Comment explorer le cosmos sans fusée

En début de séquence, un brainstorming permettra de faire émerger l’idée suivante : les seules informations dont nous disposons sur Terre concernant les objets du cosmos nous parviennent par le biais de la lumière. On posera alors la problématique suivante : « Comment analyser cette lumière ? » ; « Quelles informations nous apporte-t-elle ? ». Les deux premières activités détaillées ici consistent à étudier des expériences fondamentales de l’histoire des sciences afin d’introduire toutes les notions de cette partie du programme : spectres, raies, radiations, dispersion, et réfraction. Dans ces activités, des compétences ont été identifiées. Il s’agit des compétences expérimentales listées par l’IGEN dans le document Former et évaluer par compétences dans le cadre des activités expérimentales , qui, dans un souci de cohérence, ont été élargies à l’ensemble des compétences de la démarche scientifique. En fin de séquence, les compétences expérimentales seront évaluées en binôme au cours d’une séance de TP (activité 7), dont l’objectif est de préparer les élèves à l’épreuve d’ECE (Evaluation des Compétences Expérimentales) du baccalauréat S. L’évaluation écrite, en plus de son rôle d’évaluation des connaissances, permettra aussi évaluer les compétences de la démarche scientifique. Il conviendra donc de choisir de travailler dans les activités 3 à 6 (activités non détaillées ici) des compétences qui seront évaluées ensuite dans l’ECE et le DS. On complètera le tableau suivant en conséquence.

Cette notion de spectre sera réutilisée directement ensuite dans la séquence : spectres de raies d’émission, d’absorption, évolution du spectre continu avec la température, radiation monochromatique, domaine de la lumière visible. De plus, on pourra attirer l’attention des élèves sur le fait que la lumière est déviée afin de pouvoir ensuite faire le lien avec la réfraction. Activité 2 : La synthèse soustractive vue en première L/ES, S prend appui sur l’absorption de lumière blanche. Ce sera approfondi ensuite en première S lorsque l’interaction lumière-matière ou encore la loi de Beer-Lambert seront abordées. En 1STI2D-STL, les spectres seront directement utilisés dans la partie éclairage.Quelles compétences à développer ? Dans les deux activités, la compétence « S’approprier » sera travaillée en extrayant les informations pertinentes de documents. La compétence « Réaliser » sera travaillée lors de la schématisation, et enfin, la compétence « Valider » sera mise en œuvre dans l’exploitation des différentes expériences. Quel support d’activité élève le mieux adapté ? (document / manipulation / logiciel…) Le choix des supports est grand : le document peut être un texte, une vidéo, une manipulation. Le choix s’est finalement tourné vers un document texte/schéma par souci de diversification : lors de la séance précédente, des documents vidéo ont été choisis comme support. Néanmoins, il sera possible, en parallèle, d’illustrer l’activité 1 par l’expérience au bureau.

L’activité 2 prend appui sur un texte, des schémas, et une expérience. Quelle situation déclenchante pertinente ? C’est ici l’occasion de prendre appui sur les expériences de Newton et de Fraunhofer et ainsi de suivre les préconisations de « mise en perspective historique » du programme. Quels liens avec la vie courante ? En tant qu’élève, quelles questions soulève la notion abordée ? L’activité 1 permet de faire le lien avec l’arc-en-ciel, phénomène qui sera situation déclenchante dans l’activité 7 (ECE pour déterminer l’indice de l’eau), et l’activité 2 permet de parler de la couleur des solutions et ainsi de faire le lien avec la notion de filtre vue en quatrième. Comment différencier l’activité si besoin ? (aides, coups de pouce, activités différenciées) L’aide pourra être apportée lors de la phase de recherche des élèves : l’enseignant circulera dans la classe et pourra alors répondre aux éventuelles questions ou aider les élèves en difficulté. Quelle évaluation proposée ? (définie par les compétences à travailler)  Durant la séance : les élèves procèderont à une autoévaluation des compétences grâce aux « smileys » dans la colonne de droite.  Lors d’une évaluation écrite ou expérimentale : dans l’évaluation écrite, une partie d’exercice mettra en œuvre la compétence « extraire l’information pertinente ». Quelles compétences professionnelles du référentiel sont travaillées ? Parmi les compétences professionnelles mises en œuvre, outre la compétence « C4 : Mettre en œuvre son enseignement », la compétence « C3 : Maîtriser les disciplines et avoir une bonne culture générale » est plus particulièrement travaillée.

En effet, le professeur doit ici situer sa discipline à travers son histoire, et ainsi participer à la construction d’une culture commune des élèves.Il serait bon d’avoir une salle avec un ordinateur et vidéoprojecteur pour pouvoir corriger plus clairement les légendes des schémas et pour permettre aux élèves de visualiser les documents en couleur. Si le professeur fait le choix de reproduire l’expérience de Newton, il faudra alors au préalable demander aux aides-techniques le matériel nécessaire : lampe, fente, lentille, prisme, écran. De plus, la salle devra pouvoir être assez sombre pour visualiser le spectre. Il faudra tester avant la séance l’obtention du spectre. Ce matériel servira pour l’activité 2 : il faudra en plus un bécher contenant une solution colorée. Il sera là aussi nécessaire de tester avant l’obtention du spectre d’absorption, en particulier pour adapter la concentration de la solution. S’il reste du temps, on pourra faire l’expérience avec une solution d’une couleur différente pour montrer que, selon la couleur de la solution, la partie absorbée est différente (et ainsi aborder la notion de synthèse soustractive).