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Sentir la chaleur monter… et redescendre

Par Susan Ferguson
Traduction par Amélie Morin-Bastien

Il y a maintenant plus de 3000 villes dans le monde où vivent plus d’un million d’habitants1. Plusieurs matériaux utilisés pour bâtir ces villes ne réfléchissent pas bien la chaleur, et cette urbanisation a donc mené à un phénomène mondial maintenant connu sous le nom de l’îlot thermique urbain2. Ces matériaux absorbent le rayonnement thermique pour ensuite le renvoyer lentement dans l’atmosphère3. C’est la raison pour laquelle les communautés urbaines peuvent avoir des températures de 11 degrés Celsius plus chaudes que les communautés rurales aux alentours4. Cette différence de température causée par l’humain a pour conséquence des « îles » de chaleur entourées de zones de températures non perturbées, donc plus froides.

Ce n’est que lorsque j’ai commencé à incorporer des leçons sur l’écologie urbaine que j’ai réellement remarqué les types et la quantité de béton, de pavés et d’asphalte qui étaient utilisés pour la construction des terrains d’écoles, et le procédé par lequel la biodiversité avait été entravée. C’est alors que j’ai mis mes élèves au défi d’examiner les surfaces dures du terrain de l’école. Leurs observations et leurs questions sont devenues la base de notre étude sur les effets de l’urbanisation, autant sur l’environnement naturel que sur la santé et le bien-être de l’humain. J’ai créé, à partir de ces observations, une série d’activités cartographiques afin d’impliquer les élèves dans l’exploration des problèmes associés à l’effet d’îlot thermique. Je les partage avec vous dans l’espoir que vous pourrez en faire usage dans vos propres classes.

Étudier l’impact des matériaux fabriqués par l’humain sur la nature encourage les élèves à examiner leur environnement local et à recueillir des données authentiques sur celui-ci. En ce moment, plusieurs cours d’écologie se concentrent sur les écosystèmes non perturbés. Cela dit, incorporer des leçons d’écologie urbaine à ces cours traditionnels entraîne les élèves à l’extérieur, en contact direct avec leur environnement de tous les jours. Lorsqu’ils étudient la végétation limitée de leur environnement direct, les élèves développent un sentiment de reconnaissance envers ces éléments naturels et apprécient la manière dont ceux-ci arrivent à endurer la chaleur grimpante causée par l’urbanisation.

Grâce à l’accès aux technologies telles que Google Maps et Google Earth, les élèves peuvent s’investir dans des activités de cartographie significatives qui donnent un aperçu de ce que les professionnels utilisent maintenant pour résoudre les problèmes mondiaux réels. Éduquer les élèves sur l’utilisation du système de localisation GPS et sur le système d’information géographique (SIG) améliore leur compréhension de la technologie actuelle et de l’utilisation qu’on en fait dans l’analyse des conditions d’aujourd’hui sur la Terre ainsi que dans la planification de l’avenir. Plutôt que de leur demander de mémoriser un ensemble de faits déjà préparés, présentez ces technologies à vos élèves : elles leur fourniront toute l’information et le potentiel nécessaires pour qu’ils deviennent des participants actifs, engagés dans la science authentique. En tant qu’éducateurs, il est important de démontrer à nos élèves la pertinence de ces outils et l’effet qu’ils peuvent avoir sur la vision qu’a un individu de son environnement. Pour enrichir leur compréhension quant à la chaleur croissante et à la diversité réduite des biosystèmes causées par l’effet d’îlot thermique urbain, permettez à vos élèves d’aller sur le terrain de votre école pour qu’ils puissent combiner de nombreux types de données provenant de diverses cartes. Cela permettra aux élèves de suggérer des changements qui pourraient atténuer les effets négatifs de l’impact humain dans la ville. Cela pourrait aussi être la clé qui favorisera le développement de leur sens de la responsabilité civique pour les zones périphériques. Les leçons qui suivent sont conçues pour vous aider à créer, avec les élèves, un modèle de cartes interactives basé sur le système d’information géographique (SIG) dans le but d’analyser les relations entre les différents éléments sur le terrain de l’école.

La carte dessinée ci-dessous a été créée à partir de Google image en guise de modèle pour aider les élèves à créer leurs différentes cartes.

Leçon 1 – Localiser les éléments d’origine humaine sur le terrain de l’école

Description : Cette activité permet aux élèves de recueillir des données sur les éléments d’origine humaine dans leur cour d’école et de noter l’emplacement et la quantité de matériaux sur une carte muette créée à l’aide de Google Earth.

