Dossier Pédagogique

Dossier pédagogique 2015-2016
Guide des activités
pour les élèves du 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 pédagogique 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 radioactivité et ses effets sur l’homme et l’environnement, à
l’énergie nucléaire et au devenir 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, par le biais d’activités pédagogiques et de découvertes scientifiques, 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 sur des thèmes scientifiques
variés pour recevoir les publics scolaires, de l’école primaire jusqu’au lycée.
Ce dossier pédagogique vous est proposé afin de faciliter la préparation de la visite avec vos élèves.
Tout d’abord quelques conseils pratiques pour organiser votre journée.
Une présentation de l’exposition permanente, des différentes thématiques et la façon dont elles sont
traitées vous est ensuite proposée.
Enfin, les activités pédagogiques (circuits de visites thématiques, ateliers scientifiques) sont décrites.
Vous pourrez 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
Exemple de programme
6
Service éducatif
6
Exposition permanente
7
Visites guidées
8
Ateliers pédagogiques
10
Descriptifs des ateliers
11
L’eau potable Sur la piste des dinosaures
Les états de la matière
Le climat
La séparation des composants cachés
Jeux de maths
Jeux de hasard
La chimie des parfums
La bioluminescence
Notre satellite la Lune
Les propriétés de l’eau
La chimie multicolore
L’énergie
La géologie
Les molécules
Les ondes
A la découverte du verre
La radioactivité
La police scientifique
11
11
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12
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13
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14
14
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15
15
15
Les exposés
16
Champion de sciences
17
Les films
17
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 période hivernale, pour les visites prévues à la journée, une salle d’une capacité de 30 places peut être
mise à disposition, sous réserve de disponibilité.
Renseignez-vous lors de votre réservation.
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Préparez votre visite
Un programme à la carte
Le Visiatome s’adapte à vos besoins.
Un programme vous sera proposé en tenant compte de vos attentes, de vos disponibilités et de
notre capacité d’accueil (limitée à 60 élèves afin d’assurer le bon déroulement de votre visite). Ce
programme peut alterner différentes animations :
Visite guidée (durée conseillée : 1h00 à 1h30)
Elle s’effectue par groupe de 15 élèves. Un médiateur scientifique anime la visite. Celle-ci peut être
générale ou axée sur un thème défini à l’avance. Des questionnaires sont également proposés pour
une meilleure implication des élèves. Les éléments interactifs de l’exposition, conçus de manière
ludique, permettent aussi aux élèves une lecture autonome.
Ateliers pédagogiques (durée conseillée : 1h00 à 1h30)
Les deux salles pédagogiques permettent d’accueillir 15 élèves chacune. Deux ateliers peuvent être
menés en parallèle sur deux thèmes différents. Ils sont animés par des chercheurs du CEA ou des
médiateurs scientifiques du Visiatome.
Exposé (45 min)
Une conférence, dans notre auditorium, permet d’aborder un sujet de science préalablement défini.
Champion de sciences (45 min)
Un jeu de questions, sous forme de quiz interactif, pour s’amuser et apprendre mais aussi pour se
mesurer à ses camarades.
Projections de films (durée conseillée : 10 à 45 min)
Une sélection de films sur différents thèmes en lien avec l’exposition vous est proposée.
Comment réserver ?
Contactez-nous par :
téléphone : 04 66 39 78 78
mail :
[email protected]
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Exemple de programme
30 élèves pour une visite sur la journée :
60 élèves pour une visite sur la journée :
10h00 :
Groupe 1 : Atelier «Climats»
Groupe 2 : Visite guidée «Les énergies»
11h30 : Film pour les 2 groupes
10h00 :
Groupe 1 : Atelier «La chimie multicolore»
Groupe 2 : Atelier «Jeux de maths»
Groupe 3 et 4 : 10h00 : Champion de sciences
10h45 Visite libre avec questionnaire
12h00 : Pause déjeuner
11h30 : Film pour les 4 groupes
13h30 :
Groupe 1 : Visite guidée «Les énergies»
Groupe 2 : Atelier «Climats»
12h00 : Pause déjeuner
13h30
Groupe 1 et 2 : 13h30 : Champion de sciences
14h15 Visite libre avec questionnaire
Groupe 3 : Atelier «La chimie multicolore»
Groupe 4 : Atelier «Jeux de maths»
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
[email protected]
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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 combustibles fossiles. Mais les nouveaux besoins, l’épuisement progressif des ressources, les questions environnementales changent la donne aujourd’hui. Dans le musée, les arches des énergies permettent
de comprendre l’utilisation des différentes ressources énergétiques : fossiles, nucléaire et renouvelables, 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 radioactivité. Un film présente la découverte du phénomène par Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie.
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Visites guidées
Les visites guidées sont adaptées aux différents niveaux scolaires. Le médiateur incitera les élèves à participer 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 questionnaire 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.
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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 présents 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 radioactifs. Comment sont-ils gérés ?
La transition énergétique
Thématique proposée aux lycéens
Cette visite reprend les éléments comparatifs des différentes énergies, puis présente le mix énergétique 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 demain. 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 inconvénients 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 ?
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Ateliers pédagogiques
Primaire
Collège
Lycée
1- L’eau potable
2- Sur la piste des dinosaures
6ème
3- Les états de la matière
4- Le climat
5- La séparation des composants cachés
6- Jeux de maths
7- Jeux de hasard
nouveau !
