Système Terre-Lune-Soleil

L'héliocentrisme:

À l'époque de l'antiquité, la théorie de l'époque, le géocentrisme, est que la Terre était au centre de l'univers. Comme les gens voyaient des astres tournés autour d'eux, leur croyance était légitime. C'est à Aristote et Ptolémée que l'on doit cette théorie de la Terre immobile. 

Il faudra attendre vers 1500-1600 pour qu'une autre philosophie fasse son apparition. Il s'agit de l'héliocentrisme. Copernic démontra la théorie de l'héliocentrisme en reprenant les observations de Galilée. Cette théorie avance que c'est plutôt le Soleil qui est le centre. Cela veut donc dire que la Terre tourne autour du Soleil et non l'inverse. À l'époque, cette avancée a engendré une grosse controverse puisque les préceptes de la religion catholique étaient basés sur le fait que la Terre est au centre de l'univers.

Pour ne par mettre sa crédibilité en doute, l'Église, avec tout son pouvoir, a nié ces affirmations. Galilée pour n'avoir jamais démenti sa théorie a été condamné à une assignation à résidence, où il finira par décéder. Ce n'est que plusieurs décennies plus tard qu'on admit que celui-ci, qui était déjà mort à l'époque, et Copernic avaient raison. 

Les origines de notre calendrier:

Aujourd'hui nous utilisons le calendrier grégorien, une version peaufinée par le pape Grégoire XIII en 1582 du calendrier julien. En 46 av. J.-C., Jules César introduit le calendrier julien en remplacement du calendrier romain républicain. Ce calendrier a été mis au point par l'astronome Sosigène d'Alexandrie. Au début, l'année comportait 304 jours répartis en dix mois de 30 ou 31 jours (Martius, Aprilis, Maius, Junius, Quintilis, Sextilis, September, October, November, December). César y ajouta ensuite deux mois soit Januarius et Februarius, afin que l'année coïncide avec le cycle solaire et respecte le rythme des saisons. Plusieurs mois étaient dédiés aux dieux : Mars, Maïa, Junon, Janus, ... La constance était aussi importante pour que les travaux agricoles se fassent toujours aux mêmes dates d'année en année. Un peu plus tard, pour synchroniser davantage le calendrier avec la rotation de la Terre, on y ajouta un 366e jour appelé bis sexto ante. Le terme «bisextile» tire d'ailleurs ses racines de ce mot latin.

face cachée de la lune: 

Pourquoi voyons-nous toujours la même face de la Lune? La période de rotation de la Lune est égale à sa période de révolution, c'est-à-dire, un peu plus de 27 jours. Le temps que la Lune prend pour tourner sur elle-même est donc presque le même que celui qu'elle prend pour faire le tour de la Terre. Les premiers Hommes qui ont observé directement la face cachée de la Lune sont les membres de l'équipage d'Apollo 8, qui a fait le tour de la Lune en 1968. 

Préparation

• Étape 1:

Amorce: Observation d'un calendrier comportant un rond plein une fois par mois. Ex. Pourquoi y a-t-il un disque noir Ã  cette date? Qu'est-ce que cela signifie? Avez-vous déjà vu cela?

Intention: À la fin de cette séance, vous serez en mesure de comprendre les phases lunaires, ainsi que de situer les astres (Terre Lune et Soleil) adéquatement selon chaque type de phase lunaire.

Calendrier: Présenter aux élèves une animation sur l'origine de notre calendrier: http://www.fondation-lamap.org/fr/calendriers/eleves

• Étape 2:

Connaissances antérieures: Élaboration en plénière d'une carte conceptuelle au tableau. Ex. Que connaissez-vous de la lune? L'enseignante fait ressortir les interrogations des enfants et leurs explications.

Théorie: Pour les différentes questions qui surgiront au cours de cette discussion, une explication sera donnée et les fausses conceptions des élèves sont démystifiées. Diverses capsules vidéos et textes informatifs serviront à cet effet:

rotation, révolution

http://www2.cslaval.qc.ca/cdp/UserFiles/File/previews/mouvements_terre/ 

Cycle du jour et de la nuit p.14

Chastenay, P. (2004). La Terre la Lune et le Soleil. Montréal, Québec: Éditions Michel Quintin.  

