Le corps humain : digestion, respiration, cœur et circulation
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Le corps humain : digestion, respiration, cœur et circulation, mouvements, bébé avant la naissance La digestion La respiration La circulation sanguine Une séance sur le cœur Les mouvements de notre corps Le bébé avant la naissance haut_ Notion spécifique : la digestion Jean-Charles ALLAIN Dijon, IUFM de Bourgogne Difficultés liées à la construction de la notion La digestion est un concept « embrouillé » car englué dans la connaissance commune. Les principales difficultés sont de se représenter ce qu’on ne voit pas, d’aborder la digestion chimique en plus de la transformation mécanique, de passer de la notion d’aliment à celle de nutriment et de se représenter le réseau complexe des relations dans l’organisme entre les différents aspects de la fonction de nutrition (alimentation, digestion, circulation, respiration et excrétion). Niveau des connaissances à construire = niveau de formulation pour le cycle III Au cours de la digestion, les aliments sont transformés progressivement en éléments plus simples qui pourront passer dans le sang pour être distribués et utilisés par tous les organes. Cette fonction se fait dans un appareil spécialisé formé d’un ensemble d’organes reliés entre eux. Dans la bouche, les aliments sont mastiqués et imprégnés de salive. Ils passent par l’œsophage qui les conduit à l’estomac où ils subissent une double action mécanique et chimique (suc gastrique) : là, ils sont brassés, mélangés et réduits en bouillie. Dans l’intestin grêle, la digestion se continue grâce à d’autres sucs et à la bile (la bile n’est pas un suc, elle aide à la digestion des graisses). Les aliments utilisables (nutriments) passent dans le sang au travers de la paroi de l’intestin grêle (sorte de filtre), c’est l’absorption intestinale. Les aliments qui ne sont pas utilisables sont rejetés par le gros intestin et l’anus. La fonction d’excrétion correspond exclusivement au travail des reins qui filtrent le sang et éliminent les déchets liquides sous forme d’urine. Difficultés des élèves (cf. le recueil et l’analyse de leurs conceptions initiales) Différentes façons de penser Pas de lien représenté entre les organes, des tronçons isolés. Un tuyau long et droit. Un tuyau et des organes. Une entrée, pas de sortie, les aliments s’accumulent dans une poche (survalorisation du rôle de l’estomac). Parfois un circuit fermé (confusion avec la circulation). Des aliments envoyés dans tout le corps. Différents conduits suivant la nature des aliments, liquide ou solide ; la bifurcation pouvant s’effectuer après la bouche ou après l’estomac (méconnaissance du rôle des reins). Les aliments sont broyés par le cœur. Le tube digestif passe par le foie (le foie n’est qu’une glande annexe). Les bons aliments passent dans le corps, les mauvais sont rejetés. Exemples de questions que se pose une classe de CM Y a-t-il deux tuyaux, un pour les aliments solides et un pour les aliments liquides ? Les aliments passent-ils par le foie ? Est-ce que les aliments se séparent pendant le trajet ? Est-ce qu’on a besoin des poumons dans la digestion ? Où va la bonne nourriture ? Comment passet-elle dans le sang ? Exemple de progression pédagogique = enchaînement de séances sur le sujet Quel est le chemin parcouru par les aliments dans notre corps ? Qu’est-ce que subissent les aliments comme transformations ? A quoi la digestion sert-elle ? A quoi servent les aliments que nous mangeons ? Comment sont-ils distribués partout dans notre corps ? Compétences méthodologiques à développer Savoir faire un dessin d’observation. Savoir rechercher des informations dans un document. Imaginer des hypothèses. Conduire une expérience. Suggestions de matériels et documents à utiliser pendant les activités Des radiographies des différents organes. Un schéma de l’appareil digestif. Un puzzle de l’appareil digestif. Eventuellement un lapin dépouillé, non vidé à ouvrir, cuvette, ciseaux ou un appareil digestif de poule ou de pigeon préparé à l’avance. Matériel de récupération pour construire une maquette du tube digestif. Texte(s) historique(s) pour démontrer l’importance de la