| Date de la publication |
17/09/2003 |
| Titre |
Analyse de la qualité biologique des eaux
Analyse der biologischen Wasserqualität
Analysis of the biological water quality |
| Version d'origine |
Français |
| Partenaire |
Université de Liège |
| Niveau(x) |
15/16 - 18/19 ans
Enseignement supérieur
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| Discipline(s) |
Sciences -biologie
Sciences-chimie
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Axe de formation
pour les enseignants |
Travailler avec les TIC
Construire une démarche expérimentale (réelle ou virtuelle)
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| Thème(s) et sous-thèmes |
Flore : Végétation aquatique - Ecosystème et gestion - Indices de qualité
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| Brève description de l'activité |
En exploitant le logiciel de simulation VIRTVAL on peut à partir d'un bassin versant naturel occupé par les forêts, réaliser différents aménagements après déboisement (construction d'habitats avec ou sans station d'épuration, mise en place de cultures ou de pâturages) et en évaluer l'impact à partir des peuplements d'algues diatomées, bio-indicateurs très sensibles à la pollution et à l'eutrophisation. Une fois les aménagements réalisés, on peut établir des points de prélèvements. Un clic sur chaque point fournit l'assortiment de diatomées en équilibre avec les caractéristiques chimiques de l'eau. Une clé permet l'identification des diatomées à partir de dessins. Une fois le relevé terminé, on obtient l'indice de qualité et au terme de l'exercice, la carte de qualité du bassin versant.
Ausgehend von einem virtuellen, natürlichen, mit Wald bedecktem Einzugsgebiet ist es möglich verschiedene Landnutzungen in die Landschaft einzufügen (Wohngebiete mit oder ohne Kläranlage, landwirtschaftliche Kulturen oder Viehweiden). Anschliessend können anhand der vorkommenden Kieselalgen-Arten die Auswirkungen der Landschaftsveränderungen untersucht werden. Kieselalgen sind empfindliche Bioindikatoren für Gewässerverschmutzungen und Eutrophierung. Punkte für Probenahmen können ebenfalls frei gewählt werden. Durch Anklicken dieser Punkte erhält man die der jeweiligen Wasserqualität entsprechende Garnitur an Kieselalgen. Anhand eines illustrierten Bestimmungschlüssels können die Kieselalgen bestimmt und anschliessend Indices der Wasserqualität berechnet werden. Daraufaufbauend wird eine Karte des Einzugsgebietes mit Angabe der Wasserqualität erstellt.
It is possible to include the different ways of using land in the countryside in the learn activity, depending on a virtual, natural catchment area covered by woodland ( Residential areas with or without a purification plant, agriculture or pastures). Afterwards one can investigate the effect on the landscape with the help of brown algae that is to be found in that area. Brown algae are sensitive biological indicators for water pollution and eutrophication. Spots for samples can be chosen freely. By clicking on these spots one can see the brown algae according to the respective water quality. Afterwards a map of the catchment area is to be assembled showing the specification of the water quality.
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| Objectifs en relation avec la sensibilisation à l'eau |
Conscientiser les élèves et étudiants sur l'impact de tout aménagement du territoire et les responsabiliser avant leur entrée dans la vie professionnelle. |
les compétences pédagogiques |
Les compétences dans la matière
1.1 comprendre les contextes écologiques de l'eau
1.3 acquérir des savoirs et le savoir-faire
1.4 apprendre des méthodes d'analyse en rapport avec l'eau (artistique, scientifique, etc.)
Les compétences méthodologiques
2.1 rechercher, sélectionner, synthétiser et présenter des idées, des informations, des découvertes, des acquis
2.2 se poser et poser des questions, définir des problématiques
2.3 établir, analyser et interpréter des schémas logiques (p.e. des liens de cause à effet)
2.9 passer de la théorie à la pratique et inversement
Les compétences socio-communicatives
3.2 argumenter d'une façon objective (en évitant les jugements de valeur)
Les compétences personnelles
4.3 gérer et prendre conscience de ses processus d'apprentissage
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| Préalables requis |
Notion d'écosystème, de chaîne trophique, de chimie minérale et organique, d'écologie des espèces, de classification des êtres vivants, de manipulation d'une clé d'identification et d'un ordinateur. |
| Matériel didactique
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Peu d'écoles disposant de bons microscopes, l'activité est conçue pour être menée en salle informatique (PC et MAC), des séquences filmées montrant le travail préalable sur le terrain et l'aspect des algues diatomées. Toutefois, si un microscope assez performant (bonne optique, bon éclairage, objectif d'au moins 40 x) est disponible, l'enseignant peut faire une sortie sur le terrain, prélever le biofilm sur les pierres puis faire observer les diatomées vivantes et(ou) traitées.
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| Organisation de la classe |
En fonction du nombre d'ordinateurs, activité individuelle ou par deux.
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| Déroulement de l'activité |
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| Mise en situation |
Comment étudier l'impact de plusieurs aménagements sur la qualité de l'eau d'un bassin versant ?
En exploitant le logiciel de simulation VIRTVAL et face à un bassin versant présentant différentes rivières, l'élève peut évaluer la qualité des eaux au préalable. Ensuite, il choisit d'aménager tout ou partie du bassin en zones agricoles et (ou) en zones d'habitat couvrant différentes surfaces. De ce fait, il introduit dans le milieu différentes sources de pollution. Il peut, à partir d'un bio-indicateur, évaluer leur impact et tenter de le minimiser en diminuant les fertilisants ou en construisant une station d'épuration.
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| Situation d'apprentissage |
On commence par une introduction théorique situant la place des diatomées dans l'écosystème, leur morphologie très particulière (séquences vidéo), leurs exigences écologiques et l'exploitation de leur capacité d'intégration des facteurs du milieu pour évaluer, par calcul d'un indice, la qualité des eaux courantes (relation chimie de l'eau-géologie, impact des aménagements anthropiques).
On accède ensuite à un bassin versant.
Via le logiciel, chacun des 3 sous-bassins peut être aménagé différemment.
Des points de prélèvement permettent de chiffrer avec l'indice l'impact des aménagements à partir des peuplements de diatomées présents sur les cailloux. |
| Objectivation |
Après l'exercice qui différera chez chaque étudiant, on obtiendra différentes cartes de qualité à imprimer. La discussion permettra de quantifier les impacts de chaque aménagement séparément ou de combinaisons d'aménagements (par exemple une zone de culture + une zone d'habitat).
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| Evaluation |
L'évaluation de l'apprentissage portera sur les thèmes suivants :
- Relation roches et sols (type d'eau - utilisation du sol)
- Notion de bassin versant
- Notion d'état naturel
- Impact des aménagements sur les cours d'eau (habitat - agriculture)
- Rôle d'une station d'épuration
- Relation composition de l'eau - diatomée (notion de bio-indicateur)
- Morphologie et biologie des diatomées
- Identification des diatomées (utilisation d'une clé de détermination)
- Notion d'autoépuration
- Notion de gestion durable en bassin versant.
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| Réinvestissement |
L'écologie est une science d'une grande complexité car elle fait intervenir tous les facteurs jouant sur la distribution des êtres vivants.
L'enseignement de VIRTVAL, qui exploite les grands principes des interrelations sol-eau-action humaine-algues, peut être transposé, mutatis mutandi, dans tout autre écosystème (air-lichens, accumulation des métaux lourds par les mousses des cours d'eau, ...).
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