SNC2D/SNC2P Fonctions et systèmes animaux et végétaux/Fonctions et
systèmes animaux
Démonstration par l’enseignante ou l’enseignant – Poumons
dans une bouteille
Sujets
Durée
système respiratoire
préparation : 15 min
démonstration : de 10 à 15 min
Attentes particulières
SNC2D
A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.10 Tirer une conclusion et la justifier.
B1.4 Expliquer la fonction et la structure des systèmes digestif, circulatoire, respiratoire et
reproducteur chez les humains (p. ex., le système circulatoire est responsable du transport des
molécules telles que l’oxygène, les nutriments, les globules rouges et les hormones).
B1.5 Décrire des interactions vitales entre des systèmes d’organismes végétaux et animaux
(p. ex., chez la sauterelle, le mouvement des muscles stimule la circulation du sang pour
acheminer les substances nutritives vers ses différentes parties).
SNC2P
A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.10 Tirer une conclusion et la justifier.
B1.4 Expliquer l’importance des systèmes digestif, circulatoire, respiratoire et reproducteur chez
les humains (p. ex., le système circulatoire est responsable du transport des substances vers les
cellules et les organes).
B1.5 Décrire des interactions vitales entre des systèmes du corps humain (p. ex., le système
respiratoire permet l’entrée de l’oxygène dans l’organisme et le système circulatoire en assure
la distribution vers toutes les cellules).
Introduction
Cette activité porte sur un modèle simple, mais extrêmement efficace, de poumons humains. Les
élèves peuvent observer la façon dont les poumons, la cavité thoracique et le diaphragme
travaillent de concert pour faciliter l’inspiration et l’expiration. Le modèle peut être préparé
d’avance et présenté en guise de démonstration en classe, puis être réutilisé d’année en année.
Ou encore, ce modèle de démonstration peut être transformé en activité pour les élèves, et les
partenaires pourraient créer leur propre modèle de poumons.
Matériel
bouteille à boisson gazeuse en plastique transparent de 2 L
1 gant de nitrile
ruban à conduits (ou bande élastique)
pâte à modeler
2 pailles
2 ballons
ciseaux
Consignes de sécurité
Aucune
Marche à suivre
Construisez le modèle préalablement à la démonstration.
1.
Coupez la moitié inférieure de la bouteille à boisson gazeuse et mettez-la au recyclage ou
conservez-la pour une autre activité.
2.
Étirez le gant pour l’installer sur le rebord coupé de la partie supérieure de la bouteille.
Fixez le gant avec du ruban à conduits ou une bande élastique. Le joint doit être étanche.
3.
En gardant les deux pailles parallèles, enveloppez-les avec la boule de pâte à modeler et
faites un joint étanche.
4.
Insérez un ballon à l’extrémité de chaque paille et fixez-les solidement avec du ruban.
5.
Insérez les bouts de paille munis d’un ballon dans la bouteille en plastique, et enfoncez la
pâte à modeler dans le goulot de la bouteille pour créer un joint étanche (fig.1).
Formez des équipes de 2 à 4 élèves.
6.
Prédire / Expliquer
Demandez à chaque équipe de prédire ce qui se produira lorsque les doigts du gant seront
tirés vers le bas puis repoussés vers le haut (fig. 2 et 3). Chaque équipe doit tenter de
justifier sa prédiction.
7.
Observer
Tirez lentement les doigts du gant vers le bas, puis poussez-les vers le haut, en répétant
plusieurs fois. Laissez le temps aux élèves de noter leurs observations.
Fig.1 Appareil au repos
Fig. 2 Gant tiré vers le bas
Fig.3 Gant poussé vers le haut
8.
Expliquer
Demandez aux élèves de reformer les équipes et de revoir leurs explications, le cas
échéant. Demandez-leur aussi d’expliquer ce que représente chaque partie du modèle et la
raison de son importance.
Nettoyage
Le modèle peut être rangé et réutilisé; cependant, la pâte à modeler peut sécher et devra être
remplacée. La partie inférieure de la bouteille à boisson gazeuse peut être recyclée.
Qu’est-ce qui se produit?
Lorsqu’on tire les doigts du gant vers le bas, l’air entre dans les ballons par les pailles et les
ballons se gonflent. Lorsqu’on relâche les doigts du gant, l’air sort des ballons par les pailles.
Comment ça fonctionne?
La bouteille représente une poitrine où les pailles font office de trachée et de bronches. Chaque
ballon représente un poumon et le gant représente le diaphragme. L’espace à l’intérieur de la
bouteille représente la cavité thoracique.
Le diaphragme est un muscle plat situé à la base de la cavité thoracique. Durant l’inspiration, il
descend en se contractant, augmentant le volume de la cavité thoracique et diminuant la pression
de l’air dans les poumons. L’air passe des espaces de haute pression à ceux de basse pression, ce
qui permet aux poumons de se gonfler en se remplissant de l’air qui entre par la trachée. Lorsque
le diaphragme s’étend, il monte et diminue le volume de la cavité thoracique. Les poumons se
contractent alors, augmentant la pression de l’air dans les poumons et expulsant l’air en dehors
du corps par la trachée. Le système nerveux autonome régule les contractions du diaphragme.
Suggestions/conseils pour l’enseignante ou l’enseignant
1.
2.
3.
Un gant de caoutchouc fonctionne aussi très bien comme diaphragme.
Cette démonstration peut facilement être transformée en activité de classe pour que les
élèves créent leur propre modèle de poumons.
Demandez aux élèves de suggérer des aspects du modèle qui ne représentent pas tout à fait
une vraie poitrine. (Indice : pensez à la direction de la force requise pour faire bouger le
diaphragme.)
Prochaines étapes
Cette démonstration peut servir à décrire le rôle du diaphragme dans le contrôle de la respiration
pour les chanteurs et les musiciens d’instruments à vent. Elle peut aussi introduire d’autres
activités d’exploration du système respiratoire, comme une dissection (réelle ou virtuelle) ou une
simulation informatisée.
Ressources supplémentaires
1.
2.
Vidéo d’un modèle de poumons similaire, mais plus petit, accompagnée d’explications :
http://sciencesquad.questacon.edu.au/activities/model_lung.html (en anglais seulement)
Complément d’information sur le système respiratoire :
http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/hlw/system.html (en anglais
seulement)
3.
Vidéo sur les échanges gazeux : http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter25/animation__gas_exchange_during_res
piration.html (en anglais seulement)