HAUTE ÉCOLE PAUL HENRI SPAAK

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1 Nom et prénom du stagiaire: Katrien Peters Classe : IP Téléphone : 0478/ Mail : katrien.peters@gmail.com École de stage : Ecole communale de Villers-la-Ville Coordonnées du maitre de stage : Mme Mélanie Fauville Classe : 5 e P Nombre d élèves : 15 Discipline : Sciences Thème de l activité/de la séquence : La respiration Nombre d heure(s) : 3 x50 Dates : 27/10/2014 Références au socle de compétences Savoir-faire : C4 Emettre une opinion, la développer, l argumenter. Noter les résultats des expériences sans les réajuster s ils ne correspondent pas à ce qui est attendu. Analyser, interpréter et organiser des informations recueillies en fonction de l objet de la recherche. Réaliser un croquis titré et légendé d un objet, d un organe, d un vivant, dessiner à l échelle un plan de coupe. Savoir : Les êtres vivants sont organisés niveau «appareil respiratoire». Références aux programmes RP 387 : Etablir le trajet de l air, schématiser l appareil respiratoire de l homme, indiquer à l aide de flèches de couleurs différentes, le trajet de l air inspiré et celui de l air expiré. Apprendre que l air inspiré est différent de l air expiré. Objectif général L élève sera capable d établir le trajet de l air dans notre organisme, nommer les organes de l appareil respiratoire et comprendre l enjeu des échanges gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires. Objectifs spécifiques de chaque activité Cfr déroulement Prérequis La familiarisation avec déjà quelques mots de vocabulaires (oxygène, dioxyde de carbone,) Sens de la leçon Connaitre son corps pour commencer à mieux se connaitre. Outils d enseignement utilisés (entoure les outils sélectionnés et complète) Tableau noir rétroprojecteur data projecteur vidéo matériel didactique jeux manipulations concrètes atlas manuels scolaires -

2 Référence bibliographique du manuel scolaire utilisé en classe : G.HAAS, D OBLINGER, Manipulations en éveil scientifique - Module II «L organisme», CAF, Tihange, 2009, 40 pages L. CARBONI, L BROGIRAN, L. DEGUILLOUX, Le corps humain et l éducation à la santé, Editions S.E.D, France, Collection Duplimat, Réf Cours de 2 ème année Sciences, IESP, Mme Delbuscheche ANALYSE DE CONTENU DE LA SÉQUENCE (Feuilles annexes - exhaustive se l approprier la maitriser) En respirant, nous absorbons de l oxygène plus une quantité d autres choses (gaz, microbes, pollen, poussière et des produits polluants). Le nez a pour fonction de nettoyer l ai inspiré. En effet, le nez et les poumons fabriquent un mucus collant, qui capture certains microbes et particules. De minuscules poils mobiles, appelés cils, font office de système de nettoyage naturel, et évacuent le mucus hors des poumons. Lorsque nous respirons, l air s écoule dans la trachée-artère, traverse les bronches et bronchioles et pénètrent dans les poches d air. En traversant la paroi interne des poumons, il pénètre dans le réseau sanguin. En même temps, le dioxyde de carbone repasse du sang dans les poumons qui l expirent. Les poumons sont mous et spongieux et doivent être protégés. La cage thoracique sert non seulement à les protéger mais aide également à respirer. Les muscles situés entre les côtes se contractent lorsque nous voulons prendre une inspiration, rapprochant de ce fait les côtes et gonflant la poitrine. Le diaphragme (mince paroi musculaire) se trouve en dessous des poumons et se contracte lorsque nous aspirons. Pour expirer, tous les muscles se relâchent et les poumons se contractent de leur propre chef, grâce au tissu très élastique qui les entoure. Les mouvements se décomposent en deux temps : L inspiration qui permet au poumon de se gonfler pour inspirer de l air et de l O² L expiration qui permet le rejet de l air, du CO² et de la vapeur d eau. Le poumon, qui n a pas de muscles, suit passivement les mouvements de la cage thoracique. Deux phénomènes sont à prendre en considération dans la physiologie respiratoire : Les phénomènes mécaniques Ceux-ci se réalisent par l intermédiaire de divers organes : La cage thoracique est souple et suit les mouvements respiratoires d inspiration (l amplitude augmente) et d expiration (l amplitude diminue) Le diaphragme est un muscle puissant qui, en se contractant assure l essentiel de l inspiration. Une respiration abdominale permet de dégager la cage thoracique et d augmenter son volume en abaissant ce muscle sur les organes digestifs. Les muscles expirateurs qui n interviennent que dans l expiration forcée (muscles abdominaux) ; La plèvre située entre la cage thoracique et les poumons (qu elle enveloppe) est constituée de deux feuillets. En glissant l un sur l autre, ils transmettent au poumon, par l intermédiaire de la cage thoracique les mouvements respiratoires. L espace entre les deux feuillets est appelé cavité pleurale.

