Groupe 1 Les battements du cœur

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1 Groupe 1 Les battements du cœur Caroline est invitée à fêter les 80 ans de sa grand-mère. Comme elle s'ennuie un peu, elle décide de lire un magazine sur la santé dont le thème du jour est " le rythme cardiaque". Caroline se demande alors combien de battements le cœur de sa grand-mère a effectué dans toute sa vie. Peut-on aider Caroline à répondre à cette question? Combien de battements le cœur d une personne de 80 ans a-t-il pu effectuer dans toute sa vie?

2 Groupe 2 Les battements du cœur Caroline est invitée à fêter les 80 ans de sa grand-mère. Comme elle s'ennuie un peu, elle décide de lire un magazine sur la santé dont le thème du jour est " le rythme cardiaque". Caroline se demande alors combien de battements le cœur de sa grand-mère a effectué dans toute sa vie. Peut-on aider Caroline à répondre à cette question? Combien de battements le cœur d une personne de 80 ans a-t-il pu effectuer dans toute sa vie? Le rythme cardiaque Le rythme cardiaque d une personne dépend de son âge et de sa forme physique. Age du patient Fréquence Cardiaque minimale par minute Fréquence cardiaque maximale par minute Nouveau né ans ans ans Adolescent Adulte Personne âgée (plus de 65 ans) On mesure le rythme cardiaque en prenant le pouls d une personne ou en utilisant un électrocardiographe en plein effort

3 Groupe 3 Les battements du cœur Fiche 1 Caroline est invitée à fêter les 80 ans de sa grand-mère. Comme elle s'ennuie un peu, elle décide de lire un magazine sur la santé dont le thème du jour est " le rythme cardiaque". Caroline se demande alors combien de battements le cœur de sa grand-mère a effectué dans toute sa vie. Peut-on aider Caroline à répondre à cette question? Combien de battements le cœur d une personne de 80 ans a-t-il pu effectuer dans toute sa vie? Le rythme cardiaque Le rythme cardiaque d une personne dépend de son âge et de sa forme physique. Age du patient Fréquence Cardiaque minimale par minute Fréquence cardiaque maximale par minute Nouveau né ans ans ans Adolescent Adulte Personne âgée (plus de 65 ans) On mesure le rythme cardiaque en prenant le pouls d une personne ou en utilisant un électrocardiographe en plein effort

4 Groupe 3 Les battements du cœur Fiche 2 Qu est-ce qu un rythme cardiaque normal? Le rythme cardiaque, aussi appelé les pulsations cardiaques, est le nombre de fois que votre cœur bat par minute. Un rythme cardiaque normal dépend de l individu, de son âge, de la taille de son corps, de son niveau de forme physique, de son état cardiovasculaire, s il est debout ou assis, s il prend ou non des médicaments et même de la température de l air. Les émotions peuvent aussi avoir un impact sur le rythme cardiaque, étant donné que ce dernier s élève quand un danger est détecté ou si l on vit d autres facteurs de stress. Comment mesurer le rythme cardiaque? Il y a plusieurs régions du corps où vos pulsations cardiaques peuvent être mesurées le poignet, sur le côté du cou, l aine et le dessus du pied. Pour avoir une lecture précise, il faut mettre un doigt sur l une de ces régions du corps et compter le nombre de battements pendant 60 secondes. Vous pouvez aussi le faire pendant 15 secondes et multiplier le chiffre obtenu par 4, ou pendant 10 secondes et multiplier par 6, mais il est recommandé de faire ce décompte de pulsations pendant 60 secondes quand c est possible. Mieux vaut également se mettre tranquillement assis pendant 10 minutes avant de prendre ses pulsations au repos. Le rythme cardiaque au repos Pour les adultes de 18 ans et plus, un rythme cardiaque au repos se situe entre 60 et 100 battements par minute (bpm), qui dépend de la condition physique d un individu. Pour les enfants âgés de 6 à 15 ans, le rythme cardiaque au repos se situe entre 70 et 100 bpm. Les athlètes et les personnes en excellente condition physique peuvent avoir des rythmes cardiaques à 40 battements par minute. Le rythme cardiaque maximal Alors qu il n y pas de conseil médical définitif sur ce qui constitue un rythme cardiaque trop élevé, la plupart des experts médicaux sont d accord pour dire qu un rythme cardiaque constamment dans la fourchette la plus haute peut trop stresser le cœur et les autres organes. Les deux calculs du rythme cardiaque maximal les plus fréquents sont : l âge. Ainsi, pour une personne de 50 ans, nous avons : =170 bpm (0,67 x l âge). Pour une personne de 50 ans nous obtenons : 0,67 x 50 = 33,5. Puis 206,9 33,5 = 173,4 bpm. Le second calcul est légèrement plus précis que le premier, mais le premier est plus facile et plus pratique à retenir. Cibler le rythme cardiaque Vous obtenez le plus de bénéfices et réduisez le plus les risques de maladie cardiaque en faisant du sport dans la zone de rythme cardiaque cible. Selon le Centers for Disease Control & Prevention, pour une activité physique d intensité modérée, le rythme cardiaque cible d une personne devrait être de 50% à 70% de son rythme cardiaque maximum. Par exemple, en utilisant les calculs ci-dessus, une personne de 50 ans a des niveaux à 50% et 70 % comme suit : Niveau à 50% : 170 x 0,50 = 85 bpm Niveau à 70% : 170 x 0,70 = 119 bpm

