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Saisons

Projet qui vise à introduire l'usage de démonstrations de science dans la formation initiale des futurs enseignants du Bépep.
by

Émilie Morin

on 9 January 2015

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Transcript of Saisons

PCUC-CDSP Nathalie Bacon, Émilie Morin, Yvon Fortin, Barbara Bader, Marcel Lafleur, Vincent Richard, 2013
Saisons
Intentions d’apprentissage
Que les étudiants :
- aient l’occasion de replonger dans la thématique du système Terre-Soleil avec une motivation à mieux la comprendre.
- développent un intérêt pour la thématique et qu’ils désirent poursuivre leurs réflexions dans l’avenir.
- complexifient leurs conceptions autour du thème des saisons.

Plus particulièrement, nous nous attendons à ce que les étudiants "comprennent" :
- que la Terre est inclinée d'environ 23 degrés par rapport à la perpendiculaire au plan de l’orbite terrestre
- que la Terre tourne autour du Soleil en environ 365 jours
- le sens de rotation de la Terre, et le sens de la révolution de la Terre autour du Soleil
- pourquoi le cycle du jour et de la nuit est associé à la rotation de la Terre (sur elle-même)
- pourquoi le cycle des saisons est associé à la révolution de la Terre (autour du Soleil)
- que le Soleil est une étoile, la Terre, une planète et la Lune, un satellite naturel
- (pourquoi l'intensité lumineuse et la durée des jours varient selon l'endroit où l'on se trouve sur la Terre et le moment)
Liens avec le programme du MELS
et la progression des apprentissages

Savoirs essentiels (et cycle correspondant) :
Lumière et ombre (1er cycle)
Température (instruments de mesure et saisons) (1er cycle)
Système Terre-Lune-Soleil (1er cycle)
La rotation de la Terre (ex: jour et nuit, déplacement apparent du Soleil et des étoiles) (2e cycle)
Les marées (3e cycle)
Le système Soleil-Terre-Lune (2e cycle)
Le système solaire (3e cycle)
Le saisons (3e cycle)
Les étoiles et les galaxies (ex: constellations) (2e et 3e cycles)
Les systèmes météorologiques (ex : nuages, précipitations, orages) et les climats (2e et 3e cycles)
Conceptions initiales
Avant la démonstration, nous nous attendons à ce que les étudiants :
- attribuent à la Terre un mouvement de rotation sur elle-même
- pensent qu’il fait jour parce que le Soleil est au-dessus de l’horizon et qu’il fait nuit parce que le Soleil est sous l’horizon (selon Parker et Heywood (1998), 32 % des futurs enseignants auraient une conception scientifique du jour et de la nuit alors que 61 % auraient une conception alternative)
- comprennent que lorsqu’il fait jour au Québec, il fait nuit sur la partie du globe opposée au Québec et que lorsqu’il fait nuit au Québec, il fait jour sur la partie du globe opposée au Québec.

Concernant les saisons, les conceptions alternatives sont très fréquentes (74 % des futurs enseignants auraient des conceptions alternatives selon Parker et Heywood (1998)). Des étudiants vont, par exemple, penser que la Terre passe plus près du Soleil en été.
Culture de la science
Histoire
Références
Parker, J., & Heywood, D. (1998). The earth and beyond: developing primary teachers ’ understanding of basic astronomical events. International Journal of Science Education, 20(5), 503–520.

Zerubavel, E. (1990). La standardisation du temps. Une perspective socio-historique. Politix, 3(10-11), 21–32.
Agence Colibri. (2009). Mon imagier de la terre et de l'espace. Éditions Milan Jeunesse.

Fradin, N. et Lebot, S. (2008). Ciel et espace. Éditions Milan Jeunesse.

Causeret, P. et Sarrazin, L. (2001). Les saisons et les mouvements de la Terre. Éditions Belin. ISBN : 2-7011-2705-X

Hart-Davis, A. (2012). Le livre du temps. De la perception humaine à la mesure scientifique. Éditions Broquet. ISBN : 978-2-8654-293-2 (à partir de la page 110)

Reeves, H. (2012). L'Univers expliqué en images. Éditions Seuil. ISBN : 978-2-02-I07800-8 (tout le livre)

Marshak. (2010). Terre, portrait d'une planète. Éditions De Boeck. ISBN : 978-2-8041-3507-2 (saisons, p. 703 et autres)

Taylor, K. (2012). Géométrie Céleste. Éditions Broquet. ISBN : 978-2-89654-305-2 (images en soutien à plusieurs éléments historiques intéressants)

Watson, F. (2012). Astronomica. Éditions h f ullmann. ISBN : 978-3-8480-0047-0

Causeret, P., Fouquet, J.-L. et Sarrazin-Vilas, L. (2010). La Lune à portée de main. Éditions Belin pour la science. ISBN : 978-2-7011-4749-9