Les concepts d'orbite, de planète, de satellite, d'étoile... seront aussi abordés. Pour plus de ressources, consultez: http://cdpsciencetechno.org/documentation/primaire/deuxieme-cycle/soleil-terre-lune/

- Ces phénomènes se retrouveront dans les sections lexique et théorie du cahier de l'élève afin qu'il puisse s'y référer par la suite. 

*Comme ces notions sont abstraites, il est important que l'enseignante les explicite de diverses façons (illustrations, schémas, exemples, vidéos...). Les élèves sont en interactions avec l'enseignante; ce n'est pas un exposé magistral.

• Étape 3:

Phases de la lune: Maintenant que les élèves en savent plus, l'enseignante présente aux élèves l'image des phases de la lune sans les nommer ni donner plus d'informations sur le sujet (référence en bibliographie).  Il est intéressant de présenter le logiciel Stellarium aux Ã©lèves. Ce logiciel libre de planétarium permet d'afficher le ciel de manière photo-réaliste en temps réel.

Réalisation

• Étape 4:

Identification des phases de la Lune: La classe sera divisée en équipe de 3 personnes. La première tâche consiste à identifier toutes les phases de la Lune à l'aide de livres d'information mis à leur disposition et de ceux disponibles à la bibliothèque de l'école. Cette activité pose les bases de la SAÉ, puisque ces savoirs seront évalués et sont nécessaires à la compréhension de la SAÉ. Dans le cahier de l'élève, ils devront donc identifier chaque phase de la lune à l'aide de mots étiquettes, ainsi que les portions croissante et décroissante de la lune. Une première correction se fera par comparaison des réponses trouvées entre deux équipes. À la suite de cet échange, les réponses seront données. Le retour en grand groupe sert principalement à porter à l'attention des élèves que la Lune croît de la droite vers la gauche et non l'inverse. Cela peut être contre-intuitif pour les élèves, puisqu'ils lisent de gauche à droite.

• Étape 5:

Présentation de la problématique: «Je suis en train de me planifier un voyage cet été pour aller observer les étoiles filantes au mois d'août, période durant laquelle elles sont le plus nombreuses. Pour cela, je vais aller dans le nord où le ciel n'est pas contaminé par les lumières de la ville. Je désire également contempler le ciel un soir où la Lune est la moins éclairée possible, afin de faciliter mon observation des étoiles. À partir du calendrier que nous avons regardé tout à l'heure, quelle est la meilleure date au mois d'août pour observer les étoiles filantes?»

Objectif: «À la fin de cette séance, vous serez en mesure de comprendre les phases lunaires, ainsi que de situer la Terre, la Lune et le Soleil pour chacune des phases.»

Consignes: «Sur le calendrier fourni, en partant de la pleine Lune identifiée sur ce dernier, vous devrez identifier les phases de la Lune aux dates appropriées: dernier quartier de Lune, dernier croissant de Lune, Lune gibbeuse décroissante, Lune gibbeuse croissante, premier croissant de Lune, pleine Lune, premier quartier de Lune et nouvelle Lune.»

*À noter que la PDA mentionne uniquement la pleine Lune, nouvelle Lune, premier quartier et dernier quartier.

De plus, les élèves devront représenter pour chaque phase le positionnement de la Lune, de la Terre et du Soleil de la façon de leur choix et l'inclure dans le calendrier (maquettes prises en photos, modèles humains pris en photo, schémas...). L'enseignante présentera les critères d'évaluation de la grille pour la tâche.

• Étape 6 :

Élaboration du plan: Toujours en équipe, les élèves échangent et inscrivent leur hypothèse quant à la date de la nouvelle Lune. De plus, ils doivent justifier leur réponse. Par la suite, les élèves élaborent le plan de leur réalisation dans le cahier de l'élève. Dans leur cahier, ils doivent prévoir les informations qu'ils devront chercher afin de pouvoir réaliser leur calendrier, la façon dont ils s'y prendront pour le réaliser, le matériel qui leur sera nécessaire et y illustrer un croquis, pour chaque phase lunaire, de la façon dont ils veulent illustrer le système Terre-Lune-Soleil. L'enseignante circule entre les équipes durant l'élaboration pour s'assurer que tous les élèves débutent de façon appropriée la tâche et, par le fait même, pour offrir de la rétroaction sous forme de questionnement (s'il y a lieu).