5 Pour un exercice intense, le rythme cardiaque cible d une personne devrait se situer entre 70% et 80% de son rythme cardiaque maximal. Niveau à 70% : 170 x 0,70 = 119 bpm Niveau à 85% : 170 x 0,85 = 144 bpm 150 bpm ou plus, il s agit d un trouble connu sous le nom de "tachycardie supraventriculaire". Dans la tachycardie supraventriculaire, le système électrique du cœur, qui contrôle les battements du cœur, est hors de contrôle. Ce qui exige généralement une attention médicale. Il n est pas recommandé de faire de l exercice au-delà de 85% de votre rythme cardiaque maximal, car cela n apporte pas plus de bénéfices mais augmente les risques cardiovasculaires et orthopédiques. Diminuer un rythme cardiaque rapide L exercice physique régulier est la méthode éprouvée pour diminuer le rythme cardiaque au repos, étant donné que les personnes qui sont en bonne condition physique ont le taux de pulsations le plus bas. Même ceux qui sont en forme physique peuvent vivre des pics de leurs pulsations, ce qui peut causer un sentiment de malaise. Le rythme cardiaque peut monter en flèche à cause de la nervosité, du stress, de la déshydratation et d un épuisement important. Le fait de s assoir et de marcher lentement, de prendre des inspirations profondes peut généralement faire baisser le rythme cardiaque. Arythmie, tachycardie et autres troubles Un certain nombre de troubles peuvent impacter le rythme cardiaque. Une arythmie fait que le cœur bat trop vite, trop lentement ou à un rythme irrégulier. La tachycardie est généralement considérée comme un rythme cardiaque situé au-dessus de 100 battements par minute et souvent causée quand les signaux électriques de la chambre haute du cœur s enflamment anormalement. Si le taux de pulsations du cœur est proche de La bradycardie est le contraire, il s agit d un état où le cœur bat trop lentement, souvent moins de 60 bpm. Ce peut être le résultat de problèmes avec le nœud sino-auriculaire, qui agit comme un pacemaker, ou de dégâts causés au cœur à cause d une crise cardiaque ou d une maladie cardiovasculaire. Tension élevée contre rythme cardiaque élevé Certaines personnes font une confusion entre une tension élevée et un rythme cardiaque élevé. La tension artérielle est la mesure de la force du sang contre les parois des artères, tandis que les pulsations cardiaques sont le nombre de fois que votre cœur bat par minute. Il n y a pas de corrélation directe entre les deux, et une tension artérielle élevée n a pas obligatoirement pour résultat un rythme cardiaque élevé, et vice-versa. Le rythme cardiaque s élève pendant une activité épuisante, mais un entrainement sportif intense n augmente que modestement la tension artérielle. Article provenant du site Bodyscience (juin 2013)

