Module Astronomie

ASTRONOMIE – C3
 PROGRAMME
Observation méthodique de phénomènes quotidiens et de quelques manifestations de l'activité de
la Terre :
- la lumière et les ombres ;
- les points cardinaux et la boussole ;
- le mouvement apparent du Soleil ;
- la durée du jour et son évolution au cours des saisons ;
- la rotation de la Terre sur elle-même et ses conséquences ;
- le système solaire et l'Univers ;
- mesure des durées, unités ;
- volcans, séismes.
 CONNAISSANCES
- savoir que la Terre tourne sur elle-même ;
- savoir relever la trajectoire du Soleil par rapport au sol (horizon) et savoir qu'elle peut s'interpréter
par la rotation de la Terre sur elle-même ;
- savoir que la Terre et les planètes tournent autour du Soleil selon des trajectoires quasiment
circulaires ;
- savoir que la Lune tourne autour de la Terre ;
- savoir que la Terre présente des phénomènes dynamiques d'origine interne (volcans et séismes).
 CAPACITÉS
- pratiquer une démarche d'investigation : savoir observer, questionner, formuler une explication
possible (hypothèse), en utilisant éventuellement un modèle simple et chercher à la valider ;
- manipuler et expérimenter :
 participer à la conception d’un protocole expérimental et le mettre en œuvre en utilisant les
outils appropriés, y compris informatiques,
 développer des habiletés manuelles et techniques,
 percevoir la différence entre le réel et le virtuel ;
- effectuer une recherche en ligne ;
- regrouper dans un même document du texte et des images.
 ATTITUDES
L'acquisition d'une culture scientifique et technologique doit permettre à l'élève, au cours du cycle
3, de développer les attitudes suivantes :
- le sens de l'observation ;
- la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes observés ;
- l'imagination raisonnée ;
- l'esprit critique :
 confronter ses idées dans des discussions collectives,
 distinguer le savoir scientifique de ce qui relève d'une opinion,
 situer un résultat ou une information dans son contexte,
Avant les vacances, l’enseignant distribuera une fiche d’observations à chaque élève, avec pour
consigne de réaliser au moins trois observations du ciel (dessins, textes).
Les élèves sont laissés libres du moment d’observation ; ils pourront demander conseil pour le lieu
d’observation à leurs parents. Ils dessineront et expliqueront leurs observations avec leurs propres
mots sur la fiche.

Séance 1 : Questionnement initial
L'astronomie est un thème très riche et peut susciter énormément de questions de la part des
élèves. De façon à aborder les questions auxquelles on souhaite répondre durant ce module, on
s'intéressera d'abord au choix du lieu d'observation, aux difficultés de repérage puis on abordera les
astres et leurs positions.
Voici quelques questions qui peuvent orienter la discussion :
 Comment fait-on pour repérer l'endroit où l'on se trouve (sa classe, sa maison, etc.) ?
 A quoi ça sert de se repérer ?
 Peut-on facilement repérer la ville dans laquelle nous habitons ? Quels moyens utilisons-nous
pour nous repérer ?
 Si certaines étoiles nous aident à nous repérer, quels sont les autres astres visibles dans le ciel ?
 Que savez-vous sur ces astres ? Ont-ils toujours la même position ou la même forme dans le ciel?
On reprendra les fiches d’observation réalisées par les élèves. On s’intéressera d’abord au choix du
lieu d’observation et aux difficultés de repérage avant d’aborder les astres (lune, étoile) et le soleil.
Les indications des élèves sur les fiches sont vraisemblablement d’une précision insuffisante
(« dans mon jardin » n’indique pas l’orientation de l’observateur par exemple) ; pour attirer
l’attention des élèves sur ce point, l’enseignant peut leur demander de trouver une façon d’expliquer
où ils sont dans la classe, comme si quelqu’un d’extérieur à la classe devait les trouver.
L’enseignant insiste sur la nécessité d’adopter un langage commun compréhensible par tous pour
se repérer dans l’espace.
Les réponses spontanées du type « à côté d’untel » seront les plus fréquentes. On peut élargir
progressivement le cadre de référence : par exemple, l’enseignant leur demande de ne pas
mentionner de noms de camarades dans leurs réponses, afin d’arriver à des propositions qui utilisent
les objets de la classe : « à côté de la porte », « à un mètre du mur », « au milieu de la salle », …
Une fois la consigne bien intégrée, on peut poursuivre en demandant aux élèves comment ils
feraient s’ils devaient expliquer où ils sont à quelqu’un qui n’est pas dans l’école. Il faut alors qu’ils
donnent le numéro de la salle, ou bien la façon d’y accéder.
Ensuite l’enseignant peut demander plus de précisions : « dans quel quartier de la ville sommes-
nous ? Dans quelle région ? » Les élèves peuvent situer leur ville sur un planisphère.
Dès lors, si on ne sait pas à qui on s’adresse, que peut-on faire ?
Les élèves peuvent suggérer de tout expliquer en partant du pays, puis de préciser au fur et à
mesure. Ils peuvent noter cette description de leur position dans la classe sur leur cahier
d’expérience.
Pour mettre en évidence l’importance du lieu d’observation, l’enseignant peut demander à
quelques élèves de présenter quelques-unes de leurs observations. Il ne sera pas difficile de trouver
des points de divergence : par exemple pour certains le soleil se levait en face de leur chambre,
d’autres ne le voyaient pas quand ils se levaient. L’enseignant souligne que tout le monde n’a pas
observé la même chose, que ce que les élèves ont observé dépend du lieu d’observation choisi.

