CENT ANS APRÈS SA DÉCOUVERTE,
ENSEIGNER LA RADIOACTIVITÉ À L'ÉCOLE PRIMAIRE
Georges SABOURDY (1), Corinne LACOSTE (2), Daniel RICHARD (2) (1)Université de Limoges, (2) I.U.F.M. de Toulouse
MOTSCLÉS: RADIOACfIVITÉ CONCEPTIONS ENSEIGNEMENT DES SCIENCES -CD-ROM - CITOYENNETÉ - ÉCOLE PRIMAIRE
RÉSUMÉ : Pour aborder le phénomène en Cycle III. nous avons pris le parti d'une approche naturaliste de la radioactivité naturelle. Après une analyse des conceptions des élèves obtenues en réponseàun questionnaire. nous présentons les principales orientations des travaux menés dans deux classes de CM2àLimoges etàGuéret. Cette première réflexion sur la démarche à adopter dans ce contexte scientifique nous a conduit à proposer, comme support de médiation, le CD-Rom.
SUMMARY : For studying radioactivity in«Cycle III ", we started from the naturalist approach of naturaJ radioactivity. After analysing the conceptions of pupils from a questionnaire. we developpe here the main works done inIWOclasses of CM2 in Limoges and Guéret. This first approach dealing with the method to adopt in this scientifical context, leads us to propose CD-Rom as a support for mediation.
1. INTRODUCTION
Quand, en 1896, Henri Becquerel étudie la fluorescence, propriété de cenains corps, c'est une autre propriété naturelle qu'il met en évidence: la radioactivité. Aujourd'hui, la médiatisation de tout ce qui touche de près ou de loin au 'nucléaire' a tendance à occulter cet aspect naturel du phénomène. Les équipes de recherche pédagogique membres de l'association QUARTZt, ont engagé des travaux dans des classes afin d'explorer les possibilités d'aborder le concept de radioactivité au CycleIll.Lepani a été pris d'une approche naturaliste du phénomène: 'propriété naturelle de cenains corps qui ne peut se percevoir que par ses effets'. Dans cette publication nous présentons des travaux préliminaires réalisés dans l'académie de Limoges. Une discussion pennet ensuite d'élargir la réflexion sur le sujet.
2. ÉTUDE DES CONCEPTIONS
On a posé la question: 'La radioactivité, pour toi qu'est-ce que c'est?à197 élèves répanis dans 8 classes de CM2 de Limoges et de Guéret. Près de 35%des réponses relèvent de la tautologie; elleS sont du type: c'est une radio qui parle des activités. Un pourcentage égal d'élèves disent ne pas savoir ce que c'est. On note d'autre pan l'apparition de l'idée de danger ou de maladie dans 14 % des réponses. La référence au nucléaire ou à l'uranium est faite par5%.des élèves alors que l'idée de pollution ou de déchets se rencontre dans seulement 2,5%des réponses.
Voici quelques exemples de réponses d'élèves:
'C'est une radio avec plusieurs activités - Une radio qui organise des activités - C'est un jeu qui passe àla radio - Des activitést: pâtisserie, découpage, pliage - C'est faire des activités et les faire passer à la radio - La radioactivité est une activité qui se fait par radio - Une radio qui propose des activités de spon - C'est des ondes dangereuses si le corps en absorbe un cenain volume - C'est de l'énergie très mauvaise pour la santé - Ça sen aussi
à
fabriquer des bombes - C'est de l'électricité qui se trouve dans les fils électriques qui sont dehors et qui font marcher la télé, la radio, et le téléphone - Des rayons produits par des pierres De l'énergie nucléaire très dangereuse qui peut tuer des personnes -C'est quelque chose qui peut faire mourir des plantes, des hommes'.Nous avons posé la même question à 30 professeurs des écoles stagiaires de l'l.U.F.M. du Limousin. On note un bon niveau de connaissance, 73%décrivent le phénomène assez correctement. Cela estàmettre en relation avec le niveau d'étude, en effet tous sont titulaires d'une licence au moins. On remarque un très fon pourcentage de réponses qui font référenceàl'idée de danger ou de nocivité (63%)et au nucléaire(70%).Par contre peu d'étudiants font référenceàla pollution ou aux déchets radioactifs.
3. DÉMARCHE PÉDAGOGIQUE
Deux situations d'entrée ont, dans un premier temps, été retenues pour travailler dans les classes. L'une concerne l'exploitation d'une classe de découvene qui s'était déroulée dans les Pyrénées. L'autre pan d'un texte qui raconte la découvene de la radioactivité naturelle par Henri Becquerel en 1896.
