THEME SANTE Problème : Quel diagnostic médical pour Madame X?

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1 THEME SANTE Problème : Quel diagnostic médical pour Madame X? Situation de départ qui va guider toute la progression et donner du sens (ou de l intérêt?!!) aux notions envisagées sur le thème de la santé : Quel diagnostic médical pour Madame X? Activité 1 (en ½ groupe) :1H25 Matériel : Ordi+ connexion internet par binôme Objectifs : - Mener des recherches documentaires. - Notions : principe actif, excipient, formulation. Madame X a très mal au bas ventre depuis quelques mois. Madame X étant très stressée par sa vie quotidienne (elle a d ailleurs une hernie hiatale qui pourrait être favorisée par ce stress), son médecin généraliste lui prescrit des médicaments pour réguler le transit. Pensant que la douleur pourrait être aussi d ordre musculaire (Madame X ayant repris des activités sportives depuis peu), il lui prescrit du «Doliprane». Il lui conseille cependant de venir consulter à nouveau si la douleur persiste. Arrivée chez le pharmacien, Madame X se voit proposer un générique du doliprane. Ne sachant pas trop ce qu est un générique (même si de nombreuses campagnes d informations à ce sujet ont été menées!!), elle hésite à accepter. Son pharmacien lui affirme que le générique contient le même principe actif que le «princeps». Pour elle, tous ces mots sont incompréhensibles!! Consigne : Vous allez aider Madame X à prendre une décision «raisonnée» (qui s appuie sur des informations «crédibles» i.e scientifiques). Vous rédigerez donc une réponse claire et raisonnée pour aider Madame X à faire son choix (doliprane ou générique?) en allant trouver des informations pertinentes sur des sites fiables. Vous citerez les sites consultés. A la maison +CDI : (1H30) Objectifs : - Travailler l expression écrite. - Elaborer une argumentation en utilisant des informations pertinentes par rapport au problème posé. - Travailler l oral et l argumentation pour justifier ses choix. Présentation des réponses des élèves et travail à partir de ces dernières (FLEXCAM) synthèse de toutes les notions (principe actif, excipient, formulation, intérêt de l excipient, effet allergène de certains excipients) qui auront émergé dans le cadre de cette activité. = Chapitre I : UN MEDICAMENT PRINCEPS ET SES GENERIQUES) Activité 2 : (45min en demi-groupe + 35 min de synthèse collective) Matériel : Ordi+ connexion internet par binôme 1/12

2 Objectif - Evaluation formative pour vérifier l acquisition des notions du chapitre I : (par binôme) Madame X forte de ces nouvelles connaissances sur les médicaments, se demande si son médecin généraliste n aurait pas dû lui prescrire de «l aspirine». Elle a entendu dire que l aspirine était un médicament plus actif sur les douleurs que le «doliprane». Une amie consultée lui affirme que c est la même chose car «l aspirine» est selon elle «un générique» du doliprane. Cette amie a-t-elle raison? Vous élaborerez une réponse argumentée qui s appuie sur des informations pertinentes que vous pourrez aller chercher sur internet. Synthèse : la recherche des élèves doit donc les conduire au principe actif pour chacun des médicaments, le paracétamol pour le doliprane et l acide acétylsalicylique pour l aspirine. En utilisant les informations de certains élèves qui auront voulu donner des précisions sur ces deux principes actifs, le mot molécule devrait apparaitre et la formule chimique (peut être?) précisée. Il sera donc alors légitime de demander aux élèves : QU EST-CE QU UNE MOLECULE? Les laisser parler. On devrait, aboutir par un questionnement «pertinent» (?!!) à «Une molécule est un assemblage d atomes». Leur poser la question «COMMENT LES ATOMES S ASSEMBLENT-ILS DANS UNE MOLECULE?» Leur préciser que toutes les notions qui seront abordées dans les chapitres II) et III), leur permettront de répondre à cette question? CHAPITRE II : QU EST-CE QU UN ATOME? (LA STRUCTURE D UN ATOME) Activité 3 : 1H00 en classe entière avec FLEXCAM pour partir des écrits des élèves. -la structure de l atome Voir feuille jointe. TP 1 : (1H25) Matériel : Document avec étiquette des diverses formulation de l aspirine, informations sur le ph de l intestin et de l estomac et la façon dont le principe actif est véhiculé dans l organisme + chariot avec phmètre, comprimés aspirine ph8 et du Rhône 500, solutions acides et basiques, bécher..). Objectif -Rôle d un excipient «Ecrire et réaliser un protocole expérimental pour montrer à Madame X que si elle choisit de prendre l aspirine plutôt que le doliprane, il serait préférable pour elle (si l on considère ses problèmes gastrique) d utiliser l aspirine ph8 plutôt que l aspirine du rhône500?» 25min : Poser la question aux élèves : «Quelle est la formulation de COLOPEG, médicament sur lequel nous reviendrons dans le cadre du TP2?» 2/12

