FICHE n°5

Accompagnement du matériel de modélisation
AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot »
Partenariat CLEA / Education nationale
Année mondiale de l’astronomie
FICHES PEDAGOGIQUES issues des stages sciences et technologie
formation continue départementale 2009/2010 des enseignants du LOT
FICHE n°5
Compétences du socle, PALIER 2 (ref : ANNEXE 2 du livret d’évaluation de l’élève cycle des approfondissements BO n°45 Nov 2008)
L A CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE :
- PRATIQUER une DEMARCHE SCIENTIFIQUE ou TECHNOLOGIQUE :
Savoir observer. Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs solutions.
- MAITRISER DES CONNAISSANCES dans les DIVERS DOMAINES SCIENTIFIQUES
et les mobiliser dans des contextes scientifiques différents et dans les activités de la vie courante
Point du programme cycle des approfondissements (ref : BO HS n°3 19 juin 2008) : L E MOUVEMENT DE LA L UNE AUTOUR DE LA T ERRE
NOTION- SITUATION : place dans la programmation, description rapide
La Lune, notre satellite naturel. Quand peut-on voir la Lune ? Sous quels aspects ?
À partir de l’observation et du questionnement des enfants sur la présence de la Lune pendant la journée et des différents aspects
de celle-ci au cours du mois, chercher à comprendre pourquoi la Lune se présente sous différents aspects.
Recueil de représentations initiales.
Modélisation en deux temps : élèves « intégrés » à la maquette puis « extérieurs » à celle-ci.
Confrontation au savoir établi.
Prolongement (voir fiche 6)
Maquette à l’échelle Terre/Lune (travail en mathématique sur les grands nombres, les échelles et les proportions)
Les éclipses ne sont plus au programme mais peuvent être abordées via cette maquette si l’actualité s’y prête.
Compétences du socle commun
Eléments du pilier 1
Maîtrise de la Langue
DIRE :
- s'exprimer à l'oral comme à l'écrit dans un vocabulaire approprié et précis
- écouter autrui, formuler et justifier un point de vue.
- comprendre des mots nouveaux et les utiliser à bon escient.
ECRIRE :
- répondre à une question par une phrase complète à l’écrit.
LIRE :
- Effectuer, seul, des recherches dans des ouvrages documentaires (livres, produits multimédia).
Compétences du socle commun
Eléments du pilier 3
mathématiques
PRODUCTIONS ECRITES
ATTENDUES
(avec précision des fonctions de l’écrit)
Ecrire pour soi, pour agir, mémoriser et comprendre (séances 1/2/3)
Ecrire pour les autres pour expliquer ce que l’on a compris (séance 3)
Ecrire pour soi pour réorganiser, structurer, mettre en relation des écrits antérieurs et mémoriser
(séance 4)
PRE ACQUIS :
(notion / méthodologie)
 Ombre portée, ombre propre
 Savoir que la Terre tourne sur elle même et connaître le sens de rotation
 Savoir que la Lune tourne autour de la Terre.
Nombre de séances
4
Cours
CM2
Matériel (28 élèves)
1 boule blanche diamètre 10cm,
12 boules diamètre 7cm demi sphère peinte en noir,
une source de lumière multidirectionnelle (pour modéliser le Soleil),
14 plaques (Terre/Lune /Soleil),
fiche « observation de la Lune » à photocopier
Le CIEL et la TERRE X

Accompagnement du matériel de modélisation AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot »
Partenariat CLEA / Education nationale Année mondiale de l’astronomie
page 2/4 FICHE n°5
DEROULEMENT possible
Séance 1 : (phase préparatoire la date est à choisir un jour où la Lune est visible dans l’après midi, en premier quartier) 45 min
1) Premier recueil de représentations (oral) :
Qu’est ce que la LUNE ? (introduire le vocabulaire : « satellite naturel» et « révolution autour de la Terre»)
Quand peut-on la voir ? (la nuit, la journée ???)
La voit-on toujours sous le même aspect ? (dessins personnels puis discussion) Introduire le vocabulaire : «phases de la Lune»
2) Introduction d’un outil d’observation :
Distribuer la fiche de recueil de dessins sur 36 jours. Lire les consignes et proposer de commencer aujourd’hui.
Certains penseront qu’il faut attendre « la nuit ». Proposer de sortir pour infirmer cette représentation. Dessin de la phase observée.
Première conclusion : la Lune peut être visible pendant « la journée ».
Retour en classe. Commencer une frise commune.