Vidéos Tous sur orbite (disponibles dans Youtube)
Introduction et conceptions initiales d'enfants
Possibilité d'introduire à partir des conceptions initiales d'enfants et des conceptions anciennes empiriques qu’en relate l’histoire.
Intention : Aborder pour une première fois les idées liées à la forme quasi sphérique de la Terre et l'orbite de la Terre autour du Soleil.
On pourrait également élaborer sur les différentes représentations de la forme de la Terre, de sa place dans l’univers et des observations qui ont conduit à imaginer qu’elle était ronde. L’événement culminant de toute cette saga est la photo de la Terre entière prise par l’équipage d’Apollo 8 en décembre 1968 qui est considérée comme l'une des plus marquantes du XXème siècle. http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=36019
Rappel sur les coordonnées géographiques
À l'aide du montage ou d'images, aborder les points suivants :
•pôles, équateur
•angle au centre et système de coordonnées sphériques (latitude et parallèles, longitude et méridiens)
Ces concepts permettent une mise en place d'un vocabulaire de base qui sera utile lors des démonstrations ou des discussions.
Quand on exprime la vitesse des bateaux, des avions, des vents et des courants en nœuds, on exprime ce lien géographique entre les angles et les distances correspondantes.
1 nœud = 1 mile nautique/heure.
Définition d’un mile nautique : 1 minute d’arc sur un
« grand cercle » que constitue n’importe quel méridien ou l’équateur.
Navigation
Évaluations possibles
À partir d’une sphère de plastique rigide de couleur unie, rédiger une démarche qui permettrait de tracer précisément (graduation : 10°) les méridiens et les parallèles. Réaliser cette démarche. Insérer une tige de métal en guise d’axe de rotation traversant exactement au diamètre. Deux étapes possibles :
1) réflexion sur la façon, les étapes pour y parvenir, 2) tracer les méridiens et parallèles sur une telle sphère.
Histoire de la position du méridien « zéro », longitude 0° degré. Plusieurs empereurs ont voulu situer ce méridien dans leur capitale jusqu'à ce qu’on adopte celui de Greenwich par une convention internationale en 1884 (Zerubavel, 1990). Un extrait de l'article de Zerubavel pourrait être lu par les étudiants.
Présentation du système Terre-Soleil
À l'aide du montage, aborder les points suivants :
•La Terre tourne autour du Soleil selon une trajectoire, son orbite (elle tourne dans le sens antihoraire).
•L’axe de rotation de la Terre est incliné d’environ 23,4° et la direction de cette inclinaison est à peu près constante par rapport à la sphère céleste.
Il faudrait s'assurer de bien barrer les roues sous la source lumineuse et de fixer correctement la Terre de manière inclinée. Cela peut être fait devant les étudiants. On peut leur demander pourquoi on fait cela.
Faire observer les détails du montage; les engrenages qui permettent de faire en sorte que l’angle d’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre est toujours orienté dans la même direction par rapport à la sphère céleste.
C’est à partir de diverses observations de nombreuses mesures et de calculs impressionnants que Copernic, Brahé, Képler et Galilée ont pu démontrer que c’est bel et bien la Terre qui tourne autour Soleil et non l’inverse. Ces résultats n'étaient pas socialement acceptés à l'époque.
Le pendule de Foucault met en évidence la rotation de la Terre.
Alternance jour et nuit
À l'aide du montage, aborder les points suivants :
•Les régions directement éclairées, les zones de pénombre et les zones d’ombre.
•La Terre fait un tour sur elle-même en 24 heures. Soit une rotation de 360° en 24 heures. Ceci équivaut à 15° par heure.
•Le sens de rotation de la Terre (antihoraire, vue du pôle nord).
Poser et maintenir le cadran solaire sur le globe terrestre et orienter la tige dans le prolongement d’un méridien choisi. L’ombre de la tige sur le ruban gradué indique l’heure durant la période d’ensoleillement.
Selon le temps disponible et la compréhension des étudiants, 4 positions particulières que sont les équinoxes d’automne et de printemps et les solstices d’été et d’hiver, pourraient être observées à l'aide du montage :
•Les régions éclairées (jour), les régions d’ombre (nuit) et les régions de pénombre (aube et crépuscule).
•La durée des jours dans quelques régions du monde, à différents moments, par exemple, aux pôles en hiver et en été.

Inviter les étudiants à sortir de l’environnement de la démonstration, et se situer par rapport aux points cardinaux, et aux repères réels environnant.

