Présentation nouveaux programmes Seconde. Thème 3 Corps humain et santé : l'exercice physique Michelle Rondeau-Revelle

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1 Présentation nouveaux programmes Seconde Thème 3 Corps humain et santé : l'exercice physique Michelle Rondeau-Revelle

2 Cohérence verticale

3 3 thématiques structurantes La Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant Grands enjeux planétaires contemporains Le corps humain et la santé Univers métier de la science fondamentale Univers métier de la gestion publique et de l environnement Univers métier de la santé

4 En seconde La Terre, planète habitable Énergie sol L exercice physique les conditions de la vie : une particularité de la Terre la nature du vivant la biodiversité, résultat et étape de l évolution le soleil, une source d énergie essentielle le sol, un patrimoine durable Des modifications physiologiques au cours de l effort Un exemple de boucle de régulation Pratiquer une activité physique en protégeant sa santé

5 1 ère S ES/L Nourrir l humanité Masculin Féminin Variation génétique et santé Voir et Apprendre Énergie sol eau L exercice physique

6 Des intentions: Stabilisation des acquis du collège Nouveauté: le thème est envisagé dans le cadre d une éducation à la santé Liberté pédagogique: adaptation des pratiques et des choix en fonction de la diversité des publics et des conditions locales Soucis d'expérimenter ou de manipuler

7 Priorité au sens Cohérence avec le collège Démarche d investigation Gestion de l hétérogénéité Diversification des formes d évaluation Interdisciplinarité Ouverture sur les métiers

8 Les mots les plus souvent cités:

9 Stabilisation : acquis du collège En 5ème : fonctionnement de l organisme et besoin en énergie Nutriments et dioxygène libèrent de l énergie utilisable pour le fonctionnement des organes. Ce sont les organes qui respirent. Les fréquences cardiaque et ventilatoire sont modifiées { l effort. Les organes effectuent en permanence des échanges avec le sang La consommation de nutriments et de O2 varie selon l'activité des organes (dont les muscles) La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes (bases anatomiques du cœur et des vaisseaux)

10 En 4ème : Relations au sein de l organisme: Communication nerveuse La commande du mouvement est assuré par le système nerveux qui met ne relation les organes sensoriels et les muscles entre organes assurées par voies nerveuses Construction d'un schéma fonctionnel de la communication nerveuse En SPC : approche qualitative du concept d'énergie, classification des différentes formes d'énergie, massevolume d'un gaz, combustion (réactif et produit), atomesmolécules, circuit en série et en parallèle, fréquence - tension

11 Une problématique visant à l éducation à la santé Santé/exercice physique : une problématique personnelle Comment pratiquer un exercice physique tout en préservant sa santé? Comment concilier exercice physique et santé? -connaître fonctionnement du corps -connaitre les effets physiologiques liés à l effort - connaître les mécanismes liés à l effort - comprendre que santé = bien être

12 Les finalités : Des modifications physiologiques à l'effort

13 Item 1 Connaître le métabolisme énergétique lié l'effort : - Les besoins indispensables à la réalisation de ce métabolisme - Les limites de ce métabolisme Quantifier les consommations Mettre en évidence les relations suivantes : - effort physique- énergie- respiration cellulaire _ intensité de l effort -consommation de dioxygènelimite (VO2 max) Comment l organisme produit-il l énergie nécessaire à l effort?

14 Item 2 Connaître et comprendre l'organisation et le fonctionnement cardiovasculaire et ventilatoire à l'effort - satisfaire la contrainte : l'approvisionnement des muscles - la réponse de l organisme = modifier des paramètres dont la pression artérielle = adaptation physiologique Constater et expliquer les variations Mettre en évidence des relations : _Débit ventilatoire et recharge en O2 _Débit cardiaque et pression artérielle _Répartition du débit sanguin et approvisionnement du muscle Comment l organisme satisfait-il la demande du muscle en dioxygène et en nutriments liée à l effort?

15 Limites: Aucune étude n est conduite à l échelle cellulaire L étude anatomique se limite à celle du cœur et de l organisation générale de la circulation. Aucune étude histologique n est attendue Nouveautés: paramètre physiologique supplémentaire : PA consommation de nutriments : quantification plus précise

16 Les finalités : Une boucle de régulation nerveuse

17 Item 3 Comprendre le contrôle nerveux de la fréquence cardiaque dans le cadre de la régulation de la pression artérielle _PA = grandeur contrôlée par plusieurs paramètres dont la FC - construire le concept de boucle de régulation = 1ère approche de la complexité - échappement à l'effort l Définir ce qu'est un paramètre régulé Identifier les acteurs et leur rôle pour construire la boucle de régulation Comment l'organisme maintient-il au repos la fréquence cardiaque à des valeurs proches d'une valeur de référence?

