Les données à la rescousse: visualiser la qualité de l'eau dans votre communauté

Résumé

Cette série de leçons est conçue pour permettre aux élèves de se familiariser avec les statistiques tout en devenant des gardiens de l'eau. Tout au long des activités, les élèves exploreront les paramètres de qualité de l'eau tels que la température et l'oxygène dissous, analyseront les changements au fil du temps et comprendront l'impact des activités humaines sur la qualité de l'eau.

Toutes nos leçons sont conçues en deux parties: une composante en classe et une composante sur le terrain. Vous pouvez choisir de suivre les leçons successivement sur plusieurs jours, à un moment qui vous convient, ou d’enseigner l’une ou l’autre partie de manière indépendante. Les leçons sont présentées sous forme d’activités en petits groupes pour faciliter et encourager la participation active. Au bas de la page, vous trouverez une section sur les connexions entre l’océan et le monde réel, des liens externes vers des ressources d’apprentissage et des activités supplémentaires à essayer, ainsi qu’un glossaire de termes.

Cette série d'activités a été conçue dans le cadre du programme 2022 du CRSNG de la Semaine de la culture scientifiqueet financé par une subvention PromoScience. Nous sommes reconnaissants du soutien du CRSNG. Allons-y!

Années d'étude recommandées

Ces activités sont recommandées pour les jeunes de la 4e à 8e années. Les questions et activités complémentaires conviennent aux élèves de la 8e à la 10e année ou aux élèves avancés des années précédentes.

Résultats d'apprentissage

• Interpréter les données sur la qualité de l'eau à l'aide de graphiques et de tableaux.
• Analyser les données sur la qualité de l’eau pour identifier les tendances, les modèles et les relations.
• Créer un graphique à l’aide des données historiques sur la qualité de l’eau.
• Effectuer des tests de qualité de l’eau à l’aide de l’équipement Water Rangers.
• Discuter des impacts des activités humaines sur la qualité de l’eau.

Contexte

La qualité de l’eau est essentielle à la santé de nos communautés et de nos écosystèmes. Pour les activités en classe, les élèves se concentreront sur le Lac Sharbot, en Ontario, où les scientifiques communautaires ont collecté des données précieuses sur les paramètres de la qualité de l'eau. En examinant ces données, les étudiants comprendront comment différents facteurs affectent la qualité de l’eau dans leurs propres communautés.

Enquête sur les données du Lac Sharbot

Lieu: Dans la classe

Durée: 25 minutes pour chaque activité

Objectif: Participez à une série d’activités qui s’appuient sur les compétences en interprétation et en analyse des données. Les activités peuvent être réalisées sur cinq jours consécutifs, ou elles peuvent être prolongées sur une période plus longue.

Matériaux nécessaires

• Diapositives de présentation
• Documents pour les élèves
• Matériel de prise de notes

Partie 1: Présentation du Lac Sharbot

Question directrice:Comment l’eau est-elle affectée par l’activité humaine?

Introduction (5 à 10 minutes)

Les enseignants présenteront aux élèves le Lac Sharbot en discutant de la région autour de l'eau. Parcourez les diapositives fournies et utilisez les notes du présentateur sous chaque diapositive pour guider la discussion. 

Pour l’activité, les enseignants se concentreront sur trois communautés autour du lac:

1. La ville et les chalets
2. Le parc provincial
3. La Première Nation Shabot Obaadjiwan

Activité principale (10-15 minutes)

Continuez avec les diapositives. Discuter de chaque communauté en utilisant des images et du contexte.

1. La ville du Lac Sharbot a été construite autour d'un ancien chemin de fer. Les chalets utilisent l'eau pour la pêche et les loisirs.
2. Le parc provincial existe depuis les années 1950 et se concentre sur la protection et la conservation des terres.
3. Les Shabot Obaadjiwan, qui font partie de la nation algonquine, existent depuis au moins 3,000 ans avant notre ère. Ils se sont opposés avec succès à une entreprise minière d’uranium en 2008.

