Leçon 3 : Le Big Bang et la formation de l'Univers

Durée prévue

Cette activité se déroule sur une période d'environ 30 minutes :

  • une période pour la démonstration du Big Bang et l'analyse de cette démonstration par les élèves.

Objectifs

104-3
Démontrer et expliquer l'importance de choisir des démarches appropriées pour l'investigation de questions scientifiques et la résolution de problèmes technologiques (p. ex. expliquer pourquoi l'astrologie n'est pas une science).
104-8
Démontrer l'importance de l'utilisation du langage scientifique et technologique afin de comparer et de communiquer des idées, des démarches et des résultats (p. ex. utiliser la terminologie appropriée, comme les mots « constellations », « planètes », « lunes », « comètes », « astéroïdes » et « météores », pour décrire les corps célestes).
105-6
Expliquer pourquoi les preuves doivent être constamment mises en doute afin de valider les connaissances scientifiques (donner en exemple les croyances voulant que la Terre soit plate, qu'elle soit le centre de l'Univers, qu'il y ait de la vie sur Mars; ces croyances ont toutes été contestées afin de trouver de nouvelles données sur le monde).
204-5
Cerner les principales variables et en tenir compte dans les recherches (p. ex. prévoir quelles variables peuvent affecter la grosseur des cratères sur la Lune en faisant l'expérience avec une bille qu'on laisse tomber dans de la farine).
204-7
Planifier la marche à suivre pour résoudre un problème pratique et effectuer des tests probants sur une idée scientifique (p. ex. planifier la marche à suivre pour tester une hypothèse dans le cadre de l'activité de simulation d'un cratère sur la Lune).
205-7
Consigner des observations à l'aide d'un seul mot, de notes abrégées, de phrases et de diagrammes et tableaux simples (p. ex. utiliser une table de données pour y noter les observations du ciel nocturne).
206-2
Compiler et présenter des données, à la main ou à l'ordinateur, dans divers formats, dont des fiches de fréquence, des tableaux et des diagrammes à barres (p. ex. préparer un diagramme montrant l'orbite des planètes).

Objectifs généraux

Avec cette activité, l'élève aborde la théorie du Big Bang et la formation de l'Univers. Il a l'occasion de compiler et de mettre en graphique des données tirées d'une expérience.

Liens pédagogiques

  • Arts du langage
    • Rédaction descriptive
  • Mathématiques
    • Compilation et mise en graphique de données

Aperçu de la leçon

Dans cette activité, les élèves analysent les résultats de la démonstration du Big Bang. L'enseignant fait exploser un ballon rempli de confettis de couleurs afin de simuler le Big Bang.

Matériel et ressources

  • Ballons de diverses grosseurs
  • Confettis de couleurs
  • Papier diagramme
  • Ruban-cache

Vocabulaire

  • galaxie
  • galaxie elliptique
  • galaxie spirale
  • galaxie spirale barrée
  • champ profond de Hubble
  • télescope spatial Hubble

Déroulement de la leçon

Avant de laisser les élèves entrer dans la classe, l'enseignant déplace tous les pupitres afin de créer un grand espace libre au centre de la classe. Avec du ruban-cache, il divise cette ouverture en quadrants. Les élèves entrent ensuite dans la classe et se placent au fond en formant une rangée. Sans dire un mot, l'enseignant fait éclater un ballon rempli de confettis. Le ballon doit être haut dans les airs pour que tous les élèves puissent voir le résultat. Lorsque tous les confettis sont tombés, l'enseignant enchaîne en posant les questions suivantes :

  1. Que vient-il de se produire?
  2. Avez-vous remarqué de quelle façon les confettis se sont envolés?
  3. Quel événement dans l'histoire de l'Univers cette démonstration tente-t-elle de reproduire?