8- La chimie des parfums
9- La bioluminescence
10- Notre satellite la Lune
nouveau !
11- Les propriétés de l’eau
nouveau !
12- La chimie multicolore
13- L’énergie
14- La géologie
15- Les molécules
16- Les ondes
nouveau !
17- A la découverte du verre
18- La radioactivité
19- La police scientifique
10
Descriptif des ateliers
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.
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 alimentaire du
reptile. Et grâce à une démarche d’investigation, nous essaierons de savoir
s’il existe une relation entre la taille d’un animal adulte et celle de son œuf...
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 différents
états et d’examiner ses différentes transformations. On observera,
on mesurera, et tout ceci en s’amusant !
Le climat
Qu’est-ce que le climat ? Pourquoi y a t-il des saisons sur Terre ? Partons
à leur découverte dans différentes régions du monde ; essayons de comprendre, en suivant la course de la Terre autour du Soleil, pourquoi 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.
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La séparation des composants cachés
Il existe des mélanges homogènes et d’autres hétérogènes. Les élèves de primaire 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 combustible nucléaire usé, pourra être testée par les collégiens.
Jeux de maths
Cet atelier permet de se familiariser avec d’autres systèmes de numération que notre base 10 : les hiéroglyphes égyptiens, les chiffres romains, 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 agrémenteront la séance.
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 ?...
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 comment 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.
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La bioluminescence
De nombreux organismes vivants produisent naturellement de la lumière : lucioles, poissons, champignons, planctons, mais aussi certaines bactéries.
Au travers d’expériences scientifiques ludiques et originales, les élèves
découvriront la lumière sous ses différents aspects (incandescence, luminescence, fluorescence, phosphorescence).
Ils observeront des bactéries bioluminescentes (Vibrio harveyi), et aborderont une application environnementale utilisant ces bactéries.
Pour l’aspect ludique, tels de vrais experts de police scientifique, ils détecteront du sang à l’aide d’un
produit luminescent.
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 ?
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,
changements 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 réactions chimiques réalisées par les élèves au cours de cet atelier seront
à l’origine de changements de couleurs.
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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 éolienne ou une pile avec des fruits. 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.
La géologie
Les élèves pourront observer une quinzaine de roches, les classer par famille, 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 présente des propriétés particulières de plasticité, imperméabilité, absorption, gonflement et effet tampon que nous observerons au fil de différentes 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 notion de réaction chimique entre molécules simples ou complexes.
Les ondes
Quel est le point commun entre une vague et la note «La» ? Ce sont des
ondes mécaniques. En début d’atelier, elles vont nous permettre d’illustrer
les notions de fréquence, période et de milieu de propagation.
La suite de l’atelier sera dédiée aux ondes électromagnétiques. Comment les
détecter ? Comment les stopper ? Sont-elles dangereuses ?...
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A la découverte du verre
L’observation de divers échantillons naturels mettra en évidence l’existence
de structures cristallines et vitreuses, dont on analysera les propriétés physico-chimiques.
L’examen de ces différents solides au travers de montages optiques permettra d’apprécier les différences entre milieu ordonné et désordonné.
L’expérience de refroidissement de la vanilline permettra d’appréhender les
conditions qui déterminent le processus de cristallisation.
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’évolution
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 pointure et une taille à partir d’empreinte. Telles seront les missions des élèves « apprentis-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.
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Exposés
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 tétramètre, une année lumière, ou dans le domaine de l’infiniment
petit : le nanomètre ou le picomètre ?
Au cours de l’exposé nous nous ferons une idée de la taille des planètes, des
étoiles, de la distance qui nous sépare, et nous comprendrons mieux les images
fabuleuses transmises par les télescopes. Nous découvrirons la petitesse des acariens, des bactéries, des molécules et des atomes.
L’eau : fragile et indispensable
Alors que la population mondiale augmente et que nos besoins en eau explosent, nous vous proposons une réflexion globale autour de nos usages de l’eau.
Quelles en sont les ressources ? Où sont-elles disponibles ? Comment préserver
et économiser ce bien essentiel à la vie ?
Les enjeux énergétiques du XXIème siècle
L’énergie est vitale pour l’homme qui en consomme depuis toujours de différentes manières. Elle est essentielle au développement économique et à l’amélioration des conditions de vie. Mais en ce début du 21ème siècle quelles sont les
énergies disponibles ?
Comment relever le défi de produire l’énergie dont nous avons besoin en respectant l’environnement et les ressources pour les générations futures ?
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Jeu interactif
Champion de sciences
Un jeu de questions interactif, qui permet de réviser ou d’apprendre des faits de sciences, des inventions techniques, des chiffres, des dates de découverte scientifiques.
Qu’est ce qu’un triangle isocèle ?
Qui a inventé la pile électrique ?
Quel est l’âge de la Terre ?
Qu’a inventé Alfred Nobel ?
Qu’est-ce qu’un Tokamak ?
Munis de «zapettes», à vous de jouer... Qui va gagner ?
Les films
Vous pourrez choisir un ou plusieurs films pour compléter le programme de votre journée. Nous
vous proposons un catalogue de films adaptés au niveau de vos élèves, sur les sujets abordés dans
le musée ou les ateliers (énergie, eau potable, climat...) ou sur d’autres sujets scientifiques (biologie,
archéologie, histoire des sciences...)
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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