Matériel : Presse-papiers, papier pour esquisser une carte, tableau pour noter les types de matériaux, appareil photo, crayons de couleur

Procédure : Discuter tout d’abord avec votre classe de la technologie du système de localisation GPS et de son utilisation. Plusieurs élèves savent déjà que cette technologie localise l’emplacement et fournit des directives pour se rendre à une adresse en particulier. Ils ne savent cependant pas que l’application de données du système GPS les munit d’un outil pour résoudre des problèmes mondiaux réels. Il existe des sites web, comme celui dans la liste des sources à la fin de ce document, qui fournissent les informations de base, des diagrammes et souvent même une vidéo pour vous aider avec cette portion de la leçon. Décrivez comment fonctionne le système GPS et mentionnez certaines de ses fonctions. Séparez les élèves en groupes et demandez-leur de localiser le terrain de l’école à l’aide de Google Earth puis d’imprimer la photo qu’ils trouveront. Ils pourront utiliser cette image afin de tracer une carte muette représentant la vue aérienne du terrain d’école.

Lorsque chacun aura bien compris le système de localisation GPS, présentez la technologie du SIG. Les élèves verront que, grâce à ce système, il est possible de combiner plusieurs cartes contenant de l’information différente en les superposant pour ainsi créer une carte globale. Soulignez l’importance de recueillir plusieurs types de données pour une représentation fiable du terrain d’école.

Les élèves peuvent maintenant localiser et dénombrer les éléments d’origine humaine observés en les dessinant sur la carte muette qu’ils ont créée précédemment, représentant l’extérieur du terrain de l’école. En groupe, les élèves choisissent la façon dont ils veulent montrer ces éléments sur leur carte. Ils peuvent leur faire correspondre un code de couleurs et créer une légende pour identifier les matériaux trouvés. Les élèves peuvent aussi utiliser la caméra pour photographier ces éléments d’origine humaine et les joindre à leur légende. Les élèves auront recueilli ces données et ces photos en groupe.

Pour prolonger cette portion du projet de cartographie, vous pouvez introduire les différentes formes de transfert de chaleur et faire des liens entre cette information et les matériaux fabriqués par l’humain. Pour qu’ils prennent conscience des éléments qui ont tendance à réchauffer l’environnement, permettez à vos élèves d’utiliser des thermomètres à infrarouge pour ainsi recueillir les données de température et déterminer les zones les plus chaudes et les plus froides du terrain d’école.

Leçon 2 – Localiser les plantes sur le terrain de l’école

Description : Cette activité permet aux élèves de créer une seconde carte à partir des données recueillies sur la quantité et les types de plantes sur le terrain de l’école.

Matériel : Presse-papiers, la première carte d’éléments d’origine humaine, carte muette sur un transparent, tableau pour noter les types de plantes, caméra, surligneurs de couleurs

Procédure : Les élèves sont dans la cour d’école de nouveau, mais concentrent maintenant leurs observations strictement sur la quantité et les types de plantes. Imprimez sur un transparent la carte muette que vous avez utilisée pour créer la carte des éléments d’origine humaine et demandez aux élèves de placer le transparent en question par-dessus leur première carte. Les élèves peuvent maintenant dessiner l’emplacement de chaque type de plantes et simuler la série de cartes utilisées avec la technologie de système d’information géographique (SIG). Permettre aux jeunes de se concentrer sur un seul élément à la fois leur donne une meilleure conscience et une appréciation de ces éléments éparpillés sur le terrain d’école. Comme lors de la première leçon, les élèves créeront également une légende qu’ils joindront à des photos des différents types de plantes.

Pour faire suite à cette partie du projet de cartographie, vous pourriez discuter des effets combinés de l’évaporation du sol et de la transpiration des plantes afin de démontrer les effets de l’évotranspiration sur les températures environnantes.

Leçon 3 – Penser à des stratégies pour réduire la chaleur 

Description : Les élèves analyseront les deux cartes qu’ils ont créées, celles-ci représentant le ratio d’éléments d’origine humaine par rapport à la vie végétale sur le terrain de lécole, et travailleront tous ensemble afin de créer une carte définitive qui présentera leurs solutions pour réduire la température environnante.