18 Limite: Etude d'un seul élément d'un ensemble complexe Pas d'étude { l échelle cellulaire du fonctionnement des récepteurs, des fibres nerveuses, du bulbe ou des effets nerveux sur le cœur ; les médiateurs nerveux. Pas de mode de détermination de la valeur de la pression artérielle selon les circonstances Réinvestissement des acquis du collège: Le message nerveux est vu simplement comme un train de signaux de nature électrique. Organisation du système nerveux (centre, nerfs)

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20 Les finalités : Pratiquer une activité physique en préservant sa santé

21 Items 4 et 5 Comprendre l'importance du système musculoarticulaire dans la pratique d'un exercice sportif: -Montrer la fragilité du système musculo-articulaire par les accidents liés à des pratiques inadaptées _Education à la santé: exercer sa responsabilité Relier les caractéristiques de l organisation du muscle aux manifestations d un accident musculo-articulaire Comprendre les conséquences des pratiques inadaptées ou dangereuses Comment augmenter ses performances physiques sans risque sur la santé?

22 Limites: Un SEUL exemple d accident musculo-articulaire étudié (claquage, entorse, déchirure ) Identification de la cellule musculaire. Pas d' étude intracellulaire de la fibre musculaire ou de sa contraction est exclue. Pas d'étude de la commande de la contraction Intérêt: ouverture sur les métiers et formations

23 Des façons différentes d'organiser les savoirs Mais répondent-elles toutes aux attendus du programme?

24 Exemple 1 Partir des acquis des élèves concernant l'organisme en fonctionnement et en lien avec l'eps 1 La réalisation du mouvement Item5 2 La production d'énergie par le muscle nécessaire au mouvement Item 1 3 La réponse de l'organisme aux besoins accrus du muscle à l'effort Item 2 4 Le contrôle de la pression artérielle Item 3 5 L'augmentation des performances physiques sans risque sur la santé Item 4

25 Exemple 2 Partir de pratiques et du vécu des élèves afin de réaliser l'inventaire des pratiques inadaptées et accidents (enquête) 1 L'augmentation des performances physiques sans risque sur la santé Item 5 et Item 4 2 La production d'énergie nécessaire à la contraction des muscles Item1 3 L'adaptation de l'organisme à la demande accrue des muscles à l'effort Item 2 4 Le contrôle de la pression artérielle autour des valeurs standards? Item 3

26 Exemple 3 Discuter les recommandations données par un coach sportif lors d'une épreuve: Avant l'épreuve: intérêt de alimentation, échauffement en fonction du type d épreuve, entrainement - Apports alimentaires adaptés: satisfaire des besoins en nutriments au muscles item 1 - prendre conscience de ces capacités physiques: adapter les efforts et éviter d'éventuels accidents musculo-articulaires items 4 et 5 Pendant l'épreuve: intérêt de la gestion de l effort - assurer la production d énergie nécessaire à l effort (existence d une limite physiologiquev02max) item1 _ --modifier certains paramètres pour s adapter à la demande musculaire gérer son effort, items 1 et 2 Après l'épreuve: comprendre l intérêt du retour au calme et caractéristiques de l'état de repos à travers l exemple de la pression artérielle item 3

27 Des activités possibles Mesures fréquence cardiaque et pression artérielle au repos et dans des situations d activité variées. EXAO (logiciel tensio- Jeulin) et/ou sphygmomanomètre ( ) [en relation avec l EPS] Mesure de l indice de Ruffier : Dissection du coeur et injections: Dissection visant à mettre en évidence le nerf pneumogastrique chez la souris Observation de l articulation de patte de bœuf ou de mouton Dissection de cuisse de grenouille ou de lapin (os, muscles, tendons, ligaments)

28 Dilacérations de muscles. Observations microscopiques de fibres musculaires Modèles anatomiques et maquette de circulation (en série et en parallèle) Observation microscopique de la contraction de fibres musculaires chez le Crabe. Automatisme cardiaque chez l embryon de poule. Comparaison de la fréquence à des stades embryonnaire différents : 3 e et 6 e jour d incubation (avant et après maturation du système nerveux). Traitement mathématiques des mesures avec tableur. Concevoir ou utiliser un modèle analogique traduisant l effet de la contraction du muscle sur les segments osseux. Utilisation possible de logiciels dédiés (phyeff, actocard, actospir, physiologie du sport (Jeulin), physiosport (Pierron), etc..)...

29 Au service des compétences C1 Maîtrise de la langue française -Produire un texte pour relier les caractéristiques de l organisation du muscle aux manifestations d un accident musculo-articulaire. -Extraire et exploiter des informations pour comprendre la différence entre l usage thérapeutique d une molécule et l usage détourné qui peut en être fait C2 Pratique d'une langue vivante étrangère

30 C3 : Principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique -Recenser, extraire et interpréter des informations tirées de compte rendus d accidents musculo-articulaires (imageries médicales). -Concevoir et/ou mettre en œuvre un protocole expérimental (ExAO, spirométrie, brassard,...) pour mettre en évidence un ou plusieurs aspects du métabolisme énergétique { l effort (consommation de dioxygène, production de chaleur, ) -Mesurer, calculer les variations physiologiques liés à l'effort -Concevoir et/ou mettre en œuvre un protocole expérimental (en particulier assisté par ordinateur) pour montrer les variations des paramètres physiologiques { l effort. -Manipuler, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations et ou manipuler (dissections et/ou logiciels de simulation et/ou recherche documentaire) pour comprendre l organisation et le fonctionnement des systèmes cardiovasculaire et ventilatoire. -Manipuler, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations et/ou manipuler (dissections, maquettes, etc.) pour comprendre le fonctionnement du système musculo-articulaire. -Elaborer un schéma fonctionnel pour représenter une boucle de régulation

