environnement , de construire leur savoir et d’acquérir des méthodes.

• Le projet « Qualité de l’air » :

  Le projet consiste en la réalisation de mesures ou d’évaluations de quelques polluants atmosphériques par des méthodes physiques, chimiques ou biologiques : quantité de poussières atmosphériques, taux d’ozone, taux de composés gazeux azotés (NO, NO2) ou soufrés (SO2).
  Les données récoltées, mises en relation avec des données climatiques (température, ensoleillement, humidité de l’air,à) sont introduites sur Internet, dans la partie SVT du serveur de l’académie de Lyon (rubrique Environnement, projet).
  L’entrée des valeurs sur le serveur est contrôlée grâce au mot de passe de la messagerie du collège correspondant ou d’un laboratoire s’il possède une connexion internet et une adresse électronique.
  La lecture des données entrées sur le serveur est totalement libre et doit être organisée d’une façon conviviale afin que différents accès soient possibles : par lieu géographique, par type de polluant ou par date.
  L’organisation des données entrées dans le serveur n’est ni de la compétence des élèves ni des professeurs intervenants dans le projet mais nécessite la participation du C.A.R.I.P.

  Les différentes activités réalisées par les élèves sont replacées dans une démarche à la fois dans l’enseignement obligatoire et dans les parcours diversifié le cas échéant : une concertation entre les enseignants volontaires est indispensable et peut-être facilitée par la participation de ces équipes au stage  organisé dans ce but.
 Ce projet peut demander plusieurs années pour atteindre son plein développement.

• Les ressources :
  • le stage :
    • Dates retenues : le 24 novembre 1999 et le 6 avril 2000
    • Lieu : lycée ou collège de Lyon
    • Public : 30 professeurs de collèges exerçant en sciences de la vie et de la Terre, sciences physiques, histoire géographie, technologie et documentalistes.
    • Programme :

Contenus	Intervenants	Horaires
1ère journée : 9 heures-17 heures
Présentation du stage et du projet académique	IA-IPR	0h30
Les bio-indicateurs : conférence	Universitaire	1h30
Les réseaux d’alerte : conférence	Grand-Lyon	1h30
Atelier sur l’utilisation de bio-indicateurs comme les lichens (NO2), le tabac (O3)	Universitaire, professeur SVT	1h par atelier
Atelier sur les capteurs utilisés dans le projet	Grand-Lyon
Atelier : l’introduction des données récoltées sur Internet	formateur TICE/CARIP
Constitution des équipes et organisation du travail sur le terrain	(concertation IA-IPR/professeurs)	1h
2ème journée : 9 heures-17 heures
Bilan des travaux d’équipes sur le terrain : aspects techniques et pédagogiques	table ronde animée par un IPR	3 h
Synthèse des données récoltées	idem	1 h
Suite à donner à la première phase	idem	2 h

•  les partenaires :
  • Les IA-IPR :
     Animateurs-concepteurs du projet et du stage. Les IPR de SVT et Sciences Physiques doivent mettre au point des protocoles de mesure utilisables en collège avec la coopération de quelques professeurs testeurs de matériel.
  • Le Service des Projets Educatifs, Culturels et Internationaux (S.P.E.C.I.)
     Centre coordonateur ayant les compétences requises pour établir les relations entre les différents partenaires (Grand Lyon, INRA, notamment) et rechercher le cas échéant les possibilités de subventions nécessaires à l’achat de matériel de mesure.
     Le S.P.E.C.I. peut aussi procéder à la constitution d’un appel à candidature pour les équipes de professeurs pouvant être retenues dans le projet.
  • Le Centre Académique de Ressources en Informatique Pédagogique (C.A.R.I.P.)
     Centre ayant les compétences nécessaires à la construction d’une interface permettant les entrées de données sur le serveur. Un cahier des charges doit lui être remis à cet effet.
     Le C.A.R.I.P. doit aussi fournir un formateur pour le stage ressource.
  • L’université , L’I.N.R.A. :
     Intervenants lors du stage d’appui sur les bio-indicateurs de pollution.
  • Le Grand Lyon :
     Le plan d’action 1997-2001 édité par la mission d’écologie urbaine du Grand Lyon indique clairement ses objectifs notamment quant à la qualité de l’air : mesurer et prévoir la pollution atmosphérique, la réduire, agir pour la santé publique.
     Il peut devenir un partenaire aidant financièrement à la mise en place de ce projet qui nécessite l’achat de matériel utilisable en collège, par les élèves.
• Les ressources dans les programmes disciplinaires:
  • les idées directrices :

