JOUR ET NUIT au Cycle 3

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Yvonne Archambault
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1 E PLE IUFM CA centre de Troyes 1 JOUR ET NUIT au Cycle 3 Dynamique de la séquence Dans un premier temps on repérera la course du Soleil dans le ciel, au cours d une journée à partir d une photographie du panorama ( direction de lever, de coucher, hauteur et direction à midi solaire). On mettra ce relevé en correspondance avec un autre, celui de l ombre d un clou vertical planté sur une planche sur laquelle on posera une feuille. Ces relevés pourront être établis à différentes dates et leur comparaison permettra d étudier la variation des courses du Soleil en fonction des saisons. Cette étude n est pas envisagée ici. Dans un second temps, on envisagera un modèle explicatif pour interpréter cette course. Il ne s agit pas ici de redécouvrir 2000 ans d astronomie, mais de partir de ce que savent les enfants ( la Terre est ronde, elle tourne autour d elle même, autour du Soleil ) et d envisager les liens avec les mouvements apparents. La modélisation s appuiera sur les observations, mais les observations ne pourront pas permettre de trancher. Il faudra avoir recours à la recherche documentaire. On pourra terminer par une recherche documentaire sur les grands découvreurs de l astronomie et envisager de rechercher comment est structuré l Univers et la place de la Terre. Cette dernière partie n est pas présentée ici. Enjeu conceptuel Le Soleil se déplace dans le ciel d Est en Ouest pour atteindre son point culminant ( qui n est pas le zénith. Le Zénith est le point à la verticale du lieu) à midi solaire ( décalé du midi de la montre de 1H ou 2H environ selon la date). En dehors des équinoxes, les points de lever et de coucher du Soleil ne sont pas l Est et l Ouest. Expliquer en modélisant le système Terre/ Soleil. Représentations des élèves Les élèves ont très peu de connaissances sur la course du Soleil dans le ciel au cours d une journée. Concernant l explication, ils possèdent un certain nombre de «connaissances en miettes» qu ils ne mettent pas en relation avec les faits d observation. Matériel Un appareil photographique ( si possible, numérique) Une planche de bois, une feuille de papier, un clou, un niveau à bulle et une boussole. Des lampes de poche et des clous ( pour les expériences en salle). Des boussoles Un globe terrestre, une lampe, un clou, un disque de carton de 5cm de rayon, un morceau de pâte à modeler.

2 E PLE IUFM CA centre de Troyes 2 SEANCE 1. Relevé de la course du Soleil dans le ciel au cours d une journée SEANCE 2. Exploitation du relevé SEANCE 3. La variation de l ombre d un clou au cours d une journée SEANCE 4. La mise en relation de ces deux relevés SEANCE 5. Recherche d un modèle SEANCE 6. Copernic, Galilée et les autres SEANCE 1. La course du Soleil dans le ciel au cours d une journée 1 : Faire découvrir la course apparente du Soleil dans le ciel, ainsi que les directions de lever ( vers l Est) et de coucher ( vers l ouest), la hauteur et la direction du Soleil à midi solaire ( Sud). Matériel : Un appareil photographique ( si possible, numérique) : On pourra, au cours d une journée ensoleillée, demander aux enfants pour quelle raison ils sont obligés de tirer les rideaux, par exemple, l après midi. Cette petite phase de discussion sera suivie d un temps individuel où chacun représentera a priori la course du Soleil dans l environnement de l école. Un débat amènera la nécessité de trancher en observant. On pourra proposer aux élèves de faire les relevés en reportant la position du Soleil sur une photographie du panorama. L idéal est de prendre cette photo, ou plutôt ces photos avec les enfants. 1 Cette séance pourra s étaler sur deux séances. La deuxième correspondant au relevé du Soleil sur le panorama.