Cette étape sera complétée par la démonstration suivante sur les saisons. Ces deux démonstrations pourraient aussi être faites simultanément.
L’importance pour nos ancêtres d’observer le mouvement apparent des astres.
Prolongements
Pourquoi change-t-on d’heure à l’automne et au printemps? Utilisation de logiciels pour voir la trajectoire du Soleil dans le ciel.
Durée de l’aube et du crépuscule
À l'aide du montage, aborder les points suivants :
•À l’équateur, le Soleil se lève et se couche très rapidement passant de la clarté complète à l’obscurité totale en peu de temps.
•À l’inverse, aux pôles, le Soleil prend énormément de temps à s’élever dans le ciel.
À partir de photos de couchers de Soleil, faire remarquer les effets particuliers, les couleurs d’un coucher de Soleil qui sont des effets dus au passage des rayons de lumière qui parcourent une plus grande distance dans l’atmosphère terrestre. Cette couche non-uniforme (densité d’air, pression, température) affecte la propagation de la lumière.
Il y a trois façons de définir le crépuscule. Ces trois façons correspondent aux moments où le diamètre du Soleil se situe de 0º à 6º, de 6º à 12º et de 12º à 18º sous l’horizon.
•Crépuscule civil : Lorsqu’il fait assez clair pour réaliser une activité à l’extérieur sans besoin d’éclairage artificiel. Le Soleil se situe de 0º à 6º sous l’horizon.
•Crépuscule nautique : Lorsqu’il fait assez clair pour voir encore l’horizon et les étoiles les plus brillantes. Historiquement, les navigateurs qui utilisaient un sextant avaient besoin de voir l’horizon et certaines étoiles assez brillantes pour s’orienter. Il y a 57 étoiles suffisamment brillantes pour être visibles lorsqu'il ne fait pas encore trop sombre pour ne plus voir l’horizon. Le Soleil se situe de 6º à 12º sous l’horizon.
•Crépuscule astronomique : Lorsqu’il fait assez noir pour voir les étoiles les moins brillantes. Le Soleil se situe de 12º à 18º sous l’horizon.
Sens de rotation et de révolution
Prendre conscience du sens de rotation de la Terre et du sens de la révolution de la Terre autour du Soleil. Faire le lien avec des observations de son quotidien.
Changement d'heures
Couchers de Soleil
Changements climatiques
La température moyenne terrestre n’a pas toujours été constante dans l’histoire de la Terre. Il y a eu des périodes plus chaudes et d’autres plus froides, les ères glaciaires. Les climats sur Terre n’ont pas toujours été ceux que l’on connait aujourd’hui. Dans le passé, ces changements ont eu lieu en raison de quatre types de changements d’origine naturelle :
•Variation du rayonnement solaire;
•L’excentricité de l’orbite de la Terre autour du Soleil;
•L’obliquité, ou l’angle d’inclinaison, de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan de son orbite;
•La précession de l’axe de rotation de la Terre.
Les variations de température aux temps géologiques s’expliqueraient par des causes naturelles, soient par la variation périodique du rayonnement solaire lui-même, mais également par la variation de la contribution du rayonnement solaire au bilan radiatif qui est fonction de l’excentricité de l’orbite terrestre, de l’inclinaison de l’axe de rotation terrestre et de sa précession. La périodicité résultante, à certaines périodes, serait l’effet combiné des différentes périodicités de ces quatre facteurs (Référence : cycles de Milankovitch).
http://prezi.com/2ymcnjreivdm/changements-climatiques/?auth_key=d7936519e9f074b45f95c23767758da9a5918af2
Prezi sur les
changements climatiques
Dans le journal d'investigation, les étudiants ont à mesurer l’élévation du Soleil dans le ciel à des moments précis d’une journée.
Journal d'investigation
Travail à la maison
Question d'examen
Pourquoi change-t-on d’heure à l’automne et au printemps?
Activités à faire au primaire
Fabriquer un « théodolite » pour mesurer l’angle d’élévation du Soleil. Pour ce faire, utiliser un poteau vertical devant une fenêtre. Sur la surface horizontale à proximité du poteau, marquer la position du sommet de l’ombre. Appuyer une règle entre votre marque et le sommet du poteau. Mesurer l’angle entre la surface horizontale et la règle. Il est possible de faire un montage un peu plus stable pour prendre de bonnes mesures.
Faire noter la direction du lever et du coucher du soleil, son élévation maximale. Noter la position de l’ombre pour certaines heures précises.
Tous sur orbite
Visionnement de certaines vidéos de Tous sur orbite (disponibles dans Youtube).
Le planétaire peut nous permettre d'illustrer de nombreux concepts supplémentaires (méridiens, parallèles, latitude, longitude, pôles, équateur, tropiques, phases de la Lune, éclipses, équinoxes, solstices, écliptique, points vernaux, zones éclairées, pénombre, ombre, cadran solaire, points cardinaux, crépuscules (civic, nautique, astronomique), précession, excentricité, orientation relative : voûte céleste, zénith, azimut, élévation)
Technologies de la Terre, de l’atmosphère et de l’Espace (ex : sismographe, prospection, prévision météorologique, satellites, station spatiale) (2e et 3e cycles)
Utilisation d'instruments d'observation simples (ex : jumelles, télescope, binoculaire) (2e et 3e cycles)
Utilisation d’instruments de mesure simples (ex : règle, balance, thermomètre, girouette, baromètre, anémomètre, hygromètre) (2e et 3e cycles)
Conception, fabrication d'instruments de mesure et prototypes (2e et 3e cycles)
Terminologie liée à la compréhension de la Terre et de l’univers (2e et 3e cycles)
Conventions et modes de représentation (ex : globe terrestre, constellations) (2e et 3e cycles)
Éléments de la progression des apprentissages (cycle correspondant) :
Expliquer que le Soleil est la principale source d'énergie sur Terre (2e cycle)
Associer le cycle du jour et de la nuit à la rotation de la Terre (2e cycle)
Décrire le rythme des marées (hausse et baisse du niveau de la mer) (3e cycle)
Décrire l'influence de la position apparente du Soleil sur la longueur des ombres (1er cycle)
Associer le Soleil à une étoile, la Terre à une planète et la Lune à un satellite naturel (1er cycle)
Décrire les mouvements de rotation et de révolution de la Terre et de la Lune (2e cycle)
Illustrer les phases du cycle lunaire (pleine lune, nouvelle lune, premier et dernier quartiers) (2e cycle)
Illustrer la formation des éclipses (lunaire, solaire) (2e cycle)
Reconnaitre les principaux constituants du système solaire (Soleil, planètes, satellites naturels) (3e cycle)
Décrire des caractéristiques des principaux corps du système solaire (ex : composition, taille, orbite, température) (3e cycle)
Matériel
Montage principal
•Montage avec globe terrestre, source lumineuse et caméra
•Carton rigide percé en son centre sur lequel on retrouve les points cardinaux
Montages secondaires possibles : 15 kits
•Lampes de poche
•Rapporteurs d'angles
•Papier quadrillé
•Petits globes terrestres (ou sphères réalisées dans l’activité ci-dessous)
•Boussoles
Matériel supplémentaire possible :
•Boules de plastique de bonne dimension pour pouvoir faire tracer les méridiens et les parallèles (ou boules de styromousse de 6 pouces)
•Tiges de métal pouvant facilement être insérées dans la boule (afin de reproduire le mouvement de rotation et de révolution de la Terre)
•Crayons marqueurs effaçables
Liste d'idées de démonstrations