Demander aux élèves de compléter leur fiche d’observation chez eux (sur une période de 36 jours qui correspond au nombre de cases de la
grille)
Séance 2 : (45min)
1) Exploitation de une fiche d’observation de la Lune
a) Mise en commun des fiches. Comparaison des observations des enfants. Complémentarité éventuelle des observations qui permet de
compléter la frise de la classe. ( il est possible de comparer cette production avec un document extérieur comme celui de l’annexe 1)
b) Bilan écrit de leurs observations : « Pendant cette période de … jours, la Lune a changé de forme et on a pu l’observer à des moments
différents du jour. A un moment, on ne la voit plus même s’il fait beau. A la fin, on retrouve une phase qu’on a observé au début, ce qui
semble indiquer qu’il y a un CYCLE qui dure à peu près un mois»
2) Recueil des conceptions initiales sur l’explication du phénomène observé.
a) Questionnement « Pourquoi la Lune change-t-elle d’aspect durant un mois ? Fais un ou plusieurs dessins qui expliquent ce phénomène»
b) mise en commun : noter ces hypothèses sur une affiche.
Annexe 1 : exemple de calendrier lunaire
( source site La Main à la Pâte http://www.lamap.fr/
document associé au dispositif
« Calendriers, miroirs du ciel et des cultures » disponible gratuitement en
téléchargement à l’adresse : http://www.lamap.fr/calendriers/fiches
après inscription sur le site )

Accompagnement du matériel de modélisation AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot »
Partenariat CLEA / Education nationale Année mondiale de l’astronomie
page 3/4 FICHE n°5
Séance 3 1h 15min
A) Rappel des conceptions initiales
a) rappel des hypothèses émises et recherche
b) proposer des moyens pour les vérifier.
c) mise en place du dispositif collectivement : confirmer ou infirmer des hypothèses
- ombre de la Terre : montrer par exemple que l’ombre de la Terre n’explique en rien l’aspect en quartier ou gibbeux
B) Premières modélisations, les élèves « faisant partie » de la maquette
1): « les terriens regardent la Lune »
Matériel : un boule blanche diamètre 10 cm sur une tige, un projecteur (si c’est possible, utiliser la lumière solaire, Soleil rasant)
Déroulement : une boule blanche portée par un élève, éclairée par un projecteur fixe. L’élève se place à différents endroits autour des 4
« terriens » qui se tiennent dos à dos bras dessus, bras dessous et tournent une ronde « à l’envers ». Rappeler que lorsque la Lune fait un tour
autour de la Terre (30j), la Terre fait 30 tours sur elle-même (1tour en 24h)
S’il est possible d’utiliser la lumière solaire, plusieurs groupes de 5 élèves peuvent faire ensemble cette modélisation.
Remarque : ne pas augmenter le nombre de « terriens » au delà de 5, sinon on se heurte à un problème d’échelle relative qui modifie l’angle de
vision des observateurs « terrestres », si bien que tous ne voient pas la même chose (donc le contraire de ce que l’on veut montrer…).
Faire constater que :
- Tous les 4 terriens, lorsque la Terre tourne, voient chacun à leur tour la Lune sous le même aspect.
- Ce sont les positions de la Terre et de la Lune par rapport au Soleil qui déterminent ces apparences.
- Que la partie de la Lune éclairée elle est toujours une demi sphère, l’ombre passant par les pôles lunaires.
En comparant ce que les élèvent voient et la fiche d’observation de la Lune, on peut déterminer le SENS de ROTATION de la Lune autour de la
Terre… (cette détermination peut aussi se faire par groupe de deux lors de la modélisation suivante).
Placer les 12 « Terres » sur l’orbite parcourue, un pour chaque mois (commencer arbitrairement par le mois en cours, placer le mois opposé,
puis compléter avec les autres).
Adjoindre alors à chaque Terre un porteur de Lune. Celui-ci doit se déplacer (sous la surveillance du Soleil) de façon à ce que l’élève Terre voit
différents aspects de la Lune (réinvestissement de la modélisation précédente)
- On trouve (ou retrouve s’il a pu déjà être déterminé dans la manip 1) le sens de rotation de la Lune en se conformant à la fiche d’observation
de la Lune de la classe.
2) Se placer en fonction de la phase
- L’élève Lune doit se déplacer de façon à ce que l’élève Terre voit l’aspect demandé par l’enseignant. (cf. : fiche d’observation Lune de la classe)
- Débuter par un quartier, puis Pleine Lune, enfin croissant ou gibbeuse.
Faire remarquer aux élèves Terre que pour certaines positions, s’ils se tournent vers la Lune , ils peuvent voir aussi le Soleil (en particulier aux
croissants, mais aussi aux quartiers), ce qui explique la première observation faite ensemble de la Lune dans la journée.
- demander enfin aux Lunes de se placer dans une position où la Terre voit une Lune « toute noire »; introduire le vocabulaire « Nouvelle Lune ».
Faire le rapprochement avec le « trou » de quelques jours dans la fiche d’observation de la Lune.