3 Les phénomènes chimiques Les gaz circulant dans le sang sont : L oxygène qui, à l inspiration, est transporté par les pigments rouges des hématies (globules rouges) formant l oxyhémoglobine Le gaz carbonique qui, à l expiration, est transformé sous la forme de bicarbonates et de carbhémoglobine (combiné à l hémoglobine). Les échanges gazeux s effectuent par diffusion passive à travers la paroi : pour chaque gaz, la diffusion va se faire du milieu où sa pression est la plus forte vers celui où elle est la plus faible. Phénomène d osmose. Ainsi : o Au niveau des poumons, l O² dans l air alvéolaire diffuse à travers la paroi et pénètre dans le sang ; et le CO² quitte le sang pour pénétrer dans les alvéoles ; Au niveau des cellules de l organisme, c est le phénomène inverse : l O² dans le sang diffuse à travers la paroi et pénètre dans les cellules et le CO² quitte les cellules et pénètrent dans le sang. Les centres respiratoires situés dans le bulbe rachidien dirigent la ventilation (les mouvements respiratoires : inspirations et expirations normales). Ils sont automatiques et réflexes, sans le contrôle de la volonté : c est l automatisme respiratoire. Cependant, par l intermédiaire des muscles respiratoires, on peut volontairement augmenter la quantité d air par une inspiration forcée ; de même, on peut rejeter une quantité d air plus importante par une expiration forcée. ANALYSE DE MATIÈRE DE LA SÉQUENCE (Mots clés et leur définition, liens entre ces mots clés, carte conceptuelle) Cfr synthèses MISE EN ÉVIDENCE DES DIFFICULTÉS DES ÉLÈVES - Retenir l ensemble des nouveaux mots de vocabulaire - Représentation du mouvement du diaphragme - Comprendre que le trajet de l air s arrête au niveau des poumons et que grâce aux échanges gazeux, les artérioles apportent via le sang l oxygène à nos organes.

4 ÉTAPES DÉROULEMENT DE LA LEÇON MATIÈRE ET PROCÉDÉS MÉTHODOLOGIQUES MODALITÉ DE TRAVAIL MATÉRIEL TIMING Séquence 1 : Objectifs spécifiques : Pourquoi respire-t-on? 50 Appel aux représentations Observations et annotations de plusieurs paramètres du corps après une situation de repos et d effort : - Comparer la fréquence respiratoire et la fréquence cardiaque en fonction de l activité - Distinguer les mouvements respiratoires du rythme cardiaque Les élèves remplissent une fiche de renseignement qui permettra de répondre aux questions suivantes : - Pourquoi respirons-nous? - Par où l air passe-t-il dans notre corps? - De quoi se compose l air que j inspire? - De quoi se compose l air que j expire? Feuille : travail individuel Expérience 1 : activité repos effort physique Je vais vous demander de relever plusieurs paramètres de votre corps après 2 situations : - Au repos ; - Après une minute d effort physique (flexions, course) A votre avis, qu est ce qui change lorsqu on est au repos et lorsqu on réalise une activité motrice, un effort?

5 R.S : le pouls, la respiration, nous manquons parfois d air après l effort. Consigne : Individuellement, comptez le nombre de mouvements respiratoires (un mouvement = une inspiration et une expiration) durant 30 secondes : au repos après 5 minutes d effort physique Complétez à présent le tableau Constatations : Lors d un effort physique : les battements du pouls sont plus nombreux et le nombre de respirations augmente également. Qu apporte l air inspiré à ton organisme? De l oxygène Pourquoi lors d un effort tu respires plus vite et plus fort? En fonctionnant plus fort, les muscles ont besoin de plus d oxygène et de nutriments qu au repos. Conclusion : Le rythme respiratoire ainsi que le rythme cardiaque augmente lors d un effort physique. Nous distinguons parfaitement l existence d un mouvement respiratoire et d un mouvement circulatoire distinct mais complémentaire.