3 Liste de démonstrations possibles
3.1.Parler des conceptions initiales avant même d’amener le montage en classe.
- Parler des conceptions historiques sur le mouvement du soleil et de la Terre et de fournir quelques images pour amener la réflexion vers les conceptions passées.
- Lecture à proposer.

À l'aide du montage :

3.2 Terre perpendiculaire à la base
Par une lente rotation de la Terre sur elle-même, imaginer un point précis sur la Terre le matin, le midi et le soir.
Attirer l’attention sur le sens de rotation et de révolution de la Terre. (CD)
Faire un lien avec la direction du lever et du coucher du soleil, avec les ombres.

3.3 Mettre la Terre dans sa position inclinée, avec un angle d’inclinaison de son axe de rotation de 23,5 degrés.
Montrer l’effet sur 24h de cette nouvelle position.
Effectuer une révolution de la Terre autour du soleil. (Bloquer les roues du soleil)
Faire observer ou demander ce qui a été observé quant à l’orientation de l’axe de rotation de la Terre. Elle conserve sa direction par rapport aux étoiles.

3.4 Été - Usage d’un gnomon (clou inversé sur un aimant) en guise de cadran solaire.
Pour une rotation du globe, faire observer que la lumière touche d’abord le sommet des montagnes ou des édifices au lever du soleil. Faire observer le phénomène similaire au coucher du soleil. Positionner à différentes latitudes sur le globe faire observer l’orientation des ombrages.

3.5 Automne - Usage d’un gnomon en guise de cadran solaire.
Équinoxe; pour tous les points sur la Terre la durée du jour = la durée de la nuit
Les astres : Terre – Soleil – Lune peuvent être alignés sur un même axe. Notamment en 2 points, 2 moments de l’orbite de la lune autour de la Terre. Une orbite qui est incliné de 5 degrés par rapport à l’écliptique.

3.6 Hiver – (la Terre est la plus près du Soleil)
Aux latitudes nord : la portion de nuit est plus grande

3.7 Printemps
Faire observer les variations.
Équinoxe.

3.8 Usage de la caméra fixée sur la Terre : (bloquer pour que la caméra suive la rotation terrestre.)
Ceci montre tel que nous l’observons sur Terre.
Montrer les effets dans les deux hémisphères (Nord, Sud)
À l’équinoxe, le sommet de l’ombre d’un gnomon trace une ligne droite (visible avec la caméra).