C) Production écrite Bilan écrit de la modélisation : « Le CYCLE des phases de la Lune qui revient à peu près tous les mois s’explique car la
Lune fait tout le tour de la Terre pendant cette période. De la Terre on ne voit pas toujours de la même façon sa partie éclairée par le Soleil : si
c’est une petite partie, on voit un croissant. de Lune ; quand on la voit la partie éclairée en entier on dit qu’elle est pleine ; mais quand on ne voit
pas du tout cette partie éclairée elle est alors invisible pour nous : c’est la Nouvelle Lune »
Légende : élève « Lune »
élève « Terre »
élève « Soleil »
Révolution de la Lune autour de la Terre
Révolution de la Terre autour du Soleil
2): « La ronde des Lunes »
Matériel : 12 boules blanches diamètre 7cm sur une tige peintes sur une
demi sphère en noir. Présenter ce matériel comme modèle de « Lune ».
Bien faire justifier la façon dont elle est peinte par rapprochement avec ce
qui vient d’être vu (la partie blanche est le coté éclairé par le Soleil, la
partie noire celui opposé dans l’ombre, son ombre propre)
Déroulement :
Travailler par groupe de 2 élèves, l’un joue la Terre, l’autre porte la Lune
sur une tige (1 face blanche, une face noire). Penser à inverser les rôles.
Un ou plusieurs élèves dos à dos au milieu jouent le rôle du Soleil : ils
devront s’assurer en permanence que les porteurs de "Lunes" présentent
bien toujours face à eux la face blanche de la boule.
1) Mise en place des acteurs:
Rappel révolution en une année de la Terre autour du Soleil : un élève
« Terre » parcourt l’orbite autour du Soleil (l’enseignant lui donnera le
sens si celui ci n’a pas été vu auparavant)

Accompagnement du matériel de modélisation AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot »
Partenariat CLEA / Education nationale Année mondiale de l’astronomie
page 4/4 FICHE n°5
Séance 4 1h
Cette séance est destinée à
 évaluer les connaissances
 donner un complément d’information
 permettre aux élèves d’accéder à la compréhension des représentations « classiques » vues dans les manuels scolaires
a) Rappel des modélisations précédentes et des
conclusions auxquelles elles ont conduit.
b) Proposer le nouveau matériel : pour deux élèves,
une plaque support cartonnée rigide , une "Terre" et
une "Lune" (boules de 4 et 3 cm, moitié blanches,
moitié noires , montées sur socle)
c) Mise en place du dispositif par deux :
- placer la "Terre" au centre du cercle de façon à ce
qu’elle présente sa face blanche vers le Soleil.
- placer la Lune sur son orbite (position 1) de façon à
ce qu’elle présente sa face blanche vers le Soleil.
- faire circuler la Lune sur son orbite en maintenant
cette orientation (se rappeler du sens de rotation)
d) Dessin d’observation
Faire remarquer aux élèves que la plaque rigide peut
être élevée au niveau des yeux.
Faire placer la Lune en position 1
Distribuer la fiche de relevés et lire la consigne (l’élève doit
observer la Lune en alignant son regard juste au dessus de la
Terre puis dessiner ce qu’il voit sur la fiche.
On passe successivement sur les 8 positions)
Remarque : Pour faciliter la visée en réduisant le champ de vision, on peut utiliser une « lunette » faite avec une simple feuille de papier roulée.
Celle-ci sera posée en appui sur la « Terre », visant la Lune : l’élève n’aura plus qu’à dessiner ce qu’il observe dans l’axe de ce tube.
e) Dessin de la maquette avec la Lune dessinée en positions n° 2, 4, 6 et 8. Ajouter des flèches indiquant le sens de circulation de la Lune.
Légender le dessin avec les noms de ces 4 phases : (premier quartier, pleine lune, dernier quartier, nouvelle lune)
Recherche documentaire complémentaire et confrontation au savoir établi
Observer sur divers supports (dont de nombreux manuels) des représentations similaires à ce dessin.
Recherche de précisions supplémentaires : Quelle est la durée exacte d’une lunaison ?
Pourquoi nos maquettes sont elles fausses ? (échelle de distances et/ou de tailles non respectées…)
etc.
Cette dernière remarque ainsi que la photographie en Annexe 2 peut amener la séquence de la fiche n°6
Annexe 2
La Terre et son unique satellite naturel, la Lune.
La Lune est le satellite naturel de la Terre. La Terre (12800 km de diamètre) est 4
fois plus grande que la Lune (3500 km).
Cette image montre une perspective originale du pôle sud, prise par la sonde
NEAR en route vers l'astéroïde Eros.
Elle est malheureusement un montage photographique et ceci pour deux
raisons :
1) les deux astres devraient présenter la même phase.
2) la sonde se trouvant proche de l’axe terrestre (puisque voyant
l’Antarctique) et la Lune ayant une orbite autour de la Terre dans un
plan proche de celui de la Terre autour du Soleil, Terre et Lune ne
pourraient se trouver en même temps sur la photo que si celle-ci
était prise de beaucoup plus loin…
(pour plus d’explications voir la fiche n° 6 )
Crédit : NASA/NEAR
Site de l’Observatoire de Paris Meudon
http://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_bb/impression.html
Orbite de
la Lune
1
2
3
4
5
6
1
7
8
S
O
L
E
I
L
Terre
T
L