GAF : L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES EN CLASSES L ET ES Proposition de progression commune sur le thème commun «Nourrir l humanité». Rappel programme : Partie A. Vers une agriculture durable au niveau de la planète Répartition des notions à enseigner : - En vert : les éléments classiquement enseignés en SVT - En rouge : les éléments communs aux deux matières NOTIONS ET CONTENUS COMPÉTENCES EXIGIBLES Pratiques alimentaires collectives et perspectives globales L agriculture repose sur la création et la gestion d agrosystèmes dans le but de fournir des produits (dont les aliments) nécessaires à l humanité. Dans un agrosystème, le rendement global de la production par rapport aux consommations de matière et d énergie conditionne le choix d une alimentation d origine animale ou végétale, dans une perspective de développement durable. Une agriculture pour nourrir les Hommes L exportation de biomasse, la fertilité des sols, la recherche de rendements et l amélioration qualitative des productions posent le problème : - des apports dans les cultures (engrais, produits phytosanitaires, etc.) ; - des ressources en eau ; - de l amélioration des races animales et des variétés végétales par la sélection génétique, les manipulations génétiques, le bouturage ou le clonage ; - du coût énergétique et des atteintes portées à l environnement. Le choix des techniques culturales doit concilier la production, la gestion durable de l environnement et la santé. Qualité des sols et de l eau Le sol : milieu d échanges de matière. Engrais et produits phytosanitaires ; composition chimique. Eau de source, eau minérale, eau du robinet ; composition chimique d une eau de consommation. Critères physicochimiques de potabilité d une eau. Traitement des eaux naturelles. Comparer la part d'intervention de l'homme dans le fonctionnement d'un écosystème et d'un agrosystème. Montrer que consommer de la viande ou un produit végétal n a pas le même impact écologique. Comparer les bilans d énergie et de matière (dont l eau) d un écosystème et de différents agrosystèmes (cultures, élevages), à partir de données prélevées sur le terrain ou dans des bases de données et traitées par des logiciels de calculs ou de simulation. Expliquer, à partir de résultats simples de croisements, le principe de la sélection génétique («vigueur hybride» et «homogénéité de la F»). Relier les progrès de la science et des techniques à leur impact sur l'environnement au cours du temps. Étudier l impact sur la santé ou l environnement de certaines pratiques agricoles (conduite d un élevage ou d une culture). Exploiter des documents et mettre en œuvre un protocole pour comprendre les interactions entre le sol et une solution ionique en termes d échanges d ions. Mettre en œuvre un protocole expérimental pour doser par comparaison une espèce présente dans un engrais ou dans un produit phytosanitaire. Réaliser une analyse qualitative d une eau. Rechercher et exploiter des informations concernant : la potabilité d une eau ; le traitement des eaux naturelles ; l adoucissement d une eau dure.
Proposition de progression commune pour la partie A. Répartition des enseignements : - En vert : les éléments classiquement enseignés en SVT - En rouge : les éléments communs aux deux matières (ils peuvent être enseignés par l'un ou l'autre des enseignants, selon l'avancement, ou en coanimation) Séance Contenu et fonctionnement Introduction commune : Doc initiateur : de type épandage Qu'est ce que ce document vous inspire? Ou vidéo : http://www.notre-planete.info/actualites/actu_3596_nourrir_planete.php http://www.youtube.com/watch?v=mvpj9bbm9rk Réponse probable des élèves : engrais, pollution, pesticides... Pb : Comment augmenter la productivité afin de pouvoir nourrir la planète? Sous-pb : Quels rôles jouent les différents produits phytosanitaires? Quels impacts sur l'environnement? 2 2 SPC Ecosystème Vs agrosystème Les récoltes privent l'agrosystème d'un retour des éléments minéraux au sol par les décomposeurs. Pour compenser et maintenir la fertilité des sols, on ajoute des engrais sources de minéraux Doc/activité commune sur calcul de l'épuisement en N d'un sol cultivé puis de la quantité d'engrais nécessaire pour compenser Le sol : milieu d échanges de matière. Engrais; composition chimique. sur la composition d un engrais et calcul de la quantité nécessaire et optimale à l ha ou pour un champ. SVT Productions alimentaires et impact écologique Rendement et choix d'une alimentation animale ou végétale 3 Eau de source, eau minérale, eau du robinet ; TP composition chimique d une eau de consommation. (Analyse qualitative d une eau) Critères physicochimiques de potabilité d une eau. 4 Dosage d un ion dans un phytosanitaire (Fe 2+ dans un antimousse) 5 Traitement des eaux naturelles. Les conséquences environnementales Une production de nourriture carnée nécessite plus de ressources en sol, en énergie, en eau, en produits phytosanitaires et dégage plus de CO 2. L'amélioration des rendements L'amélioration des espèces, les manipulations génétiques, les produits phytosanitaires Doc/activité commune sur pollution de l'eau 6 Contrôle commun Vers une agriculture durable Certaines pratiques culturales doivent concilier production et gestion durable de l'environnement (Fabacées, les cultures associées...)
