Cette séquence propose un mode d’emploi pour réaliser ces différentes activités.
Fabriquer certains objets
Dans la partie “Manipulations & Explications” et “Tester des Situations” nous vous encourageons à la construction d’une maquette sur les phases de la lune. Cette dernière permet à vos élèves d’expérimenter par eux-mêmes, par essais-erreurs, en plaçant les lunes sur la maquette, révélant ainsi ses différentes phases et l’ordre dans lesquelles elles se déroulent. Durant cette activité, tentez de ne pas systématiquement corriger les erreurs que vos élèves pourraient faire : la maquette doit servir à ce qu’ils puissent s’en apercevoir par eux-mêmes.
Pour réaliser cette maquette, il vous faudra le matériel suivant :
– 1 grand carton rectangulaire,
– 8 boules de polystyrène Ø 8 ou 10 cm,
– 1 boule de polystyrène Ø 15 cm,
– velcro autocollant,
– peinture acrylique noire,
– peinture acrylique jaune ou orange.
1) À l’aide de ciseaux ou d’un cutter, découpez un rond assez grand que pour pouvoir y glisser la tête. Cela sera l’emplacement de la terre et l’endroit où les élèves peuvent placer leurs têtes pour constater les différentes phases de la lune.
2) Peindre le carton en noir. Découper le velcro autocollant en huit parties, à positionner à distance égale, autour du cercle découpé. C’est là que viendront se placer les lunes. Découpez un morceau de velcro supplémentaire, plus large, pour le positionner au bout du carton, centré. Cela sera l’emplacement du soleil.
3) En suivant le marquage d’assemblage des boules de polystyrène, peindre un côté de chaque boule en noir. La partie noire de la boule sera la face cachée de la lune. Une fois sèche, coller les morceaux de velcro au bord de la partie peinte. Cela permet à la fois de camoufler le velcro, ainsi que de le placer pour permettre à la boule de rester droite une fois scratchée à la maquette. Peindre également la plus large boule entièrement en jaune ou en orange, pour représenter le soleil. Y placer également le velcro autocollant.
4) Placer le soleil et les lunes, afin de tester vous-mêmes la maquette et s’assurer du bon placement de chaque objet. Constater si les phases de la lune sont effectivement visibles. Une fois la maquette testée, dé-scratcher les lunes et le soleil pour les placer dans un contenant. Votre maquette est prête à l’emploi.
Mise en application :
Comme proposé, tentez de laisser les élèves tester par eux-mêmes, tantôt en plaçant les lunes, tantôt en se plaçant à l’intérieur de la maquette pour voir comment les lunes placées sont visibles depuis la terre.
À l’issue de cette partie de l’exercice, certaines conceptions peuvent ressortir. Tentez de ne pas immédiatement les corriger : il est au contraire pertinent de s’y intéresser car cela révèle les conceptions de vos élèves. Dans notre classe, les deux groupes présentaient deux conceptions différentes misent en évidence plus bas.
Lorsque les lunes ne sont pas placées de la bonne manière, il est impossible pour les élèves d’observer la totalité des phases de la lune. En effet, un mauvais placement conduit à la répétition de certaines phases. Pour que les élèves puissent mettre en évidence ce phénomène, proposez-leur de dessiner très schématiquement les phases qu’ils peuvent observer en se plaçant au centre de la maquette, à la place de la terre. Se faisant, voici ce que le Groupe 1 et le Groupe 2 auraient pu dessiner et observer en consignant leurs observations.
Groupe 1: le groupe présentait une représentation des rayons lumineux comme n’étant pas rectilignes (pour revoir les notions d’optiques géométriques, rendez-vous à la section « Revoir la théorie ». De ce fait, en observant la lune depuis la place de la Terre, les phases suivantes peuvent être observées: nouvelle lune, 1er quart de lune, lune gibbeuse, lune gibbeuse, pleine lune, lune gibbeuse, lune gibbeuse, dernier quart de lune. Certaines étapes se répètent (lune gibbeuse) alors que d’autres manquent à l’appel (la demi-lune).
Groupe 2: le second groupe, quant à lui, possédait une représentation des rayons lumineux comme étant bien rectilignes, mais considérait la terre et la lune sur le même plan de l’écliptique. De plus, leur représentation de la projection de l’ombre pose elle aussi question, puisque trois phases sont affectées. Ce faisant, les élèves auraient pu observer les phases suivantes en se plaçant au centre de la maquette: nouvelle lune, 1er croissant, 1er quart de lune, 1er croissant, nouvelle lune, dernier croissant, dernier quart de lune et dernier croissant.
À la suite de cela, la classe peut se mettre d’accord sur les différentes phases qui existent, ainsi que l’ordre dans lequel il faut observer ces différentes phases. Ensuite, à eux de manipuler à nouveau la maquette et de faire en sorte qu’ils puissent placer les lunes correctement et observer la totalité des phases de la lune dans le bon ordre.
Au cours du mois, nous pouvons normalement observer les phases suivantes, dans cet ordre: nouvelle lune, premier croissant, premier quartier (ou demi-lune croissante), lune gibbeuse (croissante), pleine lune, lune gibbeuse (décroissante), dernier quartier (ou demi-lune décroissante), dernier croissant.
Réaliser certaines manipulations numériques
Les manipulations numériques proposées ont toutes été réalisées avec le programme gratuit WINSTARS 3.
La première manipulation vous permettra de “revivre” les observations de Galilée, en 1610, en observant Jupiter et ses satellites ; preuve que le géocentrisme est une théorie qui, à l’époque, commence à être fortement remise en question.
La seconde mettra en évidence le mouvement rétrograde de Mars, en une période donnée de plusieurs mois, à l’aide d’une constellation comme point de référence.