Une activité en astronomie à mener au cycle 3

Le phénomène du jour et de la nuit est un phénomène complexe. En effet, les conséquences de la mécanique céleste - de la rotation de la Terre sur elle-même, de l’inclinaison de son axe de rotation par rapport au plan de l’écliptique, de sa révolution autour du soleil et de la trajectoire elliptique de son orbite - font que, vu de la Terre, en un point donné, la durée du jour et de la nuit varie en fonction des saisons d’une manière dont la logique est difficile à déterminer. D’ailleurs, il a fallu à l’Homme plusieurs siècles pour comprendre cette mécanique et développer des modèles explicatifs et des instruments de mesures de plus en plus précis. Tant les mots de vocabulaires utilisés ci-dessus que les concepts sousjacents sont complexes pour le commun des mortels, qu’il serait nécessaire de longues années d’étude pour les maîtriser. Mais alors comment enseigner ce phénomène à des élèves du cycle 3 ?

Tenir compte des conceptions

Occupons-nous d'abord des conceptions existantes chez les élèves.

Deux questions ont été posées à des élèves de fin de cycle 3 : "On dit que le soleil se lève et se couche. Qu'est-ce que tu en penses ?" et "Qu'est-ce qu'une saison ?".

L’analyse des réponses permet d’identifier les conceptions présentes chez les élèves et les confusions et imprécisions des réponses.

"On dit que le soleil se lève et se couche. Qu'est-ce que tu en penses ?"

- Ben que le soleil tourne autour de la Terre... ...ou la Terre autour du soleil ! C'est parce qu’au bout d'un moment on ne voit plus le soleil, il est de l'autre côté de la Terre.  

- Ben c’est la Lune qui vient cacher le Soleil.  

- Ben moi je pense qu'il ne se lève pas et qu'il se couche pas, simplement parce que c'est la  Terre qui tourne. Et nous, par exemple, quand on tourne et bien on s'éloigne du soleil.

Qu'est-ce qu'une saison ?

- Ben c'est parce que le soleil il tourne et il n'est pas toujours au même endroit. Et l'hiver il se couche plus tôt, parce qu'il va ailleurs. Il bouge plus vite.  

- En hiver le soleil s’éloigne de la Terre et en été il est plus près de la Terre.  

Difficile de rompre avec cette évidence : le soleil bouge, il se déplace dans le ciel, va de l’autre côté de la Terre, monte plus haut en été..., comme si notre étoile pouvait décider elle-même de ses mouvements, selon une représentation animiste du monde ! Autre confusion : le jour et la nuit existent parce que la Terre tourne sur elle-même et non pas parce qu’elle tourne autour du soleil !... Mais ne soyez pas contrarié si cela vous avait échappé ! Autre conception erronée, le soleil n’est pas plus proche de nous en été. En fait, dans notre hémisphère, c’est exactement l’inverse.  Pour transformer quelque peu ces conceptions et étudier le phénomène du jour et de la nuit, la première piste consiste à permettre aux élèves d’observer le parcours apparent du soleil, en leur permettant de développer des outils d’observation et de mesure. L’autre piste, complémentaire à la première, donnera aux élèves les moyens de construire des modèles correspondant à leurs observations.

Observer le parcours du soleil

Diverses possibilités pour observer le parcours du soleil. Toutes nécessitent des moments de tâtonnement et des moments de construction d'une méthode de recherche, permettant ainsi une problématisation : que cherche-t-on à voir ? Comment s’y prendre ? Comment noter nos observations ?

Un simple clou (4 cm environ) collé sur un jeton et  une feuille de carton A4 ou A3 constituent des  instruments permettant des activités d’investigation,  par l'observation de l’ombre du clou, à diffé...