3 E PLE IUFM CA centre de Troyes 3 On prendra un ensemble de photos de façon à pouvoir établir un montage panoramique du NE au SO. Sur une journée, les élèves se relaieront pour reporter la position du Soleil sur leur photographie panoramique. Attention, il est indispensable de faire les relevés de l endroit où la photographie a été prise. On notera également l heure correspondant à chaque relevé. SEANCE 2. Exploitation du relevé Utiliser une boussole et identifier les directions de lever, coucher et de midi solaire. Matériel : des boussoles On apprendra d abord aux enfants à utiliser des boussoles. On repérera les lieux où l on voit le Soleil se lever et se coucher sur le document et on identifiera ces directions à l aide la boussole. On identifiera l heure où le Soleil atteint son point culminant, que l on nommera midi solaire. On identifiera également la direction du Soleil à midi solaire ( le Sud). On demandera aux enfants d écrire individuellement un texte sur leur cahier d expériences relatant leur découverte concernant la course du Soleil au cours d une journée. SEANCE 3. La variation de l ombre d un clou au cours d une journée 2 Réaliser un enregistrement indirect de la course du Soleil au moyen du repérage de l ombre d un clou vertical au cours d une journée. Matériel Une planche de bois, une feuille de papier, un clou, un niveau à bulle et une boussole. Des lampes de poche et des clous ( pour les expériences en salle). Le dispositif sera donné par l enseignant avec les consignes suivantes. «Vous allez repérer l ombre d un clou vertical tout au long de la journée. Pour cela, vous noterez la position de l ombre toutes les demi-heures.». Le niveau à bulle permettra de s assurer que la planche est bien horizontale. On repérera les directions N, S, E et O sur la 2 Cette séance sera également étalée dans le temps.

4 E PLE IUFM CA centre de Troyes 4 feuille grâce à la boussole. Il est bien sûr important de ne pas faire bouger la planche au cours de la journée. Une seul enregistrement sera fait pour toute la classe sur une journée. Celui ci sera photocopié pour insérer dans le cahier d expériences de chacun. L exploitation se fera à partir de la prise de conscience de la double variation de l ombre en direction et longueur. En groupe, en salle au moyen, de lampes de poches et de clous, les élèves feront varier l ombre : - d abord en direction uniquement. Ils découvriront l opposition entre l ombre et la source de lumière. - Puis, uniquement en longueur. Ils découvriront la nécessité de faire varier la lampe uniquement en hauteur. SEANCE 4. La mise en relation de ces deux relevés Mettre en correspondance des données acquises par deux moyens. Cette mise en relation se fera à partir des deux relevés et des conclusions tirées au cours de chacune d elles. C est essentiellement une séance de structuration des acquis ( voir le document de trace écrite des élèves). SEANCE 5. Recherche d un modèle On vise ici à faire trouver un modèle explicatif par les élèves en partant des données d observation. Ils vont émettre des hypothèses et les tester. Cette phase leur donnera une porte d accès pour comprendre l apport de Copernic et Galilée. Matériel Un globe terrestre, une lampe, un clou, un disque de carton de 5cm de rayon, un morceau de pâte à modeler. Des rectangles en carton. A la suite des observations, on demandera aux enfants d expliquer pourquoi on voit le Soleil se déplacer dans le ciel, comme on l a observé? Pour cela, on leur présentera le globe ( modélisant la Terre), le clou, planté verticalement à Troyes sur le disque de carton représentant le sol, et une lampe modélisant le Soleil.

5 E PLE IUFM CA centre de Troyes 5 individuellement et par écrit, ils formuleront leur hypothèse une synthèse collective fera apparaître les différentes hypothèses ( généralement au nombre de trois) - le Soleil se déplace autour de la Terre - la Terre tourne sur elle même - la Terre tourne autour du Soleil. Une vérification se fera d abord en groupe d opinion convergente. (Il est important que chacun teste sa propre idée). En collectif, on reprendra chacune des hypothèses en commençant par la première et en terminant par la seconde. On envisagera pour chacune d entre elles, les conséquences. - la première pourrait parfaitement être valide. On voit d ailleurs, l ombre du clou évoluer comme on a pu l observer. - La troisième également, mais aurait comme conséquence une durée de révolution de la Terre autour du Soleil de 24H. Cette information sera confrontée à celle trouvée grâce à la recherche documentaire. - La seconde conduit à deux possibilités : la Terre tourne d Est en Ouest ou d Est en Ouest? On envisagera les deux et on en conclura que seule la seconde peut être valide puisqu on a observé le Soleil se déplacer dans le ciel d un mouvement d Est en Ouest. Par groupe de 3 : On fera mimer cette dernière situation dehors par groupe de 3. Un enfant représentera la Terre et mettra sur la poitrine un carton avec Est à gauche et Ouest à droite. Un second, représentera le Soleil et un troisième sera l observateur. Les deux simulations seront envisagées d Est en Ouest ou d Ouest vers l Est, et les conséquences sur la direction de lever du Soleil seront tirées à chaque fois. SEANCE 6. Copernic, Galilée et les autres Valider grâce à la recherche documentaire l une des deux hypothèses restantes et comprendre la contribution de Copernic et Galilée dans l évolution des idées en astronomie.

6 E PLE IUFM CA centre de Troyes 6 La recherche se fera en autonomie dans un premier temps et sera reprise ensuite pour approfondissement.

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