Informations générales A propos du module suivant : Il ne s agit pas à l école élémentaire de rentrer dans le système de classification scientifique, trop difficile d accès à la fois pour les enseignants non experts ainsi que pour les élèves. Ce qui est visé, c est la méthodologie de classification et le repérage à partir d observations de caractères communs aux espèces, pouvant expliquer le phénomène d évolution. Volontairement, nous proposons un module avec des collections d animaux limitées et ne posant pas de problème particulier. Le choix des échantillons d animaux a été longuement réfléchi ainsi que les caractères servant à la classification qui doivent être proposés aux élèves ; ceci afin de ne pas s enferrer dans des situations trop complexes. Les ressources matérielles précises et nécessaires à la mise en place de ce module se trouvent dans la mallette associée(posters, squelettes, planches ) Ce qui est visé ici, c est l organisation de la classification en groupes emboîtés ou sous forme d arbres. Les noms scientifiques et la classification à partir de caractères ayant existés puis ayant disparus ne font pas l objet d apprentissage à l école élémentaire, selon les auteurs de ce module. A propos de la nouvelle classification animale Autrefois on pensait l évolution des espèces grâce à l anatomie comparée et à la paléontologie mais récemment ces deux disciplines ont été complétées par les apports de la génétique et biologie moléculaire : la systémique moderne. Comme toute science, elle évolue, tant dans ses méthodes (comment s y prendre pour classer?) que dans ses résultats (quel groupe est plus proche de tel autre?) Lorsque de nouveaux indices, suffisamment fiables sont recueillis, la classification peut être remaniée. Les champignons par exemple, se sont avérés être plus proches parents des animaux que des végétaux. L étude comparée des différents organismes indique qu à partir d une forme ancestrale, très lointaine, des espèces de plus en plus diverses sont apparues au cours du temps. Une espèce se forme toujours à partir d une autre, plus ancienne. Toutes ont donc des liens de parenté. Cela a conduit à voir l'évolution du vivant comme une évolution buissonnante (et non linéaire), où le présent correspond aux extrémités des rameaux. Certains rameaux, atrophiés, correspondent aux espèces fossiles. Les points de recoupement de plusieurs rameaux correspondent à un ancêtre commun à toutes les espèces des deux rameaux. 1
L'évolution buissonnante des espèces est une notion trop complexe pour être abordée avec les enfants Alors que les scientifiques s intéressent à des arguments anatomiques très fins et vont rechercher dans la structure des biomolécules des preuves concordantes sur les relations de parenté entre taxons, les élèves seront amenés à classer les animaux sur des caractères communs facilement observables tels que la présence de poils, plumes, squelette interne, coquille, sabots, cornes, crocs Les activités de classe doivent privilégier avant tout la rigueur méthodologique de l argumentation. Désormais, on utilise la classification évolutive = classer des collections d espèces sur la base des attributs communs en groupes emboîtés pour rendre compte de «qui est plus proche de qui» phylogénie et non pas «qui descend de qui» généalogie. On classe les organismes sur : - ce qu ils ont (des poils, des vertèbres, une coquille en 2 parties ) On ne classe pas les organismes sur : - ce qu ils n ont pas - ce qu ils font (nager, voler, manger des plantes ) - l endroit où ils vivent 2
La classification animale Séance 1 : Comment classer les animaux? Objectifs de la séance : - Découvrir que les êtres vivants doivent être classés selon ce qu ils ont : leurs caractères. - Représenter une classification d animaux par emboîtement à partir de l observation d un échantillon de quatre animaux familiers. Matériel : - Images plastifiées des quatre animaux familiers : le chat, le lapin, le poisson rouge, le pigeon. (S1 tableau) - Planche des quatre animaux : le chat, le lapin, le poisson rouge, le pigeon (plusieurs exemplaires par groupe : planche 1 photocopiable ). A photocopier à partir de la planche plastifiée de la malle «classification animale». - Poster «adaptation au vol» montrant une comparaison des membres supérieurs de différents êtres vivants. - Poster «les vertébrés» montrant une comparaison de squelettes internes d animaux. Déroulement : 1- Un premier classement. Après une sensibilisation des élèves à la diversité animale à l occasion d une sortie ou de l étude d un bestiaire, l enseignant leur demande de choisir un animal chacun et de le proposer. L enseignant recopie au tableau la liste des animaux proposés en incitant à la diversité (éviter de n avoir que des mammifères). L enseignant propose de mettre un peu d ordre dans cette liste : «quels animaux peut-on mettre ensemble et pourquoi?» Chaque groupe d élèves rédige sur une grande feuille sa proposition de classerment. L enseignant note les différents classements au tableau et propose une discussion autour des critères retenus. L échange met en évidence les limites et incohérences de certains choix et le manque de clarté dû à plusieurs systèmes de classement. Note de l enseignant : Ce premier travail ne mérite pas qu on s attarde trop longtemps. On peut s attendre à des classements du type : «marche / vole» «mange de la viande / mange de l herbe» 3
