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C3 Astronomie

Plan de l' Animation Pédagogique Astronomie
Salavas, 20 février 2013.

 
 
L’astronomie sans matériel ?

Observer :
- Les ombres
- Les mouvements apparents du soleil
- La direction où se trouve le soleil lorsqu’il se lève, lorsqu’il se couche
- Les formes et positions de la lune dans le ciel
Relever :
- Les températures
- Les heures de lever et de coucher du soleil et de la lune
 
L'astronomie est la science de l'observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques.
Observer le ciel en prenant du plaisir -> inscrire les observations dans le temps, faire des relevés : une feuille de calque sur une fenêtre pour relever le mouvement apparent du soleil, relevés d’ombres à l’aide du gnomon, observer la lune, ses formes, ses positions dans le ciel, …
Relever pendant plusieurs semaines les températures à l’entrée en classe, les heures de lever et de coucher du soleil les mois d’hiver, les heures de lever et de coucher de la lune
 
La course du soleil

 
 
cours_soleil01.jpg
 cours_soleil02.jpg
Relevé de la position du soleil Le relevé de l'ombre du gnomon permet le suivi indirect du mouvement apparent du soleil.

 

Observer la lune

Une fiche d’observation est disponible en dernier page de ce document.

Relevés des températures au fil des saisons
 
temp01.jpg
Exemple de relevé de température. Les prises de températures doivent se faire à l'ombre à heure fixe.
 
Relevés et exploitation des heures de lever et de coucher du soleil
 
relev_soleil01.jpg
Exemple de relevé des heures de lever et de coucher du soleil. En ordonnée le heures, en abscisse les jours.
 
Relevés et exploitation de la durée des jours et des nuits
 
01exploit01.jpg
Exemple de relevé de la durée des jours est des nuits.
 
Vivre une démarche d’investigation :La lune
 
 
Un problème possible amorçant la démarche d'investigation peut être:

Pourquoi peut-on voir la lune le jour ?
02lunejour01.jpg

La lune le jour : un schéma pour comprendre
 
03lunejour02.jpg
 

Rappel des étapes de la démarche d’investigation
 
- Données initiales : observations, relevés, conceptions initiales, …
- Formulation d’un problème : question claire, qui a du sens pour tous les élèves.
- Émission d’hypothèses : une ou des solutions possibles au problème posé qui doivent être soumises à vérification.
- Vérification des hypothèses : six moyens de valider : l’observation, l’expérience, la modélisation, la recherche documentaire, l’enquête, la visite.
- Résultats (analyse) et interprétation : recueil des résultats selon le moyen mis en œuvre, analyse et interprétation.
- Conclusion : validation ou non de l’hypothèse de départ.
 
Un point sur les notions

Quelles notions essentielles en astronomie pour des élèves d’école élémentaire ?
L’explication de l’alternance jour / nuit par la rotation de la terre sur elle-même.
L’évolution de la durée des jours au fil des saisons
Les phases de la lune et les mouvements de la lune dans le système soleil/terre/lune
Les planètes du système solaire
Passage d’un point de vue géocentrique à un point de vue héliocentrique
Quelle progressivité ?
Ci-dessous une proposition de programmations sur trois ans:

Année n
Année n+1
Année n+2
Ombre et lumière :
Conditions d’obtention d’une ombre (ombre propre/portée). Utilisation du gnomon ou saladier (séquence CLEA adaptéehttp://astronomiealecole.org/IMG/pdf/activite-cycle3-le-soleil-et-le-saladier.pdf)
Saisons :
CE2 : relevés variations de la durée de la journée
CM : explication du phénomène
Ombres et lumière :
Variations de la forme de l’ombre.
Jour/Nuit :
CE2 : relevé gnomon ou saladier (mouvement apparent du Soleil)
CM : explication du phénomène
 
Jour/nuit :
Sens de rotation de la Terre et décalage horaire.
 
 
Phase de la Lune :
CE2 : observation et relevés (calendrier lunaire)
CM : explication du phénomène et relevés instrumentés (via Stellarium).
 
 
Les stratégies pédagogiques

Les stratégies pédagogiques :
La simulation par les élèves est une modalité de modélisation qui requiert un niveau d’abstraction moins important que la modélisation par les objets car cette dernière demande un changement de point de vue : Il faut donc vivre les modèles avec son corps avant de modéliser avec des objets. La schématisation est une opération complexe.

Les représentations initiales
04repre01.jpg
Représentation possible avec deux mondes distinctes:
la journée avec le Soleil et la nuit avec la Lune.
 
Quels modèles pour l’alternance jour/nuit ?
 
 
Notre maquette
Ce que ça représente
Une lampe
Le Soleil
Une boule en polystyrène
La Terre
Une punaise sur la boule
La France

Avant toute manipulation

Par petit groupe, avant toute manipulation, les élèves complètent un second tableau dans lequel seule la colonne de gauche est fournie. Ce moment de travail est indispensable. Il contraint les élèves à anticiper les réflexions qu’ils mèneront et créent l’articulation entre la maquette et la réalité.
 
Ce que je vois avec le modèle
Ce que ça représente dans la réalité
La lampe éclaire la boule.
Le soleil éclaire la terre.
Une partie de la boule est dans la lumière de la lampe.
Une partie de la Terre est dans la lumière du soleil.
Une partie de la boule est dans l’ombre de la lampe.
La France est dans la nuit.
La punaise est dans la lumière.
La France est dans la lumière (du soleil).
La punaise est dans l’ombre.
La France est dans la nuit.
 
