Dossier pédagogique 2019-2020 - guide des acti vités pour les élèves de Cm1 à la terminale - Le Visiatome

Dossier pédagogique 2019-2020
                        guide des activités
              pour les élèves de Cm1 à la terminale.

CEA marcoule
30207 Bagnols-sur-Cèze
tél. : 04 66 39 78 78 - www.visiatome.fr

Editorial
Dans une société où l’énergie et les sciences font débat, le Visiatome est un outil pé-
dagogique du Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA).
Organisme public de recherche notamment en matière d’énergie, le CEA est installé sur
plusieurs sites en France dont Marcoule dans le Gard, depuis le milieu des années 1950.
Le centre de Marcoule compte aujourd’hui près de 1600 collaborateurs dont quelques
1000 chercheurs, ingénieurs et techniciens. Il constitue, depuis les années 1980, le
centre de référence du CEA concernant le recyclage des combustibles usés sortant des
réacteurs et la gestion des déchets radioactifs.

Situé à l’entrée de Marcoule, le Visiatome a ouvert ses portes en avril 2005, dotant
ainsi la recherche nucléaire d’un espace de diffusion des connaissances pour informer
le public et répondre à ses interrogations. Consacré aux enjeux énergétiques, à la ra-
dioactivité et ses effets sur l’homme et l’environnement, à l’énergie nucléaire et au de-
venir des déchets radioactifs, le Visiatome constitue un espace de découverte unique
en France.

Au delà de la thématique nucléaire, en mettant la science et le monde de la recherche
à la portée du plus grand nombre, le Visiatome répond aussi à une mission forte du
CEA : la diffusion de la culture scientifique et technique. En partenariat avec l’Education
Nationale, le Visiatome a mis en place des activités pédagogiques variées pour recevoir
les publics scolaires.

Ce dossier pédagogique vous est proposé afin de faciliter la préparation de votre visite.
Vous y trouverez quelques conseils pratiques pour organiser votre journée, une présen-
tation de l’exposition permanente, un descriptif des activités pédagogiques. Vous pour-
rez ainsi choisir, selon le niveau de vos élèves (primaire, collège, lycée), et en fonction de
vos sujets d’enseignement, les solutions les mieux adaptées.

Bonne lecture, et à bientôt au Visiatome.
L’équipe d’animation

                                                                                                 2

Sommaire
Informations pratiques                   4
Préparez votre visite                    5
Service éducatif                         5
Exposition permanente                    6
Visites guidées                          7
Ateliers pédagogiques                    9
Descriptifs des ateliers                 10
   Sur la piste des dinosaures           10
   L’eau potable                         10
   L’aimant et la boussole               10
   Les états de la matière               10
   Les nutriments en boîte               11
   Le climat                             11
   La séparation des composants cachés   11
   Jeux de maths                         11
   Jeux de hasard                        12
   Les propriétés de l’eau               12
   La chimie multicolore                 12
   Les ondes sonores                     12
   La géolocalisation                    12
   La chimie des parfums                 13
   La bioluminescence                    13
   Notre satellite la Lune               13
   L’énergie                             13
   La géologie                           14
   Les molécules                         14
   La radioactivité                      14
   La police scientifique                14
   Verre ou cristal ?                    14

Quiz                                     15

                                              3

Informations pratiques
Horaires et tarif
Votre visite sera programmée pendant les heures d’ouverture du Visiatome.
Horaires en période scolaire :
  lundi au vendredi : 10h-17h
Horaires durant les vacances scolaires (zones A, B et C)
  lundi au vendredi : 10h-18h
  samedi et dimanche : 14h-18h

Les visites et les animations sont gratuites pour les groupes scolaires.

Plan d’accès
CEA Marcoule
BP 64172
30207 Bagnols-sur-Cèze
Tél. : 04 66 39 78 78
Fax : 04 66 39 78 30
www.visiatome.fr

Coordonnées GPS :
lat. 44.140200
long. 4.693500

Le temps du repas
Une aire de pique-nique ombragée est disponible à l’extérieur du Visiatome, pour les repas tirés du sac.
En cas d’intempéries une salle d’une capacité de 30 places peut être mise à disposition, sous réserve de
disponibilité. Renseignez-vous lors de votre réservation.

