Un travail interdisciplinaire en classe de seconde. Partie 2 : trajectoires des planètes

jeudi 11 juin 2015
par  Bruno Grenier, Emmanuelle BOYER

-  Niveau concerné  : seconde

-  Durée : des TD et dossiers de recherche répartis tout au long de l’année.

-  Notions du programme utilisées  : histoire des mathématiques, géométrie plane dans les cercles ( et découverte des ellipses), repérage, géométrie dans l’espace, proportionnalité, algorithmes.

-  Logiciel(s) utilisé(s) et supports utilisés : geogebra, données de l’IMCCE( Institut de Mécanique Céleste et du Calcul des Ephémérides), des livres, des documentaires, un film, des sites à explorer, des documents papiers.

-  Configuration : Questionnaires et TD interdisciplinaires Math/ histoire-géographie / physique/SVT à compléter faits en classe entière en va et vient entre les cours puis trois dossiers de recherche conduits par les professeurs encadrant en même temps.

-  Présenté par  : Emmanuelle BOYER professeure de mathématiques, Bruno Grenier professeur de mathématiques et Mmes Marcastel(H-G) , Nély et Douarre(SVT), Bobroff (Lettres) et M.Amalric(Physique).

-  Description : Etude d’un même objet avec une mise en perspective de l’apport de chaque discipline.

Ce travail est extrait de la partie mathématique d’un gros projet interdisciplinaire « comprendre la Terre en regardant le ciel » regroupant une douzaine de collègues d’au moins 8 disciplines différentes sur deux classes de seconde. Un compte rendu de ce projet pourra être consulté sur le site de la Cardie.

En math, nous choisissons de partager notre travail sur le site de l’Irem pour que chacun puisse en profiter et adapter avec ses classes le côté math ( par exemple cela peut donner des idées sur de possibles travaux interdisciplinaires de collège même si ces travaux ont été proposés en seconde ). Nous remercions les collègues référencés dans les TD pour avoir mis à disposition sur des sites des travaux que nous avons en partie réutilisés. Attention, le travail ayant été très lourd pour mener le projet jusqu’au bout, il doit rester quelques coquilles dans les versions données ici.

Partie2 : Trajectoires des planètes

Une approche historique suivie d’une découverte des connaissances actuelles.

*1 TD mathématique fait en demi-groupe pour revoir l’utilisation du logiciel geogebra + la notion de curseur et de coordonnées polaires : Faire bouger les planètes du Système Solaire sur des trajectoires circulaires.

*2 questionnaires interdisciplinaires Histoire/Géographie/Mathématiques pour l’approche historique de l’étude des trajectoires des planètes :

En math :

-Etude du documentaire sur la machine d’Anticythère avec à la fin, le premier algorithme fait en classe et la première programmation de la calculatrice.

-Etude du film Agora avec la découverte de la notion d’ellipse ( problème du changement de représentation du système solaire)

* 4 dossiers type « recherches guidées » que les élèves ont eu à explorer (parmi 21 pour l’ensemble du projet) par petits groupes de trois ou quatre élèves pour approfondir et maîtriser le sujet pour faire un article de 4 pages d’un e-magazine que l’on peut visualiser ici : https://issuu.com/duclaux/docs/maga... en sachant que la consigne étant de vulgariser, tous les calculs réalisés par les élèves n’y apparaissent pas. Les professeurs ont encadré le travail sur place ( il n’était pas question de lancer les élèves sur des notions trop difficiles sans aide !). Faut pas rêver non plus, certaines questions n’ont été qu’abordées selon le niveau des élèves, mais chacun y a trouvé de quoi chercher. Deux autres dossiers recherches demandaient de réaliser les trajectoires elliptiques des planètes du système solaire, l’un couplé avec les réflexions philosophiques sur la Révolution Copernicienne et un autre couplé avec la physique sur les trois lois de Kepler que nous ne mettons pas ici ( le procédé est le même que pour Encelade et Europe, basé sur le tracé d’une ellipse avec geogebra avec les données de l’IMCCE).

-Un dossier (math/H-G) sur l’explication des éclipses en approfondissement du travail sur la machine d’Anticythère.

En math : Algorithmes et notion de fractions continues et utilisation de la calculatrice.

-Un dossier ( math/SVT/lettres/physique) : Mission vers Mars

En math : tracer l’orbite simplifiée de Mars à partir des données observées par Tycho Brahé.

- Un dossier ( math/SVT/physique) : Europe, satellite de Jupiter ,

En math : étude des trajectoires des satellites de Jupiter. ( attention on trouve facilement le rayon sur le site de l’IMCCE en choisissant le plan de la planète. De plus, l’excentricité étant proche de 0, geogebra a arrondi à 0, nous avons donc fait rechercher les formules de l’ellipse avec petit et grand axe dans wikipedia par les élèves pour retrouver à la calculatrice avec les résultats de geogebra sur petit axe et grand axe la valeur approchée de l’excentricité donnée elle-aussi dans wikipedia )

-Un dossier ( math/SVT) : Encelade, satellite de Saturne).

En math, même travail avec en plus les diamètres apparents ( le montage photo bonus n’a pas été fait !).

- Tous les documents sont fournis en version élève PDF .

1 TD Math

PDF - 425.1 ko
TD geogebra trajectoires planetes

2 questionnaires :

PDF - 721.2 ko
questionnaire AGORA
PDF - 1 Mo
questionnaire Anticythere

4 dossiers :

PDF - 790.8 ko
dossier Anticythere Eclipse
PDF - 1.2 Mo
Dossier Mission vers Mars
PDF - 1.2 Mo
Dossier Europe satellite de Jupiter
PDF - 1.1 Mo
Dossier Encelade satellite de Saturne

-  Compléments :

La partie 1 du projet, le repérage et la méthode de triangulation est disponible ici : http://www.irem.univ-bpclermont.fr/...

L’ensemble du projet interdisciplinaire ASTRO mené sur trois ans en classe de seconde ( production et TD pédagogiques ) est disponible sur le site de la Cardie Clermont : http://formation.ac-clermont.fr/pas... : attention à bien décompresser le dossier pour que les liens du sommaire fonctionnent .

2013-2014 : Une approche historique de l’étude des trajectoires des planètes.

2014-2015 : Comprendre la Terre en observant le ciel.

2015-2016 : A destination de Mars entre sciences et fictions.

2016-2017 en cours : A destination de Jupiter en compagnie de Galilée.


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La Commission Française pour l’Enseignement des Mathématiques a publié une page dédiée, qui contient des analyses et des commentaires.

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