T1-2 : Messages du Cosmos

Séquence 2 : Comment explorer le cosmos sans fusée ?





Dans la première séquence, les élèves ont pris conscience de l'immensité
de l'Univers et de l'intérêt de l'année de lumière pour en apprécier les
dimensions.


Le but de la deuxième séquence est de traiter la partie « les étoiles »
du thème Univers :


|Notions et contenus du programme |Compétences attendues |
|Les étoiles : l'analyse de la lumière|Savoir qu'un corps chaud émet un |
|provenant des étoiles donne des |rayonnement continu, dont les propriétés |
|informations sur leur température et |dépendent de la température. |
|leur composition. |Repérer, par sa longueur d'onde dans un |
|Les spectres d'émission et |spectre d'émission ou d'absorption une |
|d'absorption : spectres continus |radiation caractéristique d'une entité |
|d'origine thermique, spectres de |chimique. |
|raies. |Utiliser un système dispersif pour |
|Raies d'émission ou d'absorption d'un|visualiser des spectres d'émission et |
|atome ou d'un ion. |d'absorption et comparer ces spectres à |
|Caractérisation d'une radiation par |celui de la lumière blanche. |
|sa longueur d'onde. |Savoir que la longueur d'onde caractérise |
|Dispersion de la lumière blanche par |dans l'air et dans le vide une radiation |
|un prisme. |monochromatique. |
|Réfraction : lois de Descartes. |Interpréter le spectre de la lumière émise |
| |par une étoile : température de surface et |
| |entités chimiques présentes dans |
| |l'atmosphère de l'étoile. |
| |Connaître la composition chimique du |
| |Soleil. |
| |Pratiquer une démarche expérimentale pour |
| |établir un modèle à partir d'une série de |
| |mesures et pour déterminer l'indice de |
| |réfraction d'un milieu. |
| |Interpréter qualitativement la dispersion |
| |de la lumière blanche par un prisme. |




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.





| |
|Rechercher, extraire et organiser l'information |X |X | | |X |
|utile à partir d'une observation, d'un texte ou | | | | | |
|d'une représentation conventionnelle (schéma, | | | | | |
|tableau, graphique, ...). | | | | | |
|Ana : Analyser |
|Proposer une stratégie (protocole expérimental) | | | |X | |
|pour répondre à un problème posé. | | | | | |
|Mettre en ?uvre un raisonnement adapté pour | | | | |X |
|répondre à un problème posé. | | | | | |
|Choisir et utiliser un modèle adapté. | | | | |X |
|Rea : Réaliser (Faire) |
|Observer et décrire les phénomènes. | |X | | | |
|Réaliser un dispositif expérimental ; maîtriser | | | |X | |
|certains gestes techniques. | | | | | |
|Réaliser un schéma. | | | | |X |
|Réaliser un graphique. | | | | |X |
|Appliquer une consigne de calcul. | | | | |X |
|Val : Valider, Interpréter, Critiquer |
|Exploiter et interpréter des observations, des |X |X | |X |X |
|mesures ..., pour valider ou infirmer une | | | | | |
|observation, une hypothèse, une propriété, une | | | | | |
|loi. | | | | | |
|Com : Communiquer |
|Rendre compte de façon écrite (de manière | | | | |X |
|synthétique et structurée, en utilisant un | | | | | |
|vocabulaire adapté, une langue correcte et | | | | | |
|précise). | | | | | |
|Aut : Autonomie, Savoir Etre |
|Soigner sa production. | | | | |X |
|Avoir son matériel (feuille double, calculatrice,| | | | |X |
|matériel de tracé ...). | | | | | |


(En noir les compétences travaillées, en rouge les compétences évaluées)











Séance 3 : Activités 1 et 2

Lors de la préparation de ces activités, il faut penser aux points
suivants :


|Quelle notion du programme visée ? |
|Activité 1 : Le but de l'activité est d'introduire quelques notions de la |
|séquence, et de les approfondir ensuite : |
|Les spectres d'émission et d'absorption. |
|Dispersion de la lumière blanche par un prisme. |
|Réfraction : lois de Descartes. |
| |
|Activité 2 : Les notions introduites sont ici : |
|Les spectres d'absorption. |
|Raies d'émission ou d'absorption d'un atome ou d'un ion. |
|Quels acquis ou représentations ont les élèves de cette notion ? (Qu'ont-ils |
|fait avant ?) |
|Activité 1 : |
|Les élèves ont vu en quatrième la notion de spectre de la lumière blanche |
|(obtenu par un prisme) dans la partie C du programme (Optique) : |
| |
|Connaissances |
|A quel moment et sous quelle forme cette notion sera-t-elle réutilisée ? |
|Activité 1 : |
|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 ?