3 Après lecture de l étiquette, poser la question : qu est ce que le chlorure de sodium (fait partie des substances apparaissant dans la formulation)? (Document distribué car pas de salles info accessibles en classe entière..dommage) Qu est ce qu un ion monoatomique? 1H25 : Synthèse : La structure de l atome. Séance en demi-groupe (1H25) 15 min pour préciser la notion d élément puis affirmer que pour comprendre comment les atomes s assemblent dans une molécule, il faut comprendre aussi comment sont classés les éléments dans cette classification périodique qu ils voient depuis le collège. Activité 4 : (1H10) -Comprendre comment sont classés les éléments chimiques (voir fichier joint). = Chapitre III : La classification périodique des éléments. Classe entière : (1H00) Début de synthèse classification périodique (tout sauf règles du duet et de l octet). TP 2 : (1H25) Objectif -Préparation d une solution de concentration fixée en soluté par dissolution de ce soluté. PREMIERE ETAPE : (10 min individuel + 5 min collectif) Madame X a toujours très mal au bas ventre et son médecin généraliste préfère vérifier qu il n y a pas de problèmes sérieux du côté du colon ou des intestins de sa patiente. Pour cela il l adresse à un spécialiste du système digestif, un gastroentérologue. Ce dernier trouve légitime de pratiquer deux examens sous anesthésie générale : le premier permettra de vérifier la paroi de l estomac de sa patiente et le deuxième ses intestins. Madame X devra donc réaliser une fibroscopie et une coloscopie. Pour que cet examen se déroule de façon optimale, les intestins de la patiente devront être mis au repos pendant quatre jours (grâce à un régime alimentaire particulier) et la patiente devra boire la veille de l examen, quatre litres d une solution qu elle devra elle-même préparer. La veille de l examen Madame X prépare donc les quatre litres de solution COLOPEG. Elle dispose de quatre sachets renfermant une masse identique de COLOPEG. Le contenant mis à sa disposition permet de préparer un litre de solution par dissolution du contenu d un sachet. Madame X commence alors à boire un verre de cette solution toutes les dix minutes (les quatre litres doivent être bus en cinq heures). Après avoir bu le premier litre, Madame X se demande comment elle va pouvoir avaler autant de liquide en si peu de temps?!! Elle se demande s il ne serait pas préférable qu elle dissolve les trois sachets restants pour former un litre de solution, elle aurait ainsi consommé la masse voulue de principe actif. Cela vous semble-t-il raisonnable? Pourquoi? DEUXIEME ETAPE : (45 min) «Ecrire et réaliser un protocole expérimental permettant de montrer visuellement à Madame X que la solution qu elle veut préparer n a pas la concentration souhaitée et donc n aura pas l effet attendu?» 3/12