digestion chimique. Extraits du dessin animé « Il était une fois… la vie ». Extraits d’un film documentaire, exemple « L’univers intérieur ». Idées d’activités à conduire : observation, expérimentation, fabrication de maquette et documentation • Faire exprimer par un dessin individuel les conceptions initiales de chaque élève : « Explique par un dessin légendé le trajet des aliments dans ton corps » et, par écrit, les questions que chaque élève se pose sur le sujet. • Sélectionner quatre ou cinq dessins montrant des points de vue différents, les afficher, organiser un débat contradictoire et noter les questions que la classe se pose et comparer les différents trajets supposés (hypothèses). • Rechercher des informations dans des radiographies, voire dans des endoscopies en images fixes ou images animées. Décalquer une radiographie. Faire un dessin d’observation d’après une radiographie. Faire mesurer la taille de l’estomac d’après une radiographie. Reconstituer une partie du trajet à partir de différentes radiographies. • Eventuellement ouvrir un lapin dépouillé et dérouler le tube digestif : voir les différents organes, les glandes annexes, la transformation des aliments le long du trajet. Faire effectuer un dessin d’observation de l’appareil digestif du lapin. Colorier le trajet des aliments sur une reproduction d’une photographie de la dissection du lapin. • Faire le dessin de l’appareil digestif du lapin d’après une diapositive projetée, les légendes étant placées, à proximité, au tableau pour aider. Image, à lire ou à légender, de la dissection de l’appareil digestif du lapin. • Observer puis faire un dessin d’observation d’un appareil digestif de poule préparé à l’avance. • Schéma de l’appareil digestif de l’homme à compléter et flécher. • Comparaison de schémas des deux appareils : lapin et homme, chercher les similitudes et les différences. • Modélisation avec du papier plié : pour faire constater la grande longueur de l’intestin grêle et la très grande surface de sa paroi repliée qui tient peu de place, faire replier une bande de papier comme un accordéon. • Faire éventuellement appel à l’expérience vécue des enfants lors de vomissements. • Comparer le contenu des différents organes, à partir d’images (assiettes photographiées avec le contenu du tube digestif d’un lapin) et associer aux organes respectifs. • Puzzle du tube digestif à reconstituer. • Construire une maquette du tube digestif avec du matériel de récupération (tuyaux ou corde, sacs plastiques, flacons divers, bouteilles de plastique…). • Chercher des informations dans un film documentaire ou dans un dessin animé. Rechercher les procédés de vulgarisation : voir le double rôle de l’estomac, mouvements mécaniques pour broyer, liquéfier (métaphore de la meule) et production de suc gastrique (métaphore des fontaines de suc gastrique). • Analyser (pour les CM exclusivement) des expériences historiques (Réaumur ou Spallanzani) racontées dans un document. Faire retrouver les hypothèses des biologistes et faire rechercher les conclusions des expériences présentées. • Rechercher, dans des analyses de sang, la trace d’aliments transportés : confirmation du passage des aliments simplifiés de l’intestin dans le sang. Expériences Donner une petite bouchée de pain ou quelques grains de blé ou un biscuit sec à mâcher, sans avaler et faire constater le changement (fragmentation et imprégnation de liquide) et faire exprimer le goût de départ et à l’arrivée (très légèrement sucré) au bout de quelques minutes. Simuler la digestion mécanique en faisant décomposer un biscuit sec dans un gobelet contenant de l’eau. Faire expliciter les méthodes que les élèves ont utilisées ? Faire constater en quoi l’eau a modifié la transformation du biscuit. Faire comparer avec ce qui se passe dans la bouche. Simuler la digestion mécanique en passant des aliments dans une moulinette ou un broyeur. Tenter de boire à l’envers pour démontrer que des muscles permettent aux aliments d’avancer dans l’œsophage. Ecouter, à l’aide d’un stéthoscope, l’estomac d’un élève pendant qu’il mange un biscuit. Mettre des morceaux d’aliments dans un milieu acide (vinaigre) pour simuler l’action chimique à l’intérieur