Maquette, grenouille et mouvement

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1 Maquette, grenouille et mouvement Partie du programme Le mouvement et sa commande Notion(s) à acquérir Contractions et relâchements coordonnés des muscles assurent les mouvements en traînant le déplacement des os sur lesquels ils sont fixés par des tendons. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Modéliser Raisonner : concevoir un modèle Raisonner : confronter le résultat à l hypothèse Réaliser le modèle 1. Repérer le muscle contracté lors de l extension de la patte de la Grenouille. 2. Comment un muscle peut-il déplacer un os en se contractant? 3. Hypothèse : de l élève sur les point d attache (tendons) possibles. Conséquence non vérifiable sur le réel, nécessité d un modèle (maquette). 4. Réflexion sur les organes à modéliser, ceux à exclure de la modélisation. Choix du matériel. 5. Réalisation de la maquette, tâtonnement pour placer les attaches du muscle. Confirmation ou non de l hypothèse, nouvelle hypothèse,...etc. 6. Retour au réel, dissection du muscle, observation des tendons, conclusion Modéliser - seules les parties concernant le problème sont modélisées. - le choix du matériel est judicieux (propriétés supposées similaires au réel) - l enseignement du modèle est tiré - des critiques sur sa validité sont émises - la réponse au problème tient compte des enseignements tirés du modèle

2 Les échange muscle <-> sang Partie du programme Fonctionnement du corps et nutrition Notion(s) à acquérir Les organes réalisent avec le sang des échanges qui répondent à leurs besoins. Les muscles, richement irrigués, prélèvent en permanence dans le sang des nutriments et de l'oxygène. Ils y rejettent du dioxyde de carbone. Les mêmes échanges sont réalisés par tous les organes du corps. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Concevoir un schéma Raisonner, réaliser 1. Comment le muscle qui travaille s approvisionne-t-il? 2. Documents : - tableau comparatif des concentrations en O2, CO2, nutriments dans le sang entrant et sortant du muscle. - ébauche de schéma ( décor ) : muscle, vaisseau sanguin - photo de capillaires dans un muscle 3. Pour chaque substance, schématiser la quantité dans le sang à l entrée et à la sortie du muscle 4. Schématiser les échanges entre muscle et sang Concevoir un schéma - simplifier le décor (déjà fait ici) - utiliser une couleur par acteur (O2, CO2, nutriments) et indiquer le code en légende - indiquer les actions de la même façon par des flèches - rédiger un titre qui réponde au problème

3 Rejeter CO 2 dans l air expiré Partie du programme Fonctionnement du corps et nutrition. Respiration Notion(s) à acquérir Dans les poumons, des échanges gazeux permanents avec l air (...) L appauvrissent (le sang) en dioxyde de carbone. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Schématiser une expérience Raisonner : conception de l expérience Réaliser, communiquer 1. Hypothèse à vérifier : l air expiré contient davantage de CO2 que l air inspiré 2. Matériel fourni : eau de chaux, paille, pots 3. Conséquence vérifiable : l air expiré trouble davantage l eau de chaux que l air inspiré 4. Conception, puis schématisation des expériences (airs inspiré et expiré) 5. Réalisation des expériences 6. Confrontation des résultats, conclusion Schématiser une expérience Définis avec les élèves : - simplifié - clair, soigné, taille raisonnable - légendes nécessaires seulement - titres -...

4 Maquette ventilation pulmonaire Partie du programme Fonctionnement du corps et nutrition. Respiration. Notion(s) à acquérir Le renouvellement de l'air dans l'appareil respiratoire est provoqué par la dilatation et l'affaissement des poumons, entraînés par les mouvements de la cage thoracique. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Modéliser Raisonner : concevoir un modèle Raisonner : confronter les résultats à l hypothèse Réaliser le modèle 1. Comment l action des muscles de la cage thoracique peut-elle provoquer le renouvellement de l air dans les poumons? 2. Hypothèse, conséquence non vérifiable in vivo, nécessité d un modèle expérimental 3. Réflexion sur les organes à modéliser et les organes à exclure de la modélisation. Choix du matériel possible (bouteille en plastique souple, ballon, élastique) 4. Construction et mise en fonctionnement du modèle. 5. Pourquoi le ballon se gonfle et se dégonfle-t-il? 6. Retour au réel, conclusion et limites du modèle par rapport au réel. Modéliser - seules les parties concernant le problème sont modélisées. - le choix du matériel est judicieux (propriétés supposées similaires au réel) - l enseignement du modèle est tiré - des critiques sur sa validité sont émises - la réponse au problème tient compte des enseignements tirés du modèle