Pour commencer l'activité :

  1. L'enseignant explique qu'il y avait à peu près le même nombre de confettis de chaque couleur dans le ballon et présente les tâches que les élèves doivent accomplir.
  2. Les élèves se partagent en quatre groupes, un par quadrant.
  3. Chaque groupe se choisit une personne qui inscrira les résultats.
  4. Les élèves travaillent ensuite en équipe pour expliquer ce qu'ils ont observé durant la démonstration.
  5. Ils analysent ce qui s'est produit dans leur quadrant.
  6. Les élèves doivent choisir sur quel élément ils portent leur attention :
    • l'emplacement des confettis;
    • la répartition des couleurs;
    • le regroupement des confettis.
  7. Les élèves poursuivent leur analyse pendant une durée de temps déterminée.
  8. Ils doivent ensuite consigner leurs résultats sur le papier diagramme fourni.
  9. Pour ce faire, les élèves choisissent l'une des méthodes suivantes ou une autre de leur choix :
    • dessiner l'emplacement des confettis;
    • faire un tableau de fréquence indiquant la répartition des couleurs
    • rédiger un paragraphe décrivant les confettis dans leur quadrant.
  10. Les élèves sont invités à nettoyer leur quadrant et à se remettre en rang dans le fond de la classe.
  11. L'enseignant passe à l'activité finale.

Conclusion

En guise de conclusion, l'enseignant répète la démonstration en faisant éclater des ballons de différentes grosseurs. Bien qu'il ne soit pas nécessaire que les élèves reprennent l'expérience au complet, ils peuvent seulement observer puis commenter les similitudes et les différences par rapport à la première démonstration.

À la toute fin de la période, les élèves rédigent un court paragraphe décrivant les événements dans la classe. On doit les encourager à se prononcer sur l'exactitude du modèle pour décrire le Big Bang et à exprimer leur conviction personnelle quant à la formation de l'Univers, qu'elle soit en accord ou non avec cette théorie.

Évaluation

Cette activité vise essentiellement à amener les élèves à travailler avec des données brutes, tirées d'une expérience, et à formuler une explication du Big Bang en fonction de la représentation qu'ils en ont eue. L'évaluation doit porter sur le raisonnement qui sous-tend leur analyse du quadrant, sur la méthode qu'ils ont choisie pour présenter les données et sur leur capacité à travailler en équipe.

Les rubriques suivantes peuvent servir de grille d'évaluation.

Apprentissage coopératif
CATÉGORIE Excellent Bon Satisfaisant Nécessite de l'amélioration
Contribution au groupe Communique régulièrement de bonnes idées au groupe, fournit de beaux efforts. Communique souvent de bonnes idées au groupe, fournit des efforts. Communique parfois de bonnes idées au groupe; fait ce qui est demandé. Communique rarement de bonnes idées au groupe; peut refuser de participer.
Qualité du travail Travail de qualité supérieure. Travail de bonne qualité. Travail devant parfois être supervisé ou refait. Travail devant habituellement être supervisé ou refait.
Efficacité Rythme de travail toujours régulier; fait le travail à temps, sans encouragement. Rythme de travail habituellement régulier; peut avoir besoin d'encouragement pour faire le travail à temps, mais ne freine pas la progression du groupe. A tendance à remettre à plus tard, mais fait toujours le travail à temps Rythme de travail irrégulier; freine la progression du groupe à cause d'une mauvaise gestion de temps.
Attitude Ne critique jamais les projets ou le travail des autres; a une attitude positive. Critique rarement les projets ou le travail des autres; a une attitude positive la plupart du temps. Critique parfois les projets ou le travail des autres; a parfois une attitude négative. Critique souvent les projets ou le travail des autres; a presque toujours une attitude négative.
État de préparation Toujours prêt à commencer le travail. Presque toujours prêt à commencer le travail. A presque toujours le matériel nécessaire, mais est parfois ralenti par des distractions. Oublie souvent le matériel nécessaire ou est rarement prêt à commencer le travail.
Collaboration Contribue presque toujours à la dynamique de groupe en écoutant, en partageant et en appuyant les efforts des autres; favorise l'esprit d'équipe. Contribue habituellement à la dynamique de groupe en écoutant, en partageant et en appuyant les efforts des autres; n'occasionne pas de problème pour le groupe. Contribue parfois à la dynamique de groupe en écoutant, en partageant et en appuyant les efforts des autres; est parfois mauvais joueur. Contribue rarement à la dynamique de groupe en écoutant, en partageant et en appuyant les efforts des autres; est souvent mauvais joueur.