ARTheque - STEF - ENS Cachan | Construction d'un savoir en volcanologie chez des étudiants d'I.U.F.M.

CONSTRUCTION D'UN SAVOIR EN VOLCANOLOGIE

CHEZ DES ÉTUDIANTS d'I.U.F.M.

André LAVARDE

I.U.F.M de Picardie, Centre de Beauvais

MOTS-CLÉS: CONCEPTION - REPRÉSENTATION - VOLCAN - SCHÉMA

RÉSUMÉ: L'enseignement de la géologie est particulier puisque l'on ne peut pas montrer l'intérieur de la terre. Celui-ci doit être imaginé. Les conceptions des étudiants à propos des volcans ont été étudiéesà partir de dessins. L'étude montre que les éruptions volcaniques telles qu'elles sont présentées au travers de la télévision ou des films sont plus ou moins bien réinvesties dans la description de l'appareil volcanique, mais non dans sa mise en place.

SUMMARY : Geology's teaching has a particularity. The interior of the earth cannot be shown; il must so be imagined. Conceptions of students about volcanos are analysed through drawing pictures. Itappears that the students can apply sorne memories about the vulcanic eruptions, as they can be seen on television or films. The documents have a variable influence on the external aspect of a volcano but not on the building of a volcanic relief.

1. INTRODUCTION

Les programmes, rédigés en 1985 pour l'enseignement élémentaire au cours moyen, comportent l'étude des volcans. Généralement, les notions de volcanologie sont dispensées par des spécialistes de la discipline: professeur de sciences ou géologues. Les notions relatives àla tectonique des plaques sont également abordées dans les cours de géographie.

Enseigner des connaissances relatives àl'origine des volcansà de jeunes élèves se heurte àdes difficultés dont la principale est souvent l'absence de connaissances approfondies de la part des enseignants. La seconde difficulté tient au sujet lui-même; les phénomènes ne sont pas directement observables. Seules les manifestations externes peuvent être montrées au travers de documents audiovisuels.

Il s'agissait donc de savoir quelles étaient les représentations des futurs enseignants sur ce sujet. Pour cela, notre étude a porté sur la façon dont des étudiants en première année d'l.U.F.M. concevaient les manifestations volcaniques.

Description des conditions d'étude

Nous avons procédé à une méthode désomlais classique en didactique des sciences, la technique d'émergence des conceptions - représentations. Celle-ci a été pratiquée au cours d'une séance habituelle d'enseignement. La séance précédente était consacréeàl'étude des séismes. Cette méthode s'est déroulée en deux temps:

Tout d'abord, une lecture d'image est conduiteàpropos d'une photographie de bombe volcanique. Ensuite une feuille de format A4 est distribuée àchacun. Il est alors demandé aux stagiaires de dessiner un volcan en coupe, tel qu'ils se l'imaginent. Les dessins sont rassemblés et confrontés. Cette comparaison devait permettre de retenir le ou les croquis qui semblaient le plus en accord avec les phénomènes évoqués au cours de la lecture d'image et qui les traduisaient le mieux. Pour estimer le rôle de la lecture d'image, on demande à certains groupes de proposer des schémas sans introduction préalable.

Le test a été proposéàcent étudiants dont les parcours universitaires sont très variés. La recherche systématique d'une relation entre type de représentation et type de parcours universitaire n'a pas été tentée.

2. PRÉSENTATIONS DES RÉSULTATS

2.1 Résultats issus de J'étude des dessins

La forme du cône: Pratiquement, tous les dessins réalisés en coupe (99%)montrent une cheminée; un seul dessin figure le volcan sous la forme d'un bloc solide expulsé vers le haut. Sans que l'on puisse le traduire de façon numérique, il estànoter que la hauteur du cône est considérablement exagérée par rapport à celle d'un appareil volcanique réel. D'autre part, on constate l'absence de

cratère dans un grand nombre de cas, circonstance d'autant plus surprenante que cette forme de relief est particulièrement typique.

place du test absence de cratère présence de cratère avant lecture d'image 21 7 après lecture d'image 321

Dans le détail de la forme, deux types de représentation dominent. Une première, qui sera désignée par le terme "en goulot de bouteille", montre un tronc de cône très effilé à l'extrémité, terminé par un orifice arrondi. Une autre forme a été appelée "en guyot". En effet, du fait de l'exagération de la hauteur du cône, le dessin du cratère simule le relief particulier des volcans sous-marins appelés guyot. Dans ces dessins, le sommet du volcan est tronqué, presque plat, légèrement enfoncé en entonnoir.

