La boite lunaire

La boite lunaire est un modèle rudimentaire du système Soleil-Lune qui permet de simuler huit phases différentes de la Lune au cours d'un mois. Celui-ci permet d'effectuer des observations en classe qui s'approchent d'un réalisme assez saisissant.

Bien que la boite lunaire puisse être construite par les élèves, le but de l'activité n'est pas cette finalité. La boite lunaire peut être construite en un seul exemplaire pour l'ensemble de la classe, par l'enseignant ou par les élèves, ou être construite dans le cadre d'un projet. Cela importe peu, car la boite n'est pas la réalisation en soi proposée dans le cadre de cette situation d'apprentissage.

Les apprentissages des phases de la Lune se feront plutôt par l'entremise d'une démarche d'observation où les élèves seront amenés à poser une hypothèse avant d'effectuer leurs observations à l'intérieur de la boite. Cela permet de donner du sens à l'utilisation de ce modèle tout en permettant d'anticiper le résultat de sa démarche. Les élèves seront également amenés à dessiner les différentes phases observées afin de laisser des traces de leurs observations afin de les aider mieux comprendre la formation des phases de la Lune.

Bien que ce modèle soit assez réaliste, il offre toutefois la limite suivante: c'est l'observateur qui se déplace autour de la Lune pour observer ses différentes phases alors que sur Terre c'est la Lune qui se déplace autour de l'observateur (qui est situé sur la terre ferme). Malgré cette limite basée sur le modèle héliocentrique, celui-ci ne nuit en rien à la compréhension des phases de la Lune. Pour effectuer cette transposition, l'élève sera guidé dans un raisonnement qui lui permettra de se faire une compréhension plus juste de la réalité concernant l'interaction Terre-Lune-Soleil.

J'espère que vous aurez autant de plaisir à vivre cette situation d'apprentissage que j'en ai eu à la développer.

Stéphane Coupal, conseiller pédagogique, Commission scolaire de Laval.

MATÉRIEL NÉCESSAIRE pour construire la boite lunaire

• 1 boite vide de feuilles à photocopies avec son couvercle
• 8 languettes carrées de carton à boite d'environ 7cm X 7cm.
• 1 boule de polystyrène (environ 6 cm de diamètre)
• 1 petite lampe de poche d'environ 3 cm de diamètre
• 1 pot de gouache noire
• 1 pinceau
• 1 boulette de gommette
• 30 cm de ruban adhésif de type DuckTape
• 1 couteau à la rétractable de type Exacto
• 1 crayon

CONSTRUCTION DE LA BOITE LUNAIRE

1. Installez le couvercle sur la boite.
2. À l'aide des schémas (voir plus bas), tracer un carré d'environ 3cm X 3cm aux huit endroits où les zones d'observation devraient être percées. Ils devraient se trouver à environ la moitié de la hauteur de la boite.
3. Découpez et retirez les zones d'observations avec le couteau à lame rétractable.
4. Effectuer de même pour le trou d'insertion de la lampe de poche en vous servant du contour de la lampe de poche pour déterminer la grandeur du trou à percer. La lampe devrait être située sous la porte d'observation.
5. Peindre l'intérieur de la boite et du couvercle avec de la gouache noire. Cette étape n'est pas nécessaire, mais elle ajoutera du réalisme au moment des observations. Vous pouvez également décorer l'extérieur de la boite. Laisser sécher.
6. Devant chacune des zones d'observation (à l'extérieur de la boite), coller une languette de carton avec le ruban adhésif de manière à ce que chacune des zones comporte une porte s'ouvrant du bas vers le haut. 
7. Numéroter chacune des portes de 1 à 8 (voir le schéma).
8. Retirer le couvercle.
9. Fixer la boule de polystyrène au fond dans le centre de la boite avec un morceau de gommette.
10. Insérer la lampe de poche dans le trou qui lui est associé.
11. Refermez le couvercle.
12. Votre boite lunaire est maintenant prête pour observer les phases de la Lune quand vous allumez la lampe de poche.

1. Demander aux élèves de colorier, sur l'image des lunes du cahier de l'élève, la Lune telle qu'ils l'ont vu dans le ciel la dernière fois qu'ils l'ont regardée.
2. Présenter la boite lunaire aux élèves sans toutefois la leur faire manipuler; ils la manipuleront plus tard. Dire aux élèves que cette boite permet de simuler la Lune et qu'il est possible d'observer les différents aspects que prend la Lune dans le ciel au cours d'un mois. Présentez-leur l'intérieur de la boite ainsi que les différentes portes numérotées qu'elle comporte. Associer la lampe de poche au Soleil et la boule de polystyrène à la Lune.
3. Amener les élèves à consulter le schéma de la boite lunaire (vue de dessus) et expliquer brièvement son fonctionnement : une lampe de poche (Soleil) éclaire une boule de polystyrène (Lune) fixée dans la boite. La présence de portes d'observation permet d'observer la Lune éclairée dans le noir. Les portes sont numérotées de 1 à 8 sur le schéma et sur la boite.
4. Dire aux élèves que vous avez photographié la Lune environ tous les six jours au cours du dernier mois. Vous avez ces photos en classe et vous souhaitez leur en distribuer un exemplaire.
5. Distribuer une image d'une phase de la Lune différente par élève ou par équipe  et demandez-leur de reproduire cette image dans leur cahier de l'élève.
6. Amener les élèves à prendre connaissance de la question (voir cahier de l'élève)
7. Amener les élèves à poser une hypothèse et à la noter.
8. Lors d'une plénière, amener les élèves à partager leurs hypothèses.

