Démarche de modélisation en astronomie

Galilée (1564-1642)

MATIN  :  Observation, modélisation, confrontation, prévisions, interprétation...
Et où il est question d'Aristote, Ptolémée, Copernic, Galilée : ces hommes qui ont marqué l'histoire des sciences, et l'évolution des idées sur "le ciel et la Terre".
Diaporama utilisé ce matin.
Proposition d'activité : Découvrir stellarium en simulant les découvertes des satellites de Jupiter par Galilée en janvier 1610.
Document présentant ses observations. 

Nous avons abordés également mené une réflexion sur une démarche de modélisation en astronomie inscrite dans une épistémologie liée à la discipline...  (Ref: qu'est ce que la science de Alan F. Chalmers)

Remarque (EC) : Nous avons fait référence à Gaston Bachelard, pour évoquer le changement conceptuel et rappeler que la pensée commune doit être dépassée. En astronomie, nous sommes confronté à l'obstacle de l'expérience première, appelé également obstacle empirique. Nos sens nous trompent, ce que voit l'observateur terrestre doit être dépassé : " pour expliquer des phénomènes astronomiques, il est nécessaire de se décentrer, de changer de point de vue" Tout se passe comme si nous devions décoller de notre sol et voir le système Terre Soleil dans sa globalité..." - Faire de l'astronomie participe se défaire d'une vision égocentrique du monde. 

Démarche de modélisation : 

Noyau de modèle : La Terre peut être modélisée par une sphère, éclairée par le soleil remplacé par une lampe. 

Modèle d'une terre sphérique  en rotation autour de son axe.

Le noyau de modèle ne permet pas de rendre compte de l'alternance jour nuit si on ne considère pas que le soleil tourne autour de la terre, ou que la terre tourne sur elle même. 

Les modèles proposés sont discutés. La rotation de la Terre est mise en évidence par une expérience de mécanique réalisée par Foucault : " l'expérience du pendule de foucault"

Modèle d'une terre sphérique en rotation autour de son axe. Tourne de l'ouest vers l'est. 

Modèle d'une terre sphérique en rotation autour de son axe de l'ouest vers l'est, inclinée par rapport au plan de l'écliptique.

Réalisation d'une modélisation : Matériel Lampe (soleil),  boule déco en polystyrène(Terre) sur un axe,  punaises alignées du nord au sud de la planète (villes), mur et papier noirs. 

En faisant des prévisions à l'aide de ce modèle de Terre dont l'axe de rotation est perpendiculaire au plan de l'écliptique,  face au Soleil, on constate que toutes les villes situées à des latitudes différentes,  mais sur le même méridien, ont la même durée de journée. Elles entrent en même temps dans la partie éclairée (la journée), puis dans l'ombre (la nuit).

Confrontation avec la réalité, ou des simulations "reconnues" pour être conformes à la réalité. En utilisant Stellarium (planétarium) et en consultant le site du  bureau des Longitudes, on comprend que la durée de la journée et de la nuit de ces mêmes villes varie. 

Ce veut dire que le modèle utilisé pour prévoir n'est pas adapté. Nous venons de tester un énoncé scientifique : " La Terre tourne sur un axe perpendiculaire au plan de l'écliptique" en montrant que cet énoncé ne peut pas interpréter la durée des journées différentes selon les latitudes... 

Stéllarium 

Le logiciel libre est en téléchargement sur le site http://www.stellarium.org/fr/

Cet énoncé est réfuté, le modèle n'est pas complètement satisfaisant (Ref. K popper - Logique des découvertes scientifiques)

