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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)