4 TROISIEME ETAPE : (20 min) «Comment un technicien chimiste prépare-t-il par dissolution une solution de concentration fixée?» technique de préparation d une solution par un technicien en chimie s appuyant sur la vidéo d I.Tarride (5 min) puis écriture du protocole expérimental (15 min). Classe entière (2H00) 1H00 : Exercices chapitre I +II Activité 5 : (1H00 en classe entière) Règles du duet et de l octet Activité 6 : à faire à la maison : (1H30 ) -Préparation d une solution de concentration fixée en soluté apporté par dilution d une solution mère. Madame Y, la voisine de madame X, s est vue elle aussi prescrire une coloscopie (sa mère ayant eu un cancer du colon et sa sœur un polype au colon). La veille de l examen elle doit donc aussi fabriquer la solution de COLOPEG. Ayant mal lu la notice, et se laissant influencer par le contenant de un litre associé aux quatre sachets, elle dissout les quatre sachets dans environ un litre d eau. Elle ne comprend pas alors pourquoi sa voisine lui avait parlé de quatre litres de solution. Après avoir regardé avec plus d attention la notice, elle s aperçoit de son erreur. Ne souhaitant pas aller acheter une nouvelle boite de COLOPEG, elle se demande ce qu elle peut faire à partir de la solution de COLOPEG qu elle a fabriquée pour obtenir les quatre litres de solution de COLOPEG à la bonne concentration. Sachant qu elle dispose de la solution préparée et d un verre doseur de cuisine, écrivez à l attention de Madame Y un protocole pour qu elle puisse réparer son erreur. TP 3 : (1H25) -Préparation d une solution de concentration fixée en soluté apporté par dilution d une solution mère. Matériel : FLEXCAM + chariot avec fiole jaugée de 50 ml + pipettes de diverses contenances + pipette graduées PREMIERE ETAPE : (15 min) Etude des protocoles proposés par les élèves dans le cadre de l activité 6 : utilisation de la FLEXCAM pour partir des travaux des élèves. DEUXIEME ETAPE : (15 min) «J ai préparé pour vous par dissolution, un litre de solution aqueuse de sirop. Cette solution étant trop concentrée en sirop, proposer une méthode expérimentale pour obtenir à partir de cette solution, un litre de solution de sirop dix fois moins concentrée» (10 min par binôme puis discussion (5 min)). (Evaluation formative de la première étape) TROISIEME ETAPE : (50 min) 4/12

5 «Avec le matériel que vous choisirez parmi celui proposé (fiole jaugée de 50 ml + pipettes de diverses contenances + pipette graduées), préparer la solution fille souhaitée comme un vrai technicien de laboratoire». (50 min) = Passer la video d I.Taride sur la technique de dilution (5 min) Laisser les élèves manipuler (ils pourront évaluer leur dilution en comparant la couleur de leur solution à celle de l échelle de teinte préparée par l enseignante) (A TESTER?!)(45 min) + Compterendu sur lequel apparaitra le protocole expérimental réalisé. (1H00) Evaluation sommative Chapitre I) II) + cours chapitre III) Synthèse : CHAPITRE IV : Préparation d une solution de concentration fixée en soluté apporté (1H00) Activité 7 : demi-groupe pour recherches internet (1H25) Objectifs : -Recherche documentaires pour comprendre la différence entre radiographie et échographie. -Elaboration d un exposé succinct à partir des informations collectées. Madame X, après avoir avalé les quatre litres de solution COLOPEG, pense à l examen qu elle va subir le lendemain. L anesthésie la stresse un peu et elle se demande si le médecin n aurait pas pu lui prescrire un examen plus confortable (pas d anesthésie!!). Elle sait en effet, qu une échographie ou une radiographie ne génèrent pas autant de «préparations» désagréables et stressantes. Pouvezvous l aider à répondre à cette question? Vous élaborerez un exposé succinct et raisonné qui permette à Madame X de mieux comprendre «le phénomène» physique qui est à l origine de «l image» obtenue dans le cadre des trois examens «évoqués» (explicitement ou implicitement!!) dans le texte. Poursuite de ce travail à la maison (1H30). -Fin chapitre III + exercices Activité 8 : (1H00) Comment les atomes s assemblent-ils pour former une molécule? (voir fichier joint) TP 4: (1H25) Objectif -mesure de la vitesse du son. PREMIERE PARTIE : (15 min collectif) Partir du travail des élèves en rapport avec l activité 7. Doivent émerger en comparant échographie, radiographie et la fibroscopie, les mots ondes ultrasonores, rayons X, caméra (nécessité de «lumière»). DEUXIEME PARTIE : (15 min collectif) Préliminaire à la troisième partie?!! Points communs entre les ultra-sons (échographie), les RX (radiographie) et la «lumière» (fibroscopie)? ONDE c'est-à-dire? 5/12

