   
La pollution des sols par excès de phosphore est une problématique complexe qui a avantage à être examinée sous plusieurs angles. Tel que prescrit par le biais de la 2ème compétence disciplinaire, vous êtes invités à présenter à vos élèves des SAÉ qui favorisent la considération d’aspects divers (économique, environnemental, éthique, historique, politique, etc.) en vue de mettre en place des conditions propices à la construction d’une opinion éclairée au regard d’une problématique complexe. Il s’agit bien d’enseigner des connaissances disciplinaires tout en structurant une représentation interdisciplinaire et située. Considérant les prescriptions des programmes scolaires au 2ème cycle du secondaire et l’accent qui y est mis sur un enseignement des sciences devant contribuer à l’analyse de questions environnementales actuelles, dans un souci de situer l’enseignement des sciences dans ce contexte contemporain pour mieux en souligner la pertinence, mais aussi les limites, voici une démarche rigoureuse d’enseignement interdisciplinaire qui conjugue l’apprentissage de notions scientifiques et technologiques avec l’explicitation de considérations culturelles, politiques, sociales, économiques et éthiques pour documenter la problématique de la pollution des sols par excès de phosphore. Ce document représente un exemple possible d’une démarche d’enseignement/apprentissage d’îlot de rationalité. Il est le résultat de différents choix faits par les auteurs. Lors de la réalisation de la SAÉ en classe, dans le cas où vous choisiriez d’adapter cet exemple, il est important de suivre rigoureusement chacune des grandes étapes de la démarche d’enseignement/apprentissage de l’îlot de rationalité afin de favoriser, chez les élèves, la construction d’une représentation interdisciplinaire et d'une réflexion critique sur la problématique de la pollution des sols par excès de phosphore, tout en contribuant à l’acquisition de connaissances scientifiques et au développement de compétences disciplinaires. De plus, il est à espérer que vous serez un acteur important pour amener vos élèves à réfléchir aux conditions de production des connaissances scientifiques et à leur mise en perspective en fonction des contextes culturels, politiques et économiques dans lesquels elles s’appliquent. La démarche de structuration d’un îlot de rationalité est intéressante pour initier les élèves à une réflexion métacognitive de type épistémologique sur le caractère négocié et situé de la construction des connaissances scientifiques. Cette situation d'apprentissage et d'évaluation sera introduite par une mise en situation. Celle-ci permettra de susciter l'intérêt des élèves et d’expliquer le débat qui entoure la construction de mégaporcheries. À la suite de cette mise en situation, les élèves doivent chercher de l’information en équipe sur l’impact de l’installation de mégaporcheries dans une région. Ainsi, les élèves doivent analyser les aspects économique, environnemental et social afin d’élaborer leur argumentation. Par la suite, les élèves seront amenés à étudier le phénomène d’eutrophisation par expérimentation. Voici la façon de procéder : dans un aquarium, on met un échantillon de cyanobactéries avec une quantité importante de phosphore. L’élève fait l’observation de la prolifération. Ensuite, les élèves doivent faire une étude sur le terrain. Les élèves doivent prendre des échantillons d’eau afin de les comparer à des témoins. Une fois l’expérimentation terminée, des experts viennent dans la classe afin de faire voir leurs points de vue. Les élèves doivent poser des questions à chaque expert afin de trouver de nouveaux renseignements. La dernière étape consiste à une présentation des découvertes que les élèves ont faites. Ils peuvent utiliser le mode de présentation de leur choix (PowerPoint, vidéo, affiche, présentation orale, pièce de théâtre, etc.). L'enseignant fait une synthèse avec les élèves sur le sujet. Contexte La pollution des sols par excès de phosphore est un sujet d’actualité. Tout le monde a plus ou moins une idée sur la question. C’est dans ce contexte que cette SAÉ prend sa place, puisque le but de celle-ci est de permettre à vos élèves de faire un premier tour de la question de manière à ce qu’une représentation interdisciplinaire émerge de leur activité d’apprentissage. Le sujet de ce travail se concentre sur l’augmentation de la concentration de phosphore dans les sols cultivés. Cette substance est un fertilisant servant à accentuer la croissance des plantes et donc à augmenter la production agricole. Le phosphore se retrouve principalement dans les excréments. Les fermiers épandent ceux-ci sur leurs terres, d’où cette bonne odeur tous les printemps! Depuis quelques années, il y a un développement considérable du nombre de mégaporcheries au Québec. Cette croissance a créé une controverse chez la population, car plusieurs problèmes ont commencé à apparaître avec cette industrie, comme la pollution des ressources naturelles (eutrophisation des lacs, changement du paysage), la détérioration de la qualité de vie des citoyens (mauvaises odeurs, problèmes de santé, baisse de la valeur des propriétés), la détérioration de l'image touristique, etc. Finalités Cette activité devrait permettre aux élèves de construire une représentation interdisciplinaire sur la question de la pollution des sols par excès de phosphore. Tout le monde a