• Étape 7:

Réalisation: Après avoir rempli leur cahier, les élèves suivent leur protocole. Des livres de référence et des ordinateurs sont à la disposition des élèves pour qu'ils puissent effectuer leurs recherches d'informations. L'enseignante est présente pour les soutenir. En résumé, les élèves placent les pictogrammes des phases lunaires aux dates appropriées sur le calendrier géant qui leur est fourni. Ils nomment les phases et ils indiquent si la Lune croît ou si elle décroit à ces moments précis. Finalement, ils représentent le positionnement des trois astres (Terre-Lune-Soleil) pour chaque phase de la façon de leur choix.

Matériel mis à leur disposition: cahiers de l'élève, calendriers du mois d'août de format «affiche», Ipads (pour prendre une photo des maquettes), boules de styromousse, peinture, bâtons de bois, lampes de poche, feuilles, cartons, lampes de table, ballons, balles, colles, globes terrestres...

Intégration et réinvestissement:

• Étape 8:

Exposés: Les élèves présentent leurs résultats à la classe (leur démarche, la chose la plus intéressante qu'ils ont apprise, la façon dont ils ont procédé, les changements qu'ils ont apportés, leur travail d'équipe...)

• Étape 9:

Explications: Suite aux présentations, il est possible que toutes les équipes n'obtiennent pas les mêmes résultats. Avant de valider le travail du calendrier, il faut expliquer aux Ã©lèves les phases de la lune. L'enseignante projette donc un extrait de la vidéo sur le TNI.

À partir de 4:30 jusqu'à 6:57 https://www.youtube.com/watch?v=V60UrRY5L-k 

• Étape 10:

Retour résumé: Une fois que le phénomène des phases lunaires est bien clair pour tous les élèves, il est essentiel de revenir sur la tâche. Au tableau, l'enseignante et les élèves font le calendrier rapidement. Ce sont les élèves qui ont la parole et l'enseignante les questionne oralement pour vérifier leur compréhension. Elle leur demande, par exemple, par quoi commencer et pourquoi. Il est très pertinent de montrer, parmi tous les schémas réalisés par les élèves, les meilleurs exemples à tous les enfants et de leur expliquer pourquoi ils sont excellents. Cette activité ne devrait pas excéder 30 minutes. Par la suite, l'enseignante fait l'intégration oralement. Les élèves expliquent l'utilité de cette nouvelle connaissance et dans quel contexte ils pourraient réinvestir leurs savoirs.

• Étape 11:

Enrichissement: L'activité est présentée sous forme de défi pour les élèves qui ont envie d'aller plus loin. Les élèves devront tenter d'expliquer la raison pour laquelle nous voyons toujours la même face de la lune. Ils pourront inscrire leur hypothèse dans leur cahier de l'élève. Un extrait de la vidéo pourrait être projeté au TNI pour consolider les apprentissages des élèves.

Présenter le vidéo explicatif (à partir de 2: 37):  https://www.youtube.com/watch?v=V60UrRY5L-k 

• Étape 12:

Question/ réinvestissement: Les élèves devront réinvestir les concepts en tentant d'expliquer les phénomènes d'éclipse lunaire et d'éclipse solaire. Par la suite, les élèves sont amenés à échanger en groupe leurs réponses et leurs explications notées dans leur cahier de l'élève. Ici aussi, un extrait vidéo pourra être présenté aux élèves afin qu'ils puissent mieux comprendre ce phénomène. 

Présenter l'explication de l'éclipse solaire et lunaire: partir de 6: 57 https://www.youtube.com/watch?v=V60UrRY5L-k 

TIC

La ressource TIC, soit le vidéo de C'est pas sorcier disponible sur la plateforme YouTube, est essentiel lors de la phase d'intégration. En effet, comme cette SAÉ s'inscrit dans la pédagogie de la découverte, il est primordial de faire un retour à la fin pour «enseigner» la notion et ainsi consolider ce que les élèves ont trouvé par eux-mêmes. Or, il serait difficile de produire des explications visuelles en classe aussi claires que celles du vidéo. De plus, ce vidéo français accrocheur est parfaitement approprié pour notre public cible tant dans sa présentation que dans sa vulgarisation. Il dure environ 10 minutes et traite de différentes notions en lien avec la Lune (voir les étapes 9,11 et 12). Ã€ la fin de cette SAÉ, après avoir visionné les différents segments audiovisuels, l'élève comprendra très bien ces phénomènes lunaires puisqu'il aura réfléchi à ceux-ci, il les aura vus en théorie lors de ses recherches, il les aura expérimentés et aura eu des explications visuelles très explicites afin de consolider le tout.