Comment réserver ?
Contactez-nous
par téléphone : 04 66 39 78 78
ou par mail : contact.info@visiatome.com
                                                                                                    4

Préparez votre visite
     Un programme à la carte
     Un programme vous sera proposé en tenant compte de vos attentes pédagogiques et de vos dispo-
     nibilités horaires. Notre capacité d’accueil maximale est de 60 élèves. Des groupes de 15 élèves sont
     formés pour les ateliers pédagogiques.

     Nos animations :

     Atelier pédagogique (1h30)
     Pour chacune de vos classes choisissez un atelier parmi plus de 20 thématiques scientifiques. Les
     élèves pourront manipuler du matériel, réaliser ou observer des expériences.

     Visite guidée + Quiz (1h30)
     Un médiateur scientifique anime la visite du musée sur un thème défini à l’avance. Puis, un jeu de
     questions, sous forme de quiz interactif, pour s’amuser et apprendre mais aussi pour se mesurer à
     ses camarades.

     Visite libre (30 à 45 min)
     Les éléments interactifs de l’exposition, conçus de manière ludique, permettent aux élèves une lec-
     ture autonome du musée. Des questionnaires leur sont distribués pour orienter leur visite sur un
     thème précis et pour fixer les données essentielles.

     Projections de films (10 à 45 min)
     Un catalogue de films vous est proposé le jour de votre visite, pour composer votre séance de pro-
     jection adaptée à vos choix pédagogiques et à l’âge de vos élèves.

                         Service éducatif
Le service éducatif du Visiatome a été mis en place par le Rectorat en décembre 2005. Chargé de conseil
auprès des établissements scolaires, il aide à la mise en œuvre d’ateliers pédagogiques à dimension
culturelle et met en place des formations auprès des personnels de l’Éducation Nationale.

Coordonnées de l’enseignante chargée de mission au Visiatome :
 Mathilde NEIGE
 Le Visiatome - BP 64172 - 30207 BAGNOLS SUR CEZE cedex
                                                                                                      5
 mathilde.neige@ac-montpellier.fr

Exposition permanente
Les grandes thématiques de l’exposition
Les déchets
En France, chaque habitant produit 500 kg de déchets ménagers par an. Aujourd’hui nous avons pris
l’habitude de les trier, cet effort permet d’économiser beaucoup de matières premières et d’énergie.
L’exposition présente les différents types de déchets, les quantités produites, leur toxicité éventuelle
et leur devenir, qu’ils soient ménagers, industriels ou nucléaires.

L’énergie nucléaire
La production française d’électricité provient essentiellement de l’énergie nucléaire. Cette ressource
permet chaque jour d’assurer la production d’une grande quantité d’électricité sans générer de gaz
à effet de serre. Différents films, posters et maquettes présentent le fonctionnement des centrales
nucléaires, leur nombre et leur situation en France, la fabrication du combustible et le traitement
des déchets radioactifs.

Les énergies
Depuis plus d’un siècle, la production d’énergie abondante et bon marché repose sur les combus-
tibles fossiles. Mais les nouveaux besoins, l’épuisement progressif des ressources, les questions en-
vironnementales changent la donne aujourd’hui. Dans le musée, les arches des énergies permettent
de comprendre l’utilisation des différentes ressources énergétiques : fossiles, nucléaire et renouve-
lables, et comparer les avantages et inconvénients de chacune d’elles.

La radioactivité
La radioactivité existe depuis le big-bang. Elle est présente dans le Soleil, les étoiles et aussi sur la
Terre. Nous baignons dans un bain de radioactivité sans nous en rendre compte. Sous la «sphère de
la radioactivité», on peut, grâce à une chambre à brouillard voir les rayonnements naturels, grâce à
une table rotative mesurer la radioactivité d’objets du quotidien et évaluer notre propre radioacti-
vité. Un film présente la découverte du phénomène par Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie.

                                                                                                  6

Visites guidées
Les visites guidées sont adaptées aux différents niveaux scolaires. Le médiateur incitera les élèves à par-
ticiper et utilisera du matériel pédagogique ou scénographique pour agrémenter et illustrer son discours.

Il est également possible de prévoir un moment de recherche autonome dans le musée avec un question-
naire qui incite les élèves à utiliser et s’approprier les éléments interactifs de l’exposition.