Sciences de la vie et de la Terre		Technologie
« ...un comportement responsable vis à vis de l’environnement à »  «...double perspective d’une éducation à la santé et à l’environnement . »		En classe de 4°,  « ...ainsi qu’à la consultation de données et à la transmission de l’information »
Physique-Chimie		Géographie
« ..en contribuant à l’éducation du citoyen en particulier dans sa relation avec l’environnement »		« L’approche géographique de l’environnement et du paysage sera utilement confrontée aux approches des enseignants des sciences de la vie et de la Terre »

• dans les programmes :

Sciences de la vie et de la Terre		Physique-Chimie
5° : Fonctionnement du corps humain et nutrition		5° : L’air qui nous entoure ; le dioxygène
« Des substances nocives, plus ou moins abondantes dans l’environnement, perturbent le fonctionnement de l’appareil respiratoire. Certaines sont à l’origine de maladies graves »  Raisonner : à partir de données, mises en relation de la fréquence de certaines maladies avec des pollutions de l’air.		« Le dioxygène, constituant de l’air avec le diazote »  - étude de documents sur l’atmosphère et la composition de l’air, sur la respiration  - enquête sur la pollution atmosphérique
5° : Des êtres vivants dans leur milieu
		Technologie
« Des caractéristiques du milieu déterminent les conditions de la respiration et influent ainsi sur la répartition des êtres vivants »  « en modifiant les conditions de la respiration dans les milieux (température, polluants, végétation), l’Homme influe sur leur qualité et leur équilibre. »		« Sur un micro-ordinateur équipé d’un modem, l’élève utilise .. un logiciel  de transfert de fichiers sur un site distant . »
5°/4° :« L’Homme est responsable de son environnement »		Géographie
Discuter sur des exemples et à partir de données, de la responsabilité de l’Homme quant à la qualité de son environnement.		4°/La France : « ..urbanisation.. » , «  Les grands ensembles régionaux »

• Les mesures et les évaluations de la pollution atmosphérique :
  • Les analyseurs de gaz :

• Le badge indicateur d’ozone :

• L’évaluation de la quantité de poussières atmosphériques :

La filtration, pendant un temps donné, d’une quantité d’air déterminée, dépose sur un filtre blanc les poussières atmosphériques. La coloration du filtre est comparée à une gamme de gris afin d’évaluer la densité de poussières atmosphériques.