Distribuez un document d'une page pour la partie 1. Demandez aux élèves: Comment chaque communauté pourrait-elle affecter négativement ou positivement l'eau du Lac Sharbot? Les diapositives et le document à distribuer contiennent des messages à l'intention des élèves.

• Les élèves réfléchiront, partageront en groupes de 2 ou 3, puis rejoindront un autre groupe pour comparer les réponses (écrites sur leur document).
• Les étudiants peuvent partager leurs résultats avec la classe s’ils se sentent à l’aise.

Ensuite, montrez le graphique de la température de l'eau du Lac Sharbot (bassin ouest) aux élèves, soulignez les caractéristiques, notamment les axes et les unités x et y, etc. Posez la série de questions suivante aux groupes d'élèves:

1. Quelles choses remarquez-vous sur le graphique?
2. Quelle est la question que vous vous posez à propos des données que vous voyez?
3. Selon vous, à quoi pourraient ressembler les données dans 5 ans? Pourquoi?

Conclusion (5 minutes)

Concluez l’activité en expliquant que vous entrerez plus en détail dans les données demain. 

Recueillez les réponses écrites des groupes et utilisez-les comme carte de sortie pour éclairer la discussion avec les élèves pour les parties suivantes.

Questions supplémentaires

• En regardant le graphique, remarquez-vous des tendances (c'est-à-dire des changements au fil du temps) dans les données?
• Quels facteurs peuvent avoir influencé la température du Lac Sharbot depuis 2001?

Partie 2: Décrire les données avec des statistiques

Question directrice:Comment pouvons-nous décrire des données à l'aide de statistiques telles que la moyenne et l'étendue?

Présentation (5 minutes)

Rafraîchissez brièvement les étudiants sur le matériel de la première partie et répondez à toutes les questions ou idées contenues dans leurs notes recueillies.

Pour la deuxième partie, vous utiliserez les données sur la qualité de l’eau pour voir comment le lac Sharbot a changé au fil du temps. Montrez à nouveau aux élèves le graphique à barres de température de la partie 2 (voir les diapositives de la partie 1). Demandez verbalement à la classe :

1. Comment pouvons-nous en savoir plus sur la température du Lac Sharbot?
2. Quelle est la plage temporelle des données?
3. Combien y a-t-il d’observations?

C'est l'heure des calculs! Pour savoir comment les données de température au Lac Sharbot évoluent, nous devons utiliser les mathématiques!

Activité principale (5-10 minutes)

Distribuez les feuilles de travail pour la partie 2. Assurez-vous que le graphique et les tableaux de température de l’eau sont visibles sur un projecteur pour que les élèves puissent s’y référer (voir les diapositives de la partie 2).

Divisez les élèves en 3 groupes. Dans ces trois groupes, les élèves calculeront la moyenne ou l'étendue des données sur trois séries d'années (2001-2011, 2017-2018, 2019-2022).

Conclusion (5 minutes)

Terminez l’enseignement en travaillant avec les élèves pour élaborer des énoncés concluants, tels que:

1. « Par conséquent, la température moyenne de l’eau au Lac Sharbot entre 2001 et 2011 est de 19.4 degrés Celsius ». 
2. « Par conséquent, l'étemdue des données sur la température de l’eau au Lac Sharbot de 2017 à 2018 était de 18.2 degrés, soit 2.8 degrés de plus que l'étendue de 2001 à 2011. »

Questions supplémentaires

1. Remarquez-vous des valeurs aberrantes (des points de données très différents des autres) dans les tableaux? Qu’est-ce qui a pu les provoquer?
2. Comment la moyenne changerait-elle si nous supprimions ces valeurs aberrantes?
3. Quelle serait l'évolution de la fourchette si l'on supprimait ces valeurs aberrantes?

Partie 3: Interprétation des graphiques et des lignes de tendance

Question directrice:Comment pouvons-nous visualiser les changements au fil du temps dans les données?

