Mise en situation d’investigation pour adultes en astronomie Modifié d’après le ppt « MES Astronomie Lille »

Objectifs de l’atelier Partager un vécu commun Vivre une mise en situation d’investigation pour adultes en astronomie Caractériser l’investigation à partir de la situation vécue Vers un enseignement des sciences fondé sur l’investigation Passer un bon moment

Regardez cette image Clementine était un projet spatial commun à l'Organisation de Défense par les Missiles balistiques, successeur de l'Initiative de défense stratégique, et de la NASA. Elle a été fabriquée par le Naval Research Laboratory. Le projet a été appelé de cette façon en référence à la chanson Oh my Darlin' Clementine puisque la sonde disparaîtrait après l'accomplissement de sa mission. La sonde fut lancée 25 janvier 1994 à 16 h 34 UTC par une fusée Titan IIG depuis la base de Vandenberg (Californie). Le but de ce projet était de tester les capteurs et d'autres composants des véhicules spatiaux dans l'espace et de réaliser des observations scientifiques de la Lune et de l'astéroïde (1620) Géographos. À cause d'un dysfonctionnement d'un calculateur embarqué survenu le 7 mai 1994 à 14 h 39 UTC, ces dernières observations n'ont pas pu être réalisées. De nombreuses images de la Lune ont été fournies, y compris des infrarouges et des ultraviolets. Ces images avaient pour but d'avoir des images de la surface entière de la Lune, de connaître sa minéralogie, ainsi que son altimétrie et son niveau de gravité pour les zones situées entre 60 degrés nord et 60 degrés sud

Regardez cette image Lever de Terre (Earthrise en anglais) est le nom donné à la photographie de la NASA AS8-14-2383HR prise par William Anders durant la mission d'Apollo 8 vers la Lune, le 24 décembre 1968, vers 75 h 49 du temps de mission (environ 16 h 40 UTC). Elle représente la Terre partiellement dans l'ombre, avec au premier plan la surface lunaire, à la manière d'un lever de soleil. Apollo 8 n'a pas atterri sur la Lune, cette photo a été prise en orbite lunaire. Galen Rowell (photographe -de la nature- américain mondialement connu, mort) a dit de cette image qu'elle était « la photographie environnementale la plus influente jamais prise ». En 2003, le magazine Life l'a listée parmi les « 100 photographies qui ont changé le monde »

Individuellement : notez vos remarques et les questions que suscitent l’image. (10 min)

En groupe de 4 à 5 personnes : partagez vos réflexions et déterminez une ou plusieurs questions productives (qui peuvent donner lieu à une investigation que vous menerez). (10 min) Mise en commun (10 min)

Que verrait-on si on se plaçait sur une autre partie la Lune ? Existe t-il des phases de Terre vues de la Lune ? Si oui dans quelles conditions ? Que verrait-on si on se plaçait sur une autre partie la Lune ? Des questions ayant émergé durant l’investigation : La lune tourne-t-elle sur elle-même ? Y a-t-il alternance jour / nuit sur la Lune ? A quelle latitude suis-je sur la lune? Plutôt à un pôle ou plutôt à l’équateur? Cette diapositive permet de recenser les questions productives produites par le groupe et de choisir celles auxquelles les participants devront répondre. Possibilité de poser une question qui est celle des formateurs mais à justifier tout du moins dans l’analyse de la mise en situation qui sera faite dans la deuxième partie de l’atelier (dans quel cas peut-il être pertinent pour l’enseignant d’apporter une question ?): Y a-t-il alternance jour/nuit sur la Lune (si oui, en combien de temps) ?

Répondre aux questions Ecrire le protocole expérimental que vous voulez mettre en œuvre. Vous pouvez utiliser le matériel proposé ou non Mise en œuvre de votre expérimentation (40 min) Exposer les résultats de votre travail aux autres groupes. (5 min par groupe) Validation et conclusion (10 min) En conclusion possibilité de présenter les questions prévues par les formateurs qui n’auront pas été investiguées. Voir diapo suivante.

Voit-on la Terre tourner sur elle-même ? Anticipation de questions pouvant émerger lors de la mise en situation d’investigation : Y a-t-il alternance jour/nuit sur la Lune (si oui, en combien de temps) ? Voit-on la Terre tourner sur elle-même ? Voit-on des phases de la Terre ? Voit-on la Terre se déplacer dans le ciel ? Pourquoi ne voit-on pas d’étoile dans ce ciel ?