plus ou moins une idée sur la question. C’est dans ce contexte que cette SAÉ prend sa place, puisque le but de celle-ci est de permettre à vos élèves de faire un premier tour de la question de manière à ce qu’une représentation interdisciplinaire émerge de leur activité d’apprentissage et de se forger une opinion personnelle sur la base de critères que chacune des équipes se sera donnés. De ce point de vue, la finalité poursuivie par cette activité d’enseignement se veut démocratique car elle vise à préparer des citoyens à participer à des débats liés aux questions socialement vives. En abordant la question sous l’angle de plusieurs disciplines scientifiques ainsi que de différentes perspectives et points de vue sur le sujet, les élèves sont appelés à prendre position de manière éclairée. De plus, l'élève est amené à enrichir sa culture personnelle sur ce sujet, ce qui rejoint une finalité humaniste. En lien avec cette problématique, plusieurs finalités seront visées :
Cette activité est destinée à des élèves de 4ème secondaire, car la question sur la pollution des sols par excès de phosphore est en lien avec l’une des quatre problématiques environnementales qui font partie du Programme de formation de l’école québécoise en Science et technologie. De plus, cette activité est spécialement destinée aux élèves se trouvant dans le parcours Science et technologie puisqu'il s'agit essentiellement d'une démarche de construction d'opinion et que cette dernière est nettement moins marquée au sein du parcours Applications technologiques et scientifiques. 4e secondaire 4e secondaire option STE Produits À l’issue de cette SAÉ, les élèves doivent produire une affiche qui résumera leur représentation interdisciplinaire sur la pollution des sols par excès de phosphore en regroupant différentes notions reliées à plusieurs disciplines touchant cette problématique. Nous suggérons fortement qu’une fois la présentation du support visuel faite, chaque équipe soit responsable de l’enseignement d’un concept disciplinaire lié à la pollution des sols par excès de phosphore. C’est à vous de partager les responsabilités entre les équipes. Le produit attendu est la présentation orale devant la classe du fruit de leurs recherches en utilisant un support visuel. Ils doivent également pouvoir argumenter leur position face à cette problématique. Le cliché représente les conceptions des élèves. Il est important d’en tenir compte car les élèves complexifieront ces représentations au fur et à mesure de la démarche d’îlot de rationalité. De quelle façon? Par un remue-méninges et des opérations de recadrage : dresser un inventaire des représentations initiales, des savoirs disponibles, des connaissances préalables et des questions spontanées des élèves face à la situation. « La première étape de cette séquence didactique consiste à recueillir les connaissances et idées de départ des élèves, leurs préoccupations et les questions que soulève pour eux ce thème [1] ».On peut en garder une trace concrète, sur affiche par exemple, de manière à réfléchir avec les élèves en fin de démarche à la manière dont ils ont enrichi ces idées de départ grâce à leur îlot de rationalité. Mais d’abord, tout enseignant a la responsabilité de se positionner sur la question. On ne peut prétendre à une dite « neutralité » par rapport à ce sujet. Vous devez prendre conscience que votre position orientera inévitablement votre approche de la question en classe. Voici un cliché possible qu’un enseignant pourrait avoir sur la pollution des sols par excès de phosphore :
Je n’ai aucune préconception à ce sujet. J’ai juste entendu parler de la pollution par le phosphore, mais pas concernant les élevages de porcs. Marjorie Je n’ai pas de préconception précise par rapport à ce sujet, j’ai seulement entendu parler de la pollution par le phosphore, mais sans lien avec l’élevage de porcs. Alexandre Le problème de la pollution par le phosphore est un phénomène très connu au Québec. En effet, il est prouvé qu’une abondance de phosphore provoque l’eutrophisation de nos lacs et de nos rivières. Or, la construction de mégaporcheries provoque cette augmentation, car les excréments de porc sont riches en phosphore. De plus, cette industrie n’est pas en diminution au Québec et les lois environnementales ne sont pas en faveur d’un contrôle très strict de ce problème. Bref, nous devons trouver une solution rapidement pour éviter le pire. Nelly Selon moi, les excréments des porcs dans les porcheries polluent énormément. Ces déchets (phosphore) sont jetés dans les cours d’eau. Cela provoque l’eutrophisation des cours d’eau (vieillissement prématuré). Le phosphore permet aux plantes de croître plus rapidement. Alors, il y a beaucoup de déchets qui s’accumulent au fond du cours d’eau. Le cours d’eau se « remplit » de ces déchets et il meurt. Mina Je pense que la problématique de la pollution des sols par excès de phosphore (élevage des porcs) devient de plus en plus critique en raison d'un taux de productivité très élevé (industrie, économie) et des déchets produits par les porcs qui sont bourrés de phosphore. [1] Référence : Une démarche d’enseignement interdisciplinaire en science au secondaire. B. Bader et S. Barma, Spectre : L’intégration des préoccupations environnementales en Science et en technologie, février 2008. Acteurs et actants
Contraintes (valeurs, normes, codes, modèles, obstacles, etc.)