Présentation (5 minutes)

Commencez par revenir aux calculs de moyenne et d’étendue de la partie 2. Attirez l’attention sur les réponses trouvées par les élèves, en particulier si des changements se produisent au fil du temps, tels que:

« De 2001 à 2011, la moyenne (valeur moyenne) de la température de l'eau au Lac Sharbot était de 19.4 degrés Celsius. De 2019 à 2022, la moyenne est désormais de 21.4 degrés. Que s’est-il passé ici?

Ensuite, affichez à nouveau le graphique de la température en fonction du temps (voir les diapositives de la partie 3). Demandez à la classe : « Qu’avez-vous vu changer avec le temps ? »

Activité principale (5-10 minutes)

« Explorons un moyen de mieux observer l'évolution de la température du Lac Sharbot au fil du temps. »

Maintenant, affichez le même graphique de température, mais avec une ligne de tendance supplémentaire (diapositives pour la partie 3). Demandez aux élèves ce que signifie, selon eux, cette phrase. Clarifiez et développez leurs réponses.

Maintenant, distribuer les documents aux élèves pour la partie 3. Demandez aux élèves de travailler sur les documents, seuls ou en petits groupes, comme bon vous semble.

Conclusion (5 minutes)

Encore une fois, rassemblez les documents des élèves et utilisez leurs réponses pour éclairer votre réflexion à l'avenir.

L'activité demande aux élèves de réfléchir aux conséquences futures du changement climatique progressif. Au fil du temps, explorez les causes et les conséquences du changement climatique dans les plans d’eau douce. Peut-être revenir sur les connaissances antérieures que les élèves pourraient avoir sur le changement climatique dans les années précédentes. Reliez le changement climatique aux problèmes locaux et nationaux, tels que l’exploitation minière, l’industrialisation et la pollution.

Questions supplémentaires

1. Que pouvons-nous apprendre de la ligne de tendance du graphique ci-dessus que nous ne pourrions pas apprendre des barres?
2. Compte tenu de la ligne de tendance ci-dessus, quelle température de l’eau vous attendriez-vous à observer en 1995? En 2030?
3. Comment pensez-vous que les valeurs aberrantes affectent la ligne de tendance?

Partie 4 : Comparaison de deux ensembles de données

Question directrice: Quelles tendances pouvons-nous observer en comparant deux ensembles de données?

Présentation (5 minutes)

Voir les diapositives de la partie 4. 

Cette section examine un nouveau type de paramètre de qualité de l’eau: l’oxygène dissous.

Soulignez qu’à mesure que l’oxygène dissous diminue, la vie en eau douce aura du mal à s’en sortir. Le frai des poissons sera infructueux, la compétition pour les ressources plus difficile et, dans les cas extrêmes, les poissons et autres animaux s'étoufferont et mourront.

Apprenez-en davantage sur l’oxygène dissous.

Activité principale (5-10 minutes)

Distribuez les documents pour la partie 4. Montrez aux élèves le graphique de l’oxygène dissous. Posez les questions 1 et 2 verbalement à toute la classe.

1. Dans le graphique ci-dessous, quelle est la valeur la plus basse d’oxygène dissous enregistrée? Quand est le plus haut?
2. Selon vous, que va-t-il se passer d’ici les années 2030? Quelle est la valeur la plus basse que l’oxygène dissous pourrait atteindre? Quelles pourraient être les conséquences sur la vie aquatique?

Après avoir écouté et demandé des réponses aux élèves, demandez-leur de noter quelques réponses ou celles de leurs pairs.

Ensuite, montrez aux élèves le double graphique à barres sur les diapositives. Demandez aux élèves de réfléchir et de partager avec un partenaire pour les questions 1 et 2.