Lors de la phase de simulation, les élèves sont de nouveau guidés par un tableau à remplir.
 
Quelles précautions dans les traces ?

La représentation d’une situation physique par une modélisation est une étape supplémentaire dans l’abstraction. L’aspect figuratif est un auxiliaire précieux pour construire l’aspect opératif (ce qui se passe dans la réalité), mais peut-être un obstacle. 
 
 05trace.jpg
La présence de plusieurs lunes dans cette représentation
peut induire des conclusions erronées chez certains  élèves.
 
Des problèmes à résoudre en astronomie
 

- Pourquoi y a-t-il des jours et des nuits ?
- Pourquoi la durée des jours varie-t-elle ?
- Pourquoi l’heure n’est-elle pas la même partout sur la terre ?
- Qu’est-ce que les saisons ?
- Que se passe-t-il au moment des équinoxes ?
- Pourquoi fait-il plus chaud l’été que l’hiver dans l’hémisphère Nord ?
- Dans quel sens tourne la terre ?
- La Lune est-elle toujours dans le ciel la nuit ?
- Pourquoi la lune change-t-elle de forme ?
- Observe-t-on toujours la même face de la lune ?
- La Lune est-elle toujours au milieu des mêmes étoiles ?
- La Lune se lève-t-elle toujours à la même heure ?
 
Un projet « astronomie »
 
06projet01.jpg
Exemple de projet pluridisciplinaire autour de l'astronomie.
 
Quelques animations à montrer aux élèves:
 
lamap_soleil_terre_lune.jpg lamap_saisons.jpg lamap_phases_lune(2).jpg
Système Soleil-Terre-Lune
La main à la pâte
Les saisons
La main à la pâte
Les phases de la Lune
La main à la pâte
     
lamap_course_soleil.jpg citesciences_cadran.jpg citesciences_eclipse.jpg
La course du soleil
La main à la pâte
Le cadran solaire
Cité des sciences
Eclipse de soleil
Cité des sciences
     
cslaval.jpg systemesolaire.jpg univ_nantes.jpg

Les rotations et révolutions de la Terre et la Lune, les phases de la Lune et les saisons
Commission Scolaire Laval

Le système solaire
Inove
L'alternance jour/nuit au cours de la journée et de l'année
Université de Nantes
     
unl_saison.jpg cbrossard.jpg  breal.jpg
Les saisons (un jour=une photo)
University of Nebraska-Lincoln
les points cardinaux, le mouvement apparent du soleil au cours de la journée et de l’année
Petit Bachelier

 Phases de la Lune*
Bréal
* Cliquer sur "Plus" pour savoir pourquoi il n'y a pas d'éclipse de Lune à chaque pleine Lune"
 carte_lune.jpg    
Carte interactive de la face visible de la Lune
Thierry Arsicaud
   
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Un logiciel de planétarium: Stellarium

- Site officiel et téléchargement
- Aide






Stellarium est un logiciel libre et gratuit de planétarium disponible sous Linux, Windows et Mac OS. Il affiche le ciel de manière photo-réaliste en temps réel. Le logiciel possède un catalogue de base de plus de 600 000 étoiles. Il inclut également des  images des planètes, satellites et astéroïdes du système solaire, des images de plusieurs nébuleuses, et des représentations artistiques des constellations. Il permet de simuler ce que l'on verrait à une date donnée.

D'après Wikipédia
En classe, ce logiciel pourra donc de montrer

- l'état du ciel la nuit (inobservable pendant les heures de classe) et ainsi introduire les constellations (Orion, Grande Ourse bien visible en ce moment -février);
- d'accélérer le déroulement du temps et apprécier le mouvement apparent globale de la voûte céleste d'est en ouest;
- d'apprécier la position d'un astre (Lune, Soleil et planètes) en fonction du jour, du mois ou de l'année. L'enseignant pourra donc montrer que :

- la hauteur (angle entre l'horizon et l'astre) du soleil variant au cours de l'année (en faisant varier les mois);
- certaines planètes sont inobservables en ce moment (février 2013) car elles sont situés derrière le soleil par rapport à nous;
- les phases de la Lune ne sont visibles qu'à certains moment, par exemple, le premier croissant de Lune (après la nouvelle Lune) est visible (de nuit) uniquement en début de soirée.

- des éclipses solaires (se situer à Amiens le 11 août 1999 à partir de 11h) ou lunaire (21 février 2008 autour de 03h);
- pour aller plus loin, explorer les grands objets du ciel profond (en dehors de notre galaxie, la Voie Lactée, par exemple : nébuleuse d'Orion, galaxie d'Andromède...).

Pour une bonne visibilité, affichez le tracé et le nom des constellations qui constituent de bons repères dans le ciel nocturne. Aborder l'origine des noms des constellations est alors indispensable.
 

stellarium.jpg
Le ciel observable vers le sud à Aubenas le 20 février 2013 à 21h via le logiciel Stellarium.
Un zoom sur la Lune montre qu'elle est gibbeuse croissante et bien visible dans le ciel.

Date de création : 18/02/2013 - 17:18
Dernière modification : 29/08/2014 - 15:44
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