Question : Pourquoi voit-on la Lune changer de forme au cours d’un mois? Est-ce qu’elle grossit et qu’elle rétrécit?
Séance 4 : questionnement et discussion pour l’élaboration d’hypothèses
Déroulement : Dans un premier temps, par groupes de deux ou trois, les enfants cherchent à expliquer le phénomène. Chaque groupe écrit ses réflexions et essaie de les schématiser.
Résultats
Trois idées principales apparaissent dans les groupes, expliquant le phénomène par des causes astronomiques, ainsi que quelques autres, formulées individuellement et plus “fantaisistes”, qui ne seront pas retenues.
- Quand on est vers le nord de la Terre, on voit la Lune entière. Si on est vers l’est on en voit que la moitié.
- La Lune est toujours vers le nord et ne bouge pas. La Terre tourne sur elle-même et tourne autour du Soleil.
- La Lune tourne autour de la Terre.
- On ne voit pas toujours la Lune de la même manière, parce que la Terre tourne et on ne la voit pas toujours du même endroit.
- On ne peut pas répondre à la question tant qu’on ne sait pas ce qu’est la partie grise. Qu’est-ce qui cache la Lune?
- C’est la partie de la Lune que le Soleil cache. Non, parce qu’il n’y aurait pas de nuit. Les autres pays ne pourraient pas être éclairés.
- C’est la Terre qui cache la moitié de la Lune.
- C’est le Soleil qui éclaire la Lune.
- L’ombre de la Terre cache la Lune. Comme la Terre tourne, l’ombre n’est pas toujours la même.
- Le Soleil éclaire la Lune. Il peut n’éclairer qu’une partie de la Lune.
- Comment fait-il pour diminuer ou grossir l’éclairage?
- C’est le blanc de la Lune et le noir du ciel qui se mélangent pour faire du gris.
- Il n’y aurait pas de pleine Lune.
- C’est peut être comme un aimant. Elle attire des choses et grossit, puis elle les perd...
- Quand les cosmonautes sont allés sur la Lune, elle était entière.
A la fin de la séance, trois hypothèses sont retenues par les enfants, après discussion au sein de la classe :
- Quand on change de position sur la Terre, on ne voit pas la Lune de la même façon.
- C’est l’ombre de la Terre qui cache la Lune.
- Le Soleil n’éclaire qu’une partie de la Lune.
Le mot du maître
Certains autres propositions ont été abandonnées parce qu'elles n'ont pas résisté aux arguments qui leurs ont été opposés ("le blanc de la Lune qui se mélange au noir du ciel, la Lune qui attire puis perd des choses").
Les autres ont été regroupées afin de formuler de manière plus claire chacune des grandes idées exprimées en classe.
Séance 5 : Les enfants choisissent de travailler à partir d’une des trois hypothèses et se répartissent en trois groupes.
Tâche demandée
Imaginer à l’aide de croquis une expérience qui permette de valider l’hypothèse choisie.
Les enfants réalisent deux croquis :
- le premier tente de donner leur explication du phénomène,
- le second représente l’expérience qu’ils veulent mettre en place.
Séance 6 : mise en place de l'expérience
Déroulement
- Rappels fréquents par le maître des hypothèses que doivent vérifier les expériences.
- Les enfants sont regroupés par 3 ou 4.
- Chaque groupe, à partir des idées proposées à la séance 5, choisit son matériel et installe son dispositif :
- un ballon ou un globe terrestre pour représenter la Terre,
- une balle plus petite pour représenter la Lune,
- une lampe pour simuler le Soleil.
- Chaque groupe doit tenter, en reproduisant le mouvement de la Lune qui tourne autour de la Terre, de comfirmer l'hypothèse choisie et d'expliquer ce qui cache une partie de la Lune. Le maître a donné comme acquis le fait que c'est la Lune qui tourne autour de la Terre et non le contraire, comme le pensait certains enfants.
Résultats
- Un des groupes remarque que si une lampe éclaire une balle, une moitié de celle-ci est éclairée et visible, tandis que l’autre moitié est dans l’ombre. La balle n’a pas changé de forme, c’est l’éclairage que l’on porte sur elle qui peut modifier la perception qu’on en a.
- Ici, on trouve une partie de la réponse à la question posée : la forme ne change pas, elle ne grossit ni ne rétrécit, son volume ne change pas.
- On n’en voit qu’une partie, celle qui est éclairée.