5 Découvrir la double circulation Partie du programme Fonctionnement du corps et nutrition Notion(s) à acquérir La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes. Le sang circule à sens unique. Le sang est mis en mouvement par le cœur, muscle creux, cloisonné, fonctionnant de façon rythmique. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Mise à l apprentissage Démarche scientifique Concevoir un schéma Raisonner : mise à l épreuve d hypothèses, tâtonnement Réaliser, communiquer Problème : Comment le sang circule-t-il entre les différents organes (muscles, poumons, intestin,...)? Hypothèse 1. schéma de la circulation sanguine entre les différents organes (conception initiale, en général un circuit fermé avec un cœur en série). Confrontation aux radiographies du lapin (veines/artères) Hypothèse 2 : le même schéma avec les organes en dérivation. Confrontation au film "étude du cœur" Hypothèse 3 : la double circulation : vers les poumons et le reste des organes. Il reste des problèmes à résoudre (cloisonnement, sens unique, fonctionnement?) dissection : la cloison entre les deux parties, circulation d'eau à sens unique et recherche de "clapets", le muscle cardiaque Concevoir un schéma Généraux : Réaliser, communiquer - distinguer décor, acteur et actions - actions = flèches - titre répondant au problème - légende Dans ce schéma, en particulier : - le sang circule en circuit fermé - les organes sont en dérivation - le sens est unique - il existe une double-circulation

6 Tout le monde respire Partie du programme Respiration et occupation des milieux Notion(s) à acquérir Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste à absorber de l'oxygène et rejeter du dioxyde de carbone. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Démarche expérimentale Raisonner : trouver les conséquences vérifiables de l hypothèse Raisonner : concevoir une expérience et formuler les résultats attendus Réaliser l expérience 1. Hypothèse : l être vivant étudié respire 2. 2 conséquences vérifiables : trouvées par les élèves pour chaque animal (O2 et CO2) 3. Matériel disponible : ExAO avec sonde O2, eau de chaux, poisson, asticots, vers de farine, champignons, un végétal (organe non chlorophyllien) 4. Recherche d un protocole, mise en commun 5. Réalisation des expériences par groupe 6. Exploitation des résultats et conclusion par chaque groupe Conséquences vérifiables Conception d expérience Elles doivent effectivement l être, et avoir un rapport avec O2 et CO2 Les expériences doivent être réalisables, ne pas être dangereuses pour l animal, être en rapport avec la conséquence vérifiable, comporter un témoin

7 Les branchies des Poissons Partie du programme Respiration et occupation des milieux Notion(s) à acquérir Chez beaucoup d'animaux, la respiration s'effectue par l'intermédiaire d'organes respiratoires (poumons, branchies, trachées) qui ont en commun la finesse des parois et l'étendue des surfaces d'échange. La diversité des appareils et des comportements respiratoires permet aux animaux d'occuper différents milieux. La respiration s'effectue par (...) des branchies pour la majorité des animaux aquatiques. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Raisonner (hypothèse) Démarche scientifique Réaliser (dissection) Communiquer (texte, schéma) 1. Comment fonctionne l organe qui permet au poisson de prendre le O2 et rejeter le CO2 dans l eau? 2. Hypothèse (par analogie avec le poumon déjà étudié) : l organe se situe dans le courant d eau, entre la bouche et les ouïes, il contient du sang et offre un vaste surface d échange entre le sang et l eau 3. Réalisation de la dissection sans protocole. Si l élève échoue ainsi, on peut l aider pour le second côté 4. Conclusion (texte ou schéma simple suggéré, même si ce n est pas cette tâche qui est retenue ici) Démarche scientifique - l hypothèse est pertinente (connaissant le fonctionnement des poumons) - la dissection, minimale, est menée dans l esprit de l hypothèse uniquement - le schéma, simple, n est pas évalué comme tel mais répond au problème car il situe l eau, le sang, les échanges entre les deux