    Les déchets
     Visite proposée aux élèves de primaire mais peut être étendue au niveau collège.

     Qu’est-ce qu’un déchet, une décharge, un centre de tri, un incinérateur, un centre d’enfouissement.
     Comment et pourquoi trions-nous nos déchets ?
     Atelier « tri » : les élèves s’entraînent à jeter correctement leurs déchets (avec des déchets propres !)
     … il y a parfois des pièges !
     Quelles sont les quantités produites ? Quelles sont les possibilités de recyclage ? Que fait-on des
     déchets ultimes ? Qu’est-ce que le compostage et la méthanisation ?

     et pour les plus grands...
     D’où proviennent les déchets radioactifs ? Que fait-on de ces déchets ?
     Est-il possible de les recycler ?

    Les énergies
     Visite proposée aux groupes d’école primaire et de collège.

     En France, nous utilisons principalement l’énergie nucléaire pour produire l’électricité dont nous
     avons besoin. Pourquoi ? Il existe d’autres ressources.
     Les énergies fossiles : le pétrole, le gaz et le charbon.
     Les énergies renouvelables : l’hydraulique, le solaire, l’éolien, la géothermie et la biomasse.
     Quels sont les avantages et inconvénients de chacune de ces ressources ?

     La demande en énergie dans le monde ne cesse d’augmenter. Des problèmes se posent : pollution,
     épuisement des ressources, aggravation de l’effet de serre et ses conséquences.

                                                                                                         7

La radioactivité
 Visite proposée et adaptée pour tout niveau scolaire.

 Qu’est ce qu’un atome ? Qu’est-ce que la radioactivité ? La radioactivité est présente au quotidien.
 Découvrez les objets qui nous entourent qui contiennent un peu de radioactivité naturelle : le lait,
 l’eau minérale, le granite, et même le corps humain ! La radioactivité est utile, elle a des applications
 en médecine, dans l’agroalimentaire et l’industrie. Les dangers de la radioactivité artificielle : la
 contamination, l’irradiation. Comment se protéger ?
 La chambre à brouillard : un détecteur étonnant qui permet de voir les rayonnements naturels pré-
 sents dans l’air ! Les rayonnements alpha, béta et gamma ont chacun leurs particularités.

L’énergie nucléaire
 Thématique proposée aux collégiens et lycéens

 Qu’est ce qu’un atome ? Qu’est-ce que la fission ? Comment fonctionne une centrale nucléaire ? En
 France, nous avons 58 réacteurs nucléaires, est-ce beaucoup ?
 L’uranium est un minerai, avant son utilisation dans les centrales, il faut l’extraire du sol, l’enrichir,
 le conditionner. Il produit ensuite de l’énergie mais toutes ces opérations génèrent des déchets ra-
 dioactifs. Comment sont-ils gérés ?

La transition énergétique
 Thématique proposée aux lycéens

 Cette visite reprend les éléments comparatifs des différentes énergies, puis présente le mix énergé-
 tique français d’aujourd’hui et les options possibles pour l’avenir.
 C’est aujourd’hui qu’il faut prévoir les installations industrielles qui produiront l’électricité de de-
 main. Tels de vrais parlementaires, les élèves pourront débattre, exprimer leur avis puis voter pour
 l’un des scénarios proposés.

Visite générale
 Visite proposée aux lycéens

 Cette visite permet d’aborder toutes les thématiques du musée. Comment fonctionne un réacteur
 nucléaire ? Avec quel combustible ? Quels sont les risques ? Quels sont les avantages et les incon-
 vénients de cette technologie ? Que fait-on des déchets radioactifs ? Qu’est-ce que la radioactivité?
 D’autres ressources existent, avec des avantages et des inconvénients différents. Quels sont les
 choix pour satisfaire notre consommation d’énergie et le respect de l’environnement ?