forme en "goulot de bouteille" forme en "guyot" sommet non dessiné 20184

La matérialisation du cône: Dans 96 %des cas, la coupe du cône volcanique est laissée en blanc, sans qu'aucune légende ne vienne préciser la constitution de ce cône. Néanmoins, un certain nombre de dessins (36%) montrent de la lave coulant sur les tlancs et tapissant l'extérieur de l'appareil volcanique. Pour les cas où cône est matérialisé, il s'agit soit de roches sédimentaires(lcas), soit de l'écorce terrestre qui se soulève (2 cas), soit de lave poussée vers le haut(l cas). Dans des recherches pratiquées sur d'autres groupes, certains étudiants situent les volcans au sommet des montagnes. Même lorsque les étudiants ont travailléàpartir des scories ou de lecture d'image sur les bombes volcaniques, le cône n'est jamais conçu comme une accumulation de produits volcaniques.

Figuré de la cheminée et du magma: magma en nappe sous l'écorce terrestre cheminée non terminée réservoir magmatique en gourde magma en lac de lave à la base du volcan schéma de chambre magmatique 2637 16 II 10

Le plus souvent, la cheminée n'est pas prolongée vers l'intérieur de la terre. Sinon elle débouche, soit sur une chambre magmatique, soit dans une couche située en dessous de la croûte terrestre (nappe). Parfoislemagma est représenté sous forme de poche située dans le cône volcanique lui-même, au-dessus du niveau du sol: il simule un lac de lave.

Concernant la lave projetée sous forme de "bombes", celles-ci sont représentées en l'air ou éparpillées loin du cône volcanique.

Bombes projetée en l'air bombes retombées autour du cône 13% 6 %

2.2

issus

avec les

Précisons que, s'agissant de petits effectifs, la proportion relative de chacune des explications n'a pas fait l'objet d'un traitement mathématique. L'absence de figuré à l'intérieur du cône volcanique était un signe suffisamment explicite pour que la question soit posée quant à l'origine du relief. Il apparaît que le relief est rarement interprété comme l'accumulation de projections volcaniques.

Quatre explications sont proposées. La première explication est fournie par l'accumulation de coulées de lave. Ce type d'explication est généralement proposé lorsque le volcan est en forme de cratère.

Dans ce cas, la lave doit escalader le long des pentes du volcan pour sortir. Même lorsque cette explication est avancée, le cône n'est jamais matérialisé par des coulées.

La seconde explication s'apparente à la constitution de la taupinière.Lecône volcanique est interprété comme le rejet des roches de la croûte terrestre avantlepassage des laves. Celles-ci sont supposées passer par dessus l'éboulis.Une troisième explication conduit à admettre que les bords du volcan représentent de la croûte terrestre qui a été soulevée sur les bords pour permettre le passage de la lave. Un quatrième modèle consiste à penser que les volcans ne se forment qu'au sommet des montagnes. D'autre part, même les professeurs stagiaires qui maîtrisent le mot plaque, ne le font jamais figurer dans les croquis demandés. L'entretien montre, en outre, que l'aspect rougeâtre de la bombe volcanique est considéré comme représentatif de la chaleur dégagée par la lave

3. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS

La hauteur exagérée du cône volcanique correspond à un signe.Ledessin veut traduire l'idée d'un contenant, l'assimilation du volcan à une sorte de bouteille. Cette hauteur exagérée s'explique vraisemblablement par un mécanisme voisin rencontré dans l'élaboration du dessin enfantin: l'exagération du signe distinctif de l'objet à représenter. L'absence de cratère est difficile à interpréter. Il est possible que cela traduise une difficulté technique ou que celui-ci ne soit pas jugé pertinent pour la représentation d'un volcan.

La méconnaissance des mécanismes d'édification conduitànégligerlecratère dont on ne peut pas se faire une idée précise.

Parfois, on observe des dessins restituant des souvenirs de connaissances apprises antérieurement, ce que A. Giordan et G. de Vecchi appellentfausse représentation.Il s'agit de réinvestissements non pertinents de connaissances.

Dans certains cas, le magma est souvent représenté dans un réservoir. Cette chambre magmatique peut se présenter sous sa forme stéréotypée, c'est-à-dire une poche avec deux entrées, l'une inférieure l'autre supérieure. Il s'agit d'une réminiscence de dessins de volcans vus en coupe. Plus généralement, il ya confusion entre le magma et le noyau; ceci est nettement soulignée par la légende. Dans tous les cas, la disposition d'un liquide dans une forme globuleuse semble le plus satisfaisant pour l'esprit. Le peu de termes employés pour légender le dessin peut se comprendre par le fait que la consigne demandait de dessiner sans préciser s'il fallait ajouter ou non des légendes. Néanmoins, la difficulté rencontrée par les stagiaires laisse penser que ceux-ci ne voulaient pas se risquerày ajouter des noms.