2- Classer selon les caractères communs. L enseignant indique que les scientifiques classent les animaux selon ce qu ils ont : leurs caractères visibles : des poils, des vertèbres, des membres, une coquille On classe les êtres vivants sur - ce qu ils ont (des poils, un squelette, une coquille ). On ne classe pas les êtres vivants sur - ce qu ils n ont pas. - ce qu ils font (nager, voler, manger ) - l endroit où ils vivent. Les élèves classent les animaux selon leurs caractères qui pourront être donnés par le maître : (Exemple : avoir 4 membres, avoir des poils ) Pour cela, les élèves disposent d images plastifiées des animaux qu ils doivent placer dans les ensembles. poisson rouge chat pigeon lapin chat lapin 4 membres poils Remarque : Les élèves ne vont pas placer spontanément le pigeon dans l ensemble «4 membres». Utiliser alors l affiche «Adaptation au vol» pour mettre en évidence les ressemblances : les ailes sont les membres supérieurs des oiseaux. Possibilité d utiliser le poster «les vertébrés» pour comparer les différentes parties des membres. 3- Classer par emboîtement. L enseignant demande de trouver une façon de représenter le classement qui n utilise qu une image de chaque animal. poisson rouge pigeon lapin chat 4 membres (tétrapodes) poils (mammifères) 4
Des élèves de cycle 3 pourront fréquemment passer directement à une représentation emboîtée des groupes tandis que ceux du cycle 2 auront généralement besoin de bien différencier les deux étapes. La difficulté pour ces derniers se situe à 2 niveaux : - Sur la forme : la maîtrise graphique de la représentation des ensembles, notamment leur taille qui doit permettre de contenir les images. On la facilitera en fournissant des ensembles vides non inclus de taille différente sur lesquels les élèves placeront les images des animaux ou des boîtes gigognes. - Sur le fond : la compréhension symbolique de l'inclusion clairement située dans le champ des mathématiques. Séance 2 : classer les animaux : l emboîtement. Objectif de la séance : - Réinvestir le principe de classement par emboîtement en utilisant un échantillon plus large d animaux présentant des caractères supplémentaires. Matériel : - Images plastifiées des animaux à classer: le crapaud accoucheur, la carpe, le lapin, la coccinelle, la grande dolomède, le lézard, la poule. (S2 tableau) - Planches des animaux à classer : le crapaud accoucheur, la carpe, le lapin, la coccinelle, la grande dolomède, le lézard, la poule. (un exemplaire par élève : planche 2 photocopiable). - Photocopies du squelette de la chouette. - Squelettes de certains animaux de la planche : carpe, crapaud, lézard, lapin. Déroulement : 1- Mise en évidence des caractères des animaux à classer. Les élèves décrivent collectivement les animaux de la planche et recherchent rapidement des attributs communs. L enseignant donne le tableau des caractères retenus et demande aux élèves de le compléter en groupes. (voir annexes 1 et 2) Les solutions proposées par les groupes sont mises en commun dans un tableau collectif. 2- Représentation par emboîtement. La classe part du tableau des caractères pour en arriver à une représentation par emboîtement de la classification des sept animaux de la planche. (voir annexes 3 et 4) 5
Séance 3 : classer les animaux : l arbre. Objectifs de la séance : - Représenter une classification d une collection de douze animaux par emboîtement. - Passer d une représentation par emboîtement à une représentation sous forme d arbre. Matériel : - Images plastifiées des animaux à classer : la carpe, la coccinelle, l épeire diadème, l escargot, la guêpe, le hérisson, le moineau, la mouche, le mulot, la musaraigne, la piéride du chou, le rougegorge. (S 3 tableau ). - Planches des animaux à classer : la carpe, la coccinelle, l épeire diadème, l escargot, la guêpe, le hérisson, le moineau, la mouche, le mulot, la musaraigne, la piéride du chou, le rouge-gorge. (un exemplaire par élève : planche 3 à photocopier). Déroulement : 1- Description des êtres vivants de la planche et représentation par emboîtement. L enseignant fait décrire oralement les animaux de la planche en faisant ressortir leurs caractères. En groupe, les enfants essaient de représenter par emboîtement la classification de ces êtres vivants. Un problème se pose alors : «que faire de l escargot?» On ne peut le placer ni dans la boîte rouge «squelette interne» ni dans la boîte rouge «squelette externe», il faut donc créer une nouvelle boîte rouge : «coquille». (Voir documents annexes 5 et 6). Les groupes d élèves représentent par emboîtement la classification des douze êtres vivants. 