Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux

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1 Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux 1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO Partie : Respiration et occupation des milieux de vie Notions contenus Compétences Exemples d activités Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone. [Ecole primaire : fiche 13, cycle 2 et 3] [Physique-chimie : air, 4 e ] Reconnaître qu un être vivant respire par l existence de l absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone dans le milieu. Mettre en évidence l absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone par un être vivant. Ra/Re - conception et réalisation d expérimentation assistée par ordinateur (ExAO) pour mettre en évidence la consommation de dioxygène par un être vivant. Ra/Re mise en évidence à l aide du test à l eau de chaux du rejet de dioxyde de carbone par un être vivant. 2. PLACE DE L ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION Chapitre I : Comment la respiration est-elle repérable chez les êtres vivants? 1. Recherche d une activité respiratoire chez les animaux de milieux différents 2. Recherche d une activité respiratoire chez les plantes Chapitre II : Comment les animaux respirent-ils dans leur milieu de vie? Chapitre III : En quoi l occupation des milieux de vie est-elle influencée par la respiration? PIERRON 2006 Page 1 sur 14

2 3. PRESENTATION DE L ACTIVITE - Objectifs de connaissances Respiration ; respiration chez les végétaux ; absorption de dioxygène ; rejet de dioxyde de carbone - Objectifs méthodologiques et/ou technologiques Rendre compte à l écrit et à l oral d expérimentations réalisées (Communiquer) - Liste du matériel Pour la classe : - Graines de blé ou graines de maïs (volume : 10 cl par poste de travail ) - 2 bacs à germination Bioset Réf (à multiplier par le nombre de TP réalisés) - Solution de Knop Réf Par poste de travail : PIERRON 2006 Page 2 sur 14

3 Poste de travail 1 «Recherche d absorption de dioxygène par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif assisté par ordinateur (ExAO)» - Ordinateur - Interface Orphy USB Réf Capsule oxymétrique air/eau Réf Lot de 5 enceintes Réf Graines de blé ou de maïs germées (env. 10 cl) Poste de travail 2 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif assisté par ordinateur (ExAO)» - Ordinateur - Interface Orphy USB Réf Capsule CO2 air Réf Lot de 5 enceintes Réf Graines de blé ou maïs germées (env 10 cl) Présentation de la sonde dioxyde de carbone (poste de travail 2) Montage avec la sonde dioxygène (poste de travail 1) PIERRON 2006 Page 3 sur 14

4 Poste de travail 3 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un réactif : l eau de chaux» - Eau de chaux 1l Réf tubes de Roux Réf bouchons Réf (lot de 10) - 2 supports statif Réf noix double Réf pinces en fourche à 1 doigt Réf ou 1 portoir en matière plastique Réf Graines de blé ou maïs germées (env 30 cl) Poste de travail 4 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un réactif : le rouge de crésol» - Rouge de crésol en solution 125 ml Réf tubes de Roux VB Réf bouchons Réf (lot de 10) - 2 supports statif Réf noix double Réf pinces en fourche à 1 doigt Réf ou 1 portoir en matière plastique Réf Graines de blé ou maïs germées (env 30 cl) Environnement proposé pour la mise en commun des résultats : - Vidéoprojecteur - Caméra flexible Didacam Réf ou appareil photo numérique - Ordinateur - Fiche technique Mettre en germination les graines 3 à 4 jours avant l activité, à température ambiante, en donnant du liquide de Knop. Sélectionner celles qui n ont pas de parties vertes. Réaliser des expérimentations ExAO à l avance ou disposer de celles fournies dans cette fiche afin de disposer de courbes de référence en plus de celles réalisées en direct. Réaliser les expérimentations eau de chaux et/ou rouge de crésol quelques heures à l avance afin de disposer des résultats pour la séance de TP (ou utiliser celles d une classe précédente). PIERRON 2006 Page 4 sur 14

5 - Intégration pédagogique 1. L esprit du programme pour cette notion n est pas de montrer qu un être vivant (animal ou végétal) respire (cela a été discuté à l école primaire et semble évident) mais de mettre l accent sur la façon de le montrer à travers la modification de la composition de l air par les êtres vivants. 2. On part ainsi du fait que l air contient différents gaz, principalement du diazote, du dioxyde de carbone et du dioxygène et de l existence d outils et de techniques simples pour en mesurer ou en estimer la teneur dans l air (on pourra partir d une expérience historique sur la respiration par exemple ou simplement de la présentation du matériel à disposition : eau de chaux, rouge de crésol, sonde oxymétrique et carboxymétrique). 3. Organisation de la séance : le TP comporte 4 postes de travail (certains postes pourront être multipliés en fonction du matériel disponible). Le travail s effectue par petit groupe (2 à 3 élèves). Chaque groupe n est concerné que par un seul poste. On peut imaginer de coupler ce TP avec le TP1 «mise en évidence de la respiration chez les animaux», en ajoutant ainsi simplement quelques postes de travail (mais cela suppose de disposer de plusieurs postes ExAO). Les postes 3 et 4 pourront être préparés à l avance dans l objectif d utiliser les résultats obtenus pendant la même séance. Afin de ne pas faire réaliser le montage aux élèves «pour rien», on leur proposera (après qu ils aient réalisé le leur) un montage réalisé par un groupe de travail d une autre classe (dans les jours précédents) ; le leur servant pour une classe à venir. 4. Au niveau des objectifs méthodologiques et technologiques, le choix est ici de donner au départ les dispositifs manipulatoires et donc de mettre l accent sur la restitution à l écrit et à l oral d expérimentations réalisées, notamment à l ensemble de la classe. On pourra noter que la restitution à la classe donne ici tout son sens à ce travail de compte-rendu, d autant que le restant de la classe n a pas réalisé cette manipulation. La restitution pourra s effectuer lors de la séance suivante. Dans ce cas, on pourra utilement vidéo projeter des photos des expérimentations réalisées avec les résultats obtenus. PIERRON 2006 Page 5 sur 14

