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7 II Second exemple de dossier CLASSE : Cinquième Domaine du programme concerné : Le mouvement et sa commande SUJET : Après avoir présenté brièvement (moins de cinq minutes) le contenu du dossier, intégrez l utilisation des documents dans une démarche explicative, en élaborant des activités visant des objectifs que vous préciserez. (On rappelle que certains documents du dossier peuvent être remplacés par le réel). Proposition d'exploitation La lecture du titre et de l introduction de cette partie du programme, dans les textes officiels, permet d en apprécier rapidement les objectifs généraux : comprendre la relation qui existe entre organes assurant une fonction et donner quelques fondements à l éducation à la santé. En parcourant le dossier, on voit que ces deux aspects peuvent être abordés à partir des documents. En revanche, aucun document ne présentant d élément concernant directement le système nerveux, il est clair qu il convient de restreindre l étude du Mouvement et sa commande à la seule souspartie Réalisation du mouvement. On se contentera donc d évoquer très rapidement la commande du mouvement, dans la conclusion par exemple. Les objectifs visés par les activités doivent être répertoriés en objectifs de connaissances, de méthodes et objectifs techniques. Il sera nécessaire d envisager leur éventuelle mise en oeuvre pour chacune des activités proposées. Par ailleurs, le sujet demande explicitement de construire une démarche explicative. Il faudra donc prévoir un ordre d utilisation des documents permettant de les enchaîner de façon logique. Pour préparer le travail demandé, il est utile d effectuer un classement préalable dans les documents proposés : - Le document 1 présente la colonne vertébrale et une déformation de celle-ci probablement liée à des attitudes défectueuses pendant l adolescence ; nous sommes évidemment dans le domaine de l éducation à la santé. - Le document 2 présente un adolescent en train d exécuter un mouvement, décomposé en vues successives. L aspect global de cette présentation, qui se rapproche autant que faire se peut d une observation en situation réelle, mais en permettant un début d analyse, conduit à penser que ce document pourrait se prêter à faire surgir le questionnement destiné à initier la démarche explicative demandée. - Le document 3a se situe lui aussi au niveau de l organisme humain en action, mais fige l instant au moment ou flexion et extension du membre supérieur sont aisément comparables, et présente un athlète dont l état des muscles est bien visible. Ce document permettra certainement d attirer l attention des élèves sur le rôle des muscles dans la réalisation du mouvement. - Les documents 3b et 4 apportent différentes données anatomiques transposées chez le lapin et le veau. Ces données sont nécessaires à la compréhension des mouvements réalisés au niveau du membre antérieur et du fonctionnement d une articulation. Ces dernières photographies se substituent à des objets réels qui pourraient être utilisés en classe. 111

8 Il faudra logiquement prévoir au moins une activité qui aboutisse à la réalisation d un schéma. Il s agit en effet d un objectif méthodologique majeur dans cette partie du programme ; de plus, ce serait probablement le meilleur moyen, pour l élève, de conserver la trace écrite de l explication qu il a construite à propos du phénomène observé au début. Une démarche explicative possible, intégrant quelques activités Une très brève introduction aura, au préalable, situé cette étude. Nous sommes en classe de cinquième et le fait d aborder des explications concernant le fonctionnement de l organisme humain constitue une motivation non négligeable comme le laisse entendre le programme, d ailleurs. On peut trouver dans le vécu de l élève lui-même de quoi alimenter les recherches effectuées pendant cette partie et ajouter ainsi à la motivation : constats effectués pendant le cours d éducation physique, pratique personnelle d un sport constituent le support d un questionnement qui servira de fil conducteur à toute la partie du programme Fonctionnement du corps humain et santé. On envisagera ici d une part les mécanismes qui assurent la réalisation d un mouvement, et d autre part les aspects d éducation à la santé liés au maintien en bon état des organes impliqués (la colonne vertébrale, en particulier). A- La réalisation d un mouvement En relation avec quelques observations provenant du cours d éducation physique, le document 2 peut permettre de centrer la réflexion sur la réalisation de certains mouvements. Une première activité permet d aboutir à la formulation du problème. Activité 1 - Différents mouvements Question initiale : - Quels sont les mouvements exécutés par les membres de ce sportif? Objectif notionnel : Les membres, constitués de segments rigides articulés, effectuent des mouvements de flexion (les segments se rapprochent) et d extension (les segments s écartent). Support : document 2 (et éventuellement 3a) Travail demandé : Calquer la position des différentes parties de la jambe droite du sportif en mouvement, en les schématisant. Figurer par des flèches le déplacement de ces parties. Production attendue : Schéma fonctionnel très simple figurant le membre en mouvement. Objectif méthodologique : Passer d une représentation figurative (photographie) à la schématisation (C = communiquer). 112

