Sciences et technologie · CE1 · Objets techniques et électricité · 3e Trimestre

Le mouvement apparent du Soleil et les ombres

Les élèves observent le mouvement apparent du Soleil au cours de la journée et son impact sur la taille et la direction des ombres.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 2 - Observer les mouvements de la Terre sur elle-même

À propos de ce thème

Cette séquence relie l'étude des ombres au mouvement apparent du Soleil, un phénomène que les élèves de CE1 peuvent observer directement dans la cour de l'école. En mesurant l'ombre d'un bâton planté dans le sol à différents moments de la journée, ils constatent que l'ombre est longue le matin et le soir, courte à midi, et qu'elle change de direction au fil des heures. Ce travail développe la capacité à observer sur le temps long et à relier deux phénomènes (position du Soleil et ombre).

Cette thématique s'inscrit dans l'attendu 'Observer les mouvements de la Terre sur elle-même' du programme de Cycle 2. Les élèves ne parlent pas encore de rotation de la Terre mais constatent le mouvement apparent du Soleil dans le ciel, de l'est le matin à l'ouest le soir. Les méthodes actives sont particulièrement adaptées car l'observation sur une journée entière, avec des relevés réguliers et un travail de mise en commun, transforme les élèves en véritables observateurs scientifiques.

Questions clés

1. Expliquer pourquoi la taille et la direction de notre ombre changent au cours de la journée.
2. Analyser le lien entre la position du Soleil et l'orientation des ombres.
3. Prédire l'évolution de l'ombre d'un objet du matin au soir.

Objectifs d'apprentissage

• Identifier la position du Soleil dans le ciel le matin, à midi et le soir.
• Comparer la longueur et la direction de l'ombre d'un objet à différents moments de la journée.
• Expliquer comment le mouvement apparent du Soleil affecte la taille et la direction de l'ombre d'un objet.
• Prédire la position et la taille de l'ombre d'un objet à un moment donné de la journée en se basant sur l'observation.

Avant de commencer

Les formes géométriques de base

Pourquoi : Les élèves doivent pouvoir identifier et nommer des formes simples pour décrire la forme des ombres.

Les directions : gauche, droite, devant, derrière

Pourquoi : La compréhension des directions est essentielle pour décrire le changement d'orientation des ombres au cours de la journée.

Vocabulaire clé

Soleil	L'étoile au centre de notre système solaire, qui éclaire et réchauffe la Terre. Son mouvement apparent dans le ciel est dû à la rotation de la Terre.
Ombre	Une zone sombre créée lorsqu'un objet bloque la lumière. La forme et la taille de l'ombre dépendent de la source lumineuse et de l'objet.
Mouvement apparent	Le déplacement d'un astre tel qu'il est observé depuis la Terre, alors que c'est la Terre qui bouge réellement.
Direction	Le sens dans lequel quelque chose se déplace ou est orienté. Pour une ombre, cela indique où elle se projette par rapport à l'objet.
Longueur	La mesure de la taille d'une ombre, qui varie en fonction de la hauteur du Soleil dans le ciel.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Le Soleil bouge vraiment autour de la Terre.

Ce qu'il faut enseigner à la place

À ce stade, on parle de mouvement apparent pour rester fidèle à l'observation directe des élèves. L'explication par la rotation de la Terre viendra au Cycle 3. Les discussions en groupe permettent d'accueillir les deux représentations sans imposer un concept trop abstrait.

Idée reçue courante

L'ombre est toujours du même côté que le Soleil.

Ce qu'il faut enseigner à la place

C'est l'inverse : l'ombre se forme du côté opposé au Soleil. Les relevés dans la cour, avec la direction du Soleil notée à chaque mesure, permettent aux élèves de vérifier eux-mêmes cette relation. Le dessin schématique consolide la compréhension.

Idée reçue courante

L'ombre est plus courte le matin car le Soleil est plus petit.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Le Soleil ne change pas de taille. L'ombre est courte quand le Soleil est haut (midi) et longue quand il est bas (matin, soir). La simulation avec la lampe torche en intérieur permet de reproduire ce phénomène et d'éliminer la confusion entre taille et hauteur.