2- Représentation sous forme d arbre. L enseignant aide les enfants à passer d un schéma à l autre. Il faut veiller à reprendre le même code couleur pour les branches de l arbre que pour les boîtes. (Voir documents annexes 6 et 7) 3- Exercice d application. Les élèves reprennent la classification par emboîtement des sept êtres vivants de la séance 2 et la représentent sous forme d arbre. ( travail individuel) (Voir document annexe 8) 6
Séance 4 : classer les animaux : recherche des liens de parenté (évolution). Objectif de la séance : - Replacer différents êtres vivants au bon endroit sur l arbre de la classification. Matériel : - Planches d êtres vivants à classer : l homme, le ptérosaurien, une ammonite, un crabe, un dauphin, un bulot, un faucheux (un exemplaire par élève: planche 4 à photocopier ). - Pour différencier le travail avec les élèves en difficulté, prévoir la liste des caractères ou un arbre pré-rempli avec les différents caractères. Déroulement : 1 - Description des êtres vivants de la planche et mise en évidence de leurs caractères. (Voir annexes 9 et 10) 2 Classer les êtres vivants de la planche par emboîtement. (Voir annexes 11 et 12) 3 - Replacer ces êtres vivants au bon endroit dans l arbre de classification et justifier. (Voir annexes 13 et 14) Note de l enseignant : Les points 2 et 3 peuvent servir d évaluation. 7
Annexe 1 Tableau des attributs yeux bouche squelette interne squelette externe 4 membres nageoires 6 pattes, ailes, antennes poils, mamelles plumes peau nue crapaud carpe lapin lézard poule coccinelle dolomède 8
Annexe 2 Tableau des attributs (corrigé) yeux bouche squelette interne squelette externe 4 membres nageoires 6 pattes, ailes, antennes poils, mamelles plumes peau nue crapaud X X X X carpe X X X lapin X X X X lézard X X X X poule X X X X coccinelle X X X dolomède X X X 9
Annexe 3 Yeux, bouche Squelette interne 4 membres Poils, mamelles Peau nue Plumes Nageoires Squelette externe 6 pattes, ailes, antennes 10
Annexe 4 Yeux, bouche Squelette interne 4 membres Poils, mamelles Peau nue Plumes LAPIN CRAPAUD LEZARD POULE Nageoires CARPE Squelette externe 6 pattes, ailes, antennes COCCINELLE GRANDE DOLOMEDE 11
Annexe 5 Yeux, bouche Coquille Squelette interne 4 membres Poils, mamelles Plumes Nageoires Squelette externe 6 pattes, ailes, antennes 12
Annexe 6 Yeux, bouche Coquille ESCARGOT Squelette interne 4 membres Poils, mamelles HERISSON, MULOT, MUSARAIGNE Plumes MOINEAU ROUGE-GORGE Nageoires CARPE Squelette externe 6 pattes, ailes, antennes COCCINELLE, GUEPE MOUCHE, PIERIDE DU CHOU EPEIRE DIADEME 13
Annexe 7 Coquille ESCARGOT Poils, mamelles HERISSON MULOT MUSARAIGNE 4 membres Plumes MOINEAU ROUGE- GORGE Yeux, bouche Squelette interne Nageoires CARPE Squelette externe 6 pattes, ailes, antennes COCCINELLE GUEPE MOUCHE PIERIDE DU CHOU EPEIRE DIADEME 14
Annexe 8 Poils, mamelles LAPIN 4 membres Peau nue CRAPAUD LEZARD Squelette interne Plumes POULE Yeux, bouche Nageoires CARPE 6 pattes, ailes, antennes COCCINELLE Squelette externe GRANDE DOLOMEDE 15
Annexe 9 Tableau des attributs yeux bouche squelette interne squelette externe coquille 4 membres 8 pattes 10 pattes poils, mamelles Peau nue homme ptérosaurien ammonite crabe dauphin Bulot (buccin) faucheux 16
Annexe 10 Tableau des attributs yeux bouche squelette interne squelette externe coquille 4 membres 8 pattes 10 pattes poils, mamelles Peau nue homme X X X X ptérosaurien X X X X ammonite X X crabe X X X dauphin X X X X Bulot (buccin) X X faucheux X X X 17
Annexe 11 Yeux, bouche Coquille Squelette interne 4 membres Poils, mamelles Peau nue Squelette externe 10 pattes 18
Annexe 12 Yeux, bouche Coquille AMMONITE, BULOT Squelette interne 4 membres Poils, mamelles HOMME DAUPHIN Peau nue PTEROSAURIEN Squelette externe FAUCHEUX 10 pattes CRABE 19
Annexe 13 Coquille Poils, mamelles Yeux, bouche Squelette interne 4 membres Peau nue Squelette externe 10 pattes 20
Annexe 14 Coquille AMMONITE BULOT Poils, mamelles HOMME DAUPHIN Yeux, bouche Squelette interne 4 membres Peau nue PTEROSAURIEN Squelette externe FAUCHEUX 10 pattes CRABE 21
Planches animaux 22