de l’estomac. Faire comprendre la digestion mécanique dans l’intestin grêle à partir d’un manchon obtenu avec un bas de nylon et avec des balles de tennis. Demander aux élèves de faire avancer les balles avec les mains, ainsi les mouvements (péristaltiques) automatiques des muscles de la paroi de l’intestin seront-ils simulés. Faire dissoudre du sucre (ou du sel) dans de l’eau et filtrer avec un filtre à café pour faire comprendre le passage des aliments simplifiés (=particules de très petite taille) au travers de la paroi de l’intestin grêle dans le sang. Mettre du café dans un filtre à café, ajouter de l’eau et constater que seule l’eau passe avec le goût et la couleur du café mais pas le marc de café pour faire comprendre que seuls les aliments simplifiés de très petite taille passent, au travers de la paroi de l’intestin grêle, dans le sang. Utiliser le même dispositif pour tenter de filtrer du jambon haché ou des légumes coupés en petits morceaux ou des lentilles ou de la soupe et faire constater l’impossibilité du passage d’un aliment qui n’est pas réduit en très petits éléments invisibles à l’œil nu. Utiliser un sachet de thé dans de l’eau pour figurer le passage, au travers de la paroi de l’intestin grêle, des aliments simplifiés. Placer différents petits objets dans un sac avec des mailles (filet d’oranges par exemple), secouer et observer que certains de ces objets passent au travers et d’autres pas : comparaison simpliste avec le passage des aliments au travers de la paroi de l’intestin. Calculer la durée de la digestion à partir des données d’un document. Construire collectivement un tableau : les organes, ce qu’ils fabriquent (sucs), ce qu’ils font comme action (mécanique ou chimique), la durée des étapes. Indications de traces écrites élaborées individuellement ou collectivement par les élèves Dessin individuel de conception initiale du trajet des aliments dans notre corps. Calque de radiographie. Dessin d’après radiographie. Schéma de l’appareil digestif. Tableau : organes, action, moyens. Tableau de la durée des étapes de la digestion. Texte historique et réponses à un questionnaire. Définition de la digestion et de l’absorption intestinale. Idées de formulations du cahier d’expériences Dans le cahier d’expériences peuvent figurer des écrits collectifs « socialement partagés » mais aussi des écrits qui ne sont pas seulement notionnels ou qui sont des écrits non validés. Ils doivent être distingués d’une partie collective plus structurée dans une partie individuelle éventuellement codée par une couleur différente. La démarche suivie en classe devrait apparaître. Le sujet d’étude : la digestion. Notre problème (sous forme interrogative), exemples « Quel est le trajet des aliments dans notre corps ? Que deviennent les aliments pendant le trajet ? » Ce que je crois savoir . Les questions que la classe se pose. Certains pensent…, d’autres pensent… : différents trajets supposés. Ou nos hypothèses sur le trajet des aliments. Je fais le dessin d’observation d’une radiographie. Je raconte l’expérience historique de… Les résultats de l’expérience. Nos conclusions ou ce que nous devons retenir. Est-ce que je me suis trompé au départ ? Finalement quel est le bon trajet ? _ _ haut_ Notion spécifique : la respiration dans la partie « Le corps humain et l’éducation à la santé » Jean-Charles ALLAIN IUFM de Bourgogne, Dijon Difficultés liées à la construction de la notion Relations poumons - cœur difficiles à établir. Signification des échanges poumons - sang. Notion de gaz et de matérialisation de l’air. Notion de mélange de gaz entrant dans la composition de l’air. Différents niveaux d’approche de plus en plus intimes dans l’organisme (aspect mécanique, aspect échanges avec le sang, échanges avec les organes). Niveaux des connaissances à construire = niveaux de formulation par cycle Cycle 1. La respiration est un phénomène vital. Les enfants respirent, les animaux aussi. On peut voir qu’on respire : la poitrine se soulève et on peut souffler de l’air. On a besoin d’air pour respirer. Cycle 2. L’air est vital. On respire continuellement par des mouvements réguliers. Le rythme augmente quand on fait des efforts. Un enfant peut