3.9 Autres aspects à faire observer :
La vitesse de déplacement de la Terre sur son orbite varie. Elle est plus rapide en hiver alors que sa distance au Soleil est plus courte. La vitesse est plus lente en été et plus loin du Soleil.
Jour solaire versus jour sidéral. Le jour solaire étant égal à 24h + une certaine portion de temps équivalent au temps que prendra la rotation de la Terre pour que le soleil soit exactement vis-à-vis le même méridien que le jour précédent.
Possibilité de percevoir le phénomène d’analemme; qui la figure tracée dans le ciel lorsque l’on note les différentes positions du soleil relevées à une même heure précise et depuis un même lieu au cours d’une année.
Faire observer les sens de rotation et de révolution, puis faire remarquer les façons de se souvenir de ces directions, par des moyens observables dans leur environnement.
[histoire] À une certaine époque, il a été la question du temps, et de se donner des conventions, cette époque a été très importante parce qu’il fallait résoudre un problème pratique, celui de la synchronisation des trains. Définition des fuseaux horaires. Convention : l’heure du milieu d’un fuseau, définit l’heure pour tout le fuseau même si aux extrémités du fuseau il y aura une demi-heure d’avance ou de retard. Ligne de changement de temps. Conventions.
Longueur et orientation des ombres : en fonction du moment de la journée : matin, midi, soir; sur deux parallèles : tropique du cancer et du capricorne.



1. Il faut soulever la grosse rondelle de Nylon pour pouvoir insérer la longue tige entre le soleil et la Terre.
2. Insérer la chaîne.
3. Avec la vis sur la base de la Terre, il faut serrer pour mettre de la tension et empêcher que les dents ne sautent.
Liste d'idées de démonstrations
Liste d'idées de démonstrations (suite)


3.10 Le Soleil :
Une étoile fixe par rapport à la voûte céleste. Polaris.
Photos de coucher de soleil : ce que l’on voit, c’est ce qui s’est passé il y a 8 minutes.
Prendre conscience où le soleil se lève et où le soleil se couche.
[activité] Cadran solaire. [recherche tout ce qui peut être fait ou dit]
[activité- Mathématique] Faire mesurer le diamètre du soleil. Besoin du rayon terrestre. Math- angle opposé. Usage d’un tube. Mesure la tache du soleil.
[activité astronomie] à la même heure tous les jours, marquer au sol, d’un tape, la position du soleil qui passe au travers d’un écran collé à la fenêtre. Ou ombre d’un obélisque. Faire prendre des mesures. Cela prend du temps, mais installe certaines idées.

3.11 Terre
Sens de rotation, de révolution. Sens de l’ombre.
Calcul du rayon de la Terre par la méthode d’Érathostène. Géométrie. 2 positions sur un même méridien.
Idées des coordonnées : angles, distance, vocabulaire.
Axe de rotation de la Terre pointe vers l’étoile polaire. Comment on la localise cette étoile.
Situer l’observateur. Lui faire prendre conscience de sa position.
Est-ce que la Terre et le soleil bougent simultanément? Non, quelle preuve? (vérifier un détail)
Faire constater qu’il a été difficile de déduire ce que l’on sait aujourd’hui à partir des observations au niveau du sol, des mesures. Cela a pris 1000 ans pour résoudre que la Terre tourne autour du Soleil.

3.12 Lune
[amorce] Est-ce que la lune crée sa lumière?
La lune aussi visible de jour?

3.13 Utilisation d’un écran avec un grand trou ou 3 trous de mêmes rayons.
Faire constater que la quantité de lumière, l’énergie lumineuse qui passe par chacun des trois trous est la même mais que cette énergie est distribuée différemment, sur des surfaces plus ou moins grandes en fonction de la latitude. (Énergie/Surface)
[amorce] Pourquoi il fait plus chaud en été dans l’hémisphère nord? Proximité Terre-Soleil?

3.14 Liens vers l’optique.
Lien entre netteté de l’ombre et l’étendue de la source.
Le soleil est loin et les rayons peuvent être considérés comme parallèles. Si la source était près, les rayons seraient divergents. Pour le montrer 2 écrans : la premier percé de 2 orifices, le deuxième mobile.
Idée des rayons de lumière
La lune pas une source de lumière.

3.15 Méridiens et parallèles. Repères angulaires.
[Activité] Comment tracer les méridiens et parallèles.
Repère angulaire : mesures angulaire (degré, minutes, seconde d’arc)
1 mile nautique = 1 seconde d’arc / une vitesse de 1 nœud = 1 mile nautique à l’heure.
[histoire] Anciennement on utilisait une corde avec des nœuds à tous les 1/100 de miles et une horloge 1/100 heure. Pour compter le temps une personne chantait et marchait entre 2 points sur le pont.
[histoire] La question de mesurer précisément le temps a été une préoccupation pour Galilée. Il arrivait que l’on prenait le pouls d’une personne pour mesurer le temps. (compléter)
[activité] Faire tracer méridiens et parallèles sur des sphères de plastiques. Faire réfléchir sur la façon dont les étudiants s’y prendraient pour marquer précisément. Marquer à tous les 15 degrés, le 66ème parallèle, les tropiques du cancer et du capricorne.