PLANIFICATION DE LA DÃ?MARCHE

Planifier la démarche avec les élèves en les questionnant à propos du matériel nécessaire et des étapes de manipulation à effectuer.

• Quel matériel avons-nous besoin?
• Comment fera-t-on nos observations?
• Comment faut-il manipuler la boite?
• Comment noter nos observations? 
• Etc.

RÃ?ALISATION DE LA DÃ?MARCHE

1. Les élèves valident leur hypothèse en observant la Lune derrière la porte mentionnée. Ils notent leurs observations en dessinant la phase de la Lune observée et le numéro de la porte.
2. S'ils n'ont pas identifié correctement la phase de la Lune, ils choisissent une autre porte en dessinant la phase de la Lune observée et le numéro de la porte.
3. Les élèves consignent leurs observations pour quatre portes, même s'ils ont identifié correctement la porte correspondant à leur photographie.

CONCLUSION

• Les élèves effectuent un retour sur leur hypothèse. 
• Ils notent également une nouvelle question en lien avec les phases de la Lune.

RETOUR SUR LES APPRENTISSAGES

1. Ã? l'aide du schéma d'explication des phases de la Lune, les élèves identifient le nom pour chacune de phases de la Lune qu'ils ont observées.
2. L'enseignant effectue un retour avec à l'aide des cinq questions qui visent à mieux comprendre la raison pour laquelle, la Lune prend différents aspects au cours du mois

• Q1: Lors de l'observation des différentes phases de la Lune, est-ce que la lampe de poche a changé de position par rapport à la boule de styromousse?
  • R: Non

• Q2: D'une nuit à l'autre, est-ce que la Lune est éclairée de manière différente par le Soleil? 
  • R: Non. Une moitié de la Lune est toujours éclairée par le Soleil et l'autre ne l'est pas. 

• Q3:  Avec la boite lunaire, qu'est-ce qui change de position lors des observations pour que la Lune change d'aspect? 

  • R: C'est nous qui changeons de position.

• Q4: Lorsque nous sommes sur la Terre et que nous observons la Lune, qu'est-ce qui change de position lors des observations pour que la Lune change d'aspect? 

  • R: C'est la Lune qui change de position, car elle se déplace un peu chaque nuit en faisant une révolution (un tour complet) autour de la Terre en environ 27 jours.

• Q: Ã? partir de ces observations, pour quelle raison la Lune change-t-elle d'aspect dans le ciel au cours d'un mois?

R: RÃ?PONSE VARIABLE, MAIS VOICI UNE EXPLICATION COMPLÃ?TE.

La Lune a toujours la moitié de sa surface qui est éclairée par le Soleil. Quand elle se déplace autour de la Terre, notre position d'observateur change d'une nuit à l'autre lorsque nous observons la Lune. Il en résulte que parfois nous voyons  toute la partie éclairée, par exemple lors d'une Pleine Lune. Ã? d'autres moments, nous n'en voyons qu'une partie (ex.: Premier croissant de Lune). La Lune nous apparait donc différente d'une nuit à l'autre, car elle se trouve située à des endroits différents autour de la Terre.

Cette animation permet de vraiment bien visualiser les différentes phases de la Lune.

http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/cinquieme/optique/phases_lune.htm

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Modelling the Phases of the Moon, Department of Physics, University of Cambridge, Information provided by the Educational Outreach Officer (2017)

http://www-outreach.phy.cam.ac.uk/resources/ESM/KS2/model_phase/

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Great Lesson 1 : Moon Phases, THE LEARNING ARK - Elementary Montessori

http://thelearningark.blogspot.ca/2016/10/great-lesson-1-moon-phases-post-7.html

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FORMATION DES PERSONNES-RESSOURCES EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE LES PHASES DE LA LUNE, Pierre Chastenay astronome Planétarium de Montréal, Centre de développement pédagogique.

http://cdpsciencetechno.org/wp-content/uploads/2013/11/phases_lune.pdf

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How to make a moon box, Youtube

https://www.youtube.com/watch?v=_j_s5gzfbs4