forcer ou bloquer sa respiration. L’air entre (inspiration) et sort (expiration) par le nez et par la bouche. L’air va dans les deux poumons puis ressort. Cycle 3. La respiration se manifeste extérieurement par des mouvements réguliers : inspiration et expiration. Le rythme de la respiration peut varier en fonction de l’activité. L’air entre dans les deux poumons par la trachée-artère, les bronches et va dans des petits sacs très nombreux, les alvéoles pulmonaires (grande surface d’échanges). L’air qui ressort des poumons est différent de l’air qui entre ; il contient moins d’oxygène et plus de « gaz carbonique » et de vapeur d’eau : l’air est modifié pendant que nous respirons. Au niveau des alvéoles, l’oxygène passe dans le sang pour être distribué à tous les organes et inversement le gaz carbonique est rejeté comme un déchet. La respiration sert à fabriquer de l’énergie. Un air pollué (cf. la pollution de l’air au-dessus des villes) et de même un excès de tabac ne sont pas bons pour la santé (liens avec l’éducation à la santé). * Souvent au CE, la respiration animale est abordée. Il faut faire constater que pratiquement tous les êtres vivants respirent, pas toujours dans le même milieu (air et eau) et que les poumons et les branchies ont la même fonction d’absorption d’oxygène. Difficultés des élèves (cf. le recueil et l’analyse de leurs conceptions initiales) Tous les élèves n’ont pas l’idée des deux temps de la respiration. L’air entre par le nez et ressort par la bouche. L’air va d’un poumon à un autre. L’air va dans le cœur. L’air va dans l’estomac. L’air va dans tout le corps (courant d’air). Un tuyau par poumon depuis le nez. Un tuyau pour l’entrée, un autre pour la sortie. Le cœur est une pompe à air. L’air qui sort est le même que celui qui est entré. Ou, au contraire, l’air se transforme dans les poumons (en gaz carbonique). Il y a un bon poumon (pour le bon air) et un mauvais poumon (pour les fumées de voiture). Exemple de progression pédagogique = enchaînement de séances sur le sujet avec énoncés de problèmes à résoudre Situations de départ possibles pour déclencher les premières perceptions et le questionnement des élèves : séquences d’EPS, course ou natation (bulles qui montent, poumons remplis, on flotte et poumons vidés, on descend) , fait d’actualité tel que la mauvaise qualité de l’air ou entrée par l’éducation à la santé (effet du tabagisme…). Situations - problèmes possibles •Quelles sont les manifestations extérieures de la respiration ? Ou comment voit-on qu’on respire ? (CII et CIII) •Pourquoi respire-t-on plus ou moins vite ? •Quel est le trajet de l’air dans notre corps ? (CII et CIII) •Quelle est la différence entre l’air qui entre et l’air qui sort ? (CIII) •Comment mesurer la capacité de nos poumons ? Ou quelle quantité d’air respire-t-on ou sort de nos poumons ? (exclusivement CM) •A quoi sert la respiration ? (fin de CIII) •Quels sont les dangers de la pollution atmosphérique et les conséquences éventuelles sur notre santé ? (surveillance de l’air, maladies respiratoires) •Quels sont les méfaits du tabagisme ? Compétences méthodologiques à faire acquérir Savoir observer son propre corps et / ou le vivant animal. Savoir rendre compte d’une observation par le dessin. Etre capable d’effectuer des mesures pour répondre à une question d’ordre scientifique. Connaître les étapes de la démarche expérimentale : imaginer des hypothèses, chercher des réponses possibles, reconnaître la nécessité de tester, proposer des moyens de vérifier une idée émise, dégager plusieurs facteurs en jeu, rechercher un dispositif expérimental pour tester une hypothèse. Suggestions de matériels et documents à utiliser pendant les activités Radiographies de poumons et autres imageries médicales. Tableau de comparaison de la composition de l’air inspiré et de l’air expiré. Extrait de film documentaire ou de dessin animé, exemple l’épisode « La respiration » de la série « Il était une fois… la vie ». Un demi-lapin de boucherie ou un ensemble cœur - poumon de mouton ou de porc. Idées d’activités à conduire pendant les séances : activités sur des images, observations, manipulations, mesures et expérimentations (certaines devraient être