ENSEIGNEMENT DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE

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1 ENSEIGNEMENT DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE Cycle

2 ENSEIGNEMENT DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE ATELIER : Fabrication et conservation des aliments

3 Contenu de l atelier Contexte général et émission d hypothèses Exemple du yaourt (formatif) Exemple de la levure (sommatif) Echanges de pratiques entre collègues d un établissement : réalisation d une préparation microscopique, utilisation du microscope, réalisation d un dessin d observation

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5 1 er temps : contexte général (formatif) Situation déclenchante : La porte du réfrigérateur est restée ouverte! Certains aliments doivent pourtant rester au frais Problématisation : Exemple de problème pouvant être formulé par les élèves après discussion : Comment expliquer que certains aliments doivent rester au réfrigérateur?

6 1 er temps : Contexte général (formatif) Emission d hypothèses : o Recueil des premières idées des élèves (en groupe ou collectif) Exemples : - Sinon ils pourrissent - Les aliments ne sont plus bons à manger s ils ne sont pas au frais - Des microbes se développent avec la chaleur o Aide à la formulation d hypothèses plus rigoureuses : Exemples : - Je pense que certains aliments pourrissent s ils ne sont pas au réfrigérateur - Mon hypothèse est que les aliments ne sont plus consommables s ils ne sont pas au frais dans le réfrigérateur - Je suppose que des microbes se développent dans les aliments quand ils chauffent

7 2 ème temps : Un exemple, le yaourt Comment expliquer que les yaourts doivent rester au réfrigérateur? Réponse attendue : les yaourts contiennent des bactéries appelées ferments lactiques qui peuvent changer l aspect et la qualité du yaourt si elles ne sont pas au frais au réfrigérateur (entre 0 C et +6 C) Discussion avec les élèves sur le mot «bactérie» et leurs représentations Réponses élèves : microbe, danger, maladie, mauvais pour la santé Ouverture : certains microbes semblent utiles à l Homme

8 2 ème temps : Un exemple, le yaourt La démarche expérimentale Situation déclenchante : Loïc se lance pour la première fois dans la fabrication de yaourts «faits maison». Il a dû manquer une étape car il obtient un mélange liquide à la fin de la recette. Problématisation : En îlots de 4 élèves, les élèves formulent un ou des problèmes à partir de cette situation Exemples de problèmes : Comment fabrique-t-on un yaourt consistant? Quel est le rôle des différentes étapes de la recette? Quelles étapes permettent de rendre le yaourt consistant? Comment le lait est-il transformé en yaourt? Quelle est l étape manquée par Loïc? Recette de yaourt : 1. Chauffer légèrement un litre de lait. 2. Verser un yaourt du commerce dans le lait ou remplacer par des ferments lactiques (bactéries). 3. Remuer avec une spatule pour bien mélanger. 4. Remplir les pots avec le mélange. 5. Placer les pots dans la yaourtière à 40 C. 6. Les yaourts sont prêts 6 à 8 heures plus tard. 7. Conserver les yaourts au réfrigérateur et les consommer dans les jours suivants.

9 2 ème temps : Un exemple, le yaourt La démarche expérimentale Emission d hypothèses : Travail en îlots Hypothèses possibles formulées par les élèves : - Je pense que le lait est transformé en yaourt consistant grâce aux ferments lactiques. - Mon hypothèse est que la transformation a lieu dans certaines conditions de température plutôt chaudes. - Je suppose que l une des étapes (au moins) a mal été réalisée : Loïc a peut-être oublié les ferments lactiques Loïc n a peut-être pas mis la yaourtière à 40 C - Peut-être que l utilisation d un yaourt du commerce ou d un ferment lactique n a pas le même effet. Remarque : insister sur l importance de la formulation des phrases et amener les élèves à s interroger sur les ingrédients du yaourt et les étapes clés de sa fabrication s ils sont en difficultés face à la tâche. Phase collective : mutualiser et garder un problème convenant aux élèves et à l enseignant (ex : Quelles étapes permettent de rendre le yaourt consistant?) et les hypothèses scientifiquement vérifiables en classe : H1 : L utilisation de ferment lactique est indispensable pour fabriquer un yaourt. H2 : La température chaude (40 C) est indispensable pour fabriquer un yaourt. H3 : L utilisation d un yaourt ou de ferments lactiques ne change rien à la consistance du yaourt.

