Comment représenter ou modéliser l’Univers ?

, par Phil M.

Description générale

Les étudiants sont invités à créer un modèle de l’Univers. Ceci est une activité d’introduction qui aide les étudiants à penser où nous nous situons dans l’Univers, et leur permet de modéliser la taille, la forme et position relative des objets dans l’Univers. L’activité a trois étapes principales : la discussion, la modélisation, et le partage de modèles avec le groupe.
Les élèves peuvent travailler en groupes de 3 ou 4. Cette activité peut également être faite par paires le groupe est effectif réduit.

Objectifs

Faire émerger les conceptions initiales, le modèle mental des élèves sur la structure de l’Univers.
Utiliser le contexte de l’exploration des sciences de l’Univers pour aider élèves à réfléchir sur la nature des modèles, des éléments de preuve, et l’explication dans la science.

Concepts abordés

Forces et faiblesses des modèles
Taille astronomique et à l’échelle
Lieu physique de la Terre dans le système solaire et l’Univers

Déroulement

  • Tour de chauffe Discussion
    • les élèves font un modèle rapide (dessin) de quelque chose dans leur vie. Cela introduit le concept de modélisation.
    • discussion autour de critères choisis pour dessiner le modèle
    • introduction de la notion d’échelle
  • Modélisation en équipe
    • Les élèves font ensuite des modèles physiques pour représenter le plus de choses de l’Univers comme ils peuvent, et en s’étant mis d’accord (autant que possible).
    • Ils vont ensuite analyser leurs propres modèles et les autres en ce qui concerne ce qu’ils représentent, ce qu’ils déforment, ce qu’ils omettent, et quelles questions qu’ils soulèvent.
  • Présentation / Questions pour le porte-parole du groupe
    Chaque équipe présente son modèle en indiquant les critères et les questions soulevées au cours de la modélisation
    • Quelles sont les caractéristiques de l’univers que votre modèle représente ?
    • Quelles sont les choses - que vous connaissez - que votre modèle dénature ?
    • Quelles sont les choses - que vous connaissez - que votre modèle a oublié ou ne représente pas du tout ?
    • Quelles questions vous êtes vous posées en réalisant votre modèle ?

Alors que l’idée de créer un modèle physique de l’Univers tout entier peut sembler écrasante, cette activité révèle rapidement les idées et les idées préconçues des élèves.
La plupart des étudiants sont un peu familiers avec les objets du système solaire, mais la relation des étoiles aux planètes et la les distances relatives entre elles restent confuses. L’organisation générale et la structure de l’Univers n’est pas bien connus pour la plupart.

Questions possibles pour la classe lors de la discussion/présentation

Utilisez les questions suivantes avec l’ensemble du groupe pour sonder davantage la compréhension des élèves de leur des modèles :

  • Voyez-vous des modèles ?
  • Quelles parties des modèles pensez-vous qu’il représente la « vraie chose » particulièrement bien ? Pourquoi ?
  • Quelles parties des modèles pensez-vous qu’ils déforment la « vraie chose » ?
  • Les modèles sont-ils à l’ échelle ou non ? Pourquoi ?
  • Pourquoi faire un modèle de l’Univers entier est si difficile ?
  • Comment ces modèles peuvent être utilisés pour prédire ce qui pourrait arriver dans l’Univers ?
  • Que verait un observateur sur la Terre s’il vit dans cet univers ? (Où est la Terre dans votre modèle ?)
  • Qu’est-ce que vous devez savoir pour concevoir un meilleur modèle ?

Matériel possible

Des exemples de modèles (voiture jouet, poupée ou figurine, avion en papier, carte, etc.)
Le matériel proposé peut influencer sur le modèle réalisé.
La modélisation peut aussi se faire uniquement avec des crayons ou feutres de couleurs...

  • Une fiche de travail par “Analyse du modèle de l’Univers”
  • Une variété de crayons / crayons de couleur / marqueurs
  • Une feuille A4 blanche par élève
  • Fournitures de construction du modèle - tout ce que vous avez à disposition qui semble approprié (certains exemples : papier de construction, des ballons, des balles de différentes tailles, des bâtons de glaces, des cailloux, cordes, pailles, cure-dents, cure-pipes, pâtes, haricots)
  • Grande feuille de papier cartonné sur laquelle les élèves créent leur modèle - une par groupe.
  • Ciseaux, colle.
  • (Facultatif) argile ou pâte à modeler

d’après http://universe.nasa.gov