                                                                                                      8

Ateliers pédagogiques

                                                             Lycée          Lycée
                                  Primaire      Collège   seconde et       1ère et
                                                          classe non-     terminale
                                                          scientifique   scientifique

1- Sur la piste des dinosaures
2- L’eau potable                             6ème
3- l’aimant et la boussole                   6ème
4- Les états de la matière                   6ème
5- Les nutriments en boîte                   6ème
6- Le climat
7- La séparation des composants
8- Jeux de maths
9- Jeux de hasard
10- Les propriétés de l’eau
11- Chimie multicolore
12- Les ondes sonores
13- Géolocalisation
14- La chimie des parfums
15- La bioluminescence
16- La Lune, notre satellite
17- L’énergie
18- La géologie
19- Les molécules
20- La radioactivité
21- La police scientifique
22- Verre ou cristal

                                                                                   9

descriptif des ateliers
Sur la piste des dinosaures
Au cours de cet atelier, les élèves deviendront paléontologues, ils définiront ce qu’est réellement
un dinosaure. A quelle époque vivaient les dinosaures ? y avait-il déjà des fleurs, des oiseaux, des
mammifères, des hommes ?
A partir de dents fossilisées, il pourront déterminer le régime alimen-
taire du reptile. Et grâce à une démarche d’investigation, nous essaie-
rons de savoir s’il existe une relation entre la taille d’un animal adulte
et celle de son œuf...

L’eau potable
                         L’eau c’est la vie ! Elle est vitale pour notre alimentation, indispensable
                         pour notre hygiène, et simplement agréable pour nos bains, piscines et
                         jardins d’agrément. Découvrons ce qui compose une eau et ce qu’est une
                         eau potable. Interrogeons nous sur notre utilisation de l’eau au quotidien
                         et les volumes consommés.
                         Enfin, grâce à une maquette de station d’épuration, nous pourrons étudier
                         les différentes étapes du traitement des eaux usées.

L’aimant et la boussole
Invisible et mystérieuse, la force magnétique fait pourtant partie de
notre quotidien. Des expériences ludiques permettront de se fami-
liariser avec ce phénomène. Les élèves manipuleront des aimants,
visualiseront le champs magnétique et fabriqueront une boussole...
chinoise !
Enfin, les élèves découvriront ces aimants si dociles appelés «électro-aimants».
Chacun s’exercera à domestiquer cette force pour faire tourner un petit moteur électrique.

Les états de la matière
                               La matière qui nous entoure recèle bien des mystères. Parfois liquide,
                               parfois solide, dure ou molle, elle se déforme ou ne se déforme pas.
                               Parfois invisible, elle est là cependant, sous forme d’un gaz !

                               Cet atelier propose aux plus jeunes de découvrir la matière sous dif-
                               férents états et d’examiner ses différentes transformations. On ob-
                               servera, on mesurera, et tout ceci en s’amusant !              10

Les nutriments en boîte
A partir d’un exemple d’aliment particulier, les légumineuses, nous dé-
couvrirons les nutriments présents dans l’alimentation. Grâce à des tests
chimiques, nous chercherons à savoir si elles contiennent des glucides,
des protéines ou des lipides.
Puis nous verrons pourquoi les aliments s’abîment et se périment et
comment il est possible de les conserver plus longtemps, parfois des
années !

Le climat
Qu’est-ce que le climat ? Pourquoi y a t-il des saisons sur Terre ? Par-
tons à leur découverte dans différentes régions du monde ; essayons
de comprendre, en suivant la course de la Terre autour du Soleil, pour-
quoi le climat diffère d’une région à une autre de la planète.
Qu’est-ce que l’albédo ? Comment influence t-il le climat ? Comment
se forment le vent et la pluie ?
Au cours d’expériences ludiques, les élèves pourront élucider tous
ces mystères et seront sensibilisés aux enjeux climatiques de demain.

La séparation des composants cachés
Il existe des mélanges homogènes et d’autres hétérogènes. Les élèves de pri-
maire s’entraîneront à les distinguer.
Le challenge de cet atelier est de séparer les constituants de ces mélanges à
l’aide de techniques telles que la filtration, la décantation, la centrifugation,
l’évaporation, la distillation et la chromatographie. Les élèves devront trouver la
technique la plus adaptée à leur mélange.

L’extraction par solvant, méthode très utilisée pour du retraitement du combus-
tible nucléaire usé, pourra être testée par les collégiens.

Jeux de maths
                               Cet atelier permet de se familiariser avec d’autres systèmes de numé-
                               ration que notre base 10 : les hiéroglyphes égyptiens, les chiffres ro-
                               mains, la base 20 des mayas et le système binaire des informaticiens.