L'explication demandée pour expliquer la formation de l'appareil volcanique a été précédé d'une discussion sur les produits émis par les volcans. Les différentes propositions qui permettent de comprendre le relief du volcan ne font jamais appel aux projections. Celles-ci sont considérées comme accessoires ou projetées tellement loin qu'elles ne peuvent pas participer à l'édification du volcan. Ces représentations font bien obstacle à la connaissance; la présentation d'une photographie

montrant des scories à l'intérieur d'un cône permet difficilement de faire admettre que le cône volcanique soit constitué de projections.

Le fait que le volcan soit dessiné de façon très pointue s'explique par l'image de la bouteille qui déborde. Par contre, elle n'établit pas clairement la relation entre le volcanisme et la formation d'un relief. Les documents présentés par les médias montrent généralement des volcans "âgés" dont la hauteur est déjà importante; ce qui occulte le problème de la mise en place du relief. Cependant quelques explications sont néanmoins mentionnées:

- l'explication "taupinière" et l'explication "furoncle" : ces deux explications sont typiquement issues des représentations, en tant que construction de l'esprit ou explication ad hoc pour concilier le relief et la présence de volcan.

- l'explication "montagne" :

Il est possible que dans certains cas, la présence de volcan au sommet d'une montagne s'explique par un réinvestissement de connaissances préalablement acquises dans une précédente séance sur la formation des chaînes de montagne (volcanisme de subduction). Il n'en reste pas moins vrai que l'explication de la présence d'une montagne est particulièrement bien mémorisée et réinvestie à tort -dans la compréhension du relief. Enfin, -dans un dernier cas, l'explication est issue des images partiellement mémorisées sur le volcanisme de rift. Les abrupts sont,à tort, reliés aux escarpements de laves vus en coupe dans divers documents audiovisuels.

4. RELATIVISATION DES RÉSULTATS

Le recours au dessin dans la méthode d'émergence des conceptions - représentations pose toujours le même problème. Il faut savoir distinguer ce qui est de l'ordre du savoir, de ce qui relève de la maladresseà dessiner. L'exagération constatée au niveau des hauteurs dans les dessins de volcans ne doit pas être interprétée comme une mauvaise connaissance de la forme mais comme le désir d'exprimer la hauteur importante des reliefs.

D'autre part, les conditions dans lesquelles se sont déroulés les tests rappellent aux étudiants une situation d'évaluation, d'autant plus déplaisante qu'elle se situe avant la phase d'apprentissage. Il est vraisemblable que, par contrat didactique, seule une faible quantité d'informations ne pouvait apparaître par les dessins.

5. CONCLUSION

Dans la conception des volcans chez l'adulte, tout se passe comme si plusieurs connaissances parallèles fonctionnaient de manière indépendante. Deux images mentales rendent compte du " fonctionnement" de la représentation. Une première image mentale assure la mémorisation de l'appareil volcanique en forme de cône avec son cratère tandis que la seconde mémorise les coulées de

lave. Ces deux connaissances restent en parallèle et n'arrivent pasà s'intégrer pour expliquer le volcanisme lors d'une tâche basée sur la production de dessins.

Àceci vient s'adjoindre, chez ceux qui ont étudié de façon plus approfondie, des connaissances livresques comme le terme de plaque. La fréquence d'emploi dans le vocabulaire courant facilite sa mémorisation phonique; la maîtrise du mot remplace la maîtrise du concept.

La technique d'émergence des représentations dans le domaine de la volcanologie confirme les résultats obtenus dans d'autres domaines.Àcôté de structures mentales préexistantes (conceptions), coexistentent plusieurs connaissances parallèles et non intégrées. Toutefois, il semble que cette méthode dévoile parfois l'absence de questionnement vis-à-vis d'un phénomène caché. Ainsi, la page blanche pourrait exister parfois chez l'apprenant.

BIBLIOGRAPHIE

DEUNFFJ. et al.,La géologie àl'école élémentaire et dans la formation des maîtres,Paris: Ministère de l'Education nationale, 1990.

ELLEN BERGER F.,Hisfoire de la géologie,Paris: Technique et documentation - Lavoisier, 1988. FABRE J.-H.,La science élémentaire - la terre,Paris: Delagrave, 1888.

GIORDAN A., DE VECCHIG., Les origines du savoir,Neuchâtel: Delachaux et Niestlé. 1987. THÉOBALD N., GAMA A.,Géologie générale et pétrographie,Paris: G. Douin et Cie, 1956. VERNEJ.,L'île mystérieuse,Paris: Hetzel,1874.