3.1 L'entrée par l'exploitation d'une classe de découverte
Ce travail a été réalisé avec la collaboration de Annick DEBORD avec les élèves de la classe de CM2 de l'école d'application Jean Zayde Limoges. La classe d'environnement s'est déroulée dans les Pyrénées sur une semaine en octobre 1995. Elle a été l'occasion d'étudier les propriétés des roches locales. En continuité avec ce travail, nous avons introduit en classe des documents permettant de découvrir une nouvelle propriété.
En premier, une cane de la radioactivité au sol dans les Pyrénées et les régions voisines, document de Marcel DELPOUX de l'Université Paul Sabatierà Toulouse, permet, par comparaison avec une cane géologique simplifiée, de découvrir que la radioactivité est un phénomène mesurable dont la valeur est généralement plus élevée dans les régions granitiques que dans les régions sédimentaires. Après discussion avec les élèves, l'idée retenue est qu'il y a de la radioactivité panout et que le rôle de la nature des roches serait importante.
Ensuite, l'examen des données du service Minitel 3614 TELERA Y (mesure de la radioactivité en France effectuée en permanence pour 169 stations) est fait en repérant en même temps la localisation géographique de la station et la nature géologique du terrain sur une cane murale. La comparaison des valeurs pour quelques sommets et pour plusieurs villes conduit alors les élèvesà conclure que c'est plutôt la nature des roches qui détermine la valeur de la radioactivité mais aussi l'altitude. La consultation des moyennes journalières permet, en outre, de constater que les variations sont faibles d'un jouràl'autre pour un site donné.À la suite de ces observations, les enfants concluent que de la radioactivité est présente panout mais plus sur les sommets et dans les régions granitiques.
Enfin, un autre document est introduit, c'est la cane de la radioactivité moyenne pour chaque département. On remarque que les valeurs sont élevées en Limousin, région essentiellement granitique. On discute aussi sur le fait que les chiffres indiqués sont plus faibles pour les départements alpins alors que l'on avait noté précédemment des valeurs localement élevées pour des sommets granitiques comme l'Aiguille du Midi. Cela conduità une réflexion sur l'effet de moyenne. En conclusion de cette séance qui a duré 50 minutes, on demande aux élèves s'ils ont des questions à poser. Celles-ci: 'Qu'est-ce que la radioactivité? Pourquoi la trouve-t-on dans les zones de granite? D'où vient la radioactivité? Qui l'a (inventée) découvene ? - sont inscrites au tableau. Elles serviront àorienter le travail des séances suivantes.
3.2 L'entrée par le texte racontant la découverte de la radioactivité
Ce travail a été réalisé avec la collaboration de Jacky JARDY dans le CM2 de l'école annexe de l'I.U.F.M.à Guéret. L'opportunité d'introduire ce texte a été en 1996 le lOOe anniversaire de celte
découverte. Nous avons rédigé un texte d'un niveau de lecture adapté au Cycle III et qui reprend l'historique à parur de la découverte des rayons X par Rontgen en 1895. Le texte a été construit en trois panies.
La première partie est une mise en situation 'pour comprendre la suite'. Elle introduit de nombreuses
notions qui sont discutées avec les élèves. Il s'agit de la fluorescence, de la radiographie, du concept de rayonnement, de la plaque photographique.À propos du mot uranium, environ 50% des élèves en ont déjà entendu parler: 'c'est du métal, une substance chimique, une substance radioactive, c'est comme de l'aluminium (parce qu'il y a -ium dans le mot), c'est un minéral, on l'extrait de quelque chose'.À propos de la fluorescence, on cherche ce qui est fluorescent: 'poteaux sur la route, bandes fluos, lucioles'.À propos des rayons X, le qualificatif proposé par les enfants pour ces rayons est: 'invisibles'. Connaissez-vous d'autres choses invisibles? Réponses: l'air, les ondes radio, les gaz, le vent'. On note que 'ce qui ne se voit pas peut être mis en évidence par ses effets, exemple les rayons X'. Pourquoi Rontgen a·t-il appelé ces rayons X ? 'Parce que X représente l'inconnue'.
La seconde partie du texte porte sur les premières expériences de Becquerel. Elle permet d'analyser
avec les enfants une démarche scientifique. 'Qu'a voulu faire Becquerel? Vérifier une hypothèse. Quelle est son hypothèse? Il pense que les corps fluorescents ou phosphorescents émettent des rayons X. Pourquoi a-t-il pensé cela?' La description de l'expérience de Becquerel est illustrée par une manipulation analogiq ue réalisée en classe. En conclusion de cette panie, l'hypothèse est vérifiée.