8 Les trachées des insectes Partie du programme Respiration et occupation des milieux Notion(s) à acquérir La diversité des appareils respiratoires permet aux animaux d occuper différents milieux... La respiration s effectue par des trachées pour les insectes. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Démarche scientifique Dessin d observation Réaliser une dissection S informer Raisonner 1. Observation d un insecte (criquet) : pas d orifices respiratoires au niveau de la tête, mais mouvements ressemblant à des mouvements respiratoires au niveau de l abdomen. Découverte d orifices latéraux, les stigmates. 2. Hypothèse : les stigmates sont des orifices respiratoires 3. Conséquence vérifiable : il existe un appareil respiratoire (poumons?) derrière ces orifices 4. Dissection de la larve de Ténébrion (après congélation). 5. On peut suivre le trajet de l air dans des petits tuyaux, les trachées, qui ne mènent pas à des poumons, mais directement aux organes. 6. L appareil respiratoire des insectes est d un type nouveau. Le sang ne sert pas d intermédiaire entre l air et les organes. Démarche scientifique Dissection Dessin d observation Poser le problème Trouver une hypothèse pertinente Trouver des conséquences vérifiables en fonction du matériel disponible A la fin : confronter les résultats et conclure Réaliser convenablement (soin, observabilité de la conséquence vérifiable) Ressemblance Légendes Echelle Propreté et soin Titre répondant au problème Lisibilité

9 O 2 et température de l eau Partie du programme Respiration et occupation des milieux Notion(s) à acquérir La température influe sur la teneur de l eau en gaz. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Construction d un tableau de résultats Savoir-être (rigueur, solidarité, discipline) 1. A partir des tableaux montrant la répartition des différentes espèces de poissons à différents étages d une rivière, le problème est posé : Comment le milieu agit-il sur la répartition des poissons? On retient l hypothèse suivante : 2. La température de l eau agit sur la respiration des poissons (donc sur leur répartition) 3. On se propose ici de tester cette hypothèse en classe à l aide de poissons rouges 4. On dispose de 2 lots de 3 cristallisoirs à des températures différentes (mesurées dans chacun par un thermomètre). 6 groupes de 4 élèves mènent les mesures de fréquence respiratoire. Chaque groupe fait 3 mesures pendant 30 secondes chacune, puis les groupes tournent. 5. Les résultats sont regroupés dans un tableau construit par chacun Construction d un tableau de résultats - choix judicieux des deux entrées - titre des lignes et colonnes indiqué (variable et unité) - soin, lisibilité - titre

10 Fréquence respiratoire dans l eau Partie du programme Respiration et occupation des milieux Notion(s) à acquérir Des caractéristiques du milieu déterminent les conditions de la respiration et influent ainsi sur la répartition des êtres vivants. En modifiant les conditions de la respiration dans les milieux (température,...) l'homme influe sur leur qualité et leur équilibre. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Démarche scientifique avec graphique Raisonner 1. On a constaté précédemment que le poisson a des mouvements respiratoires plus rapides dans l eau si elle est plus chaude. Pourquoi? 2. Les élèves émettent des hypothèses 3. On se propose d en vérifier une, pas tout à fait au hasard... (la bonne ). La conséquence vérifiable est discutée collectivement: si l hypothèse est vraie, alors la quantité de O2 est plus faible dans une eau plus chaude 4. Le document fourni est le graphique Q(O2=f(T C), il est étudié par les élèves et confronté à l hypothèse 5. Conclusion Démarche scientifique avec graphique - hypothèses réalistes - conséquence vérifiable correspondant à chaque hypothèse - étude minimale du graphique : seule la conséquence vérifiable est abordée - la conclusion répond au problème de départ

11 Fécondation chez l Oursin Partie du programme Reproduction sexuée et pérennité des espèces dans leur milieu. Notion(s) à acquérir Toute reproduction sexuée comporte l'union d'un gamète mâle et d'un gamète femelle : la fécondation. Son résultat est une cellule-oeuf à l'origine d'un nouvel individu (...) Les gamètes mâles et femelles peuvent être produits par deux individus différents, (...) Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Produire un dessin d observation Réaliser : préparation microscopique Réaliser : utiliser le microscope 1. Comment la reproduction sexuée se déroule-t-elle? 2. Piqûre de KCl dans la lanterne, libération des gamètes 3. Pour effectuer la fécondation (gamètes vivants), on ouvre l animal, on prélève les gamètes qui sont mis en préparation dans une goutte d eau de mer (jus d'huître) 4. 3 préparations sont effectuées : spermatozoïdes et ovules seuls, ensemble. Dessin d observation Règles définies avec les élèves : - ressemblance - légendes - échelle - propreté et soin - titre répondant au problème - lisibilité