                               Les élèves devront décrypter nos symboles des temps modernes :
                               les codes-barres. Des jeux de logique et de calcul mental agrémen-
                               teront la séance.

                                                                                                 11

Jeux de hasard
A partir d’exemples concrets, les élèves devront définir ce qu’est un
jeu de hasard ou à l’inverse un jeu de stratégie.

Cet atelier est une première approche ludique aux probabilités et aux
statistiques. Quelles sont nos chances de gagner au jeu de Dames, à
la roulettes, au loto ?...

Les propriétés de l’eau
                    Nous vous invitons à découvrir les propriétés physiques et chimiques de cette
                    molécule indispensable à la vie.

                    Composition chimique, polarité, liaisons hydrogènes, tension de surface, chan-
                    gements d’états, masse volumique et dissolution seront mis en évidence grâce
                    à des défis !

Chimie multicolore
Quel indicateur coloré sera le plus adapté pour mesurer le pH de
certains produits de notre quotidien?
Qu’elles soient acidobasique ou d’oxydoréduction, toutes les réac-
tions chimiques réalisées par les élèves au cours de cet atelier se-
ront à l’origine de changements de couleurs.

Les ondes sonores
                      Comment le son, le bruit, est-il produit ? Comment se propage t-il ? Comment
                      l’entendons-nous ? Avec des expériences simples les élèves manipulerons les
                      notions de vibration, onde, fréquence, intensité, vitesse du son.

                      Qu’est-ce qu’un son aigü ou grave ? Nous devinerons quelle note a été jouée
                      à la flûte où à la guitare. Les élèves fabriqueront le célèbre «gobelet-phone».
                      Et nous rappellerons qu’il faut limiter l’intensité du son pour protéger ses
                      oreilles !

 géolocalisation
 Mais comment faisait-on avant le GPS ?
 La latitude et la longitude sont les deux éléments essentiels pour se re-
 pérer sur Terre : comment les déterminer ? Nous découvrirons l’orien-
 tation avec les étoiles, connue dès l’Antiquité, ainsi que les instruments
 anciens : quadrant et sextant. Le découpage de l’espace en fuseaux
 horaires permet également de s’orienter. Nous verrons comment.                                13
                                                                                                12

La chimie des parfums
 Comment perçoit-on les odeurs ? Qu’est ce que l’odorat ?
 A partir de l’hydro-distillation de lavandin, les élèves découvriront com-
 ment les molécules odorantes naturelles sont extraites pour entrer dans
 la composition de parfums.
 Tels de vrais « nez », les élèvent créeront un accord floral de rose à partir
 de molécules naturelles et artificielles.

La bioluminescence
De nombreux organismes vivants produisent naturellement de la lumière : lucioles, poissons, cham-
pignons, planctons, mais aussi certaines bactéries.
                           Au travers d’expériences scientifiques ludiques et originales, les élèves
                           découvriront la lumière sous ses différents aspects (incandescence, lu-
                           minescence, fluorescence, phosphorescence).
                           Ils observeront des bactéries bioluminescentes (Vibrio harveyi), et abor-
                           deront une application environnementale utilisant ces bactéries.

notre satellite la Lune
La Lune est le seul astre non terrestre visité par l’Homme... Elle nous est
familière mais la connaissons-nous vraiment ?
Comment s’est-elle formée ? Pourquoi est-elle recouverte de cratères ? et
surtout, pourquoi n’a-t-elle pas tous les jours le même aspect ?

L’énergie
Version primaire et collège :
L’atelier débute par un jeu de questions-réponses sur les différentes
sources d’énergie renouvelables et non renouvelables. Puis au travers
de montages, les élèves sont amenés à identifier les différents éléments
d’une chaîne énergétique.
Enfin, sous forme d’un challenge, ils pourront fabriquer une pile au citron. Ce défi sera l’occasion de
se familiariser avec les premières notions sur l’électricité.

Version lycée :
Après le rappel de quelques notions de base sur la production d’un courant électrique et l’analyse
de deux convertisseurs (alternateur et moteur), on s’attachera à décrire les éléments de différentes
chaînes énergétiques au travers de montages expérimentaux.
La 2ème partie de l’atelier abordera la notion de piles (pile au citron et pile à hydrogène).
La 3ème partie sera consacrée à l’étude du rendement d’un moteur.