6 Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluations expérimentales S.V.T. Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux Poste de travail 1 «Recherche d absorption de dioxygène par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif de mesure assisté par ordinateur (ExAO)» Votre objectif est d expliquer à la classe comment montrer que des végétaux respirent en réalisant les manipulations proposées ici, en rédigeant un compte-rendu de ce travail puis en le présentant à la classe. Vous disposez du matériel suivant : - ordinateur avec logiciel de visualisation des mesures ExAO - sonde à dioxygène reliée à une interface ExAO - un récipient avec du scotch pour le rendre étanche - graines de blé ou de maïs germées 1. Réalisez une série de mesures de la teneur en dioxygène avec l enceinte vide (témoin). Pour ceci, réalisez le montage montré sur la photographie ci-contre puis appelez le professeur. Démarrez ensuite les mesures pour une durée de 10 minutes. Commencez par répondre à la question Réalisez une mesure de la teneur en dioxygène avec l enceinte contenant des graines germées. Pour ceci, repérez le niveau de l enceinte où arrive la sonde à dioxygène et remplissez l enceinte de graines germées jusqu à ce niveau. Appelez le professeur puis démarrez la mesure pour une durée de 10 minutes. 3. Rédigez un compte-rendu de votre travail de recherche qui explique comment on peut montrer que les végétaux respirent : - en reprenant le titre de ce poste de travail ; - en décrivant ensuite le dispositif de mesure sous forme de deux schémas annotés ; - en imprimant les courbes obtenues et en les collant à la suite ; - en rédigeant une comparaison des résultats obtenus avec et sans graines germées ; - en reliant le résultat de cette comparaison avec la respiration de ces végétaux. 4. Présentez votre travail à la classe. PIERRON 2006 Page 6 sur 14

7 Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluations expérimentales S.V.T. Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux Poste de travail 2 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif assisté par ordinateur (ExAO)» Votre objectif est d expliquer à la classe comment montrer que des végétaux respirent en réalisant les manipulations proposées ici, en rédigeant un compte-rendu de ce travail puis en le présentant à la classe. Vous disposez du matériel suivant : - ordinateur avec logiciel de visualisation des mesures ExAO - sonde à dioxyde de carbone reliée à une interface ExAO - un récipient avec du scotch pour le rendre étanche - graines de blé ou de maïs germées 1. Réalisez une série de mesures témoin de la teneur en dioxyde de carbone avec l enceinte vide. Pour ceci, placez la sonde dans le récipient fourni puis appelez le professeur. Démarrez ensuite les mesures pour une durée de 10minutes.Commencez par répondre à la question Réalisez une mesure de la teneur en dioxyde de carbone avec l enceinte contenant des graines de germées. Pour ceci, repérez le niveau de l enceinte où arrive la sonde à dioxyde de carbone et remplissez l enceinte de graines germées jusqu à ce niveau. Appelez le professeur puis démarrez la mesure pour une durée de 10 minutes. 3. Rédigez un compte-rendu de votre travail de recherche qui explique comment on peut montrer que les végétaux respirent : - en reprenant le titre de ce poste de travail ; - en décrivant ensuite le dispositif de mesure sous forme de deux schémas annotés ; - en imprimant les courbes obtenues et en les collant à la suite ; - en rédigeant une comparaison des résultats obtenus avec et sans graines germées ; - en reliant le résultat de cette comparaison avec la respiration de ces végétaux. 4. Présentez votre travail à la classe. PIERRON 2006 Page 7 sur 14