31 C4: Maitrise des techniques usuelles de l'information et de la communication -Utiliser (ExAO) pour mettre en évidence un ou plusieurs aspects du métabolisme énergétique { l effort (consommation de dioxygène, production de chaleur, ). - Utiliser (ExAO) pour montrer les variations des paramètres physiologiques { l effort. -Utiliser des logiciels de simulation pour comprendre l organisation et le fonctionnement des systèmes cardiovasculaire et ventilatoire. -Utiliser un tableur pour exploiter des données quantitatives concernant les modifications de la consommation de dioxygène et/ou de nutriments { l effort.

32 C5 La culture humaniste Connaître des repères historiques dans l'histoire des Sciences pour la mise en évidence de la pression artérielle Recenser, extraire et exploiter des documents historiques relatifs à des travaux expérimentaux pour construire et/ou argumenter la boucle de régulation nerveuse évoquée. C6 Les compétences sociales et civiques Connaître les comportements favorables à la santé, connaître et respecter les règles de sécurité C7 L'autonomie et initiative Comprendre l effet sur la santé des sportifs d une pratique de dopage ; Déterminer comment se livrer à un exercice physique dans de bonnes conditions de santé. Exercer sa responsabilité en matière de santé. Connaître les formations et les métiers relatifs au domaine de la santé

33 Capacités particulièrement développées dans ce thème -Pratiquer une démarche scientifique (observer, questionner, formuler une hypothèse, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser). -Manipuler et expérimenter. -Recenser, extraire et organiser des informations. -Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique. -Comprendre qu un effet peut avoir plusieurs causes. -Exprimer et exploiter des résultats, { l écrit, { l oral, en utilisant les technologies de l information et de la communication. -Communiquer dans un langage scientifiquement approprié : oral, écrit, graphique, numérique. -Percevoir le lien entre sciences et techniques.

34 Attitudes particulièrement développées dans ce thème -Être conscient de sa responsabilité face { l environnement, la santé, le monde vivant. -Avoir une bonne maîtrise de son corps. -Manifester sens de l observation, curiosité, esprit critique. -Montrer de l intérêt pour les progrès scientifiques et techniques. -Être conscient de l existence d implications éthiques de la science. -Respecter les règles de sécurité. -Être capable d attitude critique face aux ressources documentaires. -Manifester de l intérêt pour la vie publique et les grands enjeux de la société.

35 Convergences : aspects transdisciplinaires SPC (les médicaments, étude du mouvement, transformations physiques et chimiques et effets thermiques, pression) EPS ( réaliser et orienter son activité physique en vue du développement et de l'entretien de soi)

36 Sitologie: Simulation du fonctionnement du cœur humain et de la circulation sanguine (Cœur P. Perez) Simulation du fonctionnement de l appareil pulmonaire humain (Pulmo P. Perez), (animation Cosentino), (annuaire de références de logiciels, E Jourdan). Simulation de prises de sang (F. Sauvion) Simulation d affections cardiovasculaires et pulmonaires) (références de logiciels SVT : annuaire E. Jourdan) Cédérom «la Pression artérielle» (CNED) Simulation de la régulation de la pression artérielle Historique de la mesure de la pression artérielle Histoire d un raisonnement : la découverte de la circulation

37 Sitologie : Images et modèles de la rotule et sa pathologie Mécanismes de la contraction musculaire effet de l EPO effet des stéroïdes Site d information médicale Site d information sportive Agence mondiale anti-dopage Site du ministère de la santé et des sports Agence française de lutte contre le dopage DVD «le trivial prévention» Malette pédagogique de l agence mondiale anti-dopage ONISEP

38 Bibliographie: Adaptations physiologiques à l'exercice physique David L. Costill, Jack H. Wilmore, 4 e édition ,De Boeck Université Précis de physiologie de l exercice musculairep. Astrand, K. Rodhal, de parution : 7/1994,/Éditeur : MASSON Biochimie et nutrition des activités physiques et sportivespaul Pilardeau,Paru le: 01/10/1995,Editeur : Masson,Collection : Abrégés Pour la Science n 276 L'adaptation du muscle à l'entraînement Activités physiques et santépatrick Laure,Paru le : 12/03/2007,Editeur : Ellipses Marketing Sport et santéquelle activité physique pour quelle santé? De Jean-Claude Chatard,Mars 2005, Publications de l'université de Saint-Etienne La préparation physique:optimisation et limites de la performance sportive Daniel Le Gallais, Grégoire Millet 2007 Ed Masson 408 pages Staps :Numéro spécial sport et dopage 2005/4 - numéro 70