Difficile compréhension de l’effet de serre : comment concevoir un parcours d’enseignement-apprentissage au lycée ?

Cet article présente une étude exploratoire des conditions d’enseignement-apprentissage de l’effet de serre naturel en seconde. La construction d’un parcours d’enseignement-apprentissage repose sur une prise en compte imbriquée d’une analyse de contenu de la physique mise en jeu et du repérage des difficultés des élèves. Ce repérage est effectué à partir d’entretiens prenant appui sur un modèle matériel de l’effet de serre et sur des schémas de vulgarisation. Les principaux obstacles à la compréhension de l’effet de serre naturel chez les élèves interrogés résident dans l’absence de prise en compte du phénomène d’absorption-émission infrarouge et dans la fréquente mise en œuvre de raisonnements à caractère séquentiel. La mise en exergue du phénomène d’absorption-émission infrarouge tout au long du parcours s’avère donc nécessaire. Le couplage entre température de surface, types de rayonnements émis et absorbés et échanges énergétiques, ainsi que la distinction entre régimes transitoire et permanent, constituent les points cruciaux d’une première étape qui s’appuie sur l’exemple d’une planète sans atmosphère. Ce n’est qu’après cette étape que seront introduits successivement effet de serre naturel avec élaboration de bilans équilibrés et réchauffement climatique à l’aide d’un modèle matériel.This article presents an exploratory study of the conditions necessary to teach and learn the natural greenhouse effect in seconde (year 11 in England). Designing a teaching/learning sequence implies analysing the physics content standards and identifying students’ learning difficulties. This identification is done through interviews drawing on a material model of the greenhouse effect and on popularisation sketches. The main obstacles to understanding the natural greenhouse effect among interviewed students are the non-inclusion of infrared absorption emission and the frequent implementation of sequential reasoning. The emphasis on the infrared absorption emission phenomenon is thus necessary. The combination of surface temperature, type of emitted and absorbed radiation and energetic exchanges as well as the distinction between transitory and permanent regimes are essential to a first stage exemplified by an atmosphere-free planet. It is only after that stage that the natural greenhouse effect based on balanced temperature and global warming based on a material model will be successively introduced.Dieser Artikel legt eine Untersuchungsstudie über das Unterrichten des natürlichen Treibhauseffekts in der 10. Klasse (frz. Seconde). Die Bildung einer Unterrichtseinheit erfolgt unter Berücksichtigung der aufs Spiel gesetzten physischen Inhalte einerseits, und auf der Einbeziehung der Schülerschwierigkeiten andererseits. Diese Einbeziehung wird auf Grund von Gesprächen geführt, die auf einem materiellen Modell des Treibhauseffekts und auf Erklärungsschemata beruhen. Haupthindernisse für die Verständigung des natürlichen Treibhauseffekts bei den befragten Schülern liegen an der Nichtberücksichtigung des Phänomens der infraroten Absorption-Emission und häufig auch an einem Gedankengang sequenzieller Natur. Es erweist sich also als notwendig, das Phänomen der infraroten Emission-Absorption in der ganzen Einheit hervorzuheben. Die Paarung zwischen Oberflächentemperatur, Typ der emittierten und absorbierten Strahlungen und Energiewechsel sowie die Unterscheidung zwischen transitorischer und permanenter Struktur sind die wesentlichen Punkte einer ersten Etappe mit dem Beispiel eines atmosphärlosen Planeten. Erst nach dieser Etappe werden der Reihe nach folgende Begriffe eingeführt: natürliches Treibhauseffekt mit gleichgewichtigen Bilanzen und Klimaerwärmung mit Anlehnung an einem materiellen Modell.Este artículo presenta un estudio exploratorio de las condiciones de enseñanza aprendizaje del efecto invernadero natural en clase de 2do. La construcción de un trayecto de enseñanza aprendizaje se fundamenta en una toma en consideración imbricada de un análisis de contenido de la física que entra en juego así como de la identificación de las dificultades de los alumnos. Esta identificación se efectúa a partir de entrevistas que se apoyan sobre un modelo material del efecto invernadero y sobre unos esquemas de vulgarización. Los principales obstáculos a la comprensión del efecto invernadero natural entre los alumnos entrevistados se sitúan en la ausencia de toma en consideración del fenómeno de absorbción-emisión infrarroja y en la frecuente puesta en práctica de razonamientos con carácter secuencial. La puesta de relieve del fenómeno de absorbción-emisión infrarroja a lo largo del trayecto parece por eso necesaria. El acoplamiento entre temperatura de superficie, tipo de rayos emitidos y absorbidos e intercambios energéticos así como la distinción entre regímenes transitorio y permanente constituyen los puntos claves de una primera etapa con apoyo sobre el ejemplo de un planeta sin atmósfera. Es sólo después de esta etapa cuando se irán introduciendo efecto invernadero con elaboración de balances equilibrados y calentamiento climático con apoyo sobre un modelo material