• Le tabac, bio-indicateur de pollution par l’ozone :
  Une variété de tabac réagit spécifiquement aux attaques de l'ozone qui provoque une nécrose des tissus. L'évaluation de l'IDF (Indice de Dommages Foliaires) permet de détecter la présence d'ozone et d'en évaluer les effets.
• Les lichens, bio-indicateurs de pollution par le SO2 :
  Les lichens sont sensibles à la pollution atmosphérique par le dioxyde de soufre qui peut pénétrer dans les thalles sous forme de composés dissous dans l’eau et perturber certains mécanismes physiologiques.  Aussi, la présence ou l’absence de certaines espèces, la richesse en lichens et les associations licheniques observées, permettent de définir des zones de pollution très faible à très forte.
• Les activités  pratiques :
  • les mesures :
    • évaluation du taux d’ozone atmosphérique par l’utilisation du badge indicateur
    • évaluation du taux de poussières atmosphériques par l’utilisation du capteur à poussières
    • mesure du taux atmosphérique de gaz polluants (SO2, NO, NO2)
    • détermination des associations licheniques sur les troncs d’arbres dans un lieu délimité
    • mise en culture de la variété de tabac sensible à l’ozone (INRA) et évaluation du taux d’ozone atsmosphérique par mesure des dégâts foliaires.
    • mesure des conditions climatiques locales (température, ensoleillement, humidité de l‘air,à
  • le travail sur les données:
    • préparation des données brutes récoltées
    • connexion Internet puis saisie des données sur le serveur
    • utilisation des données issues des autres participants au projet selon la démarche des enseignants
    • recherche documentaire de données complémentaires (textes scientifiques, images, cartes de pollution,à)extérieures au projet
    • proposition d’introduction de travaux de classe sur le serveur
  • l’ intégration dans une démarche :
    C’est l’équipe pédagogique concernée qui décide de la démarche pédagogique, du partage des tâches d’une discipline à l’autre, des travaux pratiques sur le terrain ou en laboratoire, des recherches documentaires ou des visites à mettre en place.
     Les seules contraintes imposées sont :
    • l’utilisation du matériel technique selon le protocole fourni afin de rendre les mesures comparables d’un lieu à l’autre
    • la précision des conditions de mesures et climatiques du jour
    • l’introduction des résultats sur le serveur internet de Lyon
• Le soutien logistique du CARIP :
  Le CARIP fournit une interface permettant l’entrée et la visualisation des données récoltées selon le cahier des charges suivant :
  • L’entrée des données :
    Chaque collège (ou lycée) adhérent au projet doit pouvoir entrer les données mesurées dans le logiciel qui les gère :
    • entrée sur le logiciel par le mot de passe de la messagerie Internet,
    • vérification de l’utilisateur par le nom du professeur responsable du projet dans le collège,
    • entrée des résultats de mesure dans un ou des tableaux,
    • certaines cases peuvent ne pas être renseignées en cas de non mesure,
    • correction possible des entrées avant validation d’ensemble,
    • entrée de données sur une carte,
    • saisie possible de bilans de travaux d’élèves dans une rubrique « Travaux de classe ».
  • La lecture des données :

La lecture des données doit être possible par tout utilisateur d’Internet :

• la lecture doit pouvoir se faire selon le lieu géographique, selon une fourchette de dates, selon la nature du polluant recherché,
• affichage de cartes de répartition des lichens selon les zones de pollution,
• un affichage graphique doit pouvoir être utilisable ultérieurement (carte avec figuration sous forme d’histogramme de la valeur du polluant recherché avec les mêmes spécificités que la lecture simple décrite ci-dessus.
• Le cahier des charges des données :
  Les variables à traiter sont les suivantes :
• la date (et l’heure) de la mesure
• les conditions de la mesure :
• lieu / température / vitesse du vent / humidité de l’air / intensité lumineuse
• les valeurs relevées :
  • taux de poussières atmosphériques ( de 0 à 25)
  • taux d’ozone :
    • évalué par le bio-indicateur (plant de tabac)
    • évalué par le capteur d’ozone
  • taux de NO, NO2, SO2 mesurés par l’analyseur de gaz
  • taux de SO2 évalué par les bio-indicateurs (lichens)
• Les fiches techniques :
  • Evaluation du taux de poussières atmosphériques par l’utilisation d’un capteur à aspiration,
  • Mesure du taux atmosphérique d’ozone par le badge indicateur,
  • Mesure du taux atmosphérique de composés azotés et soufrés par un analyseur d’air,
  • Evaluation du taux atmosphérique d’ozone par l’observation des dégats foliaires chez le tabac,
  • Evaluation du taux atmosphérique de dioxyde de soufre par l’observation des peuplements de lichens corticoles.

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