Enjeux
Tensions et controverses Repérer différents arguments autour de la question de la pollution des sols par excès de phosphore et les controverses qui en découlent. Ces controverses peuvent concerner un débat au sein d’une même discipline scientifique, entre des chercheurs de disciplines différentes, ou encore entre des groupes de pression qui ne partagent pas les mêmes positions. La problématique de l'élevage porcin vient du fait que ce développement se réalise à un rythme accéléré avec des épandages de fumier liquide sur plusieurs territoires qui sont à risque. De ce fait, des tensions et controverses sont engendrées, notamment :
Scénarios envisageables
Boîtes noires à ouvrir Cette section permet d’identifier les différents aspects du problème que l’on décidera d’étudier plus en profondeur, ainsi que les connaissances qu’il faudra acquérir pour pouvoir analyser ces différents aspects. Une boîte noire représente un concept que l’on utilise sans savoir nécessairement comment il fonctionne. Dans cette section, il s’agit de choisir les concepts que l’on trouve pertinents à connaître pour mieux réaliser le projet final.
Dresser la liste des disciplines qui s’appliquent à l’étude de la pollution des sols par excès de phosphore.
Nommer les spécialistes qui pourraient être consultés. Un spécialiste est une personne qui peut aider à la compréhension de la problématique grâce à ses connaissances disciplinaires ou à sa familiarité avec la situation.
Sélectionner les aspects à intégrer dans la synthèse finale
Il s’agit pour vos élèves de sélectionner les aspects de la problématique de la pollution des sols par excès de phosphore que l’on veut intégrer dans le travail. Dans ce travail, présenté sous forme d’îlot de rationalité, on adopte une perspective socioconstructiviste de la construction des savoirs. Cela nous permet, en plus de réaliser des projets particuliers, de composer avec plusieurs situations, de rendre possibles des discussions, des débats, des études sur le terrain et des expérimentations. Ces possibilités permettront d’intégrer plusieurs notions prescrites dans le programme tout en suscitant des conflits sociocognitifs chez les élèves et, par la suite, un engagement de leur part dans la mobilisation des ressources nécessaires. Cela favorisera le développement de leurs compétences disciplinaires deux et trois ainsi que la compétence transversale concernant l’exploitation de l’information. Dans la mise en situation, les élèves font un premier contact avec le sujet. Grâce au cliché, ils expriment leurs conceptions alternatives avant de s’engager dans le travail pour les complexifier. Ils auront à faire des visites sur le terrain (démarche empirique) pour étudier le phénomène d’eutrophisation et à prélever des échantillons d’eau afin de les analyser en laboratoire (démarches d’observations et d’expérimentations). Ensuite, ils consulteront des spécialistes en économie, en agriculture, en écologie et en santé pour développer leurs points de vue (démarche de construction d’opinion) sur la problématique liée à l’installation de mégaporcheries. L'ouverture d'autres boîtes noires, telles que celle du cycle biogéochimique, du traitement des eaux usées, de la dynamique des communautés, de la dynamique des écosystèmes, de la croissance des végétaux et celle concernant l'hydrosphère, permettra aux élèves de mobiliser des ressources dans un contexte d'échange et de construction des savoirs.