6 Groupe 4 Les battements du cœur Caroline est invitée à fêter les 80 ans de sa grand-mère. Comme elle s'ennuie un peu, elle décide de lire un magazine sur la santé dont le thème du jour est " le rythme cardiaque". Caroline se demande alors combien de battements le cœur de sa grand-mère a effectué dans toute sa vie. Peut-on aider Caroline à répondre à cette question? Combien de battements le cœur d une personne de 80 ans a-t-il pu effectuer dans toute sa vie? Aides possibles : 1) De quels éléments aurait-on besoin? Comment pourrait-on les trouver? 2) Quel est à-peu-près le nombre de battements du cœur d un élève de la classe en une minute? 3) Combien de minutes y-a-t-il dans une heure? dans un jour? dans un mois de 30 jours? dans un an de 365 jours? 4) Quel pourrait être le nombre de battements de ce cœur en 1 an? en 80 ans?

7 Groupe 5 Les battements du cœur Caroline est invitée à fêter les 80 ans de sa grand-mère. Comme elle s ennuie un peu, elle décide de lire un magazine sur la santé dont le thème du jour est «le rythme cardiaque». Caroline se demande alors combien de battements le cœur de sa grand-mère a effectué dans toute sa vie. Peut-on aider Caroline à répondre à cette question? Combien de battements le cœur d une personne de 80 ans a-t-il pu effectuer dans toute sa vie? Le rythme cardiaque Le rythme cardiaque d une personne dépend de son âge et de sa forme physique. Age du patient Fréquence Cardiaque Fréquence cardiaque minimale par minute maximale par minute Nouveau né ans ans ans Adolescent Adulte Personne âgée (plus de 65 ans) Aides possibles : 1) Quelles sont les informations importantes données par l article de journal? 2) Combien de minutes y-a-t-il dans une heure? dans un jour? dans un mois de 30 jours? dans un an de 365 jours?

8 3) Quel pourrait être le nombre de battements d un cœur en bonne santé entre 0 et 1 an? Calculer ce nombre par minute, par heure, par jour, par année. 4) Compléter le tableau suivant Age du patient Nouveau-né 1-2 ans 3-5 ans 6-12 ans Adolescent Adulte Personne âgée (plus de 65 ans) Nombre moyens de battements par minute Nombre moyens de battements par heure Nombre moyens de battements par jour Nombre moyens de battements par année Nombre d années

9 Analyse a priori de la tâche complexe sur les battements du cœur. Il s agit d une tâche complexe et non d une situation problème. Dans cette activité, on cherche à faire émerger des stratégies pour l étude de documents de types différents, tout en demandant à l élève d expliciter son raisonnement. On ne cherche pas ici à construire une nouvelle connaissance face à un obstacle didactique. Pour cette activité, on va demander aux élèves un temps d appropriation du problème de quelques minutes avant de travailler sur les consignes. Ensuite, un temps de recherche individuel sera mis en place pour la dévolution du problème Les élèves vont alors se réunir par petits groupes pour rédiger une solution commune. Une mise en commun à l oral ou sous forme d affiche peut-être envisagée lors de la deuxième séance, avant la naturalisation de la notion de moyenne arithmétique, en jeu dans cette activité. Pour favoriser la réflexion et pour permettre aux élèves de clarifier leurs idées, il serait intéressant que toutes les questions soient écrites sur le cahier de recherche de l élève. Si l on souhaite analyser cette activité, on doit tout d abord s intéresser aux notions en jeu. On parle de nombre moyen, donc il s agit de caractériser des grandeurs par un outil numérique de position. L objectif de l activité est alors de faire étudier des grandeurs et leur utilisation, avec comme prétexte l étude d une moyenne arithmétique. Le second objectif de cette activité concerne l organisation et la gestion de données. L élève doit mettre en place au moins trois stratégies d études de données. La première concerne les informations transmise par l énoncé. On parle des 80 ans de la grand-mère, de «rythme cardiaque» et de «battements de cœur». Le rythme cardiaque implique un battement régulier et il faudra que l élève s approprie les notions de fréquence (nombre de battements par minutes dans le premier tableau et pas 10 secondes dans le second). Il est important de ne pas donner tout de suite cette définition à l élève, pour lui permettre de mettre en avant sa propre conception, que l on retravaillera ensuite. En ce qui concerne le premier tableau, l élève doit trouver les informations relatives à chaque âge de la vie, en associant les années aux différentes périodes. Le point de bascule sera le passage de l adolescence à l âge adulte, qui peut permettre plus tard un travail sur la connaissance de soi. L élève peut choisir entre trois approches. Soit il étudie les valeurs minimales données, ce qui lui fournira un minorant pour le nombre de battements, soit il