3.16 Chose à dire sur le montage lui-même :
Poulis : rapport 1 :1.
Capsule 1 : L'alternance des jours et des nuits
Capsule 2 : Les saisons
Capsule 3 : La variation de l'intensité lumineuse
Sources:
http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id36019
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/EarthPerspectives/page1.php

Apollo 8, 8 décembre 1968

Nussbaum, J. (1985). The earth as a cosmic body. In Driver, R., Guesne, E.
et Tiberghein, A. (Ed.). Children’s ideas in science. Philadelphia: Open University
Press (pp. 170-192).


NUSSBAUM, J., (1990, 1991), "La perception
par les élèves des concepts astronomiques",
Les Cahiers Clairaut, n° 52, 53, 54, 55.

Nussbaum…

Conceptions d’enfants

Nussbaum, J. (1985). The earth as a cosmic body. In Driver, R., Guesne, E. et Tiberghein, A. (Ed.). Children’s ideas in science. Philadelphia: Open University, Press (pp. 170-192).

Parker, J. et Heywood, D. (1998). The earth and beyong : developing primary teachers’ understanding of basic
astronomical events. International Journal of science education, 20 (5), 503-520.

À propos de l’alternance des jours et des nuits :

Quelques conceptions
de futurs enseignants et d’enseignants

Parker, J., & Heywood, D. (1998). The earth and beyond : developing primary teachers ’ understanding of basic astronomical events. International Journal of Science Education, 20(5), 503–520.

À propos des saisons :

Quelques conceptions
de futurs enseignants et d’enseignants

Les démonstrations
Résumé -diapositive(s) synthèse(s)
Manipulation en équipe
Liens: l'environnement et le DD
Les démonstrations
Résumé -diapositive(s) synthèse(s)
Manipulation en équipe
Exemples et liens avec le DD
Les démonstrations
Résumé -diapositive(s) synthèse(s)
Manipulation en équipe
Exemples et liens avec le DD
Concept : La variation de l'intensité lumineuse
Conceptions communes ou difficultés
de compréhension
Concept (ou idée) mis en évidence
Amorce(s) possible(s)
Description des manipulations
Description et particularités du matériel
Exemples familiers
Liens avec l'environnement et le
développement durable
Autres manipulations
La longueur des jours
Conceptions communes ou difficultés
de compréhension
Concepts (ou idées) mis en évidence
Amorce(s) possible(s)
Description des manipulations
Description et particularités du matériel
Exemples familiers
Liens avec l'environnement et le
développement durable
Autres manipulations
Concept
Conceptions communes ou difficultés
de compréhension
Concept (ou idée) mis en évidence
Amorce(s) possible(s)
Description des manipulations
Description et particularités du matériel
Exemples familiers
Liens avec l'environnement et le
développement durable
Autres manipulations
Conceptions communes ou difficultés
de compréhension
Concept (ou idée) mis en évidence
Amorce(s) possible(s)
Description des manipulations
Description et particularités du matériel
Exemples familiers
Liens avec l'environnement et le
développement durable
Autres manipulations
Conceptions communes ou difficultés
de compréhension
Concept (ou idée) mis en évidence
Amorce(s) possible(s)
Description des manipulations
Description et particularités du matériel
Exemples familiers
Liens avec l'environnement et le
développement durable
Autres manipulations
Placer l'écran percé de trois orifices entre la source lumineuse (Soleil) et la Terre.
Observer sur la Terre les surfaces éclairées. Dans le plan de l’orbite terrestre, la surface éclairée est circulaire, alors qu’aux grandes latitudes, la surface éclairée est plus grande et plutôt ovale. La même quantité d’énergie lumineuse est ainsi répartie sur une plus grande surface. L’intensité lumineuse est donc moindre aux grandes latitudes.
L’intensité de la lumière du Soleil varie en fonction de la latitude.
La plupart des étudiants croient qu'il fait plus chaud en été puisque le Soleil est plus près de la Terre en été.
Ajouter images du planétaire avec l'écran percé de deux trous.
Source: http://www.ces.fau.edu/nasa/module-3/
why-does-temperature-vary/angle-of-the-sun.php

Source: Rhcastilhos, Domaine public
http://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_physics

Variation de l’intensité lumineuse

Le planétaire
Causeret , p. 28

Intensité calorifique et angle d’ensoleillement

Ajouter l'image du Belin qui correspond à l'activité autour du biscuit au chocolat.

Les étudiants pourront probablement se rappeler que le Soleil est plus haut dans le ciel en été qu'il l'est en hiver lorsqu'il est midi au Québec.
(Terre)

(Soleil)

Des angles à partir du centre de la Terre …

50º E 40º N
Longitude: 50º E
Latitude : 40º N

Source: http://resources.arcgis.com/en/help/getting-started/articles/026n0000000s000000.htm

Longitude et latitude …

Source: Djexplo,
Domaine public
http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_coordinate_system

Rappel de certains concepts-clés en géographie

Saint-Georges-de-Beauce

46° 07′ 00″ N  70° 40′ 00″ O

Mjchael, Licence GNU

Source: NASA, libre de droit, http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1529.html
Au terme de cette démonstration, que pouvez-vous dire à propos de ces images?