6 Différences? Ondes sonores ne peuvent se propager dans le vide comme la lumière ou les rayons X. Comment le montrer au laboratoire? Différences entre RX et lumière? Pas la même fréquence ou la même longueur d onde dans le vide. TROISIEME PARTIE (50 min) : «Avec le matériel proposé (oscilloscope, émetteur à ultrasons, récepteur d ultrasons) et l information donnée par l enseignante (vitesse du son dans l air) envisager un protocole expérimental vous permettant de répondre à la question suivante : Les ultrasons se déplacent-ils dans l air à la même vitesse que «les sons audibles»?». (10 min individuel puis élaboration d un protocole consensuel (15 min). Familiarisation avec l oscilloscope : C est quoi? A quoi ça sert? Comment l utilise-t-on? (20 min) Classe entière : 1H00 Evaluation sommative : Chapitre III +IV TP 5 (1H25) - phénomène périodique et les grandeurs qui le caractérisent. -mesure d une période. PREMIERE PARTIE : (30 min) Fin du TP 4 + ramasser réponse à la question posée. DEUXIEME PARTIE : (55 min) «Le signal émis par l émetteur d ultrasons en position salves est-il périodique? Si oui, donner sa période et en déduire sa fréquence en précisant comment vous avez obtenu ces deux valeurs» (A tester?!!) -Synthèse de toute la partie «Comment les atomes s assemblent-ils dans une molécule? Chapitre V : Les molécules. - Exercices chapitre V (25 min) Activité 9 : Travail à faire à la maison comme introduction au TP 6 (30 min) : -Introduction au phénomène de réflexion. Lecture de l extrait d un article médical trouvé sur internet et intitulé «l échographie obstétricale» écrit par le Dr Aly Abbara. L'échographie obstétricale Limites de l'échographie obstétricale 6/12

7 Une échographie obstétricale normale ne veut pas dire que l'enfant à la naissance sera toujours normale car l'examen échographique ne permet pas toujours de diagnostiquer toutes les anomalies morphologiques, et elle est incapable de mettre en évidence les anomalies fonctionnelles des organes étudiés surtout s'ils sont morphologiquement normaux. L'exploration échographique est basée sur le principe d'émission des ultrasons par une sonde, ces ultrasons vont pénétrer dans l'organe à explorer, puis par plusieurs phénomènes physiques, et en particulier la réflexion, une partie de ces ultrasons vont revenir à la sonde qui va les transformer en signaux électriques, ces signaux, une fois traités par l'appareil d'échographie vont apparaître sur l'écran et sur les clichés échographiques en forme d'images, mais bien sur, elles ne sont pas des photographies en noir - blanc ou en couleurs de l'organes étudiés ; elles ne sont que les ombres de cet organe et l'échographie, en vérité, est une étude des ombres. Ce qui dit des ombres il peut dire qu'il y a de temps en temps des points d'ombres invisibles ou d'interprétation impossible, ce qui explique que l'on ne peut pas voir tout à l'échographie et qu'une échographie fœtale normale n'est pas toujours égale à un enfant normal. Toutes les études mondiales montrent que l'échographie obstétricale ne détecte que : 60 % des malformations fœtales et 75 % des fœtus atteints par la trisomie 21. Questionnaire : 1) Citez le nom du phénomène physique évoqué dans le texte, qui permet à une partie des ondes ultrasonores arrivant sur un organe de revenir à la sonde. 2) Que savez-vous concernant ce phénomène? 3) La lumière qui arrive sur de la matière subit-elle aussi ce phénomène? Précisez? TP 6 : Objectifs : -notionnel : Etude expérimentale de la réflexion et de la réfraction PREMIERE PARTIE : (10 min) Consultation des réponses à l activité 9. PREMIERE PARTIE : (30 min) «La lumière subit, elle aussi, le phénomène de réflexion lorsqu elle rencontre la surface de séparation entre deux milieux transparents différents. Montrez-le en utilisant le matériel dont vous disposez sur les paillasse». (10 min par binôme puis présentation par un binôme de ce qu il a montré. Discussion avec le reste du groupe (10 min) pour vérifier que ce qui a été montré correspond bien au phénomène de réflexion). Devrait émerger le fait qu il y a présence d un autre rayon Réfraction. DEUXIEME PARTIE : (35 min) Différence entre réfraction et réflexion et on définit alors tout le vocabulaire associé à cette partie : faisceau incident, dioptre, faisceau réfléchi, faisceau réfracté, angle d incidence ( normale au dioptre), angle de réfraction, angle de réflexion. 7/12

