Le changement climatique : causes

Les élèves retiennent mieux le fonctionnement du changement climatique quand ils observent concrètement les mécanismes. En manipulant des données ou en réalisant des expériences, ils transforment des concepts abstraits en savoirs tangibles et mémorables.

• 5ème
• Exploration du Vivant et de la Planète Terre
• 4 activités
• 20 min–45 min

Objectifs d’apprentissage

1. Expliquer le mécanisme de l'effet de serre naturel et son rôle pour la vie sur Terre.
2. Analyser comment les activités humaines, telles que la combustion d'énergies fossiles et la déforestation, modifient la composition de l'atmosphère.
3. Identifier les principaux gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O) et classifier leurs sources anthropiques.
4. Comparer l'évolution des concentrations de CO2 dans l'atmosphère avant et après la révolution industrielle à l'aide de données graphiques.

Carte conceptuelle

⏱ 45 min·Petits groupes

Expérience : Modéliser l'effet de serre

Les élèves comparent la température sous deux cloches en verre (l'une ouverte, l'autre fermée) exposées à une lampe. Ils mesurent la température toutes les 5 minutes, tracent les courbes et discutent de l'analogie avec l'atmosphère terrestre et ses limites.

Préparation et détails

Expliquer le mécanisme de l'effet de serre naturel et son rôle pour la vie sur Terre.

Conseil de facilitation: Pendant l’expérience sur l’effet de serre, placez deux thermomètres identiques sous des cloches transparentes : une remplie de CO2 (ou d’air) pour montrer la différence de température après 10 minutes d’exposition à une source de chaleur.

Setup: Tables avec de grandes feuilles ou espace mural

Materials: Étiquettes de concepts ou post-its, Papier grand format (A3 ou raisin), Marqueurs, Exemple de carte conceptuelle

• Comprendre
• Analyser
• Créer
• Conscience de soi
• Autogestion

Carte conceptuelle

⏱ 40 min·Binômes

Analyse de données : La courbe de Keeling

Les élèves reçoivent les données brutes de concentration de CO2 à Mauna Loa depuis 1958. Ils tracent la courbe, identifient la tendance générale et les oscillations saisonnières, puis formulent des hypothèses pour expliquer ces deux phénomènes.

Préparation et détails

Analyser comment les activités humaines intensifient l'effet de serre.

Conseil de facilitation: Pour analyser la courbe de Keeling, projetez le graphique au tableau et demandez aux élèves de repérer les pics annuels de CO2 : ils verront ainsi le cycle saisonnier lié à la végétation, ce qui renforce leur compréhension des variations naturelles.

Setup: Tables avec de grandes feuilles ou espace mural

Materials: Étiquettes de concepts ou post-its, Papier grand format (A3 ou raisin), Marqueurs, Exemple de carte conceptuelle

• Comprendre
• Analyser
• Créer
• Conscience de soi
• Autogestion

Puzzle

⏱ 40 min·Petits groupes

Puzzle: Les gaz à effet de serre

Chaque groupe expert étudie un gaz (CO2, CH4, N2O, vapeur d'eau) : ses sources, son pouvoir réchauffant et sa durée de vie dans l'atmosphère. Les groupes mixtes reconstituent ensuite le tableau complet et identifient les leviers d'action prioritaires.

Préparation et détails

Distinguer les principaux gaz à effet de serre et leurs sources.

Conseil de facilitation: Lors du jigsaw, attribuez à chaque groupe un gaz (CO2, CH4, N2O) et exigez qu’ils présentent à la fois ses sources humaines et son pouvoir réchauffant comparé au CO2, en s’appuyant sur des données chiffrées.

Setup: Aménagement flexible pour faciliter les regroupements successifs

Materials: Dossiers documentaires pour les groupes d'experts, Fiche de prise de notes, Organisateur graphique de synthèse

• Comprendre
• Analyser
• Évaluer
• Compétences relationnelles
• Autogestion

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: D'où viennent nos émissions ?

Chaque élève estime la part des différents secteurs (transport, industrie, agriculture, bâtiment) dans les émissions françaises. En binôme, ils comparent leurs estimations aux données réelles du CITEPA et identifient les écarts entre perception et réalité.

Préparation et détails

Expliquer le mécanisme de l'effet de serre naturel et son rôle pour la vie sur Terre.