imaginées par les élèves) Manipulations avec le nez et la bouche pour démontrer le double rôle possible de chacun. Mise en évidence de l’air en gonflant et dégonflant un ballon, en soufflant sur un moulinet. Souffler dans une cuvette d’eau à l’aide d’une paille. Transvaser l’air d’un bocal à un autre. Fermer le goulot d’une bouteille et presser. Toucher sa cage thoracique (mouvements et côtes). Mesurer le périmètre thoracique, en inspiration et en expiration, à l’aide d’un mètre à ruban ou d’un bout de ficelle. Mesurer le rythme respiratoire au repos, debout ou allongé (feuille de papier posée sur le thorax), et tout de suite après un effort physique. Faire la différence entre le rythme respiratoire et le rythme cardiaque. Démontrer le lien entre l’activité physique et le rythme respiratoire : approche du rôle de la respiration qui apporte de l’oxygène à tous les organes. Faire exprimer par un dessin individuel les conceptions initiales des élèves « Quel est le trajet de l’air dans ton corps ? ». Organiser une confrontation des différents points de vue pour faire douter les élèves, lister les questions que la classe se pose. Utiliser une radiographie des poumons pour rechercher des informations (forme des poumons, côtes de la cage thoracique) par une analyse de l’image. Comparer deux radiographies en inspiration et expiration. Observer un ensemble réel cœur - poumons, faire décrire les différentes parties. Faire suivre le trajet de la trachée et des bronches. Montrer la capacité des poumons à se gonfler en faisant souffler par un tube dans la trachée. Faire constater la légèreté des poumons : un morceau de poumon flotte sur l’eau, ils sont différents des muscles. Faire observer l’élasticité, la texture d’une éponge. Presser un fragment de poumon sous l’eau et voir les bulles d’air qui s’échappent. Faire décrire la couleur rosée, signe de la présence de sang. Faire réaliser un dessin d’observation et / ou un schéma de l’appareil respiratoire. Comparer avec le schéma donné dans un manuel scolaire. Eventuellement proposer une expérience pour simuler le rôle du diaphragme. Souffler sur une vitre. Expirer sur le réservoir d’un thermomètre. Faire brûler une bougie dans de l’air expiré ou dans l’air ambiant. Souffler avec une paille de l’air expiré dans de l’eau de chaux. Faire la même expérience mais remplacer par de l’air atmosphérique grâce à une pompe à vélo. Analyser un tableau de la composition de l’air inspiré et de l’air expiré. Rechercher des informations dans des images fixes : alvéoles pulmonaires, sang et globules rouges. Rechercher des informations dans des images animées extraites de films de vulgarisation : « C’est pas sorcier », « Il était une fois … la vie ». Sensibiliser aux dangers du tabagisme : lecture de radiographies de poumons de fumeur, observation de filtre de cigarette, expérience de la machine à fumer. Faire imaginer par les élèves de CM, des dispositifs expérimentaux pour mesurer la quantité d’air qui est contenue dans les poumons, faire dessiner les projets, discuter de leur faisabilité en poussant à argumenter et à justifier puis réaliser quelques expériences. Exemples de leurs propositions : souffler dans un ballon, souffler dans un sac en plastique gradué ( !), souffler, par un tuyau, dans un bidon à moitié rempli d’eau et, si le bidon est gradué, mesurer de combien l’eau (ou l’air) est montée au-dessus de l’air (ou l’eau !), souffler dans un ballon, le fermer puis remplir un autre ballon de la même quantité d’eau et la mesurer en vidant ce ballon dans un récipient gradué (doseur de cuisine), souffler dans un ballon et le maintenir sous l’eau et noter la différence de niveau, premières idées de spiromètres : canon à air comprimé… Expérience « du maître » : souffler par un tuyau souple, dans une bouteille remplie d’eau renversée au-dessus d’une cuvette d’eau, voir l’air chasser l’eau par le bas et mesurer. Comparer les résultats obtenus après diverses tentatives à ceux trouvés dans les livres. Indications du travail sur le cahier d’expériences (avec exemples de traces écrites élaborées individuellement et collectivement par les élèves qui devraient témoigner du cheminement de la classe et des étapes de