- enseignement Catholique

HPT
Formation scientifique
UAA7
AUTEUR : Jean-Baptiste SCHUERMANS
Fiche d’investigation 1
Lunettes ou pas, quelle différence ?
Prérequis
Aucun
Contexte
Dans la classe, certains élèves portent des lunettes (ou des lentilles), d’autres pas. On sait, bien sûr, que les
lunettes aident à mieux voir. Mais qu’en est-il exactement ? Quelles différences y a-t-il entre les yeux des
porteurs de lunettes et ceux des autres personnes ? Quels sont les principaux problèmes de la vue ? Comment
fonctionnent les verres correcteurs ?
Enoncé de la situation
Comment fonctionne un œil humain (sur le plan optique) ?
Comment les verres correcteurs permettent-ils de corriger les principaux défauts de la vue ?
Matériel nécessaire
Ordinateurs pour une recherche documentaire par groupes.
Objectifs principaux
Modéliser l’œil humain comme un système optique simple.
Modéliser les défauts de l’œil en termes de distance de focalisation.
Modéliser l’effet des verres correcteurs sur l’œil myope ou hypermétrope.
Problématisation
Modalités
Rôle du professeur
Activités des élèves
Les élèves disent ce qu’ils savent du
fonctionnement de l’œil, de ses
défauts et des verres correcteurs.
En
classe
groupe
Présenter aux élèves le contexte de l’investigation.
Faire émerger les représentations.
En
classe
groupe
Validation/structuration
Le champ d’investigation est structuré autour de 3 questions :
-
HPT UAA7 FI1160411
comment fonctionne l’œil humain ?
quels sont les principaux défauts de la vue ?
comment les verres correcteurs y remédient-ils ?
1
Recueil et traitement des informations
Modalités
Rôle du professeur
Activités des élèves
40 minutes par
groupes
Répartir les élèves en groupes de recherche.
Donner les consignes de recherche.
Les élèves cherchent des réponses à
l’une des 3 questions ci-dessus. Ils les
notent sous forme de phrases et/ou de
schémas simples.
40 minutes en
groupe classe
Recueillir et structurer les différentes réponses.
Les élèves rapportent leurs réponses en
plenum.
En
classe
Validation/structuration
L’œil humain fonctionne comme une chambre noire. L’orifice qui laisse entrer la lumière
joue le rôle d’une lentille qui permet à l’image de se former sur la rétine.
groupe
De nombreux défauts peuvent affecter la vision : myopie, hypermétropie, strabisme,
astigmatisme, presbytie, cataracte, daltonisme, dégénérescence maculaire liée à l’âge, …
Dans ce chapitre, on se concentrera sur la myopie et l’hypermétropie.
(Myopie et hypermétropie uniquement) Les verres correcteurs sont des lentilles qui
permettent de faire converger ou diverger les rayons lumineux afin de ramener le point de
focalisation sur la rétine.
30 minutes par
groupes
Inviter les élèves à comparer l’effet de diverses
lentilles (voir Fiche d’expérience « Comparer
des lentilles »).
Les élèves testent les lentilles
convergentes
et
divergentes
et
complètent le rapport d’expérience.
10 minutes en
groupe classe
Validation/structuration
Les lentilles sont de deux types :
 Les lentilles à bords minces, qui font converger les rayons de lumière
 Les lentilles à bords épais, qui font diverger les rayons de lumière
40 minutes par
groupes
(Facultatif si l’on dispose déjà de modèles de
l’œil). Inviter les élèves à construire un modèle
de l’œil (voir la fiche « Fabriquer un modèle de
l’œil »).
Les élèves construisent chacun un
modèle de l’œil.
40 minutes par
groupes
Inviter les élèves à utiliser un modèle de l’œil
pour modéliser le comportement d’un œil sain,
myope ou hypermétrope.
Les élèves utilisent le modèle pour
rendre compte du comportement d’un
œil sain, myope ou hypermétrope.
20 minutes en
groupe classe
Validation/structuration
 Dans un œil sain, l’image se forme sur la rétine (tous les rayons de lumière sont
focalisés sur la rétine).
 Un œil myope est « trop long » : l’image se forme en avant de la rétine. On peut
corriger ce défaut en plaçant devant l’œil une lentille à bords épais.
 Un œil hypermétrope est « trop court» : l’image se forme au-delà de la rétine. On
peut corriger ce défaut en plaçant devant l’œil une lentille à bords minces.
Contrairement à nos modèles, où la lentille qui figure le cristallin est une lentille
(convergente) de focale déterminée, l’œil humain possède un cristallin capable de
s’adapter (= de faire converger davantage les rayons) afin de former une image nette sur la
rétine quand les objets sont proches ; c’est ce qu’on appelle l’accommodation.
Communication
Modalités
A définir
HPT UAA7 FI1160411
Rôle du professeur
Activités des élèves
Par exemple : par groupe, les élèves
confectionnent
un
poster
illustrant
le
fonctionnement d’un œil normal, myope (sans,
puis avec verres correcteurs), hypermétrope
(sans, puis avec verres correcteurs).
2
Développements attendus principalement visés
Comparer et trier quelques lentilles par diverses méthodes (A1).
(P) L’élève choisit et met en œuvre un dispositif permettant de comparer et de trier des lentilles.
(TQ) L’élève imagine et met en œuvre un dispositif permettant de comparer et de trier des lentilles.
Différencier l’effet d’une lentille divergente de celui d’une lentille divergente (C1).
(P) L’élève schématise la propriété de convergence ou de divergence d’un faisceau parallèle après
son passage dans une lentille.
(TQ) L’élève schématise et énonce la propriété de convergence ou de divergence d’un faisceau
parallèle après son passage dans une lentille.
Identifier et décrire le rôle des différentes parties de l’œil dans le mécanisme de la vision (C2).
Sur base du schéma d’un œil humain, l’élève précise le rôle de la paupière, du cristallin, de la pupille
et de la rétine.
Utiliser un dispositif pour modéliser le fonctionnement de l’œil normal, myope et hypermétrope (A2),
ainsi que la correction de ces défauts (T1).
(P) A l’aide d’un dispositif expérimental donné par le professeur, l’élève rend compte du fonctionnement
normal, myope et hypermétrope de l’œil, ainsi que des procédés utilisés pour corriger ces défauts.
(TQ) A l’aide d’un dispositif expérimental imaginé ou sélectionné par l’élève, celui-ci rend compte du
fonctionnement normal, myope et hypermétrope de l’œil, ainsi que des procédés utilisés pour corriger ces
défauts.
HPT UAA7 FI1160411
3