La troisième partie du texte décrit les expériences réalisées ensuite par Becquerel: 'Pourquoi met-il le
dispositif expérimental dans un tiroir? il attend que le soleil revienne'. La nouvelle hypothèse est fonnulée : 'ce n'est pas la fluorescence qui produit le phénomène mais l'uranium lui-même'. Un conflit cognitif apparaît alors dans la classe, certains pensent que l'uranium ne se décompose pas en émettant des rayons alors que d'autres pensent le contraire. 'Becquerel a appelé ces rayons uraniques, parce qu'il pensait qu'ils étaient produits par l'uranium'.
Cette séance s'est déroulée sur une matinée avec une interruption entre l'étude des deuxième et troisième parties du texte. L'après-midi les élèves ont euà réaliser une bande dessinée racontant la découverte de Henri Becquerel. Pour ce travail qui avait valeur d'évaluation, aucun document n'était à leur disposition. Ensuite on leur a demandé d'indiquer quelle question ils souhaitaient encore poser. Sur 25 élèves, 5 questions concernent la radioactivité (qu'est-ce que c'est? est-elle dangereuse? ...) et 12 portent sur l'uranium (comment est-il fait? où le trouve-t-on ? ...).
4. DISCUSSION - PERSPECTIVES
La radioactivité est un thème qui, à nous adultes, peut sembler d'un abord difficile voire ennuyeux pour des enfants de cours moyen. Or, lors des premières activités menées dans les classes, les enfants se sont montrés très intéressés. Cet intérêt est sans doute dû au thème lui-même, ancré dans des préoccupations actuelles et qui comporte de plus une dimension magique (comme beaucoup de phénomènes physiques pour des enfants), mais aussi, pensons-nous, à la manière dont il a été abordé et étudié, à la diversité des supports proposés.
Le travail présenté ci-dessus n'est qu'une partie d'un travail plus large développé par les équipes de recherche pédagogique de l'association QUARTZ, Il nous a semblé important de débuter l'étude de ce thème par la radioactivité naturelle. L'étude de la radioactivité naturelle repose sur des connaissances pluridisciplinaires éloignées de tout discours polémique et propose une véritable réponse aux questions des enfants: La radioactivité est un phénomène physique de transfonnation de certains corps qui émettent alors un rayonnement'. Celui-ci s'accompagne d'un dégagement de chaleur. Sur Terre ces transformationsàl'intérieur du globe fournissent une grande partie de la chaleur interneà l'origine de l'activité de la planète. Cette activité peut se traduire en surface par le volcanisme. par exemple. L'homme utilise certains corps radioactifs dans le domaine médical pour soigner. dans le domaine de l'agro-alimentaire pour stériliser mais surtout.ilproduit avec de l'énergie. Lors des réactions de fission de l'uranium dans les centrales nucléaires. la chaleur dégagée est transfonnée en énergie électrique comme dans une centrale thennique classique. seul le combustible diffère. Dans ce cas. la radioactivité. en particulier celle des produits résultant de la fission est une gêne. Ce sont les déchets radioactifs dont la gestion interpelle alors l'élève en tant que citoyen. Une nouvelle dimension relative à l'éducation civique est ainsi donnée à ce thème, mais seulement après que l'élève, devenu citoyen, soit en possession de connaissances suffisantes pour exercer un regard critique sur les informations diffusées par les diverses parties prenantes de ce sujet d'actualité.
Cette première réflexion sur la démarcheàadopter pour traiter de la radioactivitéàl'école. nous a conduit à proposer comme support de médiation et donc outil pédagogique, un CD-Rom s'inscrivant dans le cadre de la polyvalence disciplinaire et méthodologique du thème.
Parallèlementàce travail, nous avons cherchéà connaître les conceptions des enseignants sur la radioactivité. Beaucoup de ces conceptions relèvent du domaine des idées reçues. Il convient d'y répondre par une information claire et objective. Pour ce thème, la formation des maîtres reste une priorité.
1 QUARTZ: Association pour le développement de la recherche sur l'enseignement des Sciences de la Terre et de l'Environnement, Université de Limoges, Hôtel Burgy, 13, rue de Genève, 87065 Limoges cedex.
Bande dessinée réalisée par Lola et Laura, CM2 de l'école Jean Zay, Limoges