Les faces de la Lune Face cachée Face visible La face cachée de la Lune est l'hémisphère de la Lune qui est en permanence tourné dos à la Terre, l'autre côté étant nommé face visible de la Lune. En effet, un seul et même côté de la Lune est visible depuis la Terre, car la Lune possède une période de rotation égale à sa période de révolution (27,3217 jours), phénomène appelé rotation synchrone. Le côté complémentaire est donc invisible depuis la Terre, et n'a été photographié et cartographié que grâce aux sondes spatiales, la première étant la sonde soviétique Luna 3 en 1959. Les premiers hommes à l'apercevoir directement furent l'équipage de la mission Apollo 8 en orbite autour de la Lune en 1968. Le terrain rugueux est remarquable aussi bien par la multitude de cratères que par sa pauvreté en maria lunaires. Cette face cachée possède également le plus large cratère d'impact connu du système solaire : le bassin Pôle Sud-Aitken. On l'a proposée pour accueillir un radiotélescope géant, au motif qu'il y serait protégé des interférences possibles venues de la Terre. Les forces de marée entre la Terre et la Lune ont ralenti la rotation lunaire au point que désormais, c'est toujours la même face qui est présentée à la Terre. L'autre face, qui n'est donc jamais visible dans sa totalité depuis la Terre, est appelée la "face cachée de la Lune". À ne pas confondre avec la face non-éclairée (qui est l'hémisphère qui n'est pas illuminé par le Soleil), bien que les deux correspondent lors d'une pleine lune. Enfin, la face visible et la face cachée reçoivent en moyenne autant de lumière du Soleil. Les deux hémisphères ont des apparences très distinctes : d'un côté la face visible qui abonde en mers lunaires (qui ne sont pas de vraies mers contrairement à ce que pensaient les premiers astronomes), et de l'autre la face cachée, martelée de cratères et ne possédant que peu de mers. En effet, seulement 2,5% de sa surface1 en est composée (31.2% sur la face visible). L'explication la plus probable de cette différence est liée à la plus grande concentration d'éléments produisant de la chaleur sur la face visible, prouvée par les cartes géochimiques obtenues en rayons gamma effectuées avec le spectromètre Lunar Prospector. Bien que d'autres facteurs, tels que l'altitude ou l'épaisseur de la croûte, puissent aussi influer sur le lieu des éruptions de basalte, ils n'expliquent pas pourquoi le bassin Pôle Sud-Aitken (où l'on trouve les plus basses altitudes lunaires ainsi qu'une fine croûte) n'a pas été aussi volcanique que l'Océan des Tempêtes (Pour une explication plus détaillée, voir mers lunaires).

Les phases de la Lune Lors de la mise en commun et de la validation des résultats obtenus par les différents groupes, on peut utiliser cette diapositive. Les différentes phases de la Lune prises dans un ordre allant du premier croissant à la nouvelle Lune (un cycle complet de révolution autour de la Terre) peuvent être modélisées par les participants : demander à un groupe de modéliser les deux premières lignes de la diapo… C’est l’occasion de stabiliser les connaissances découvertes durant l’investigation : le sens de révolution de la Lune autour de la Terre, la rotation de la Lune sur elle-même synchronisée avec son temps de révolution, l’alternance jour nuit sur la Lune…

Cherchez les erreurs ! Une erreur Deux erreurs Une erreur Diapositive permettant de réinvestir à chaud les connaissances découvertes durant la mise en situation d’investigation.

Cherchez l’erreur ! La légende indique que la scène se passe le soir. Or, quand on voit la Lune le soir dans l'hémisphère Nord, elle est en Premier Quartier et donc dans l'autre sens. La scène originale serait possible soit le matin dans l'hémisphère Nord, soit le soir dans l'hémisphère Sud. Or c’est bien connu, Lucky Luke chevauchait à travers les plaines de l’ouest des USA et Voilà à gauche le dessin correct, mis à part la légende et sans tenir compte du fait que la forme de la Lune est mal dessinée. Diapositive permettant de réinvestir à chaud les connaissances découvertes durant la mise en situation d’investigation.

Cherchez l’erreur ! Entre un Quartier de la Lune et la Pleine Lune existe une phase intermédiaire où la Lune est au 3/4 pleine et arrondie comme par une bosse . On parle de Lune gibbeuse ascendante entre le premier quartier et la pleine Lune et de Lune gibbeuse descendante entre la pleine Lune et le dernier quartier. Diapositive permettant de réinvestir à chaud les connaissances découvertes durant la mise en situation d’investigation.

Cherchez les erreurs ! Ombres sur la lune incompatibles avec la Pleine Terre. Il faut changer la position des ombres ou modifier l’éclairage du soleil sur la terre --------------- Avec la pleine de terre, l’éclairage est trop fort pour que l’on puisse voir les étoiles. Diapositive permettant de réinvestir à chaud les connaissances découvertes durant la mise en situation d’investigation.

Vers un enseignement des sciences fondé sur l’investigation (ESFI) Partager une vision commune de l’investigation et d’un ESFI à partir : des différents moments vécus durant l’investigation, du rôle des participants et de celui de l’animateur de séance, de l’expérience professionnelle de chaque participant. En d’autres termes, la situation vécue possède-t-elle des éléments correspondant à une investigation ? Si oui, lesquels ? Si vous aviez à caractériser un ESFI, qu’ajouteriez-vous ?

Analyse de la mise en situation d’investigation Quelques questions pouvant guider le débat : Comment le problème/la situation a-t-il été introduit ? Comment était organisé le groupe (travail individuel, collectif, par groupes) ? Quand et pourquoi ? (rôle des différents débats) Quelles ont été les étapes pour répondre à la question ? En quoi était-ce de l’investigation ? Quelles ont été les compétences mises en œuvre ? Quel rôle l’écrit a-t-il joué dans la séance ? Quel est la place des manipulations ? Quelles ont été les difficultés rencontrées ? Distinguer le travail des participants et celui du formateur

Schématisation d’un enseignement des sciences fondé sur l’investigation

Guide Méthodologique La démarche d’investigation : Comment faire en classe ? Edith Saltiel La main à la pâte http://lamap.inrp.fr/bdd_image/guideenseignant_fr.pdf

L’enseignement des sciences fondé sur l’investigation L’enseignement des sciences fondé sur l’investigation. Conseils pour les enseignants. K. Worth, Mauricio Duque, Edith Saltiel, La main à la pâte http://www.lamap.fr/bdd_image/ibse_guide.pdf