1. Retour sur la modélisation : Comment conserver le modèle d'une terre tournant sur elle même autour de son axe de rotation qui rende compte des différences de durée de journée en fonction des latitudes. Réponse :  En ajoutant une hypothèse "ad hoc" (appropriée : On créé une hypothèse ad hoc pour tenter d'expliquer des faits qui paraissent réfuter une théorie.) 
2. Le modèle d'une terre en rotation autour son axe rend compte de beaucoup d'observations, et n'est pas à rejeter. Cela nous conduit à chercher comment modifier le modèle pour conserver ce qui "est fonctionnel". Pour cela on va tenter d'ajouter une hypothèse, qui permettrait d'observer des durées de journée variable en fonction des latitudes. Cela est l'objet de l'investigation scientifique qui peut être menée avec les élèves. La production attendue est la formulation de l'hypothèse ad hoc.
3. Retour sur le modèle qui permet cette fois d'interpréter les observations,  en considérant cette fois une Terre tournant autour de son axe de rotation incliné par rapport au plan de l'écliptique.
4. On pourrait poursuivre la problématisation en recherchant l'angle d'inclinaison de cet axe par rapport au plan de de l'écliptique.
   En recherchant la direction de cet axe, au cours de l'année... etc...

Remarque : Cette démarche scientifique permet de laisser ouvert le questionnement, tout en laissant la place à la critique, à la réfutation. La possibilité de réfuter les énoncées produits au cours de la recherche s'oppose à une vision dogmatique de la science. 

Références bibliographiques : 


SITE WEB :
– Comprendre les observations réalisées par Galilée.
http://strangepaths.com/observation-des-lunes-de-jupiter-mars-1613/2007/04/22/fr/– Les observations réalisée en 1613
http://moro.imss.fi.it/lettura/LetturaWEB.DLL?AZIONE=IMG&TESTO=E_5&PARAM=05-241.jpg– Théorie des 4 éléments : http://fr.wikipedia.org/wiki/Quatre_%C3%A9l%C3%A9ments– Galiléo Galilei 
http://fr.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei– Lettre au doge de Venise : 
http://www.lib.umich.edu/spec-coll/largegal1.html– Traduction du messager des étoiles en Italien : http://www.liberliber.it/biblioteca/g/galilei/sidereus_nuncius/html/nunzio.htm– Messager des étoiles : sources primaires 
http://imgbase-scd-ulp.u-strasbg.fr/displayimage.php?album=47&pos=0

- scientifique ou pas? http://www.universcience.tv/video-scientifique-ou-pas--3233.html


LIVRES : 

• Histoire des sciences : Galilée : Le messager des étoiles de Jean-Pierre Maury
Editeur : Editions Gallimard; Édition : Rééd. rev. (24 novembre 2005)
ISBN-10: 2070317137
• Qu'est ce que la science? de Alan F. Chalmers. Editeur d'origine:  La Découverte Langue:  Français EAN / ISBN: 9782253055068
• La formation de l'esprit scientifique : G. Bachelard- Edition Vrin 1971 ISBN : 978-2-7116-1150-8

Matériel : 
http://fr.opitec.com/opitec-web/st/Home
(Boule en polystyrène de 10cm de diamètre 0,69€ pièce)
(Set d'éclairage E10 : lampe, support, pile : 3,69€)

Programmation du travail en astronomie

Quelles observations réaliser en Astronomie à l'école? 
A. Ombre et lumière 
Conditions de vision ; Formation des ombres.

• Cours optique
• Les situations travaillées : 
• Boite noire
• Formation des ombres

B. Le ciel est la Terre
Démarche fondée sur l’investigation scientifique  : Alternance jour nuit. 

Objectif : Construction d'un modèle de la Terre : sphère tournant sur elle même de l'ouest vers l'est et dont l'axe de rotation est incliné par rapport au plan de l'écliptique. 

Observation

1. Mouvement apparent du soleil
2. Relevé des positions du Soleil sur une sphère transparente : document
3. L'ombre d'un gnomon 

Diaporama utilisé en formation

Démarche de modélisation : 
Le ciel et la Terre  : alternance jour nuit : construction d'un modèle de Terre tournant sur un axe incliné par rapport au plan de l'écliptique d'ouest en est.

Votre travail : Prendre des photographies des différentes étapes de la modélisation en précisant les hypothèses ad hoc qu'il faut ajouter au modèle à chaque étape, pour permettre de rendre compte des observations réalisées (l'ombre du gnomon, relevé des positions du soleil sur une sphère transparente, et  mouvement apparent du soleil)

Observation d'une séance de technologie

Nous sommes en observation dans la classe de Stéphanie Boudet à Aristide Briand, en CE2/CM1.