10 2 ème temps : Un exemple, le yaourt La démarche expérimentale Réalisation de la suite de la démarche : Proposition d organisation du travail : - îlots de 4 ou 5 élèves (6 îlots dans la classe) - chaque îlot travaille sur une seule hypothèse (2 îlots de la classe travaillent sur la même) : proposer les résultats attendus si les hypothèses sont justes proposer des expériences pour vérifier ces résultats attendus présenter le protocole du groupe sous forme de schémas ou laisser le choix de la forme de la production (étapes, conditions, matériel). Remarques : Pour les résultats attendus, guider ou non les élèves selon la progression annuelle envisagée par le professeur sur la démarche expérimentale. Pour le contenu du protocole, vérifier que les élèves prévoient deux expériences (dont une témoin).

11 2 ème temps : Un exemple, le yaourt La démarche expérimentale

12 2 ème temps : Un exemple, le yaourt La démarche expérimentale Réaliser le protocole envisagé après vérification par le professeur (ou celui fourni par le professeur) Possibilité d envisager un étayage pour les différents niveaux de maîtrise Confronter les résultats obtenus aux résultats attendus (les résultats peuvent être observés le lendemain par une visite des élèves ou grâce à des photographies) Conclusion partielle du groupe en lien avec l hypothèse Mettre en commun les résultats des différents îlots et conclure pour répondre au problème : Je peux conclure que pour transformer le lait en yaourt, il faut des ferments (achetés dans le commerce ou venant d un yaourt) et attendre suffisamment longtemps à 40 C. Loïc n a peut-être pas assez attendu avant de vouloir goûter ses yaourts.

13 2 ème temps : Un exemple, le yaourt L évaluation des niveaux de maîtrise des compétences choisies

14 2 ème temps : Un exemple, le yaourt Etayages pour la compétence visée (proposer un protocole)

17 3 ème temps : Les micro organismes du yaourt La question aura été soulevée : Que sont les ferments lactiques? => Des bactéries Mais qu est-ce que c est? Comment en savoir plus? Lister les propositions des élèves : recherche sur internet, essayer de les voir en utilisant la loupe ou le microscope car les bactéries sont microscopiques (il est envisagé que les élèves connaissent déjà le microscope et son utilisation) Exemples pouvant être validés : goutte de yaourt à la loupe, observation d une goutte du petit lait, observation d une goutte de yaourt entre lame et lamelle, observation de ferments lactiques, etc Proposer du matériel sur un chariot : loupe à main, loupe binoculaire, microscope, yaourt, ferments lactiques (Alsa), ferments lactiques dilués dans l eau, lame, lamelle, pipette plastique, bécher, eau Une photographie des ferments lactiques peut être proposée pour que l élève ait une idée de ce qu il doit obtenir et puisse proposer la manipulation la plus adaptée Laisser l élève faire des choix, expérimenter, réaliser, se tromper (travail en binôme) L élève rend compte de la manipulation la plus intéressante, il communique (procédure et dessin) Confronter les propositions de protocoles

18 3 ème temps : Les micro organismes du yaourt Attendus : Réalisation d une préparation microscopique de bactéries lactiques, observation au microscope (choix du grossissement adapté) et réalisation d un dessin d observation annoté Etapes détaillées pour réaliser une préparation microscopique à partir de ferments lactiques : Prélever avec la pipette un peu de ferments lactiques dilués dans l eau, Ajouter une goutte de bleu de méthylène, Recouvrir d une lamelle Essuyer l excédent de liquide Observer au microscope au faible, au moyen puis au fort grossissement Réaliser un dessin d observation annoté Exemples de résultats obtenus au grossissement x400 :

