Introduction et balises
La rencontre avec le ciel, la Lune et le Soleil se fait tôt dans la vie d’un enfant. Au fil des années, chacun “sait” que la Terre est ronde et qu’elle tourne autour du Soleil mais on ne sait pas toujours pourquoi. Le parcours éducatif n’assure pas toujours aux enfants puis aux adultes de passer pleinement à une conception héliocentriste.
L’enseignement de l’astronomie est étroitement lié à la modélisation car l’enjeu n’est pas tant de connaître dans l’ordre le nom des planètes du système solaire, leur allure ou leur taille. Il s’agira plutôt de pouvoir comprendre et relier des observations avec un modèle héliocentriste. Où est la Lune lorsque je ne la vois pas ? Comment expliquer que les éclipses solaires sont si rares ? Quelles observations permettent de rejeter le modèle géocentrique, ou encore la “Terre plate” ? etc.
L’astronomie donne par ailleurs une bonne occasion de montrer comment se construisent les sciences. L’on pense régulièrement que la science consiste à réaliser des observations parfaitement neutre et objective, ou bien qu’elle est purement expérimentale. Pourtant, s’agissant du trajet du Soleil dans le ciel, les observations premières peuvent être trompeuses ; et les expériences en astronomie sont indirectes puisque les astrophysiciens saisissent les phénomènes que le cosmos leur propose.
L’astronomie va également être une bonne occasion de mettre à l’œuvre des lois physiques très générales (trajet de la lumière, notion de gravité, de vitesse, etc.). Enfin, c’est un domaine où les interactions entre sciences et techniques sont fortes.
La page sur l’optique en primaire peut renseigner sur des prérequis.
Entrées faciles
Un ouvrage récent (disponible en ligne) présente une grande quantité de dispositifs, ouvrages, recherches, manipulations, etc. pour l’enseignement et l’apprentissage de l’astronomie. L’ouvrage « Enseignement & Science-Fiction » (Tome 1) présente également des pistes intéressantes.
L’ouvrage « Histoire de l’astronomie » de Celnikier (1986) est un peu ancien mais reste une bonne référence sur l’histoire de l’astronomie.
Dans la partie 4 de leur ouvrage, Tavernier et al. (2009)[1] proposent un éclairage scientifique sur le ciel et la terre, en particulier sur le mouvement des astres. Des pistes méthodologiques pour développer ce concept avec des élèves du primaire sont proposées.
L’ouvrage de Thouin (2006)[2] contient de nombreux exemples de problèmes que l’on peut proposer aux élèves de résoudre en classe. Il s’agit ici d’une approche s’inspirant des recherches récentes en didactique des sciences permettant aux élèves de faire évoluer leurs conceptions par des solutions et/ou approches possiblement différentes, leur permettant ainsi de s’initier à la véritable nature du travail scientifique. Pour l’enseignant, chaque exemple est richement accompagné de suggestions de mises en situation, de repères culturels et historiques, de suggestions d’activités de structuration et d’enrichissement, etc. Les modules 8 à 11 de l’ouvrage sont consacrés à l’astronomie.
Un autre ouvrage plus récent de Thouin (2017)[3] présente la progression des apprentissages en sciences et technologies en offrant un aperçu d’activités d’enseignement qu’il est possible de mettre en œuvre. Les concepts scientifiques sont développés et des repères culturels autour de ces concepts sont fournis. Les principales difficultés d’apprentissage des élèves sont abordées en fin d’ouvrage. On y retrouve des propos consacrés à l’astronomie.
Un dispositif a été construit par le consortium 4 du Pacte pour l’enseignement de l’astronomie en fin de primaire.
Plusieurs ouvrages fournissent des exemples bien documentés de la contribution des femmes dans l’astronomie, ce qui est susceptible de permettre l’identification à ces figures :
- Curieuses histoires des dames de la sciences, de Jean C. Baudet (2010). L’ouvrage présente une variété de figures répartis sur toutes les époques et les domaines des sciences de la nature ; 7 exemples portent sur l’astronomie
- Les oubliés de la science, de Camille Van Belle (2022). 6 figures féminines en lien avec l’astronomie y sont présentées.
- L’astronomie au féminin, de Yaël Nazé (2006 et nouvelle édition en 2022 sous le titre Femmes Astronomes).
Écrits scientifiques
Deux articles font la synthèse de la littérature anglophone sur l’enseignement de l’astronomie : l’article de Lelliott et Rollnick (2009) traite des formes de la Terre et de sa position par rapport à la Lune et au Soleil, de la gravité, de l’alternance jour/nuit et des saisons. L’âge de 10 ans (et autour) semble être un âge clé pour cet enseignement. L’article de Mills, Tomas et Lewthwaite (2015) apporte de nombreuses autres informations intéressantes, notamment sur les dispositifs.
Le raisonnement des élèves (8-10 ans) sur la forme de la Terre a été documentée (en anglais) dans cet article. En français, l’article de Merle (2002) montre comment travailler la forme de la Terre à partir de la visite d’un planétarium (9-10 ans). Un autre article de Merle (2000) montre comment le processus de modélisation de l’héliocentrisme peut être mené (élèves 9-11 ans). L’article de Froger (2003) montre le travail avec des ressources documentaires pour mener une investigation en primaire sur le système solaire et l’univers en général. Merle et Munier (2003) se donnent l’ambition de déterminer avec les élèves la « hauteur du Soleil », c’est-à-dire l’angle formé par les rayons solaires avec l’horizontale. Une autre « mesure » est relatée par Di Folco et Jasmin (2003) : la mesure de la circonférence de la Terre avec un bâton, à la manière d’Ératosthène ; de Hosson et Décamp (2011) précisent des implications didactiques pour ce genre de projets.
Il apparaît que les enseignants eux-mêmes rencontrent également des difficultés avec les savoirs astronomiques. Atwood et Atwood (1996), Sebastia et Torregosa (2005) puis Lelliott et Rollnick (2010) montrent que les enseignants attribuent majoritairement le changement de saison à la variation de la distance Terre-Soleil. On retrouve également l’ombre projetée par la Terre comme devant expliquer les phases de la Lune (Shoon, 1995 ; Callison et Wright, 1993 ; Trundle et al., 2002) ainsi que de nombreuses autres confusions : rotation de la terre et rotation autour du Soleil, entre une étoile et une planète, etc. (Frède, 2006 ; Frède et Venturini, 2006).
Pistes de réflexion pour les TFE et mémoires
À venir
[1] Tavernier, R. et al. (2009). Enseigner les sciences expérimentales à l’école élémentaire. Physique et Technologie. Bordas.
[2] Thouin, M. (2006). Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire. Editions Multimondes.
[3] Thouin, M. (2017). Enseigner les sciences et les technologies au préscolaire et au primaire. Editions Multimondes.