Remarque : dans la séance d'introduction, suite au document initiateur, les problèmes et idées différentes peuvent se présenter sous forme d'une carte mentale dans laquelle on peut annoncer avec quel enseignant on reprendra l'idée. Chacune des idées pourra être traitée ensuite dans une séquence. Nécessité de nourrir les Humains Neuf milliards d'humains fin XXIème siècle! Augmentation des rendements Des pratiques durables? Besoin des plantes, sol et engrais Pollutions sol; eau Agrosystème Vs Ecosystème Qualité de l'eau, potabilité Produits phytosanitaires Eutrophisation Amélioration des espèces Traitement de l'eau De nouvelles pratiques : Consommation Carnivore Vs végétariens Nouvelles pratiques culturales
Rappel programme : Partie B. Qualité et innocuité des aliments : le contenu de nos assiettes Répartition des notions à enseigner : - En vert : les éléments classiquement enseignés en SVT - En rouge : les éléments communs aux deux matières NOTIONS ET CONTENUS Biologie des microorganismes et conservation des aliments Certaines techniques de conservation se fondent sur la connaissance de la biologie des microorganismes, dont certains pathogènes, et visent à empêcher leur développement. Conservation des aliments, santé et appétence alimentaire La conservation des aliments permet de reculer la date de péremption tout en préservant leur comestibilité et leurs qualités nutritives et gustatives. Les techniques de conservation peuvent modifier les qualités gustatives et nutritionnelles des aliments et provoquer parfois des troubles physiologiques chez le consommateur. Conservation des aliments Effet du dioxygène de l air et de la lumière sur certains aliments. Rôle de la lumière et de la température dans l oxydation des produits naturels. Conservation des aliments par procédé physique et par procédé chimique. Se nourrir au quotidien : exemple des émulsions Structure simplifiée des lipides. Espèces tensioactives ; partie hydrophile, partie hydrophobe. Formation de micelles. COMPÉTENCES EXIGIBLES Expliquer à partir de données expérimentales ou documentaires le rôle des conditions physico-chimiques sur le développement de micro-organismes. Expliquer les conseils de conservation donnés aux consommateurs. Identifier les avantages et les inconvénients pour le consommateur de certains traitements appliqués dans le cadre de la conservation des aliments. Utiliser des arguments scientifiques pour confirmer ou infirmer certaines affirmations véhiculées dans les médias ou dans les publicités concernant l action de certains produits alimentaires sur la santé. Mettre en œuvre un protocole pour mettre en évidence l oxydation des aliments. Distinguer une transformation physique d une réaction chimique. Associer un changement d état à un processus de conservation. Extraire et organiser des informations pour : - rendre compte de l évolution des modes de conservation des aliments ; - analyser la formulation d un produit alimentaire. Interpréter le rôle d une espèce tensioactive dans la stabilisation d une émulsion. Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence les conditions physicochimiques nécessaires à la réussite d une émulsion culinaire.