1. Dans le graphique ci-dessous, comment la température de l’eau et l’oxygène dissous évoluent-ils au fil du temps? Pourquoi pensez-vous que cela pourrait être le cas?
2. Que suggère le graphique ci-dessous sur la relation entre la température de l’eau et l’oxygène dissous? Pensez-vous que l’un puisse influencer l’autre?
   • Vous pouvez expliquer que l’eau plus chaude retient moins d’oxygène (car les molécules d’eau plus chaudes se déplacent plus rapidement, laissant ainsi l’oxygène s’échapper). Une eau plus chaude peut également entraîner une prolifération d’algues, qui à leur tour consomment plus d’oxygène.

Conclusion (5 minutes)

Terminez en collectant des documents et informez les élèves que demain, ils créeront leurs propres graphiques à partir d'un ensemble de données scientifiques réelles du Lac Sharbot.

Activité supplémentaire

Dans les diapositives de la partie 4, il y a une activité qui implique l’interprétation d’un nuage de points et qui est plus complexe que les parties précédentes. Laissez le nuage de points sur les diapositives pour que les élèves puissent travailler avec.

Partie 5: Construire votre propre graphique

Question directrice: Que pouvons-nous apprendre sur l’affichage des données en créant notre propre graphique?

Présentation (5 minutes)

Aujourd’hui, c’est la dernière partie de notre étude de cas du Lac Sharbot! Reportez-vous aux diapositives de la partie 5. Pour conclure ces activités, les élèves créeront un graphique des températures de l'eau sur le Lac Sharbot estbassin, ayant été donné un ensemble de valeurs.

Le but de cette activité est d'aider les élèves à se familiariser avec la création de graphiques et de les aider à voir le processus que nous devons suivre pour rendre les données plus faciles à interpréter.

Activité principale (5-10 minutes)

Distribuez les documents pour la partie 5 pour que les élèves commencent à créer des graphiques. Laissez le tableau des valeurs au tableau pour que les élèves puissent travailler avec.

Faites confiance aux élèves: à partir des informations contenues dans le tableau, créez un graphique à barres à l'aide de papier millimétré et d'une règle. Vous devez choisir ce qui ira sur les axes x et y et tracer chaque barre correctement. N'oubliez pas d'étiqueter vos axes x et y et d'inclure un titre. Pour faciliter les choses, vous pouvez arrondir les valeurs du tableau au nombre entier le plus proche.

Si le temps le nécessite, ou si les élèves travaillent bien ensemble, associez-les à leurs partenaires de réflexion et de partage de la partie 4. Si possible, travaillez avec d'autres niveaux sur l'activité complémentaire en même temps, peut-être dans un coin de la classe.

Conclusion (5 minutes)

Terminez la séance en rassemblant les documents et en demandant aux élèves de retourner à leur pupitre. Utilisez le graphique sur la diapositive 28, pour la Partie 5 comme exemple pour l'activité. Demandez aux élèves quelques questions finales sur les tendances visibles.

Qu'avez-vous appris cette semaine?

1. Faites bien comprendre que fait face à un vrai problème au Canada: le réchauffement des températures entraînant une baisse de l’oxygène. Soulignez également qu’il y a des choses que nous pouvons faire pour atténuer ce problème, comme prendre des mesures pour promouvoir un changement positif. 
2. Soulignez comment la science communautaire rassemblée par des individus peut conduire au changement. Toutes les activités de la semaine étaient basées sur les travaux de la communauté scientifique.

Questions supplémentaires

1. À partir des informations contenues dans le tableau, réalisez un histogramme de la température de l'eau au Lac Sharbot (bassin Ouest) de 2019 à 2022.

Collecte et téléchargement de données sur la qualité de l'eau de votre plan d'eau local

Lieu: Sur le terrain, dans un plan d'eau local

Durée: 60 minutes

Objectif: Testez la qualité de l'eau d'un plan d'eau local et, en tant que classe, vous pouvez télécharger vos données sur notre plateforme.

Groupes: Nous recommandons des groupes de 4 à 5 personnes pour cette activité.

