10 H. Objectifs : Plus spécifiquement dans cette séquence, l élève apprendra à :

Transcription

1 Planification Séquence 22 : Photosynthèse et respiration des végétaux Durée : 7-8 périodes Ce document est un regroupement des informations contenues sur le site ciip-esper.ch. Il ne s agit pas de court-circuiter ce site, mais de rendre ses informations plus accessibles avec un document linéaire. De plus, il ne s agit pas d un document rigide, mais plutôt d un outil visant à faciliter le travail de l enseignant. Sentez-vous libre de modifier l approche ou l ordre des éléments abordés. Résumé : Une approche expérimentale permettra à l élève de connaître les composants du processus de photosynthèse, à mettre en lien avec le premier maillon de toute chaîne alimentaire, pour répondre à la question "Comment se nourrissent et respirent les végétaux?". Les conditions essentielles de réalisation d une expérimentation scientifique seront travaillées et établies durant la séquence : formulation d un problème et d une hypothèse, variation d un seul paramètre, présence d un témoin, ainsi que l ensemble d une démarche expérimentale. 10 H Objectifs : Plus spécifiquement dans cette séquence, l élève apprendra à : comprendre comment les végétaux se nourrissent ; expliquer le processus de photosynthèse; L élève s exercera aussi à : concevoir et réaliser une expérience ; présenter les résultats d une expérience en rédigeant un rapport ; analyser des résultats d expérience ; créer un modèle (processus de photosynthèse). 1

2 Activités Objectifs et déroulement Difficultés de l élève Fait Activité 1 L introduction permet une mise en lien avec les chaînes alimentaires et une Conceptions erronées ou Tous les êtres formulation d hypothèses sur la nutrition des plantes. lacunaires : vivants se nourrissent. Objectifs : Se nourrir = manger, alors que manger signifie avaler un Fiche de Rappeler la notion de chaîne alimentaire vue en 9 e aliment pour se nourrir après travail : S 22-3 Formuler des hypothèses sur la nutrition des plantes, premiers maillons des l avoir mâché, ce qui implique et chaînes alimentaires la présence d une bouche Transposer dans le cadre des modèles de chaînes et de réseaux alimentaires déjà étudiés et se nourrir correspond à l absorption des aliments pour obtenir de l énergie. Limites et niveau de formulation Les composants du processus de la photosynthèse mentionnés peuvent l'être avec des mots courants (ex : gaz carbonique, sucre ou nourriture), des mots scientifiques (ex : dioxyde de carbone, glucose) ou des formules chimiques (ex : CO 2 ). Matériel : pas de matériel pour cette activité. Partie 1 : Partie 1 : Se nourrir ou manger? Les élèves effectuent l activité sur la Fiche de travail (corrigé) jusqu à la question 4. Là, si nécessaire, la distinction entre "se nourrir" (caractéristique essentielle du vivant) et "manger" est explicitée. Partie 2 : Comment les végétaux se nourrissent-ils? Les élèves émettent ensuite individuellement des hypothèses sur la nourriture des végétaux à la question 5. Les hypothèses sont mises en commun dans la classe et chaque élève complète la question 5. Une discussion guidée par l enseignant sur la validité des hypothèses termine l activité et la classe retient une série d hypothèses valables, que chaque élève note dans la 2

3 question 6. L enseignant doit être attentif au choix des hypothèses retenues, en veillant à favoriser les paramètres H 2 O, CO 2, O 2, amidon et respiration. Activité 2 Concevoir et créer une expérience. Fiches de travail : 22-5, 22-6, 22-7 et Les élèves sont confrontés à quelques conditions nécessaires à la réalisation d une expérience scientifique puis conçoivent une expérience pour tester les hypothèses de l activité 1, avec différents guidages possibles. Objectifs : Etablissement des critères fondamentaux de réalisation d une expérimentation scientifique Choix du matériel et prévision du protocole expérimental Variable didactique (différenciation) 3 procédures différentes sont possibles, selon le niveau et les conditions matérielles : distribution de protocoles, disponibles dans "Documents classe" ; distribution de cartes-outils comme aide à la création de protocoles (la liste du matériel étant à adapter en fonction des disponibilités), disponibles dans "Documents classe" ; recherche de protocoles existants (Internet). Matériel : Voir les protocoles à disposition dans "Documents classe" Partie 1 : Les conditions nécessaires à une expérience L introduction permet d établir les conditions essentielles à la réalisation d une expérience scientifique valable : schématisation des montages (exp.1), 3 Difficultés : Formulation des hypothèses Connaissance du matériel et des limites expérimentales (il est possible de barrer sur la liste de matériel proposée) Capacité à créer un protocole.