L'après-midi du 27 novembre

Le repas s'est déroulé sans soucis : pas vraiment gastronomique. Il me semble qu'il y a quelques années c'était meilleur ou alors en vieillissant on devient plus exigeant. Par contre, le coin café manque de chauffage.

Cela commence mal. En mauvais élève nous n'avons pas vérifié la batterie de l'appareil photo. Nous ne pouvons pas prendre de photo.

Joëlle Perbet revient chargée de bouteilles de perrier pour expérimenter l'idée de Sylvain. Plusieurs essais.
C'est très rapide donc pas facile de montrer aux élèves.
Au final ce n'est pas très concluant.

Nous terminons le travail du matin sur les séismes.

Nous enchaînons ensuite sur la circulation sanguine. Mon sang ne fait qu'un tour.

Dans ce domaine, l'expérimentation est plutôt compliquée à mettre en oeuvre. Nous allons donc étudier comment un débat argumentatif permet un travail scientifique. Nous visionnons une séance en classe sur la question suivante :
Où va l'oxygène lorsqu'il quitte l'alvéole pulmonaire ?
La maîtresse de la classe souhaite que les élèves produisent un schéma de la circulation sanguine.
Notre travail va consister à mettre en évidence ce qu'il faut pour que le débat fonctionne.
Les enfants doivent produire des arguments, communiquer efficacement entre eux et construire du savoir.

Le travail des élèves se fait toujours sur le même schéma que distribue la maîtresse, d'abord chacun travaille individuellement puis les élèves confrontent leurs arguments par groupe enfin chaque groupe argumente son travail. Au final, le bon schéma est produit.

La maîtresse a un rôle de chef d'orchestre en demandant pour chaque schéma : possible ou impossible. Elle fait reformuler et incite chacun à utiliser le vocabulaire qui est affiché dans la classe.
Elle utilise aussi la réticence didactique ( non ce n'est pas un gros mot) pour semer le doute et soumettre à la critique.

Cette séquence filmée montre une classe qui a l'habitude de travailler en groupe et qui a des connaissances préalables pour résoudre le problème du jour.

Cependant cette séquence entraîne pour une majorité d'entre nous une question : comment faire le programme et permettre à nos élèves de raisonner ?
Réponse commune : il n'est pas possible de couvrir tout le programme. Il nous faut faire des choix. Cela nous met dans une situation inconfortable.
Le malaise des enseignants est-il une réalité ?

Clôture de la journée sur cette question et bonne nouvelle pour jeudi la batterie de l'appareil photo est chargée.

Je n'ai pas réussi comme Sylvain a faire apparaître nos deux prénoms ( désolée Sylvain) par contre moi c'est Marie-Pierre et pas Marie-France !

Volcans et séismes

Comment raisonner sans expérimenter? 

Un bac d'eau bleue lagon, un petit village provençal au bord de la plage (St Trop?) mais pas de Yacht au large. Une plaque de plexi tapie au fond de l'eau et un système de ressort au large... Ça sent le tsunami.

Mais pour l'heure, discutons de la démarche expérimentale en SVT, du pourquoi les uns courent plus vite que les autres et les autres ont plus de souffle que les uns. Questions paraît-il insolubles.

Ouf, Philippe Mérieux contribue au débat. On est sûrement sur la bonne voie. Au moins pourrions-nous  éclairer la lanterne de l'évêque de Saint Tropez en lui expliquant que les cellules souches ne sont pas encore des bébés prêts au baptême.

9h30: Ça se corse, on hérite des programmes de sciences et techno en cycle 3 (11 pages pour 35 semaines, ça laisse moins d'une demi page par semaine). Mais ça aura le temps de changer pour l'an prochain.

9h40: nous commençons notre descente au centre de la terre et explorons les viscosités magmatiques ce qui a l'intérêt de calmer Guy qui vient de développer une allergie à l'évocation du PPMS (mais bon c'est des histoires de directeurs...)

9h47: Comme le dirait David Douillet: la science, c'est comme du judo. Il faut mettre les représentations en déséquilibre.Mais il ne faut pas pour autant  terrasser l'élève au sol.