Retour sur les concepts
Courses apparentes du Soleil

Démonstration,
près de 2 siècles plus tard

Galilée, 1633

Et pourtant, elle tourne !
Causeret , p. 18

Sens de la rotation

Causeret , p. 19

Mouvement apparent des étoiles

Causeret , p. 21

Obliquité de l’écliptique

Causeret , p. 21

Translation terrestre

Causeret , p. 21

Translation terrestre

Causeret , p. 22

Longueurs diurnes et nocturnes
pour l’été boréal

Causeret , p. 22

Longueurs diurnes et nocturnes
pour l’hiver boréal

Causeret , p. 23

Causeret P., Sarrasin L.(2001), Les saisons et les mouvements de la Terre, Ed. Belin pour la science, 2001, p. 18

Longueurs diurnes et nocturnes
terrestres aux équinoxes

Causeret , p. 23

Variations diurnes en fonction de la date au 47e parallèle nord

Causeret , p. 23

Durées diurnes et nocturnes au solstice d’été

Causeret , p. 24

Course apparente du Soleil

Causeret , p. 28

«Levers» et «couchers» du Soleil

Causeret , p. 29

Variation de l’angle d’ensoleillement d’un même parallèle selon les saisons

CD, 2004

Problemo. Nous voici à
la Mitad del Mundo

CD, 2004

Que peut-on dire à propos de l’ombre formée ?

Lire c'est un peu s'approprier la sagesse de ceux qui ont réfléchi avant nous sur ces sujets!

Trois livres extrêmement intéressants, où l'on traite qualitativement de science, et qui permettent une réflexion sur notre place, nous humains, dans l'univers, sur Terre, dans notre environnement, et dans nos sociétés. Ils permettent un retour sur une quantité incroyable de notions de science dont vous avez déjà entendu parlés, toutes disciplines confondues; astrophysique, astronomie, écologie, environnement, biologie humaine, etc, et permettent d'intégrer ces notions dans une perspective de développement durable!

1. Livre 1:
Hubert Reeves (Sept. 2013), Là où croît le péril ... croît aussi ce qui sauve., Éditions du Seuil, Paris.
Dans ce premier livre, la première partie est particulièrement "savoureuse" parce qu'elle permet d'une part de prendre conscience de toutes les conditions qui ont été nécessaires pour permettre l'apparition de la vie sur Terre. Une combinaison extrêmement peu probable, mais pas impossible! D'autre part, elle permet d'apprécier ce que nous, les humains avons réussi à comprendre de l'univers par la science. La deuxième partie, la moins belle histoire, retrace l'évolution de la vie sur Terre, des extinctions, du rôle des hommes. La troisième partie, le réveil vert présente des mouvements d'espoir. Hubert Reeves, passe de l'éthique de la Terre à la cosmoéthique!


2. Livre 2:
David Suzuki (2003), L'équilibre sacré - Redécouvrir sa place dans la nature, Editions Fides.

Ce deuxième livre vous permettra de réaliser comment chacun de nous dépend de son environnement naturel, concepts de science à l'appui. Très bon rappel sur les cycles biogéochimiques, et les échanges via l'air, le sol et l'eau, que nous entretenons avec notre milieu; air, sol, eau!

3. Livre 3:
David Suzuki et Holly Dressel (2007), Enfin de bonnes nouvelles - Mille et un moyens d'aider la planète., Editions Boréal, Montréal.

Ce livre est très intéressant car il collige des exemples de gens qui ont choisi, par conviction personnelle, de vivre selon leurs principes qui sont à la fois éthiques et en cohérence avec des principes de développement durable. Les exemples y sont nombreux. Deux exemples y sont particulièrement parlant. Le White Dog Café, un restaurant aux États-Unis, où la propriétaire Judy Wicks a un modèle d'affaire particulier qui "applique une gamme de mesures sociales et écologiques"... " pour un monde plus juste, plus durable et plus sensibilisé sur les plans écologique et social". L'autre exemple, l'entreprise forestière Collins Pine, qui s'est engagé sur trois points; "maintenir la santé de l'écosystème forestier dans son ensemble, promouvoir la production de bois sur une base durable et renouvelable, et fournir des bénéfices sociaux et économiques aux régions et communautés avoisinantes" ! Ils acceptent un taux de production moindre pour respecter le taux de regénération de la forêt et travaillent avec des écologistes pour éviter de détruire les habitats de certaines espèces d'oiseaux sur leur territoire et respecter l'équilibre des écosystèmes si précieuse pour la santé forestière!
Encore une fois, vous retrouverez de brefs rappels de notions de sciences, mais on y parlent surtout des principes que ce sont données ces personnes et les conséquences environnementales et sociales de ces choix!
Les étudiants pourraient avoir à élaborer une manipulation leur permettant, avec une lampe de poche, du papier quadrillé et une règle, de vérifier que l'intensité des rayons lumineux varient en fonction de leur angle d'incidence.
La longueur des jours
Pénombre, aube et crépuscule

Diapositives
Résumé -diapositive(s) synthèse(s)
Nussbaum, J. (1985). The earth as a cosmic body. In Driver, R., Guesne, E.
et Tiberghein, A. (Ed.). Children’s ideas in science. Philadelphia: Open University
Press (pp. 170-192).