8 Pour caractériser deux milieux transparents différents, on définit l indice de réfraction de la lumière ( vitesse de la lumière dans le vide et vitesse de la lumière dans le milieu de propagation). TROISIEME PARTIE : (20 min) «Comment varie l angle de réflexion lorsque l on modifie la valeur de l angle d incidence? Une argumentation rigoureuse s appuyant sur des mesures correctement exploitées est demandée». Travail sur graphe et relation mathématique (60 min) : Partir du travail d un élève (compterendu de la troisième partie du TP P6) (Flexcam). Avez-vous fait des mesures? Comment allezvous vous en servir pour répondre à la question posée dans la troisième partie du TP 6? Activité 10 (50 min) - Envisager une expérience qui permette de trouver comment évolue une grandeur en fonction d une autre. «Ecrire un protocole expérimental utilisant le même matériel que celui du TP 6, qui doit vous permettre de savoir comment varie l angle de réfraction si l on fait varier l angle d incidence du faisceau lumineux incident.» (25 min individuel + 25 min collectif pour arriver à un protocole consensuel). TP 7 : (1H25) Objectifs -Utiliser un logiciel de traitement de données (REGRESSI) pour tracer r = f(i). -notion de proportionnalité entre des grandeurs (on ne tracera pas ici sin r en fonction de sin i pour éviter de laisser penser que «tout est proportionnel»). Réalisation du protocole consensuel de l activité 10 + compte-rendu à ramasser (A la fin du TP, les élèves les plus rapides, devront répondre à la question «i et r sont-elles des grandeurs proportionnelles?»). Classe entière : (1H00) Synthèse des TP 4 à 7 et des activités 9 et 10 c'est-à-dire : CHAPITRE VI : Ces signaux périodiques à l origine du diagnostic médical Plan de ce chapitre I) Un phénomène périodique et ses caractéristiques. 1) Qu est-ce qu un phénomène périodique? 2) Période et fréquence d un phénomène périodique. II) Les ultrasons et les rayons X au service du diagnostique. 1) Echographie et radiographie 2) Les ultrasons et les RX sont des ondes a) Une onde mécanique : les ultrasons 8/12

9 b) Une onde électromagnétique : les RX 3) Les ultrasons comme la lumière subissent la réflexion et la réfraction b) Réflexion c) Réfraction Activité 11 (demi-groupe) (20 min individuel + 25 min collectif avec FLEXCAM) -introduction à la notion de «mol». Revenons à Madame X!! Les deux examens ont été pratiqués et on a découvert que cette dernière avait un polype au niveau du colon et une gastrite récurrente. Le polype a été enlevé et envoyé au laboratoire pour analyse. Des biopsies ont été aussi pratiquées au niveau de l estomac pour vérifier qu il n y avait aucune évolution anormale des cellules de la paroi stomacale. Pour clore ses investigations liées aux douleurs au bas ventre, Madame X devra faire une échographie chez le gynécologue. Pour finir ce check-up, elle demande aussi à son médecin de lui prescrire une prise de sang (Madame X ne deviendrait-elle pas un peu hypocondriaque?!!). On vous donne ci-dessous un extrait de ses résultats d analyses Madame X en lisant cet extrait, ne comprend pas ce que représentent les valeurs en mmol/l. Nous allons donc l aider à donner du sens à ce qu elle lit!! Questionnaire : Intéressons nous à ce qu elle a entouré. 1) Que signifie pour vous la valeur de 93 mg/l? 2) Du point de vue du calcium, les résultats sont-ils normaux? 3) Que signifie pour vous 2,33 mmol/l? 4) Quelle est la grandeur qui a pour unité légale le gramme? On doit pouvoir arriver à partir de ces questions et d un questionnement complémentaire de l enseignante à : - Dans 1L de sang une masse de 93 mg de calcium est dissoute. (question 1)) - Dans 1L de sang 2,33 mmol de calcium est dissous (te?) (question 3) 9/12