L’enseignant oriente la discussion autour des observations faites par les élèves sur leur fiche.
Les élèves mentionnent ce qu’ils ont repéré dans le ciel : les étoiles (avec l’aide de leurs parents,
certains auront peut-être dessiné les constellations comme la Grande Ourse), le soleil, la lune, des
étoiles filantes, des avions ou des satellites… Certains auront peut-être cité aussi les nuages, la pluie
ou d’autres phénomènes atmosphériques… Une discussion pourrait s’engager avec les élèves sur ce
qui nous intéresse étant donné que nous travaillons ici sur le thème de l’astronomie. L’enseignant
expliquera que l’astronomie s’intéresse aux choses lointaines.
Comment reconnaît-on une étoile d’un avion qui passe très haut dans le ciel ?
Le déplacement de l’avion est nettement visible, ses lumières sont colorées, alors que l’étoile est
plutôt blanche. On voit bouger les avions, les satellites ou les étoiles filantes tandis que la lune ou les
autres astres semblent immobiles…
Une distinction entre les objets envoyés par l’homme et les objets célestes sera nécessaire. Le
terme d’astre est introduit (nom que l’on donne aux éléments naturels visibles dans le ciel à l’œil nu
ou avec un télescope, de jour ou de nuit)
Enfin, l’enseignant demandera aux élèves s’ils ont observé un changement dans l’apparence de la
lune lors de leur semaine d’observations. Les élèves pourront arriver à se mettre d’accord si la lune a
grossi ou si elle a diminué (les dessins ne permettront pas d’en dire plus)
L’enseignant fait un résumé des points principaux :
 Il est difficile de décrire où l’on est exactement
 La nuit, on voit souvent des étoiles et la lune, ce que l’on appelle des astres
Les élèves ont observé à plusieurs reprises l’endroit où le soleil se levait et l’endroit où il se
couchait. Ils ont bien conscience que cette étoile est importante pour la vie de tous les jours.
Néanmoins, une difficulté existe pour faire le rapprochement entre le mot étoile et le soleil.
L’enseignant peut dire à la classe qu’une étoile est une énorme boule de gaz très chaud, qui brille
dans l’univers.
L’enseignant annonce qu’il existe une étoile particulière, qui est très importante pour nous : les
élèves connaissent-t-ils son nom ? s’ils ne trouvent pas qu’il s’agit du soleil, on peut proposer
quelques indices (on peut voir cette étoile en plein jour, cette étoile éclaire la terre, sans cette étoile
on ne pourrait pas bronzer ni avoir de plantes vertes)
Les notes des élèves sur la fiche d’observations peuvent être exploitées avec profit : les élèves ont
sûrement noté que le soleil n’était pas au même endroit le matin et le soir.
Une activité ludique peut être réalisée par les élèves à la fin de cette séance de questionnement
initial. L’enseignant propose à chaque groupe de fabriquer un objet qu’il a observé dans le ciel ou
dont il a entendu parler dans des livres ou à la télévision (lune, soleil, étoiles, avions, comète, planète
Mars…). Pour cela, les élèves découpent dans des feuilles de papier et colorient les figures des astres,
tels qu’ils les imaginent (le soleil pourra avoir des rayons, la lune être décorée ou « humanisée »).
L’essentiel est que les élèves puissent commencer à aborder le positionnement des astres dans
l’univers. Un groupe sera chargé de représenter la terre. Puis un rapporteur viendra placer son objet
sur une grande feuille blanche qui représentera l’univers. Finalement, les objets sont collés sur le
panneau, sous le titre « Comment nous voyons l’univers ? ». On aboutira vraisemblablement à un
modèle géocentrique, où tous les objets sont autour de la terre. L’enseignant précisera aux élèves
clairement que ce panneau représente leur conception de l’univers : il y a vraisemblablement
beaucoup de choses fausses. Ce panneau servira de support pour les discussions à venir.