6 Séquence 2 : Objectifs spécifiques Comment respire t-on? 50 Apprendre à localiser sa respiration : localiser le diaphragme et comprendre son rôle ; Sur base de la lecture d un texte, localiser sur un schéma les organes respiratoires ainsi que le trajet de l air dans l appareil respiratoire. Vous souvenez-vous ce que nous avons fait au cours précédent? Nous reprenons la feuille avec les résultats. Que pouvons-nous en déduire? Pourquoi sommes-nous essoufflés après l activité motrice? Que se passe-t-il lorsque nous sommes essoufflés? RS : Pour pouvoir créer l énergie perdue lors de l activité motrice, nous respirons plus rapidement. Nos muscles ont besoin des nutriments donc, notre pouls s accélère pour amener ces nutriments à nos organes. Quelqu un peut-il me localiser précisément où se passe la respiration? Je note au tableau l ensemble des représentations. J invite les élèves à poser leurs mains sur leur thorax. Que sentez-vous? RS : je sens une partie dure : je sens mes côtes (il y en a 12 en fait), et une partie plus dure au milieu. Cela s appelle le sternum. A l aide de mon camarade de classe, je constate que les côtés vont jusqu à l arrière dans notre dos et vont rejoindre la colonne vertébrale. La cage thoracique est ainsi délimitée. Schémas à compléter Expérience 2 : l enfant souffle dans un ballon en posant ses mains sur son thorax Chaque élève reçoit un ballon de baudruche. Vous savez que la respiration comprend 2 temps à présent, l expiration ainsi que l inspiration. J invite les élèves à effectuer ces 2 temps de la respiration avec un ballon de baudruche en bouche et de sentir pour chaque temps comment les côtes et la poitrine se comportent.

7 Expérience 3 : bouteille schématisant l appareil respiratoire avec paroi plastique symbolisant le diaphragme Nous réalisons collectivement la mise en commun des constatations observées lors d une inspiration et d une expiration tant au niveau des côtes, de la poitrine que du diaphragme. Analysons d un peu plus près à présent le rôle joué par ce muscle appelé le diaphragme. Quelqu un peut-il me situer ce muscle sur le schéma? Oui, bien. Voici une bouteille représentant l ensemble de l appareil respiratoire. (trachée, cage thoracique, poumon et diaphragme) Nous allons réaliser une action sur le diaphragme et observer ainsi la variation du volume des poumons. Chaque élève réalisera l expérience de tirer et remonter le diaphragme. Les constatations seront à noter sur les feuilles. Quels sont les différents organes impliqués dans la respiration? Quel est le trajet de l air dans notre appareil respiratoire? Lecture d un texte en vue de compléter un schéma Maintenant que nous connaissons le nom de ces différents organes impliqués, intéressonsnous aux rôles joués par ces derniers. Je note les idées au tableau pour chacun des organes suivants : Le nez, la bouche, le pharynx, le larynx, la trachée, les poumons, les bronchioles, les alvéoles pulmonaires. La correction se fera collectivement Feuille : travail collectif Matériel : bouteille + feuilles Feuille : travail individuel Activité : lecture et annoter schéma (11 organes à replacer) Feuille : travail collectif

8 Séquence 3: Objectifs spécifiques 50 Quelle est la composition de l air inspiré et de l air expiré? Où se passe l échange entre l oxygène et le dioxyde de carbone? Maintenant que nous savons où passe l air et pourquoi, pouvez-vous me dire ce qu il contient? R.S : Oxygène et CO2 Q : L air est-il différent lorsque nous inspirons et lorsque nous expirons? Expirons-nous de l oxygène? Si l on se trouve tous dans une classe totalement hermétique, comme nous respirons, nous allons prendre de l oxygène. Si nous n en expirons pas, très vite, nous n aurions plus d air! Donc, nous inspirons et expirons également de l oxygène. Lecture du tableau afin de connaitre les quantités exactes. Je laisse les enfants interpréter le tableau. Quel est le gaz représenté le plus dans l air que nous respirons? Oui, il s agit bien de l azote. A quoi servent les 4% d oxygène qui reste au sein de notre organisme? Pourquoi retrouvons-nous davantage de CO2 dans l air expiré que dans l air inspiré? Afin de poursuivre plus en détail encore, le trajet de l air dans notre appareil respiratoire, nous allons analyser les documents suivants. La lecture se fera collectivement. Je reformule chaque phrase si nécessaire. J insiste sur les données suivantes : Analyse tableau, schéma Lecture collective Réponse questionnaire : individuel

9 Le dioxyde de carbone n est pas produit par les poumons. Il est fabriqué dans les cellules, puis déversé dans le sang, qui le transporte jusqu aux poumons. Le CO2 est alors aspiré dans les poumons et rejeté par le nez. Quant à l oxygène, il arrive dans les poumons avec l air extérieur et il passe par le sang, où il est transporté par les globules rouges jusqu aux cellules qui l utilisent. Les poumons forment une barrière pour l air, qui ne va pas plus loin. C est le sang qui prend le relais. Les élèves seront invités à répondre de manière individuelle au questionnaire. Résumé : travail collectif Le résumé de la leçon sera réalisé collectivement.