- Certains enfants, par leurs schémas, montrent qu’ils ont compris que c’est la position de la Lune par rapport au Soleil et à la Terre qui explique la nouvelle Lune et la pleine Lune.
- Les élèves "admettent" alors que l’hypothèse à retenir est : le Soleil n’éclaire qu’une partie de la Lune. Toutefois, elle ne permet pas encore d’expliquer les autres phases de la Lune.
- Pour justifier le changement de position de la Lune par rapport à la Terre, les élèves avancent l’idée d’un déplacement. Cette séance s’achève par la validation partielle d’une des hypothèses, mais sans apporter d’explication complète au phénomène des phases de la Lune.
Séance 7
Premier temps : Un dispositif est proposé par le maître pour expliquer le phénomène.
Un ballon est suspendu au milieu de la classe où le noir a été fait. Les enfants sont installés en cercle autour du ballon qui est éclairé par le faisceau d’un projecteur de diapositives.
Chaque enfant dessine le ballon tel qu’il le voit, en distinguant bien la partie éclairée de la partie sombre. Sur un autre schéma, il doit faire un plan du dispositif et indiquer par une croix sa position par rapport au projecteur et au ballon.
Synthèse collective
On retrouve les dessins des différentes phases de la Lune.
C’est comme si on tournait autour du ballon, sans bouger le projecteur.
Chaque phase dépend de la position de l’observateur par rapport au ballon.
Il s’avère nécessaire à ce stade de la séance que le maître précise que c’est "la Lune qui se déplace autour de la terre."
Deuxième temps : par une journée ensoleillée
Objectif spécifique : prendre conscience que les phases correspondent à la position du ballon (Lune) par rapport à celle de l’observateur (Terre) et celle du Soleil.
Objectif opérationnel : faire correspondre le dessin (phases de la Lune) avec la partie éclairée du ballon.
Exercice 1 : le maître, face aux élèves, tient le ballon au-dessus de sa tête. L’élève ayant le dessin correspondant à la face éclairée du ballon doit se placer à côté de lui, face aux autres. Les autres élèves vérifient qu’il y a bien correspondance. Le maître veille ensuite à se positionner différemment par rapport au Soleil.
Exercice 2 : simulation
Prévoir : quatre ballons, les dessins réalisés dans le premier temps, un cercle dessiné à la craie au sol.
a - Sur le cercle, quatre enfants portent un ballon au-dessus de leur tête. L’observateur placé au centre du cercle doit venir placer au pied des quatre porteurs de balle le dessin correspondant à la phase qu’il voit sur le ballon.
b - Problème: comment retrouver les quatre phases avec une seule balle? C’est le porteur de balle qui tourne autour de l’observateur.
c - Question : dans quel sens doit-il tourner? On reprend les calendriers lunaires pour retrouver l’ordre nouvelle Lune, premier quartier, pleine Lune, dernier quartier.
Une évaluation immédiate est proposée aux enfants, afin de vérifier ce qu’ils ont retenu à l’issue de cette expérimentation. Il leur a été demandé de rédiger un rapide compte rendu, en donnant leur réponse aux questions posées avant les expériences.
Certains enfants ont compris le phénomène, même s’ils ont des difficultés pour l’expliquer par écrit :
"La Lune change de forme car la Lune tourne autour de la Terre. La Lune change de côté car la Lune tourne autour de la Terre."
"La Lune change parce que le Soleil n’éclaire pas tout le temps. La Lune, au début est éclairée en entier, après presque en entier, après c’est la moitié, après presque la moitié, après c’est la nouvelle Lune, puis ça recommence."
"La partie noire est un morceau de Lune qui n’est pas éclairé."
"La partie noire c’est la partie non éclairée."
"Le Soleil n’éclaire pas la Lune."
D’autres reviennent à leurs idées initiales, même si les manipulations et les observations faites lors des expérimentations ont montré qu’elles étaient fausses :
"Nous avons fait l’expérience : nous avons mis un projecteur avec un ballon, le ballon représentait la Lune, le projeteur représentait le Soleil. Nous avons vu comment était la partie noire et la partie éclairée.
Nous avons vu que la partie noire était l’ombre de la Terre qui cachait le Soleil ."
Prolongements
Nous avons d’autre part décidé d’une autre évaluation différée sur les connaissances et les dispositifs expérimentaux, pour faire le bilan des acquisitions plusieurs semaines après la rentrée de l’année scolaire suivante.