12 L ovule de poule Partie du programme Reproduction sexuée et pérennité des espèces dans leur milieu. Notion(s) à acquérir La (...) protection des œufs et des jeunes, assure en milieu terrestre de meilleures chances de réussite de la procréation. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Produire un dessin d observation Réaliser une dissection S informer à l aide d une vidéo 1. Comment l embryon peut-il se développer pendant 21 jours enfermé dans un œuf? 2. Hypothèse : il est approvisionné en O2 et en nutriments 3. Dissection (matériel : ovule de poule, ciseaux, boite de pétri, pinces, bécher pour jeter les déchets) 4. Dessin d observation 5. Les légendes sont trouvées d après une vidéo (C est pas sorcier) et un texte. Dessin d observation Règles définies avec les élèves : - ressemblance - légendes - échelle - propreté et soin - titre répondant au problème - lisibilité Réaliser (dissection) S informer (texte) Respect des consignes, observabilité du résultat, propreté, bonne utilisation du matériel Légendes correctes, en rapport avec le texte

13 Construction des cycles sexuels Partie du programme Transmission de la Vie chez l Homme Notion(s) à acquérir A partir de la puberté la production des gamètes est cyclique chez la femme jusqu à la ménopause. A chaque cycle (de 28 jours en moyenne) l ovaire émet un ovule et la couche interne de la paroi de l utérus s épaissit. Organes génitaux et leur fonctionnement cyclique. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Démarche scientifique Conception d un schéma (cycle) S informer (microscope, graphique) Raisonner (hypothèses) Communiquer (construction du cycle) 1. Les règles reviennent tous les 28 jours en moyenne chez la femme pubère : le fonctionnement est donc cyclique. Comment son appareil reproducteur fonctionne-t-il au cours de ce cycle? 2. Recherche d un organe permettant d expliquer les règles au cours du cycle (microscope : ovaire, non, utérus, oui). On place ces organes sur le croquis de l appareil reproducteur en donnant leur rôle. Hypothèse : l utérus se détruit en partie à chaque cycle, ce qui explique les règles 3. Mise à l épreuve : graphique épaisseur = f(temps), hypothèse validée 4. Synthèse : sur un axe des temps (ou une couronne ) de 28 jours, construire le cycle en utilisant des vignettes fournies. 5. Synchroniser le cycle de l ovaire en plaçant les vignettes en parallèle (à quel moment l ovule doit-il arriver?) Démarche scientifique S informer (microscope, graphique) Raisonner Poser le problème Trouver une hypothèse pertinente Trouver des conséquences vérifiables en fonction des documents disponibles A la fin : confronter les résultats et conclure Conception d un schéma Communiquer Choix d un axe des temps ou d une couronne Cycle de l utérus et de l ovaire distincts mais synchrones Choix judicieux des couleurs (une par acteur ) Actions (règles, ovulation,...) indiquées explicitement. Le titre répond au problème

14 Rapprochement des gamètes Partie du programme La transmission de la vie chez l Homme Notion(s) à acquérir L'embryon humain provient d'une cellule-oeuf, résultat d'une fécondation interne faisant suite à un rapport sexuel. Les organes des appareils reproducteurs, par leur fonctionnement, permettent la réalisation du rapport sexuel, la production des gamètes et leur rencontre. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Construction d un schéma S informer (texte) Réaliser, communiquer 1. Comment les gamètes se rencontrent-ils à la suite du rapport sexuel? 2. Lecture d un texte simple 3. Construction d une BD (4 à 6 images) des étapes du rapprochement des gamètes 4. Les différentes étapes sont replacées dans l appareil génital de la femme S informer Extraire les idées principales du texte Construction d un schéma - soin, lisibilité - cohérence avec le texte - ordre des étapes - chaque étape possède un titre descriptif - le titre général répond au problème

15 Le placenta Partie du programme La transmission de la vie chez l Homme Notion(s) à acquérir L'embryon s'implante puis se développe dans l'utérus : l'espèce humaine est vivipare. Des échanges entre le fœtus et l'organisme maternel sont réalisés à travers le placenta, grâce au cordon ombilical. Niveau 5 ème 4 ème bon moyen faible Schématisation (à partir d un décor fourni) S orienter dans l espace S informer (vidéo, tableau) Communiquer 1. Après avoir visionné le film ou lu un texte décrivant la grossesse et notamment le rôle du placenta, le problème posé est : Comment l embryon se nourrit-il durant la grossesse? 2. On se propose de répondre par un schéma. Une base dessinée est fournie aux élèves qui doivent effectuer un schéma montrant le rôle du placenta, donc : - légender le différentes parties (utérus, placenta, sangs, cordon,...) - montrer les échanges entre les deux sangs - répondre au problème (titre du schéma) Schématisation - les organes importants pour répondre au problème sont légendés - les deux côtés (mère/enfant) sont repérés - les échanges entre les sangs sont montrés par des couleurs dont la signification est donnée en légende - le titre répond au problème - l ensemble est soigné et reste lisible

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