                                                                                                  13

La géologie
                        Les élèves pourront observer une quinzaine de roches, les classer par fa-
                        mille, et comprendre comment elles se sont formées.

                        L’une d’entre elles, l’argile, est utilisée dans de nombreux domaines : la
                        poterie, la cosmétique, la médecine, la construction... Cette roche pré-
                        sente des propriétés particulières de plasticité, imperméabilité, absorp-
                        tion, gonflement et effet tampon que nous observerons au fil de diffé-
                        rentes expériences.

Les molécules
Les notions d’atome, de molécule, de liaison chimique sont présentées
aux élèves qui seront invités à construire des molécules simples à l’aide
de matériel éducatif.
Ils pourront également réaliser deux expériences qui introduiront la no-
tion de réaction chimique entre molécules simples ou complexes.

La radioactivité
                         Les élèves pourront, grâce à différents types de détecteurs, identifier puis
                         mesurer la radioactivité sur des échantillons naturels.
                         Un jeu de tirage de dés les conduira de manière ludique à formuler la loi de
                         décroissance radioactive.

                         Grâce à ces découvertes, ils étudieront, au moyen du «Kit radon», l’évolu-
                         tion dans le temps d’une population de noyaux radioactifs.

La police scientifique
                    Version Collège : Identifier une trace de doigt, de sang. Reconnaître un cheveu.
                    Déterminer le délai post-mortem (méthode thermométrique). Estimer une poin-
                    ture et une taille à partir d’empreinte. Telles seront les missions des élèves « ap-
                    prentis-experts ».

                    Version Lycée (compter 2 heures) : Le coupable a laissé son ADN sur la scène de
                    crime… Les élèves pourront le comparer par électrophorèse à celui de 3 suspects.

Verre ou cristal
L’observation d’échantillons naturels mettra en évidence l’existence de structures cristal-
lines et vitreuses, dont on analysera les propriétés physico-chimiques. Ensuite, une ex-
périence de refroidissement de la vanilline permettra d’appréhender les conditions res-
pectives qui déterminent le processus de cristallisation et de vitrification. L’examen des
propriétés de ces différents solides, permettra d’apprécier les différences entre milieu or-
donné et désordonné.                                                                               14

Quiz

De l’infiniment grand à l’infiniment petit
   Nous manipulons tous les jours des unités et des ordres de grandeur qui nous sont
   familiers : le centimètre, le kilomètre, car elles sont à notre échelle d’humain. Mais
   avons nous une idée de ce que représente un gigamètre, un téramètre, une année
   lumière, ou dans le domaine de l’infiniment petit : le nanomètre ou le picomètre ?

Les abeilles
                Elles nous régalent avec le miel qu’elles produisent... mais comment ces petites bêtes
                s’organisent-elles dans la ruche pour fabriquer ce délicieux liquide ? A quelle classe
                d’animaux appartiennent-elles ? En quoi consiste le travail de l’apiculteur ? Sont elles
                en danger ?

La Lune
   Au cours du quiz nous vous proposons de devenir incollable sur les
   phases de la Lune. Découvrons ensemble les mythes et réalités à
   propos de notre satellite naturel.

         Les idées reçues
         Il y a parfois des idées qui émergent un jour d’on ne sait trop où. Elles sembles logiques, elles
         se propagent et parviennent à s’ancrer dans les croyances collectives et deviennent des évi-
         dences. Tant et si bien que personne ne prend le temps de vérifier la véracité de ces idées.
         Stop ! Ensemble, vérifions certaines de ces idées reçues et tordons le cou aux plus absurdes !

Le tableau de Mendeleïev
   Regroupant tous les éléments chimiques, ce tableau est présent dans toutes les salles de physique-
   chimie. Pourquoi un tel succès ? Comment Dimitri Mendeleïev a t-il élaboré cette classification ?
   Ce quiz est aussi l’occasion de présenter la diversité des atomes et la manières dont ils s’assemblent
   pour former la matière qui nous entoure.

                                                                                                     15

C’est aussi :

Un grand événement annuel : la Fête de la science
          Des expositions temporaires
               Des conférences
             Des ateliers vacances

 Consultez notre programme : www.visiatome.fr