9 Sur la base de quelques productions d élèves, le professeur amène les termes de flexion et d extension ( à partir de plié et tendu, certainement connus des élèves ) et attire l attention sur les emplacements des articulations. COMMENT LES ORGANES PERMETTENT-ILS LA REALISATION DES MOUVEMENTS DE FLEXION ET D EXTENSION? Il convient de s interroger d abord sur l organisation des membres en segments rigides articulés : le squelette est alors présenté. On repère les os, organes rigides ; on les nomme ; on les situe sur le schéma. Une transposition de ce travail peut être faite avec un mouvement du bras comme support (même document ou document 3a par exemple) : réutiliser les termes déjà employés, réaliser à nouveau un schématisation semblable à la précédente, permettrait aux élèves de s entraîner et au professeur de s assurer qu aucune difficulté majeure ne risque d entraver la poursuite de la réflexion. Ceci constituerait une activité formatrice pour les élèves. On prendrait soin de schématiser côte à côte, au même niveau, flexion et extension, afin de faciliter les représentations ultérieures ainsi que les comparaisons. Le schéma ainsi réalisé permettrait de faire formuler le questionnement pour la suite de cette recherche et pourrait se trouver enrichi au fur et à mesure par la représentation des nouvelles acquisitions cognitives. Pendant l exposé, présenter un exemple de schéma sur transparent. Le problème qui se pose donc alors est : COMMENT LES OS SONT-ILS MIS EN MOUVEMENT? Activité 2 Les organes actifs responsables du mouvement Question initiale : Quels changements se produisent au cours d un mouvement? Objectif notionnel : Les modifications des muscles sont responsables des mouvements. Support : Document 3 Le professeur fait observer la photo 3a pour comparer l aspect du bras fléchi avec l aspect du bras étendu : la différence de gonflement entre les deux biceps est flagrante. Ces muscles assurent certainement une fonction dans la réalisation du mouvement, ce qui peut-être testé sur soi-même par chaque élève (c est toutefois moins spectaculaire que sur la photographie ). Travail demandé : Décrire les changements observés sur le biceps et le triceps quand on passe de la flexion à l extension. Production attendue : - phrase décrivant les deux états du biceps et du triceps 113

10 - ou petit tableau comparatif si plusieurs données (longueur, largeur, fermeté )ont été perçues. Objectif méthodologique : Comparer (I Ra) et présenter cette comparaison par une phrase ou un tableau (C). Amenée par un questionnement du professeur par exemple Comment les muscles peuvent-ils entraîner le mouvement du bras?, une hypothèse est formulée collectivement : les muscles, organes actifs, sont reliés aux os, et les modifications des muscles ont un effet sur la position relative des os. L observation du document 3b semble confirmer l hypothèse qui peut même être précisée en évoquant un probable raccourcissement du biceps dans le membre en flexion. Une dissection sommaire d une patte antérieure de lapin permettra ensuite de confirmer l existence du lien muscle-os et le possible effet de traction dû à un raccourcissement du muscle (voir activité 3, cidessous). Activité 3 - La relation entre muscles et os Questions initiales : - Les muscles sont-ils liés aux os? - Les modifications des muscles sont-elles responsables du déplacement des os? Objectifs notionnels : En se contractant (se raccourcissant), les muscles, reliés aux os par des tendons, tirent sur les os et entraînent une flexion ou une extension selon la position de leur insertion par rapport à l articulation. Support : Document 4 (remplacé en classe par une patte antérieure de lapin réelle) Travail demandé : Dégager un peu le biceps puis observer son insertion sur les os par des tendons. Tirer sur le muscle tenu par des pinces pour de s assurer de l efficacité du lien muscle-os. Effectuer des mesures comparatives de la longueur du biceps dans différentes positions. Observer aussi le triceps. Une relation peut être établie entre le muscle mis en jeu (traction) et le type de mouvement effectué. Le (double) schéma précédent est alors complété en tenant compte des informations recueillies. Les états contracté et relâché sont définis et mentionnés. Production attendue : - Présenter la dissection réalisée en actionnant l avant bras par l intermédiaire de l un ou l autre muscle. 114

11 - Schéma fonctionnel du mouvement, ramené à l Homme grâce aux indications du professeur. Le schéma tient compte des points d insertion et des variations de longueur mais aussi d épaisseur du muscle. Objectifs méthodologiques et techniques : - Réaliser une dissection simple (Re) - Compléter un schéma (C). Aucune maquette n est présentée dans le dossier, mais, sans entrer dans le détail au cours de l exposé, on peut suggérer sa réalisation, qui pourrait constituer un intermédiaire utile entre le réel et le schéma. Il convient maintenant de s interroger sur le fonctionnement des articulations. Un évocation rapide de faits cliniques connus des adolescents, comme luxations et entorses, met sur la voie de leur importance dans la réalisation du mouvement. Bien que ces accidents affectent plutôt la cheville, le genou ou l épaule, on centrera la recherche sur l articulation du coude, mise en jeu dans le mouvement étudié. ON VA DONC RECHERCHER CE QUI PERMET QUE LES OS RESTENT EN PLACE L UN PAR RAPPORT A L AUTRE TOUT EN PERMETTANT LE MOUVEMENT. Activité 4 Le fonctionnement d une articulation Question initiale : Comment les os en contact au niveau d une articulation sont-ils reliés l un à l autre? Objectifs notionnels : Au niveau d une articulation, les extrémités des os ont des formes complémentaires. Chaque os est protégé à cet endroit par du cartilage lisse. Cartilage et synovie (liquide articulaire visqueux) favorisent le glissement. Des ligaments élastiques maintiennent les os en place tout en permettant le mouvement. Support : Documents 4a et 4c (remplacés en classe par un coude de veau réel coupé longitudinalement). Travail demandé : Observer la forme et le revêtement de chacune des têtes d os en contact (travail de groupe avec 1/2 coude pour 6 élèves), pour comprendre ce qui facilite le glissement. Proposer une représentation schématique de la forme des os et figurer le cartilage. Indiquer par des flèches les mouvements relatifs possibles. Productions attendues : Schémas sur transparents, permettant d aboutir à un schéma commun, légendé collectivement. Les légendes comporteraient les caractéristiques fonctionnelles des éléments présentés ( cartilage lisse, etc.). NB. Le professeur sera amené à fournir quelques informations nécessaires sur la synovie, sous forme de texte, par exemple. 115