Conseil de facilitation: Pendant le Think-Pair-Share, donnez à chaque binôme une étiquette avec une activité humaine (transports, agriculture, industrie) et demandez-leur de classer ces activités par ordre décroissant d’émissions de CO2 avant la mise en commun.

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Enseigner ce sujet

Commencez par l’expérience sur l’effet de serre pour ancrer le concept avant de passer aux données. Évitez de présenter trop tôt les solutions : concentrez-vous d’abord sur la compréhension des causes. Les recherches montrent que les élèves maîtrisent mieux les mécanismes quand ils les découvrent par l’observation et l’analyse avant d’aborder les impacts ou les actions.

À quoi s’attendre

À la fin de ce parcours, les élèves distinguent clairement l’effet de serre naturel de son amplification par l’homme. Ils identifient les principaux gaz à effet de serre, leurs sources et justifient l’importance de cet équilibre pour la vie sur Terre. Leur participation active et leur capacité à expliquer ces idées en font foi.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Pendant l’expérience sur l’effet de serre, certains élèves pensent que le phénomène est uniquement négatif et doivent être corrigés immédiatement.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Utilisez les deux cloches pour montrer que l’effet de serre naturel maintient une température viable (+15 °C) et que c’est son amplification qui pose problème. Demandez aux élèves d’observer la différence et de noter que sans cet effet naturel, la température serait de -18 °C.

Idée reçue courante

Pendant l’analyse de la courbe de Keeling, des élèves confondent le trou dans la couche d’ozone avec le réchauffement climatique.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Affichez à côté du graphique un rappel visuel : d’un côté, une image du trou dans la couche d’ozone (lié aux CFC), de l’autre, une représentation des gaz à effet de serre accumulés dans l’atmosphère. Faites comparer les deux phénomènes pour ancrer leur distinction.

Idée reçue courante

Lors du jigsaw sur les gaz à effet de serre, des élèves affirment que le CO2 est le seul gaz important.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Demandez à chaque groupe de présenter son gaz en insistant sur son pouvoir réchauffant par rapport au CO2. Utilisez un tableau comparatif projeté au tableau pour visualiser ces différences et corriger cette idée reçue.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Après l’expérience sur l’effet de serre, demandez aux élèves d’écrire sur un post-it le nom d’un gaz à effet de serre, sa principale source humaine et une phrase expliquant pourquoi l’effet de serre naturel est vital pour la Terre.

Question de discussion

Pendant l’analyse de la courbe de Keeling, présentez le graphique et posez la question : 'Quelles activités humaines ont pu causer cette augmentation et comment pouvons-nous la limiter ?' Guidez la discussion pour faire émerger les liens entre activités et émissions.

Vérification rapide

Après le Think-Pair-Share, demandez aux élèves de dessiner un schéma simplifié de l’effet de serre, en indiquant le soleil, la Terre, l’atmosphère et le rôle des gaz à effet de serre. Vérifiez la présence des éléments clés et la compréhension du mécanisme de piégeage de la chaleur.

Extensions et étayage

• Demandez aux élèves rapides de calculer l’impact climatique des autres gaz à effet de serre en utilisant des coefficients de réchauffement global, puis de proposer un scénario pour réduire leurs émissions.
• Pour les élèves en difficulté, fournissez un schéma incomplet de l’effet de serre à compléter avec des flèches et des étiquettes pendant l’expérience.
• Proposez une recherche approfondie sur le rôle des océans dans l’absorption du CO2, en lien avec la courbe de Keeling, pour les groupes qui terminent tôt ou souhaitent aller plus loin.

Vocabulaire clé

Effet de serre	Phénomène naturel où certains gaz dans l'atmosphère retiennent la chaleur du soleil, réchauffant la planète. C'est essentiel à la vie telle que nous la connaissons.
Gaz à effet de serre (GES)	Gaz présents dans l'atmosphère qui absorbent et réémettent le rayonnement infrarouge. Les principaux sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d'azote (N2O).
Dioxyde de carbone (CO2)	Principal gaz à effet de serre émis par les activités humaines, notamment par la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) et la déforestation.
Méthane (CH4)	Gaz à effet de serre puissant émis par l'agriculture (élevage, riziculture) et l'exploitation des énergies fossiles.
Activité anthropique	Action humaine qui modifie l'environnement naturel, particulièrement ici, les émissions de gaz à effet de serre.