A partir de 10h00: franchissement d'obstacles. Où le Paricutin n'est plus qu'une montagne de semoule moyenne, le Puy de Dôme un tas de purée mousseline et le Pariou une dégoulinade de ketchup (l'image Volvic en prend un coup).






Attention à la modélisation: l'éruption n'est pas comparable à la montée de colère chez le maître ou la maîtresse parce qu'on met trop de temps à se mettre en rang --> l'éruption c'est juste de la poudre blanche mélangée avec du vinaigre.

 

modélisation d'une éruption (effusive, explosive)

sachets de poudre Vet + eau 

montrer que la lave fige mais ne sèche pas
de la cire fondue plongée dans un verre d'eau chaude ou froide

Expérience à tenter: si à midi, le maître boit du mousseux, de la badoit ou de l'eau plate et qu'ensuite on le secoue fort. Va-t-il rentrer en éruption. Tester aussi la solidification de la cire fondue dans sa soupe de poisson.

11h18: le tsunami n'a toujours pas atteint Saint Tropez. Il va peut-être falloir que l'on se secoue.

Sandrine DUC

STAGE SCIENCES
Sandrine DUC
Enseignante en  CE1/CE2

Ecole de SUGERES
Petit Gaillard

63 490 SUGERES

Sylvain CHAUFOUR

Sylvain Chaufour: Je suis enseignant en classe de CM1 à l'école de Mirefleurs. Pendant 3 semaines, je vais me consacrer plus aux sciences qu'à mes élèves... Eric, je te récupère demain aux Martres pour covoiturer.

Coucou c'est moi

Michel Bonhomme

Michel Bonhomme, je suis enseignant en classe de CM1 à l'école Paul Bador d'Orcet.
Créer un blog et l'utiliser correctement est moins simple que prévu!

Chatard Marie-Pierre

Beaucoup de difficultés pour la mise en place du stage. Première déconvenue: nous nous retrouvons à trois devant une salle vide. Nous partons à la recherche de la salle. Nous finissons par trouver et les formateurs et les autres participants. La présentation se passe sans soucis.
Nous nous mettons au travail avec Patrick. La création des comptes gmail et l'accés au blog ne se font pas sans soucis. Nous ne sommes que huit. Nous nous imaginons avec une classe entière...

guy rapp

Bonjour,

Guy RAPP
Enseignant de CE2

Ecole Montjoly à Chamalières

Olivier Douvizy

Création du blog effectuée...en toute simplicité...il a fallu une heure à peine !

Pour réaliser la même opération en classe mieux vaut prévoir un anxiolityque...

neige ou pas neige

Beau temps pour la saison, non?

Et ça vous fait rire!

Eric de Coudes

Gilles

Aujourd'hui temps gris, pluies éparses, vent léger... début du stage "Sciences".
On est impatient de voir la suite ... après des débuts chaotiques pour m'inscrire... gmail ne prend pas les virgules...

Cahier d'expérience numérique 

Présentation du blog par Patrick R et Eric C

Cette vidéo a été réalisée avec l'appareil photographique que vous utiliserez pendant  toute la durée du stage. Un ordinateur portable sera mis mis à la disposition du groupe, pour vous permettre de centraliser les ressources et mettre à jour le blog. 

Planning du stage

Vu l'état actuel des ENT accessibles dans les écoles, un espace a été créé dans l'environnement Google qui vous permettra :

- de contribuer à ce blog

- de partager des documents (Google Drive)

- d'échanger des informations via une liste de dissusion ( groupe-stage-sciences2012@googlegroups.com )

 Pour en profiter pleinement, vous devrez disposer d'un compte google personnel.

Un blog à l'école

D'abord une vidéo éclairant les choix des enseignants qui ont conduit à la mise en place de ce blog.

Vous consulterez également le blog en cliquant ici

Visite de l'usine élévatoire : Comment l'eau de l'allier arrive au réservoir...

Diaporama de la visite de l'usine élévatoire des eaux de l'allier. Une carte google MAP à compléter. Visite de l’usine élévatoire du Val d’Allier envoyé par TV8_Clermont-Ferrand