12 Il faudra ensuite faire figurer les ligaments sur le schéma, après observation de ces derniers, pour repérer ce qui maintient les os en place, tout en permettant leurs mouvements. Objectifs méthodologiques : - Observations sur un support réel (I) ; - Traduire les observations en relation avec le fonctionnement par un schéma (C). Un schéma d ensemble sur la réalisation d un mouvement a donc été élaboré progressivement, avec la participation active des élèves. Un résumé serait construit collectivement, et noté sur le cahier. SQUELETTE ET MUSCULATURE DOIVENT ETRE MAINTENUS EN BON ETAT POUR CONSERVER AU CORPS TOUTE SA MOBILITE. B Maintenir le squelette (et la musculature) en bon état Un bref retour par le document 2, qui a servi à formuler le questionnement initial, peut replacer la réflexion au niveau de l ensemble de l organisme, qui comporte un ensemble cohérent de muscles et d os assurant la mobilité et le maintien de la posture. La colonne vertébrale est elle aussi sollicitée par des flexions et des extensions du dos. Activité Une déformation de la colonne vertébrale Des observations vont permettre d amorcer une réflexion de la part des élèves. Support : Document 1 Premier travail demandé : Comparer la disposition des vertèbres sur une radiographie de colonne vertébrale normale et sur une radiographie de colonne vertébrale atteinte de scoliose. Soit un court texte, soit une schématisation sommaire pourraient être réalisés. Productions attendues : Par exemple : phrase comportant une alternative, décrivant les deux états observés de la colonne vertébrale. Bien distinguer les courbures normales visibles de profil et les courbures pathologiques. Objectifs méthodologiques : Observer et comparer (I et Ra) ; communiquer par un texte (C). EN QUOI LES DEFORMATIONS DE LA COLONNE VERTEBRALE SONT-ELLES GENANTES? 116 Il serait possible de suggérer une diminution de la qualité des flexions et extensions du dos dues à des déformations de la colonne Il existe aussi un risque de pincement des racines nerveuses, mais cet argument ne peut être présenté aux élèves à ce stade de l étude.

13 QUELLE PEUVENT ETRE LES CAUSES DE CES DEFORMATIONS? Objectifs notionnels : Certaines déformations de la colonne vertébrale sont dues à des attitudes défectueuses répétées, principalement pendant la période de croissance. Second travail demandé : Discuter par petits groupes des causes possibles des déformations observées. Les photos du document 1B ne seraient pas fournies d emblée aux groupes, mais après que la discussion se soit engagée. Productions attendues : Présentation orale rapide (deux ou trois phrases) des propositions de chaque groupe par un de ses représentants. Objectifs méthodologiques : S informer et argumenter (I et Ra) ; communiquer oralement (C). Objectifs éducatifs : Impliquer les élèves dans une réflexion les conduisant à envisager les conséquences possibles sur eux-mêmes de leurs propres comportements. Naturellement, le document 1 ne permet pas à lui seul d établir avec certitude la relation de causalité entre la scoliose observée et les attitudes des adolescents. Le candidat peut se contenter de préciser qu il appartiendra au professeur de fournir des informations supplémentaires en ce sens, puis de faire construire un résumé qui sera noté sur le cahier. Conclusion Un ensemble d organes, les muscles et les os, concourent à la réalisation de mouvements. La contraction musculaire a pour effet une traction des muscles sur les os. Le mouvement est rendu possible par la structure des articulations. De mauvaises attitudes trop fréquentes sont préjudiciables à un développement correct du squelette. Les questions concernant la réalisation des mouvements trouvent naturellement leur prolongement dans ce qui permet de les réaliser au moment et dans la direction voulus : ceci sera envisagé dans l étude qui suit. Ultérieurement, les élèves seront amenés à s interroger sur les besoins des muscles en activité. Sur le plan méthodologique, c est la capacité de construire des schémas fonctionnels simples qui aura été particulièrement sollicitée et développée, bien que des capacités techniques aient pu elles aussi être mises en jeu (dissection simple, construction de maquette). Quant aux aspects concernant l éducation à la santé, ils trouvent ici un premier ancrage important. 117

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