Proposition de progression commune pour la partie B. Répartition des enseignements : - En vert : les éléments classiquement enseignés en SVT - En rouge : les éléments communs aux deux matières (ils peuvent être enseignés par l'un ou l'autre des enseignants, selon l'avancement, ou en coanimation) Séance Contenu et fonctionnement Doc initiateur : de type 2 Réponse probable : pourriture, moisissure, effet de la lumière... Pb : Les aliments ont rapidement tendance à ne plus être consommables, comment les conserver plus longtemps. SPC Effet du dioxygène de l air et de la lumière sur certains aliments. Rôle de la lumière et de la température dans l oxydation des produits naturels. SVT Développement de micro-organismes et conditions physicochimiques ou séquence commune "TP tournant / mosaïque" Groupe micro-organismes / Grp oxydation... "TP tournant / mosaïque " Les techniques de conservation : - limitent le développement de microorganismes en les privant d'un ou plusieurs de leurs besoins. - limitent le contact avec l'o 2, les UV... Permet de remplir un tableau commun (voir en dessous) 3 Analyser la formulation d un produit alimentaire. 4 Les émulsions : Structure simplifiée des lipides. Espèces tensioactives ; partie hydrophile, partie hydrophobe. Formation de micelles 5 Contrôle commun Les techniques de conservation peuvent modifier les qualités gustatives et nutritionnelles des aliments et provoquer parfois des troubles physiologiques chez le consommateur
L'étude commune des techniques de conservation permet de remplir un document, un tableau, commun comme celui ci-dessous. Il n'est évidemment pas attendu de faire avec les élèves un tableau exhaustif de toutes les techniques existantes. Procédés Sous-vide, sous atmosphère modifiée Salaison Confisage consiste à remplacer les sucs contenus dans les cellules des fruits par un sirop de sucre Agents de dégradation des aliments visés microbienne, (O 2 ) Mode d action par absence d'o 2 «libre». Le sel, le salpêtre, les nitrites, interviennent comme antibactériens, ils dénaturent les enzymes «libre» Transformation physique ou chimique Effets accessoires Effets positifs Effets négatifs Exemple préparations "traiteurs" (quiches, pizza, friands,...) Chimique Goût Trop de sel Viande séchée Chimique Goût Trop de sucre Pâte de fruit, confiture Confisage cuisson et conservation dans la graisse, à l'abri de l'air et de la lumière. Fumage, fumaison Aliments baignés dans la fumée produite par la combustion lente de bois, Séchage- Déshydratation Fermentation Irradiation, ionisation Réfrigération microbienne (Eau et O 2 ) microbienne microbienne (froid) «libre» et de O 2 «libre» et effet antimicrobien antioxydant, antibactérienne et antifongique. «libre» L acidification a un effet antimicrobien, compétition entre micro-organismes en agissant sur l'a.d.n. des cellules vivantes par manque de chaleur par manque de chaleur et d'eau libre Chimique Chimique Goût Goût Goût Inhibe la germination, n'altère pas les propriétés nutritionnell es et le goût Trop de graisse Conservation de courte durée volailles (oie, canard,...), charcuteries (rillettes,...) viandes (lard, jambon, bœuf,...), poissons (harengs, saumon,...) viandes : bœuf séché, jambon sec, poissons : stockfisch, crevettes, légumes : haricots verts, fines herbes, fruits : abricots, dattes... Laitage, choucroute, charcuterie, navets salés, fromages; saucissons secs,... pommes de terre, fruits fragiles, ail, échalotes, oignons, charcuteries, viandes,... toutes les denrées alimentaires Texture des Congélation aliments fruits, légumes, La température microbienne (froid (cellules poissons, viandes,... abaissée jusqu'à -8 C. et Eau) éclates) Surgélation Texture des fruits, légumes, filets
(refroidissement brutal (-35/-96 C) puis de congélation à -5/-8 C) par manque de chaleur et d'eau libre aliments conservé de poissons, découpes de viandes, etc... Lyophilisation congélation puis traitement par le vide d'air pour les sécher (sublimation) Pasteurisation 30 minutes à 63 C ou 2 secondes à 72 C suivie d'un refroidissement brusque à 4 C. Appertisation Les aliments chauffés de 00 C à 40 C puis conservé à l'abri de l'air et de la lumière. Upérisation = Stérilisation UHT 2 à 3 secondes de 35 à 50 C et refroidis à 3 C. Microbes Microbes Microbes Congeler un aliment puis le mettre sous vide, l eau se sublime et déshydrate l aliment. Faible poids Les caractéristi ques des aliments préservées les vitamines préservées. Les germes, les spores et les enzymes détruits Les germes, les spores et les enzymes détruits Diminution de la qualité nutritionnelle café, thé, boissons aux fruits,... champignons, crevettes,... plats cuisinés, (ravitaillement) lait, bière, cidre, charcuteries,... légumes et fruits, viandes, poissons, plats cuisinés,... Lait, jus de fruits, crème,... Conservateurs alimentaires microbienne par manque de O 2 et action antibactérienne Chimique Effets néfastes de certains conservateur Plats préparés Proposition du Lycée Koeberlé Sélestat SIMON Marie-Claude THIEBAUT Benoît