4 choix d une seule variable (exp.2), présence d un témoin (exp.3), prise de mesures (exp.4) nombre de mesures (exp.5) Un corrigé est à disposition dans "Fiches de travail et corrigés" Si cela a déjà été traité, cette fiche peut être supprimée Partie 2 : Elaboration d'un protocole Les élèves sont ensuite répartis en groupes. Le nombre de groupes dépend du nombre d hypothèses testables formulées lors de l activité 1 (fin de la fiche 22-4). Chaque groupe choisit un des éléments formulés dans l activité 1 et formule l hypothèse et la question clairement. Le protocole est créé avec l aide éventuelle du verso de la page ou de documents annexes. L enseignant valide la fiche de création de l expérience, où les points suivants sont vérifiés : formulation claire d une hypothèse et d un problème, variation d un seul paramètre, présence d un témoin Des protocoles sont à disposition dans "Documents classe" ou sur des liens Internet. Quelques groupes peuvent tester la même hypothèse et débattre des différences de leurs protocoles expérimentaux ou, si les protocoles sont identiques, débattre des différences de résultats obtenues. La forme choisie pour la présentation des résultats est annoncée à cette étape du travail : compte-rendu écrit ou oral, affiche, diaporama, 4

5 Activité 3 Réalisation de l expérience. Pas de fiche, les élèves rédigent leur compte-rendu. Cette activité ne possède pas de fiche de travail. Objectifs de l activité Suivre un protocole, relever des mesures, présenter ses résultats et rédiger un compte-rendu. Variable didactique (différenciation) Une explication ou une démonstration du fonctionnement des réactifs (Lugol, eau de chaux, ) peut être effectuée par l enseignant Limites et niveau de formulation Il est nécessaire d orienter les élèves sur des expériences réalisables avec le matériel à disposition et dans le temps prévu La précision des mesures est à évaluer selon les expériences Matériel : Selon les protocoles créés par les élèves. Deux plants au minimum sont à prévoir par groupe d'élèves. Les plants adaptés sont les haricots, les fraisiers,... ou des élodées pour des expériences à réaliser dans l'eau. Les haricots peuvent être semés 3 semaines avant la réalisation des expériences dans un gobelet rempli d'un fond de terre. Ces semis peuvent être réalisés en classe par les élèves. Conceptions erronées ou lacunaires: Difficultés : Savoir effectuer des mesures et leur relevé Autonomie dans le travail de groupe 5

6 Cette activité ne possède pas de fiche de travail. Partie 1 : Réalisation d'une expérience Il faut prévoir la durée de réalisation des expériences (cours intermédiaires éventuels, ), la fréquence du suivi des résultats (mesures à effectuer hors cours de sciences, ), l accessibilité aux montages expérimentaux (hors cours de sciences) Si un cours intermédiaire est nécessaire à la durée de réalisation des expériences, il est intéressant de réaliser l observation des stomates au microscope selon le protocole n 3 proposé dans "Documents classe" Si tous les paramètres ne peuvent pas être testés en classe, des résultats d expérience peuvent être distribués pour analyse. Partie 2 : Compte-rendu Le compte-rendu sera réalisé avec l aide éventuelle de la Fiche de synthèse "Rédiger un rapport". Activité 4 La photosynthèse : résultats et conclusion de la classe Fiches de travail :22-9 et Les élèves mettent en commun leurs résultats expérimentaux. Objectifs : Présenter les résultats expérimentaux de chaque groupe et compiler les conclusions de toute la classe Déterminer les réactifs de la photosynthèse en vocabulaire courant Respecter les règles du débat lors de la présentation des résultats Conceptions erronées ou lacunaires: Pas de difficultés signalées, mais certaines peuvent apparaître selon les hypothèses testées par certains groupes. 6