10 - La grandeur qui a pour unité le gramme est la masse. - On peut donc affirmer que la masse de 2,33 mmol (?) de calcium est 93 mg. Légitime de se poser la question suivante : Quelle est la grandeur qui a pour unité la mole? Activité 12 (demi-groupe) (45 min) -introduction à la notion de mol. On réinvestit l existant ou on change si on est saturé de faire compter des grains de riz aux élèves. (1H00) : Exercices chapitre VI. Activité 13 : (1H00) (classe entière) -Notion de masse molaire Voir fichier joint TP 8 : -Notions de concentration massique en soluté apporté et concentration molaire en soluté apporté. PREMIERE PARTIE : (15 min par binôme puis 15 min en groupe avec FLEXCAM) «Expliquer, en utilisant les informations de l activité 13, ce que représente la valeur en mmol/l entourée par Madame X dans l extrait du compte-rendu de ses analyses de sang. Justifier la cohérence entre la valeur en mg/l et celle en mmol/l.» DEUXIEME PARTIE : (55 min) (évaluation sommative essentiellement de la technique de dissolution pour un élève du binôme) «Ecrire et réaliser le protocole expérimental permettant de préparer par dissolution, 100 ml d une solution de saccharose (formé de molécules de formule chimique C 12 H 22 O 11 ) de concentration molaire en soluté apporté C = 0,29 mol.l -1». L enseignante évaluera le protocole (pour les deux élèves du binôme) et sa réalisation (pour seulement un élève du binôme). Classe entière : (1H00) Synthèse de ce qui a été fait sur la quantité de matière Activité 14 : (1H00) A faire à la maison. Chapitre VII : La quantité de matière -Faire émerger chez l élève l idée de la nécessité pour le chimiste de contrôler les médicaments ( contrôle qualité des produits). «Vous lirez attentivement le document distribué intitulé «La santé et vous» (voir fichier joint) et, vous vous renseignerez sur les méthodes dont dispose le chimiste pour vérifier les informations 10/12

11 portées sur l étiquette du médicament. Vous traduirez le résultat de vos recherches par un exposé succinct donnant le nom des méthodes «identifiées» et ce qu elles permettent de mettre en évidence» TP 9 : Objectifs -Introduction aux notions de CCM, dosage, transformations chimiques, groupe caractéristique. PREMIERE PARTIE (10 min) «Sur internet on peut donc (cf activité 14) acheter certains médicaments!! Quels sont les risques encourus par ces acheteurs?» (la lecture qu ils ont fait du document «la santé et vous» doit leur permettre de répondre à cette question. DEUXIEME PARTIE (1H15) «Comment le chimiste fait-il pour vérifier la bonne qualité de l aspirine du Rhône500?» dosage du principe actif choix ici de la solution titrante par rapport aux groupes caractéristiques présents dans le principe actif transformation chimique (20 min). (Démarche du «technicien») (55 min) Réalisation du dosage de l aspirine du Rhône500. Ici les élèves se contenteront de suivre un protocole et on leur donnera le résultat du volume de soude diluée qu ils doivent trouver à l équivalence pour affirmer que la masse d acide acétylsalicylique est bien de 500 mg pour un cachet. -évaluation sommative : chapitre V + VI (1H00) -suite de la synthèse sur la quantité de matière + exercices. Il est temps de changer de thème!! Les notions : - Espèces chimiques naturelles et synthétiques - Extraction (aspect historique et techniques expérimentales, caractéristiques physiques d une espèce chimique : aspect, Tf, solubilités, densité, masse volumique). - Synthèse d une espèce chimique. - Densité, masse volumique. Seront introduites dans le cadre d un autre thème. Les notions de CCM et de transformations chimiques bien qu introduites ici seront développées dans le thème «Sport». Remarques: Dans ce thème, j ai évité lors des activités expérimentales en classe dédoublée, la démarche qui suit un mode opératoire sans réflexion préalable (TP «cuisine»). Les élèves ont plus ici une démarche scientifique : ils réfléchissent au problème posé et envisagent des réponses qu ils valident ou infirment grâce à des recherches documentaires, des expériences ou des apports théoriques supplémentaires donnés par l enseignant. Dans notre établissement, Monsieur le proviseur a décidé de faire fonctionner l enseignement de sciences physiques de la façon suivante : - 1H30 classe dédoublée+ 2H00 classe entière : semaine A. - 1H30 classe dédoublée + 1H00 classe entière : semaine B. La progression proposée tient compte de ce mode de fonctionnement. 11/12

12 Six activités n apparaissent pas mais son mentionnées. S il est indiqué «fichier joint», c est parce-que je réinvesti l existant, sinon c est parce que j envisage de modifier l existant. 12/12