Hiérarchiser les données listées Il s’agit pour vous et vos élèves de classer les données sélectionnées au sein de chacune des équipes selon leur pertinence et leur utilité pour structurer leur représentation interdisciplinaire en fonction de leur prise de position sur la question. Négocier la hiérarchisation des données listées en fonction des contextes pédagogiques et des priorités à investiger de manière plus approfondie. Au sein de chaque équipe, chaque élève est responsable de documenter un point parmi la liste des contraintes, des enjeux, des acteurs et des actants concernés par la question. 1. Cycle du phosphore 2. Biodiversité 3. Eutrophisation due à l'excès de phosphore 4. Bassin versant 5. Législation 6. Traitement des eaux usées
Choisir les boîtes noires à ouvrir
Il s’agit pour vous et vos élèves de choisir les boîtes noires à ouvrir pour pouvoir analyser les aspects sélectionnés pour réaliser le travail. Les boîtes noires sont classées de la plus importante à la moins importante. 1. Cycle biogéochimique 2. Dynamique des communautés Biodiversité Perturbation 3. Propriétés physiques des solutions Concentration (ppm) 4. Hydrosphère Bassin versant 5. Législation
Ouvrir les boîtes noires et découvrir les principes disciplinaires
Chaque membre de l’équipe choisit une boîte noire à ouvrir et réalise une recherche sur ce sujet. Les informations seront ensuite mises en commun pour réaliser l’affiche. 1. Cycle biogéochimique Dans plusieurs écosystèmes, le phosphore est considéré comme un élément limitant. Il n'y a pas de grand réservoir atmosphérique de phosphore. La disponibilité du phosphore est reliée à l'altération superficielle des roches. Par contre, l'activité humaine intervient énormément dans le cycle du phosphore. Les humains utilisent les mines à phosphate afin de fabriquer des fertilisants. Ces fertilisants sont ajoutés aux sols et ils sont drainés vers les cours d'eau. Un excès de ce fertilisant dans les cours d'eau peut générer des problèmes d'eutrophisation. Cliquez sur le lien pour voir une image qui résume le cycle du phosphore. 2. Dynamique des communautés Pour cette boîte noire, on peut parler des perturbations que l'excès de phosphore peut apporter dans les cours d'eau et la biodiversité. Un excès de phosphore peut provoquer l'eutrophisation (vieillissement prématuré des cours d'eau). L'explication de ce phénomène est disponible sur le site Internet suivant : http://fr.wikipedia.org/wiki/Eutrophisation. 3. Propriétés physiques des solutions (concentration en PPM) La concentration de phosphore est souvent calculée en partie par million. 4. Hydrosphère (bassin versant) Un bassin versant est une zone géographique où toutes les eaux s'écoulent vers le point le plus bas et se rejoignent pour former un cours d'eau, un lac ou une nappe souterraine. Alors, les eaux phosphorées dans les secteurs agricoles se rassemblent et la concentration dans ce secteur est élevée. 5. Législation Il existe des lois qui limitent le nombre de mégaporcheries au sein d’une région ainsi que la quantité de porcs dans chacune d’elles. Il existe également des règlements qui contrôlent les concentrations de phosphore déversé par les industries porcines. 6. Traitement des eaux usées Il existe de plus en plus de lois sur le phosphore lors de la filtration des eaux usées. Exemple de démarche à suivre en classe Pour l'élève :
1. Canevas; 4. Évaluation de la présentation; 5. Évaluation du travail d'équipe.
Débats politiques http://www.radio-canada.ca/actualite/semaineverte/ColorSection/agriculture/031228/bape.shtml http://www.revuerelations.qc.ca/relations/archives/themes/textes/agriculture/agri_latu_0206.htm http://www.bape.gouv.qc.ca/sections/mandats/prod-porcine/documents/MEMO259-3.pdf Les mégaporcheries inquiètent les médecins : la santé de la population est en jeuhttp://www.amq.ca/fra/pri_nou_commu2.htm#13juin2003
Eutrophisation http://www.rappel.qc.ca/lac/eutrophisation.html http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/rsvl/methodes.htm
http://www.mapaq.gouv.qc.ca/fr/accueil
http://www.bape.gouv.qc.ca/sections/mandats/prod-porcine/documents/Memo124-1.PDF Cochons réinventéshttp://www.science.gc.ca/default.asp?Lang=Fr&n=39369C2F-1 La production porcine industrielle http://www.bape.gouv.qc.ca/sections/mandats/prod-porcine/documents/MEMO221.1.PDF http://www.ceaeo.org/publicationsF/feuillet-juillet2003.htm Microorganismes dans l'air ambiant des porcheries http://www.irsst.qc.ca/fr/_projet_2846.html Une production polluante http://www.radio-canada.ca/nouvelles/electionsFed2006/2005/12/10/001-Verts-megaporcheries.shtml
Phosphore Alerte rouge en Europe et au Québec http://www.carpediem-design.ch/planete/articles/no_2/mayo.html Le cycle du phosphore http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/cycle.phosphore.html Phosphore / phosphatehttp://www.cipel.org/sp/article46.html Une question de phosphore http://www.radio-canada.ca/actualité/semaineverte/020106/pisciculture.html
http://www.ecologie.gouv.fr/IMG/pdf/zonnes_tampons_20_pages_a5.pdf
Vous pouvez télécharger, d’un seul clic, tous les fichiers accompagnant la SAÉ. | |||
 | 
La pollution des sols par excès de phosphore  |