7 Variable didactique (différenciation) Discuter de l'influence des conditions de réalisation des expériences sur les résultats obtenus, des problèmes rencontrés,... Matériel : pas de matériel nécessaire Partie 1 : Mise en commun des résultats expérimentaux Un tableau récapitulatif des conclusions est réalisé pour toute la classe Les "résultats et conclusions" se résument à une phrase du genre "Le/la [facteur testé] est nécessaire / n est pas nécessaire à la croissance de la plante." Le phénomène découvert est maintenant nommé "photosynthèse". La présentation peut se faire oralement, sous forme de rapport ou d affiche. Activité 5 Modèle Fiches de travail : 22-11, 22-12, et La synthèse des découvertes réalisées lors des expériences amène une modélisation du phénomène de la photosynthèse. La respiration est ajoutée en complément. Objectifs : Formuler la réaction-bilan (composants, lumière) de la photosynthèse en lien avec les différentes parties de la plante et comme réaction chimique essentielle à la vie de tous les êtres vivants Faire le lien avec la respiration des végétaux Modéliser sous différentes formes les processus de photosynthèse et de respiration (N1) Conceptions erronées ou lacunaires: Pas de difficulté majeure. 7

8 Variable didactique (différenciation) Partie 1 : La photosynthèse Cette activité conclut et établit la photosynthèse comme processus de nutrition des végétaux. En repartant des résultats collectés dans l activité précédente, l enseignant peut demander aux élèves en début de cette activité quels sont les composants du processus de la photosynthèse et comment les végétaux ont accès aux réactifs. Le schéma bilan de la photosynthèse est ensuite rempli collectivement et contrôlé par l enseignant. Un corrigé est à disposition. Partie 2 : La respiration La respiration ainsi que les organes d entrée des réactifs peuvent avoir été traités dans certaines expériences réalisées par les élèves. Si ce n est pas le cas, ces éléments sont amenés par l enseignant. Un corrigé est à disposition. Partie 3 : Autres modèles Le travail de transposition du processus de la photosynthèse dans différents modèles (équation bilan avec des mots, modèle moléculaire, équation avec des symboles chimiques) termine l activité pour les élèves de Niv. 1 ; Ce travail fait le lien avec les modèles découverts dans la séquence 2 Modèle moléculaire et avec les réactions chimiques de la séquence 4 Transformations chimique et physique et peut être réalisé à domicile. Un corrigé est à disposition. 8

9 Limites et niveau de formulation La réaction de la photosynthèse est abordée en la formulant avec des mots uniquement en Niv.2. La formulation chimique est à réserver au Niv. 1 (avec éventuellement équilibrage stoechiométrique). Matériel : pas de matériel Partie 1 : La photosynthèse Cette activité conclut et établit la photosynthèse comme processus de nutrition des végétaux. En repartant des résultats collectés dans l activité précédente, l enseignant peut demander aux élèves en début de cette activité quels sont les composants du processus de la photosynthèse et comment les végétaux ont accès aux réactifs. Le schéma bilan de la photosynthèse est ensuite rempli collectivement et contrôlé par l enseignant. Un corrigé est à disposition. Partie 2 : La respiration La respiration ainsi que les organes d entrée des réactifs peuvent avoir été traités dans certaines expériences réalisées par les élèves. Si ce n est pas le cas, ces éléments sont amenés par l enseignant. Un corrigé est à disposition. Partie 3 : Autres modèles Le travail de transposition du processus de la photosynthèse dans différents modèles (équation bilan avec des mots, modèle moléculaire, équation avec des symboles chimiques) termine l activité pour les élèves de Niv. 1 ; 9

10 Ce travail fait le lien avec les modèles découverts dans la séquence 2 Modèle moléculaire et avec les réactions chimiques de la séquence 4 Transformations physiques et chimiques et peut être réalisé à domicile. Un corrigé est à disposition. 10