Scénario en sciences physiques

Objectif : Rendre visible les principes optiques de l’anamorphose et du miroir, présents dans les jardins.

Inscription dans les programmes :

Signaux lumineux

Distinguer une source primaire (objet lumineux) d’un objet diffusant.

Exploiter expérimentalement la propagation rectiligne de la lumière dans le vide et le modèle du rayon lumineux.

Déroulement de la séquence :

En amont :

Etude des deux types de sources de lumière (sources primaires et objets diffusants).

Mise en évidence de la propagation rectiligne de la lumière.

Faire comprendre que la lumière n’est pas visible mais qu’elle permet de voir les objets.

Durant la visite :

- Le miroir, objet du quotidien, est utilisé dans un jardin pour donner l’illusion d’un dédale en multipliant les chemins.

Ce jardin est l’occasion d’aborder la définition physique d’un miroir, l’image d’un objet et d’en faire remarquer quelques caractéristiques qui seront étudiées en classe. Lien vers questionnaire_festival_chaumont

- Une anamorphose, présentée dans l’un des jardins, permet de mettre en évidence l’utilisation d’une source primaire de lumière (vidéoprojecteur) comme support d’un artiste dans la réalisation de son œuvre.

- Les réponses aux questions sont illustrées par des photographies réalisées à l’aide des tablettes afin de les exploiter plus facilement en classe.

Après la visite

Un des objectifs de la séquence est de montrer que, grâce au modèle du rayon lumineux et des lois de la réflexion, le physicien peut prévoir des observations, les expliquer.

Partant du jeu de miroirs dans le jardin, les élèves ont étudié un instrument d’optique simple constitué de miroirs : le périscope. Cette activité constitue une première approche de la représentation du trajet de la lumière sans faire intervenir les lois de la réflexion.

Les élèves ont ensuite construit leur propre périscope pour apprécier qualitativement la nécessité d’un positionnement particulier des miroirs dans l’instrument pour qu’il joue son rôle.

La deuxième activité a consisté à modéliser le fonctionnement du périscope à l’aide des lois de la réflexion. Le travail a été effectué en binôme avec l’intervention du professeur pour donner des coups de pouce. Globalement, cette modélisation ne pose pas de souci particulier. Les élèves ont rencontré davantage de difficultés pour déterminer le champ de vision du miroir. L’objectif était de faire le lien avec le questionnaire du festival (question n°2c) et de montrer que le physicien était en mesure d’expliquer les observations réalisées lors de la visite en modélisant la réflexion de la lumière dans le miroir.

Une évaluation est venue clore cette séquence : une aide différenciée sous la forme de vidéos et animation a été proposée aux élèves. http://www.clg-monnet-briis.ac-versailles.fr/IMG/html/mesurer_angle_aigu_1.html

Douze élèves sur vingt-cinq ont eu recours à cette aide. Les niveaux de maîtrise obtenus pour la compétence « Passer d’une forme de langage à une autre » sont tout à fait satisfaisants puisque vingt-deux élèves obtiennent une maîtrise très satisfaisante ou satisfaisante pour seulement trois élèves n’ayant pas réussi à réaliser la construction demandée.

Une anamorphose murale a été réalisée dans le hall du bâtiment de sciences, avec onze élèves volontaires de la classe, hors du temps scolaire.

Cette réalisation a été l’occasion de rendre hommage aux cent-cinquante ans du tableau périodique de Mendeleïev (année de la Chimie) et de faire le lien entre la séquence et le festival.

Place du numérique dans la séquence :

La plateforme Moodle est un support idéal pour déposer les aides numériques proposées aux élèves.

Les capsules vidéo ont été réalisées à l’aide de Camstudio (https://camstudio.org/), logiciel libre de capture d’écran. L’utilisation de tablettes ou PC portables équipés de casques permet de fournir l’aide individuelle utile à l’élève avec un support dynamique et non figé sur papier.

Jocelyne Henry, professeur de sciences physiques, collège Blois-Vienne.