Cette SAÉ peut s'inscrire dans une plus grosse SAÉ où les élèves doivent prévoir les vacances d'été de leur enseignante. Ainsi, elle leur expliquerait qu'elle veut aller faire du camping et observer les perséides du mois d'août. Outre la SAÉ de sciences, il serait aisé d'imaginer une SAÉ en maths pour prévoir les dépenses, le trajet... De plus, en français il est possible de lire des textes informatifs de toutes sortes à différentes fins. Finalement, il serait même possible de choisir un lieu qui permet de faire de l'univers social, par exemple en choisissant une ville qui porte un nom amérindien ou qui comprend une réserve sur le territoire. Il serait ainsi possible d'aborder les sociétés amérindiennes de 1500. Un projet d'arts plastiques sur la thématique des phases lunaires serait aussi facile à concevoir.

Pour poursuivre sur la thématique de la lune, il est possible de travailler le français avec l'album jeunesse Stella, princesse de la nuit. Dans ce livre deux enfants qui s'interrogent sur différents phénomènes reliés au système Terre-Lune-Soleil font de drôle de spéculations.

Gay, M. (2004).  Stella, princesse de la nuit, Saint-Lambert, Québec : Dominique et Compagnie.

Il est possible de faire plusieurs activités en mathématiques avec cette activité. Par exemple, il est possible de représenter sur un diagramme à ligne brisée le nombre d'heures d'ensoleillement dans notre ville pour les douze mois de l'année.

tiré de: http://cdpsciencetechno.org/documentation/primaire/deuxieme-cycle/soleil-terre-lune/

En sciences et technologies, il est possible d'aborder par la suite le Soleil comme étant une source d'énergie, les sources d'énergie naturelles, les énergies renouvelables, la lumière...

Ouvrages de référence:

Chastenay, P. (2004). La Terre la Lune et le Soleil. Montréal, Québec: Éditions Michel Quintin.

Sites internet:

La section lexique est tirée du site internet: Allo prof (http://www.alloprof.qc.ca/ ) est un site web québécois qui contient des explications sur la matière enseignée l'école primaire secondaire et d'adulte.

Stellarium (http://stellarium.org/fr/) est un logiciel de planétarium à code ouvert et gratuit pour votre ordinateur. Il affiche un ciel réaliste en 3D, comme si vous le regardiez à l'oeil nu, aux jumelles ou avec un télescope.

Centre de développement pédagogique. (2008).  Mouvement Terre-Lune. Repéré à http://www2.cslaval.qc.ca/cdp/UserFiles/File/previews/mouvements_terre/

Centre de développement pédagogique. (2010).  Soleil - Terre - Lune - Volet 4. Repéré à http://cdpsciencetechno.org/documentation/primaire/deuxieme-cycle/soleil-terre-lune/

Groupe MdeInFutura (2001-2017). Bibliographie Galilée. Repéré à http://www.futura-sciences.com/sciences/personnalites/astronomie-galilee-220/

Jean-François Zilberman. (2017). Naissance du calendrier julien. Repéré à https://www.herodote.net/1er_janvier_45_avant_JC-evenement--450101.php

La main à la pâte. (s.d.). L'histoire des calendriers. Repéré à http://www.fondation-lamap.org/fr/calendriers/eleves

La main à la pâte. (s.d.). Les phases de la Lune. Repéré à http://www.fondation-lamap.org/fr/calendriers/eleves

Vidéos:

Jmveynois. (2014). C'est pas Sorcier (l'Essentiel) La Lune, Les Éclipses.  [Vidéo en ligne]. Repéré à https://www.youtube.com/watch?v=V60UrRY5L-k

Photographies, images et oeuvres d'art: 

Gratuit PDF imprimable. (S.D.). Calendrier mois d'aout. [Image en ligne]. Repéré à http://www.freeprintablepdf.eu/fr/fr-calendrier-2017-08-aout