NUSSBAUM, J., (1990, 1991), "La perception
par les élèves des concepts astronomiques",
Les Cahiers Clairaut, n° 52, 53, 54, 55.

Nussbaum…

Conceptions d’enfants

Autres diapositives possibles en fonction des besoins
Les démonstrations suggérées pourraient être mises en place au fur et à mesure, en fonction des idées soulevées par les étudiants. Des notes pourraient être prises au tableau, entre autres pour les concepts abordés ou à aborder.
Pour cette SAÉ-démonstration, nous vous encourageons
à débuter par une manipulation en équipe autour de questions. Cela permettra aux étudiants de réfléchir une première fois aux différents concepts qui gravitent autour de la thématique.
En équipe, les étudiants pourraient donc réfléchir autour d'une question comme celle-ci :
Pourquoi, lorsqu'il fait jour au Québec, fait-il nuit en Australie?

Elles pourraient utiliser des balles et une lampe de poche (apportées de la maison) afin de structurer leur réflexion. Elles pourraient également avoir à dessiner leur réponse afin de la présenter aux autres équipes lors d'un retour en grand groupe.
Voici les conceptions auxquelles on peut s'attendre :
À propos de l’alternance des jours et des nuits :

Quelques conceptions
de futurs enseignants et d’enseignants

Nussbaum, J. (1985). The earth as a cosmic body. In Driver, R., Guesne, E. et Tiberghein, A. (Ed.). Children’s ideas in science. Philadelphia: Open University, Press (pp. 170-192).

À propos des saisons :

Quelques conceptions
de futurs enseignants et d’enseignants

Liens avec le Développement Durable - lectures proposées
Certains étudiants seront peut-être mal à l'aise avec l'idée que la distance entre la Terre et le Soleil est fixe.
Montage principal : installation
Les étudiants pourront certainement faire part de quelques observations en lien avec la position du Soleil dans le ciel à différents moment ou à différents endroits dans le monde qu'ils ont visité.
On pourrait demander à un étudiant de venir à l'avant afin de représenter, à l'aide du montage, une journée d'été au Québec par exemple. Les autres étudiants pourraient commenter.
On pourrait demander à un étudiant de venir à l'avant afin de représenter, à l'aide du montage, une année complète. Les autres étudiants pourraient commenter.
La principale difficulté des élèves sera de sortir de l'environnement de la démonstration et de s'imaginer dans les différents repères réels.Les petits gnomons ou petits bonhommes de LEGO seront alors très utiles.
Encore une fois, il sera difficile pour les étudiants de sortir de l'environnement de la démonstration et de s'imaginer dans les différents repères réels.
Les deux démonstrations précédentes font déjà une bonne amorce
Les levers et couchers de Soleil seront certainement de bons exemples à soulever.
•À partir de l’ombre des petites tiges, faire observer le changement de la direction et la grandeur des ombres.

•Essayer d'imaginer ce qu’observerait une personne à différents endroits sur la Terre, notamment en ce qui a trait à la trajectoire du Soleil dans le ciel au cours d’une journée.
Pour aider à se repérer spatialement, mettre une feuille ou carton (plus rigide) percé d’un orifice pour enfiler sur une tige, pour créer un horizon.
Plusieurs étudiants croient que l'été, la Terre est plus près du Soleil et qu'elle s'en éloigne en hiver, ce qui explique qu'il fasse plus chaud en été qu'en hiver.
Cette démonstration est probablement celle qui sera la plus difficile à réalisée et à comprendre par les étudiants, premièrement parce qu'elle ne correspond pas aux conceptions de plusieurs, mais également parce qu'elle implique de faire bouger le planétaire...

Il s'agit maintenant de ...

La prochaine démonstration aidera les étudiants à mieux comprendre cette idée de variation de l'intensité lumineuse.
Pour expliquer la différence d'éclairement :
entre une région dans l'hémisphère nord ou sud et une région près de l'équateur,
entre l'hiver et l'été pour une même région dans l'un des deux hémisphères.
L'influence de l'alternance du jour et de la nuit sur la Terre. Importance de la présence du Soleil.
1. les animaux diurnes et les animaux noctures. Leurs activités. Les adaptations de ces animaux à leur vie diurne ou nocture.
2. les rythmes biologiques de l'humain;
- difficulté à rester éveiller tard le soir.
- changements d'heures
3. Le rythme des plantes:
- photosynthèse le jour
- phototropisme
4. Variation de la température entre le jour et la nuit.

5. Soleil: une source d'énergie durable.
Ce qu'il y a voir et comprendre:
- la Terre tourne sur elle-même.
Observations vs explications
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