8 Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluations expérimentales S.V.T. Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux Poste de travail 3 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un réactif : l eau de chaux» Votre objectif est d expliquer à la classe comment montrer que des végétaux respirent en réalisant les manipulations proposées ici, en rédigeant un compte-rendu de ce travail puis en le présentant à la classe. Vous disposez du matériel suivant : - test à l eau de chaux (fournie dans un bécher) - 2 tubes avec leur support - graines de blé ou de maïs germées 1. Réalisez le montage présenté sur la photographie ci-contre : -en veillant à bien respecter le même niveau de l eau de chaux dans les 2 tubes ; -en refermant bien les tubes avec le bouchon fourni Appelez ensuite le professeur et commencez par répondre à la question Rédigez un compte-rendu de votre travail de recherche qui explique comment on peut montrer que les végétaux respirent : - en reprenant le titre de ce poste de travail ; - en décrivant ensuite le montage réalisé sous forme d un schéma annoté ; - en ajoutant ensuite en dessous un 2 e schéma avec les résultats obtenus après une journée ( à partir du même montage réalisé par un groupe de travail d une autre classe ; le votre servant pour une classe suivante); - en rédigeant une comparaison des résultats obtenus avec et sans graines germées ; - en reliant le résultat de cette comparaison avec la respiration de ces végétaux. 3. Présentez votre travail à la classe. Montage pour le test à l eau de chaux (avec graines de maïs germées) PIERRON 2006 Page 8 sur 14

9 Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluations expérimentales S.V.T. Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux Poste de travail 4 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un réactif : le rouge de crésol» Votre objectif est d expliquer à la classe comment montrer que des végétaux respirent en réalisant les manipulations proposées ici, en rédigeant un compte-rendu de ce travail puis en le présentant à la classe. Vous disposez du matériel suivant : -test au rouge de crésol (fourni dans un récipient fermé) -2 tubes avec leur support -graines de blé ou de maïs germées 1. Réalisez le montage présenté sur la photographie ci-contre : -en veillant à bien respecter le même niveau du rouge de crésol dans les 2 tubes ; -en refermant bien les tubes avec le bouchon fourni Appelez ensuite le professeur et commencez par répondre à la question Rédigez un compte-rendu de votre travail de recherche qui explique comment on peut montrer que les végétaux respirent : -en reprenant le titre de ce poste de travail ; -en décrivant ensuite le montage réalisé sous forme d un schéma annoté ; -en ajoutant ensuite en dessous un 2 e schéma avec les résultats obtenus après une journée ( à partir du même montage réalisé par un groupe de travail d une autre classe ; le votre servant pour une classe suivante); -en rédigeant une comparaison des résultats obtenus avec et sans graines germées -en reliant le résultat de cette comparaison avec la respiration de ces végétaux. 3. Présentez votre travail à la classe. Montage pour le test au rouge de crésol (avec graines de blé germées) PIERRON 2006 Page 9 sur 14

10 FICHE ELEVE CORRIGÉE Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux Poste de travail 1 «Recherche d absorption de dioxygène par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif de mesure assisté par ordinateur (ExAO)» Exemple de résultats de mesures avec le blé : Teneur en dioxygène dans l enceinte : Enceinte vide Enceinte avec graines germées Exemple de compte-rendu : Afin de montrer que des végétaux respirent, nous avons recherché l absorption de dioxygène par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif de mesure assisté par ordinateur (ExAO). Nous avons réalisé deux séries de mesures, l une avec graines germées et l autre avec le même dispositif mais sans graines (c est le témoin) : si les mesures donnent des résultats différents, ce sera donc lié à la présence ou non de graines germées. Présentation des schémas des deux montages et courbes obtenues. On peut mesurer que dans l enceinte avec graines germées, la teneur en dioxygène dans l air diminue plus rapidement (de 21 % à 18,5 % en 10 minutes) que dans l enceinte vide (de 21 à 20 % en 10 minutes ; cette dernière diminution est liée au fonctionnement de la sonde) : les graines germées sont donc responsables de cette diminution. Cette diminution peut s expliquer par une absorption du dioxygène par ces graines germées et donc permet de montrer que ces végétaux respirent. PIERRON 2006 Page 10 sur 14

11 Poste de travail 2 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un dispositif assisté par ordinateur (ExAO)» Exemple de résultats de mesures avec le maïs : Teneur en dioxyde de carbone dans l enceinte : Enceinte vide Enceinte avec graines germées PIERRON 2006 Page 11 sur 14

12 Poste de travail 3 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un réactif : l eau de chaux» Exemple de résultats de mesures avec le maïs : Montage au début Après 1 journée PIERRON 2006 Page 12 sur 14

13 Poste de travail 4 «Recherche de rejet de dioxyde de carbone par des graines de blé/maïs germées en utilisant un réactif : le rouge de crésol» Exemples de résultats avec le blé germé : Montage au début Après une journée PIERRON 2006 Page 13 sur 14

14 Fiche professeur- 5 e Activité 20 : Mise en évidence de la respiration chez des végétaux PISTES D EVALUATION : l évaluation porte sur la compétence «Rendre compte à l écrit et à l oral d expérimentations réalisées» (Communiquer) POUR CHACUN DES POSTES DE TRAVAIL : CRITERES D EVALUATION BAREME RESULTATS Le compte-rendu écrit comporte - l objectif principal du poste de travail 2 - les montages réalisées sous forme de schéma annotés 6 - une comparaison des résultats obtenus avec et sans graines germées - un bilan rédigé qui explique comment on peut montrer que les végétaux respirent Le compte-rendu est rédigé avec des phrases grammaticalement correctes La restitution orale reprend de façon claire les différentes parties du compte-rendu écrit TOTAL 20 PIERRON 2006 Page 14 sur 14

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