Séance 2 : Modélisation Soleil- Terre
Il est très difficile d’amener les élèves à prendre conscience par l’expérimentation de la rotation
de la Terre et de sa révolution.
Le parti sera donc pris dans cette séance de présenter dans un premier temps ces faits avant
d’aborder dans un second temps des modélisations du système Terre-Soleil.
Ces modélisations permettent de visualiser l’alternance jour-nuit, la notion d’année et
l’alternance des saisons.
Cette séance va donc permettre aux élèves de remettre en cause leur conception initiale
géocentrique du système solaire et de pouvoir ainsi aborder les séances suivantes (phases de la
Lune et modélisation du système solaire).
 Objectifs
Les élèves modélisent la rotation de la Terre sur elle-même en utilisant une balle Styropor et
une lampe torche.
Les élèves sont incités à percevoir la relativité du mouvement.
Les élèves réalisent un modèle héliocentrique du système Soleil-Terre.
 Vocabulaire
Hémisphère, tropique, parallèles et méridiens, décalage horaire, lune, éclipse, rotation,
révolution.
Attention, ne pas confondre les mots rotation et révolution de la terre !
Rotation de la Terre Révolution de la Terre autour du Soleil
 Matériel
- Pour un groupe de 3 ou 4 élèves
• I lampe torche avec piles
• I balle Styropor 12 cm
• I balle Styropor 5 cm
• 2 piques à brochette
• I morceau de pâte à modeler
• Des feuilles de papier
• I boîte de crayons de couleur
• I paire de ciseaux
- Pour la classe
• I globe terrestre
• I rouleau de ruban adhésif
- Pour chaque élève
• cahier d’expériences

Attention : travailler dans une salle la plus sombre possible.
Les balles Styropor vont servir à représenter la Terre ou la Lune mais les échelles ne seront pas
respectées.
 Déroulement
L’enseignant va aborder la rotation de la Terre par sa conséquence la plus visible, l’alternance du
jour et de la nuit.
Les élèves peuvent avoir des idées erronées sur l’origine du jour et de la nuit : par exemple, ils
peuvent penser que le Soleil “s’en va”, sans trop savoir où, ou que quelque chose vient le cacher
pendant la nuit. Peut-être certains élèves savent-ils même que cela est relié à la rotation de la Terre,
sans en connaître les vraies causes. L’enseignant annonce à la classe que l’on va trouver la raison de
l’alternance entre le jour et la nuit.
L’enseignant demande aux élèves s’il est la même heure dans tous les pays du monde. Il est
souhaitable que les élèves aient à l’esprit qu’il n’est pas la même heure selon le lieu où l’on se trouve
sur la Terre avant de commencer à manipuler.
Premier temps : la rotation de la Terre
L’enseignant présente le matériel dont les groupes disposent : une balle, qui représentera la Terre, et
une lampe torche, qui représentera le Soleil.
L’enseignant demande aux élèves une idée pour faire des repères sur la balle. Les élèves connaissant
les points cardinaux, il est judicieux de leur faire représenter le nord et le sud sur la balle en imaginant
que l’ergot de la balle représente le pôle nord de la Terre.
L’enseignant pourra utiliser un globe terrestre avec les continents comme modèle. Les élèves
représenteront l’équateur sur leur globe en se servant du modèle de l’enseignant.
• L’enseignant demande aux élèves de découper et colorier deux petites figurines en papier qui
représenteront deux habitants dans deux pays différents.
• Les élèves devront imaginer que ces deux personnages habitent très loin l’un de l’autre et les placer
sur le globe en les faisant tenir avec du ruban adhésif. Pour observer le plus grand décalage, les élèves
devraient les placer à des points diamétralement opposés.
• Les élèves sont responsables, par groupe, des relevés, de leur nombre, de leur fréquence et de leur
qualité.
L’enseignant propose en guise de défi de répondre aux questions suivantes :
Est-ce que ces deux personnages dorment en même temps?
Se lèvent-ils au même moment? Pourquoi?
Les élèves cherchent alors à répondre à ces questions en adoptant le modèle réel : la Terre tourne sur
elle-même et le Soleil est fixe.