Référez-vous toujours aux conseils de sécurité contenus dans le guide de l'éducateur, ainsi qu'à notre guide pour choisir un un emplacement de test  lors des tests à l'extérieur. 

Comment utiliser la trousse éducative Water Rangers

Étapes

Observations

1. Partagez des informations sur le plan d’eau où vous vous trouvez. Demandez aux élèves s’ils connaissent des faits ou ce qu’ils aimeraient découvrir pendant leurs analyses.
2. Encouragez les jeunes à observer leur environnement.
   • Que voient-ils/remarquent-ils?
   • Quels sons entendent-ils?
   • Que sentent-ils?
3. Notez tout type d’activités humaines pouvant avoir un impact sur la qualité de l’eau.
4. Encouragez les élèves à poser des questions et à faire des premières observations sur l’environnement.

Enregistrement des paramètres de qualité de l'eau

1. Référez-vous à votre guide de l'éducateur, page d'informations sur la trousse éducative, ou regardez la vidéo ci-dessus pour savoir comment utiliser votre trousse. Expliquez aux étudiants comment utiliser l'équipement de test pour mesurer la température de l'air et de l'eau, les niveaux de pH et la conductivité.
2. Guidez les étudiants dans l’enregistrement précis des données dans leurs cahiers ou leurs fiches techniques.
3. Assurez-vous que les étudiants suivent les procédures appropriées pour tester chaque paramètre afin d’obtenir des résultats fiables.
4. Demandez aux élèves de partager dans leurs groupes et en classe leurs observations de leurs données et de leur environnement.

Questions de discussion

1. Quelles différences avez-vous observées entre les relevés de température de l’air et de l’eau sur le site de test?
2. Quelles informations peut-on tirer des valeurs mesurées de la température de l’eau et de l’oxygène dissous, compte tenu de leur relation?
3. Pouvez-vous identifier des activités humaines à proximité du site de test qui pourraient contribuer aux niveaux de conductivité enregistrés?

Suggestions d'enrichissement: téléchargement de données en classe

Lorsque les élèves reviennent en classe, vous pouvez télécharger les données que vous avez enregistrées en classe sur notre plateforme de données.

1. Rendez-vous sur notre plateforme de données et créez un groupe de suivi pour votre école. Présentez votre écran à la classe pour une session collective de téléchargement de données.
2. Chaque groupe peut citer les données enregistrées pour chaque paramètre (température de l'air et de l'eau, pH, conductivité) et calculer ensemble la moyenne de la classe.
3. Vous pouvez également utiliser la section notes pour enregistrer leurs observations qualitatives et télécharger toutes les photos que vous avez prises sur le site!

Ressources téléchargeables

Les données à la rescousse – Présentation

Les données à la rescousse - Document pour les élèves

Les données à la rescousse - Guide de l'enseignant.e

Glossaire

Moyenne:La moyenne est un moyen de trouver la valeur typique dans un ensemble de nombres. Elle peut être calculée en additionnant tous les nombres, puis en divisant par le nombre total de nombres.

Graphique à barres : Un graphique utilisant des barres de différentes longueurs pour comparer les catégories de données.

Changement climatique: Modifications à long terme de la température et des conditions météorologiques de la Terre, principalement dues aux activités humaines qui augmentent les émissions de gaz à effet de serre.

Oxygène dissous: la quantité d'oxygène gazeux dissous dans l'eau. L'oxygène pénètre dans l'eau de diverses manières, notamment en l'absorbant de l'atmosphère, par un mouvement rapide de l'eau ou en tant que produit de la photosynthèse.

Histogramme : Un graphique montrant les données dans des barres de différentes hauteurs pour représenter la fréquence.

Signifier:La moyenne est un moyen de trouver la moyenne d’un ensemble de nombres. Vous le calculez en additionnant tous les nombres de l’ensemble, puis en divisant par le nombre de nombres.

Océanographie: L'étude des océans, y compris leurs propriétés physiques, chimiques et biologiques.