10 fournit un majorant avec les valeurs minimales, soit il calcule les valeurs moyennes pour chaque âge de la vie. Ce faisant, il aboutira aux calculs suivants : Calcul du minorant : 130 x x x x x 60 + (65-18) x 65 + (80-65) x 60 = 5570 battements. On multiplie le tout par le nombre de minutes dans un an, soit 60 x 24 x 365 = minutes Total : battements en 80 ans Calcul du majorant : 150 x x x x x 80 + (65-18) x 80 + (80-65) x 70 = 6805 battements On multiplie le tout par le nombre de minutes dans un an, soit 60 x 24 x 365 = minutes Total : battements en 80 ans Calcul avec les moyennes intermédiaires : 140 x x x x x 70 + (65-18) x 72,5 + (80-65) x 65 = 6187,5 battements On multiplie le tout par le nombre de minutes dans un an, soit 60 x 24 x 365 = minutes Total : battements en 80 ans Le dernier document est un assemblage de deux courbes qui indiquent le même type d information que le tableau sur les fréquences cardiaques. On pourra remarquer que ces fréquences ont été calculées en cas d effort physique plus ou moins intense et donc peuvent fausser le calcul du rythme cardiaque moyen. L étude de ce document implique deux questionnements. La première question concerne la légende, puisque l on parle de battements par dizaine de secondes. L élève doit donc comparer les informations fournies par ce document avec celles présentes dans le tableau, en ayant un regard appuyé sur la conversion dans les unités de durées. La deuxième question concerne la pertinence de certains documents dans une tâche complexe. L élève peut ainsi apprendre que toutes les informations contenues dans un énoncé, qu il soit écrit ou sous la forme d un graphique, ne sont pas utiles dans la résolution du problème posé. En examinant le dernier graphique, l élève peut aboutir aux calculs suivants. On supposera que pour les années inférieures à 20, l élève peut utiliser les données fournies par l autre tableau ou décider de garder les informations correspondantes à la vingtaine. De même, on supposera qu après 70 ans, la courbe reste monotone et que les valeurs continuent de diminuer. On multiplie par 6 tous les nombres données pour obtenir comme précédemment un nombre de battements par minute. Calcul du minorant : 25 x x x x x x x10 = 1900 et 1900 x 6 = battements

11 On multiplie le tout par le nombre de minutes dans un an, soit 60 x 24 x 365 = minutes Total : battements en 80 ans Calcul du majorant : 30 x x x x x x x10 = 2130 et 2130 x 6 = battements On multiplie le tout par le nombre de minutes dans un an, soit 60 x 24 x 365 = minutes Total : battements en 80 ans Calcul avec les moyennes intermédiaires : 27,5 x x ,5 x ,5 x ,5 x ,5 x ,5 x 10 = 2015 et 2015 x 6 = battements On multiplie le tout par le nombre de minutes dans un an, soit 60 x 24 x 365 = minutes Total : battements en 80 ans Il sera alors intéressant de travailler avec les élèves sur les différences observées entre les résultats des deux graphiques et l influence de l effort physique sur les mesures de fréquence cardiaque, en lisant par exemple les informations du document texte (fiche 3). On peut compléter cette activité en associant chaque élève à la recherche. Une question d ouverture pourrait être «et toi, combien de fois ton cœur a-t-il résonné depuis ta naissance?» Un travail interdisciplinaire avec les sciences de la vie pourrait aussi être envisagé, en travaillant sur la circulation du sang et la quantité de sang reversé lors d un battement de cœur. Le principe même de la tâche complexe implique une réappropriation de connaissances dans différents domaines, sous-entendu des domaines qui apparemment ne font pas régulièrement appel aux mathématiques.