Idées d'apprentissage actif

Cercle de recherche: Le gnomon de la cour

Les élèves plantent un bâton vertical (gnomon) dans la cour et tracent l'ombre au sol avec une craie toutes les heures. En fin de journée, ils observent l'éventail d'ombres tracées et en déduisent la trajectoire apparente du Soleil. Chaque groupe note l'heure, la longueur et la direction.

45 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Pourquoi mon ombre du matin est géante ?

L'enseignant demande aux élèves de comparer leur ombre du matin (longue) et de midi (courte). Les élèves réfléchissent seuls à l'explication, en discutent avec un voisin, puis partagent. La mise en commun établit le lien entre la hauteur du Soleil et la longueur de l'ombre.

20 min·Binômes

Rotation par ateliers: Simuler le mouvement du Soleil

En salle, les élèves utilisent une lampe torche pour simuler le Soleil à différentes positions (basse à gauche, haute au centre, basse à droite) et observent l'ombre d'une figurine. Ils dessinent l'ombre à chaque position et comparent avec leurs relevés dans la cour.

35 min·Petits groupes

Galerie marchande: Le journal d'ombres de la journée

Les élèves affichent leurs relevés horaires (dessins, mesures, direction) sous forme de frise chronologique. La classe circule pour comparer les résultats des différents groupes et vérifier la cohérence des observations. Les écarts sont discutés collectivement.

25 min·Classe entière

Liens avec le monde réel

• Les architectes et les urbanistes utilisent la compréhension des ombres pour concevoir des bâtiments et des espaces publics. Ils analysent comment le Soleil se déplace pour optimiser l'ensoleillement des pièces ou pour éviter les zones d'ombre trop importantes dans les parcs.
• Les agriculteurs observent la longueur et la direction des ombres pour estimer l'heure de la journée, ce qui peut les aider à planifier leurs travaux de plantation ou de récolte, surtout s'ils n'ont pas d'horloge à proximité.
• Les photographes exploitent le mouvement apparent du Soleil pour créer des effets d'ombre et de lumière spécifiques dans leurs clichés. Ils choisissent le moment de la journée pour obtenir des ombres longues et dramatiques le matin ou le soir, ou des ombres courtes et discrètes à midi.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une feuille avec le dessin d'un bâton planté verticalement. Demandez aux élèves de dessiner l'ombre de ce bâton à trois moments différents de la journée (matin, midi, soir) et d'écrire une phrase expliquant pourquoi l'ombre change.

Question de discussion

Posez la question : 'Si vous marchez dehors le matin, où se trouve votre ombre par rapport à vous ? Et l'après-midi, comment change-t-elle ?' Encouragez les élèves à utiliser les termes 'direction' et 'longueur' dans leurs réponses.

Vérification rapide

Pendant une activité d'observation dans la cour, demandez à quelques élèves de pointer du doigt la direction du Soleil et de décrire la direction de leur ombre. Vérifiez s'ils peuvent relier la position du Soleil à celle de l'ombre.

Questions fréquentes

Comment observer le mouvement apparent du Soleil en classe de CE1 ?

Planter un bâton vertical dans la cour (un gnomon) et tracer l'ombre à la craie toutes les heures. En une journée, les élèves obtiennent un éventail d'ombres qui montre le déplacement apparent du Soleil. Trois relevés minimum (matin, midi, après-midi) suffisent pour observer la tendance.

Faut-il expliquer la rotation de la Terre aux CE1 ?

Le programme de Cycle 2 se limite au mouvement apparent du Soleil. On constate qu'il se déplace dans le ciel sans expliquer que c'est la Terre qui tourne. Cette explication viendra en CM1-CM2. Rester au niveau de l'observation évite les confusions prématurées.

Comment relier les ombres et le mouvement du Soleil au quotidien des élèves ?

Demander aux élèves où se trouve leur ombre quand ils arrivent à l'école le matin, à la récréation et à la sortie. Ils constatent qu'elle change de direction et de taille. Cette observation personnelle rend le phénomène concret et ancré dans leur vécu.

Pourquoi l'apprentissage actif est-il essentiel pour ce sujet ?

Le lien entre la position du Soleil et les ombres ne peut se comprendre que par l'observation prolongée et la mise en relation de données. Les relevés dans la cour transforment la classe en laboratoire à ciel ouvert et le travail de synthèse en groupe développe la pensée scientifique.