19 3 ème temps : Les micro organismes du yaourt Exemples de productions

20 4 ème temps : Bilan des activités Bilan (basé sur les exemples vus dans l activité) : - Les ferments lactiques (bactéries) sont des micro-organismes. - Les ferments lactiques transforment le lait en yaourt à une température de 40 C. - Les ferments lactiques ne transforment pas le lait en yaourt à une température de 4 C, ils ne sont pas actifs à basse température. - La conservation au réfrigérateur permet d arrêter la transformation et de préserver le yaourt fabriqué. Bilan des connaissances et compétences associées (généralisation et décontextualisation des notions et des compétences vues et travaillées dans l activité) : Ce que l élève doit apprendre, savoir expliquer et mobiliser : - Certains êtres vivants sont microscopiques, observables uniquement au microscope - Les bactéries sont des micro-organismes et certaines sont utiles et sans danger - Des micro-organismes non pathogènes sont utilisés par l Homme pour produire des aliments : c est une transformation - Certains aliments doivent être conservés au frais pour préserver leur qualité et éviter la prolifération d autres microorganismes qui pourraient être pathogènes

21 EVALUATION Développer des compétences Mobiliser des connaissances

22 5 ème temps : Evaluation sommative Situation : Marie a voulu faire une brioche mais sa pâte n a pas gonflé. Elle ne comprend pas ce qui a pu se passer. Pour fabriquer sa pâte, Marie a mélangé de la farine, du sel et de l eau et a attendu 2 heures en laissant son mélange reposer à la température de la pièce. Thomas lui explique qu elle a oublié la levure qui permet de faire lever la pâte (de la faire gonfler) avant de la cuire. Ressources : La levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae), est un champignon unicellulaire microscopique. La levure est active et vivante. Elle se présente sous la forme d un cube (voir photographie) qui doit être conservé au réfrigérateur. Pour l utiliser elle doit être effritée et mélangée à un peu d eau. Consignes : 1. Marie veut vérifier ce que lui a dit Thomas. Formule l hypothèse de Thomas, envisage les résultats attendus et propose un protocole expérimental qu elle pourrait réaliser. 1. Marie et Thomas n ont pas le matériel à la maison pour voir à quoi ressemble la levure. Imagine un moyen de l observer de plus près au collège, mets-le en œuvre et garde une trace de ton observation pour eux.

23 5 ème temps : Evaluation sommative Compétences évaluées

24 5 ème temps : Evaluation sommative Réponses attendues : Protocole expérimental : - Hypothèse : C est la levure qui est fait gonfler la pâte - Résultats attendus : avec levure, levée de la pâte / sans levure, pas de levée de la pâte - Matériel : Saladier, spatule pour mélanger, farine, eau, sel, levure de boulanger - Protocole : Expérience 1 : Farine + levure de boulanger + eau + sel + repos 2h à température ambiante Expérience 2 : Farine + eau + sel + repos 2h à température ambiante Observation des levures : - Réaliser une préparation microscopique : Diluer de la levure dans un peu d eau, prélever avec une pipette, déposer une goutte du mélange sur une lame et recouvrir d une lamelle - Utiliser un microscope pour observer la préparation réalisée : observer au microscope au faible, au moyen puis au fort grossissement - Réaliser un dessin d observation Cellules de levure Saccharomyces cerevisiae Microscope optique, x 400 Cellules de levure Saccharomyces cerevisiae Microscope optique, x 1000

25 5 ème temps : Evaluation sommative Remarque : ce qui est observé dans les levures est le plus souvent une vacuole (compartiment de réserves) plutôt que le noyau. Cette annotation «noyau» sera ainsi tolérée ou non selon les collègues.

26 Activités manipulatoires proposées Atelier 1 : Les ferments ou bactéries lactiques Atelier 2 : Les levures fraîches Atelier 3 : L épiderme d oignon Pour chaque atelier : - Découvrir le matériel : matériel pour réaliser les préparations microscopiques, matériel pour l observation (microscope, loupe) - Réaliser une préparation microscopique - Utiliser un microscope - Communiquer sous la forme d un dessin d observation (différences avec croquis, schéma )