Matériel : Presse-papiers, les deux premières cartes, carte muette sur papier transparent, tableau pour noter ce qui sera ajouté à la carte, surligneurs colorés

Procédure : Les élèves ont deux cartes distinctes, pour les aider à comprendre les éléments éparpillés sur le terrain de l’école, qu’ils peuvent maintenant combiner. Ils auront ainsi une meilleure idée de la façon dont ils pourraient atténuer tout effet négatif sur l’environnement et pourront faire un plan pour l’avenir. Les élèves analyseront leurs deux premières cartes afin de déterminer les solutions possibles qui pourraient réduire les températures environnantes sur le terrain de l’école. Ils peuvent d’ailleurs chercher quelles différentes espèces de plantes natives auraient l’effet optimal escompté dans la réduction des températures et auraient aussi potentiellement l’effet bénéfique d’augmenter la biodiversité sur le terrain de l’école. Puis ils dessinent leurs stratégies sur une nouvelle carte muette. Les élèves devraient encore avoir la possibilité d’aller dehors et de discuter des stratégies de réduction de la chaleur. Le fait d’utiliser une carte à part permet d’ajuster le modèle plus facilement, mais surtout de mieux visualiser les stratégies, les ajouts concrets à faire au terrain de l’école.

Pour donner suite à cette leçon, vous pouvez expliquer la cause et les effets de l’îlot thermique. Plusieurs matériaux d’origine humaine, tels que le béton, ont tendance à absorber le rayonnement thermique pendant la journée et à restituer cette chaleur dans l’atmosphère durant la nuit, entraînant des températures de l’air plus élevées. Pour réduire ces températures élevées, la stratégie d’atténuation la plus commune est d’ajouter de la végétation afin d’augmenter la quantité de zones d’ombre et de redonner de l’humidité dans l’air à travers le processus d’évotranspiration. À cette étape, les élèves combinent leurs cartes pour déterminer les emplacements les plus stratégiques pour réduire la température sur le terrain de l’école. Comprendre ce phénomène, alors que la population ne cesse de croître, aidera vos élèves à apprendre l’importance de construire des modèles de leurs communautés afin d’encourager un processus de planification et de bâtir un environnement urbain plus sain.

Pour aller plus loin

Pour donner suite à ces leçons, pourquoi ne pas choisir une des stratégies des élèves et la mettre en œuvre sur le terrain de l’école? C’est très bien de les initier à la cartographie, mais ce serait encore mieux de mettre le tout en action. Même de petits changements peuvent avoir de grandes retombées au fil du temps.

Comprendre l’équilibre entre les éléments naturels et les éléments d’origine humaine dans votre communauté peut aider vos élèves à saisir ce qu’il faut faire pour créer un environnement urbain plus sain. Avec l’expansion des zones urbaines, la possibilité pour les gens d’expérimenter en nature est décroissante5. En tant qu’éducateurs, nous devons créer pour les élèves des occasions d’expérimenter en plein air, de recueillir des données authentiques et de comprendre les technologies actuelles utilisées par les scientifiques pour comprendre notre monde en transformation. Enseigner à nos élèves ce qui peut être accompli avec l’information qu’ils reçoivent, c’est les amener à prendre des décisions responsables dans l’avenir.

 

Source :

  1. Official U.S. Government information about the Global Positioning System (GPS) and related topics. (2013). Retrieved from gps.gov/students/
  2. How does GPS work? org. Retrieved from www.physics.org/article­questions.asp?id=55
  3. National Geographic. GIS (geographic information system). Retrieved from http://education.nationalgeographic.com/encyclopedia/geographic-information­system-gis/
  4. Teach Engineering. (2015). What is GIS? Retrieved from https://www. teachengineering.org/view_lesson.php?url=collection/uoh_/lessons/uoh_dig_ mapping_less1/uoh_dig_mapping_less1.xml
  5. National Geographic. Urban heat island. Retrieved from http://education. nationalgeographic.com/encyclopedia/urban-heat-island/
  6. (2015). Heat Island Effect. Retrieved from www.epa.gov/hiri/index.htm

Notes :

  1. Barnett, M., Vaughn, E., & Cotter, L. (2011). Urban environmental education: Leveraging technology and ecology to engage in studying the environment. International Research in Geographical and Environmental Education, 20(3), 199-214.
  2. Chow, W., Brennan, D., Brazel, A. (2012). Urban heat island research in Phoenix, Arizona. American Meteorlogical Society, 4, 517-530.
  3. Harlan, S., Boudreau, D. (2012). Human Nature. Chain Reaction/Arizona State University, 7(1), 4-5.
  4. Zrioka, P. (2012). Paving the way to a cooler future. Chain Reaction/Arizona State University, 7(1), 6-7.
  5. Miller, J. (2005). Biodiversity conservation and the extinction of experience. Trends in Ecology & Evolution, 20(8), 430-434.

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Susan Ferguson enseigne la science au Highland Junior High à Mesa en Arizona.

Amélie Morin-Bastien a terminé en 2016 un baccalauréat en traduction professionnelle à l’Université de Sherbrooke. Elle travaille depuis dans un cabinet de traduction à Montréal.

Ce qui précède est une traduction de « Feeling the Heat » qui a été publié en Green Teacher 108, Hiver 2016.