La lumière |
Situation initiale et objectifs :
Classes de SEGPA avec des élèves en très grande difficulté. Le projet sur la lumière a pour but de réveiller la curiosité des élèves qui n'attendent pas beaucoup du collège.
Le thème de la lumière a été choisi car il permettait l'utilisation d'objets technologiques, attirants pour les élèves.
Matériel :
 | Trois spots halogènes de 12v 20w par groupe de 4 élèves. |
| Filtres colorés de différentes couleurs dont des bleus, rouges et verts primaires. |
| Filtres diffuseurs. |
| Écrans noirs pour bloquer la lumière. |
| Écrans blancs pour réfléchir la lumière et projeter. |
| Torche cinéma. |
| Écran translucide pour ombres chinoises (tissus ignifugé blanc). |
| Pieds, pinces et autres dispositifs pour tenir en place des éléments. |
| Miroirs. |
| Prismes diffractifs. |
| Objets de couleur vive. |
| Objets blancs (gommes...). |
| Lunettes de soleil. |
| Récipient transparent pouvant contenir de l'eau et ne risquant pas de se renverser (aquarium avec couvercle). |
Documents :
| Consignes de sécurité signées par tous les élèves participants. |
| Questionnaire initial. |
| Fiches d'expérience (une par atelier et par élève). La solution des fiches a été préférée au cahier d'expérience car il est très difficile d'obtenir que ces élèves apportent toujours leurs affaires. De plus, étant peu lecteurs et scripteurs, la fiche permet de faciliter le travail en évitant la consigne. |
Séquence 1, questionnaire initial :
Ce questionnaire est destiné à repérer les représentations initiales des élèves. Il servira aussi comme prétexte aux ateliers futurs (vérification des réponses). Les questions sont en grande partie conçues pour révéler les représentations erronées.
Le questionnaire s'est révélé un peu difficile pour des élèves mauvais lecteur et il a fallu insister pour qu'il soit entièrement rempli.
Séquences suivantes, ateliers :
Les ateliers ont été conçus pour permettre la mise en évidence de phénomènes liés à la lumière. Les thèmes des ateliers sont assez directement liés au questionnaire initial. Ce parti pris directif a été envisagé pour canaliser les élèves turbulents, mais l'intérêt des élèves a rendu possible la découverte de phénomènes qui n'étaient prévu que dans des ateliers ultérieurs.
Atelier 1 : déterminer que la lumière se déplace en ligne droite. La lumière ne peut pas tourner.
Les conclusions ont été dures à établir, la reproduction de l'expérience à partir des schémas a aussi mis en difficulté quelques élèves.
Atelier 2 : l'ombre. Comprendre que l'ombre est produite par la source lumineuse et que sa position est opposée par rapport à la source. Plusieurs sources lumineuses donnent plusieurs ombres.
3 sources lumineuses produisent trois ombres
L'utilisation de filtres colorés permet de mettre en valeur les interactions entre les lampes. Cette manipulation a conduit un groupe à découvrir la synthèse additive. Une partie importante des élèves à eu du mal à prendre conscience de l'orientation des ombres par rapport aux sources.
Coloration des ombres et de l'objet en fonction de la couleur des sources
Prise de notes !
Atelier 3 : Influence de la taille apparente de la source lumineuse sur l'ombre.
En déplaçant le filtre, d'avant en arrière, les élèves ont pu constater l'influence sur les ombres. En utilisant une torche cinéma de 2000watts et un écran en tissu blanc, il a été possible de mettre en évidence que l'estompage de l'ombre ne dépendait pas de la puissance de l'éclairage.
Par chance, il y avait du brouillard dehors, ce qui a permis d'expérimenter à très grande échelle...
Atelier 4 : La couleur.
Que penser de la couleur d'un objet. En plaçant des objets colorés sous un faisceau monochrome, les enfants purent constater que les couleurs identiques à la source lumineuse n'étaient pas modifiées.
Atelier 5 : La synthèse additive.
En faisant des essais de projection à partir de filtres colorés, les élèves se sont rendus compte que l'on pouvait fabriquer du blanc à partir du vert, du rouge et du bleu.
Sur l'écran blanc, le mélange de la lumière des trois sources (Bleu, Vert, Rouge) donne du blanc.
J'avais prévu une quinzaine d'ateliers purement scientifiques et d'autres activités plus artistiques comme la réalisation d'un théâtre d'ombres à partir d'historiette que nous réalisions en français (mais la fin de mon remplacement m'a empêché de mener à terme ce projet).
Parmi les scientifiques :
| Synthèse additive |
| Synthèse soustractive |
| Le jour et la nuit (astronomie) |
| Propagation de la lumière dans l'eau. |
| Réflexions (miroirs) |
| L'arc en ciel (prismes diffractifs). Si soleil, mise en évidence de l'infrarouge |
| Ombre projetée, passage du volume au plan. |
| Les lunettes de soleil. |
| La température de couleur (par comparaison entre la lumière d'ampoules électriques et la lumière du jour, mais aussi avec thermocolorimètre). |
Bilan :
Les activités ont intéressé les élèves. Ils ont été vivement intéressés par l'utilisation des filtres.
Les fiches ont été en grande partie complétées.
Malgré l'engagement écrit, deux élèves ont dirigé une lampe vers les yeux d'un camarade, ce qui les a exclu immédiatement de l'activité.
Le matériel a beaucoup souffert, la plupart des ampoules ayant été malmenées. et quelques éléments détruits.
Je pense refaire l'activité prochainement, sans doute avec une classe de CE2.
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