la démarche scientifique) Dessin individuel des conceptions initiales des élèves : « Ce que je crois savoir… » « Les questions que nous nous posons. » Tableau construit avec les élèves pour définir et comparer inspiration et expiration. Calque d’une radiographie faisant apparaître les éléments essentiels. Compte rendu d’observation. Dessin de projet d’expériences : « J’imagine » ou « Nous imaginons une expérience », « Je m’attends à ». Schéma d’expériences réalisées : « Je raconte notre expérience » ou « Mon dessin de l’expérience ». « Notre conclusion » ou « Ce que nous devons retenir ». haut_ Notion spécifique : la circulation sanguine (première approche des fonctions de nutrition) Jean-Charles ALLAIN IUFM de Bourgogne Difficultés liées à la construction de la notion De nombreuses expressions, avec le mot « cœur », existent dans le langage courant et peuvent entraîner des confusions. Les différents types de vaisseaux sanguins sont souvent confondus et dénommés par le terme générique de « veines ». Le lien est difficile à établir entre toutes les fonctions de nutrition : digestion, respiration, circulation et excrétion. Il est difficile de se représenter l’intérieur du corps. Niveau des connaissances à construire = niveau de formulation pour le cycle 3 (propositions pour aider les maîtres à clarifier le savoir à construire, à ne pas confondre avec un résumé qui devrait être élaboré avec les élèves) Pour la circulation du sang dans notre corps, trois niveaux, susceptibles d’être approchés, peuvent être distingués (voir aussi l’écriture sous forme de trame conceptuelle) : Premier niveau : Dans tout le corps, le sang transporte vers les muscles et tous les organes des éléments dont il a besoin (aliments et oxygène) grâce à un réseau de vaisseaux. Deuxième niveau : A l’intérieur de vaisseaux, le sang parcourt un circuit continu entre le cœur et les organes qui reçoivent ainsi les éléments dont ils ont besoin. Troisième niveau : Au cours d’un circuit (système clos à sens unique) dans l’organisme, le sang contenu dans des vaisseaux (veines et artères) passe par différents organes ; il traverse le cœur qui le propulse, il passe par les poumons où il prend de l’oxygène et rejette du dioxyde de carbone (« gaz carbonique ») et par les intestins où il prend des aliments simplifiés ; ensuite il va dans tous les organes pour distribuer nourriture et oxygène et il ramène les déchets. Le cœur est une pompe qui fait circuler le sang. C’est un muscle qui fonctionne comme un moteur automatique ; il travaille énormément mais il est infatigable. Le sang est formé d’un liquide le plasma et de globules rouges et blancs. Les globules rouges servent au transport des gaz respiratoires. Le sang a, en outre, un rôle essentiel dans la protection et la défense du corps contre les microbes par l’intermédiaire des globules blancs. Quelques chiffres 5l de sang en moyenne dans le corps humain (environ 4l pour un enfant). 70 battements du cœur par minute pour un homme qui lit, 140 pour celui qui court. A chaque contraction, le cœur expulse 70 à 85 ml dans l’artère aorte. 100 km de vaisseaux (artères et veines) et 1000 fois plus de capillaires. 5000000 de globules rouges par mm3 de sang, soit 25000000000 dans le corps. 7000 globules blancs par mm3 de sang. Difficultés des élèves (cf. leurs conceptions initiales) Conceptions à propos du sang « Le sang maintient le squelette, fortifie les os, nourrit nos articulations, nous aide à marcher, est utile pour l’estomac. Le sang est un liquide rouge qui coule dans notre corps, il nous aide à vivre ; il trie les bons et les mauvais aliments. Dans le sang, il y a des vitamines. Le plasma est une bouillie de globules rouges écrasés. Dans le sang, il y a des globules rouges et des globules blancs, il y a de l’eau. Il transporte l’oxygène, il l’apporte dans les poumons. Il transporte les ordres que le cerveau envoie. Les nerfs servent à faire passer les vaisseaux. On a tous un groupe sanguin. On peut donner le sang à une autre personne. Quand on se coupe assez profond, le sang sort pour désinfecter la plaie. » Conceptions à propos du trajet du sang dans notre corps Différentes catégories d’explication peuvent être repérées : Aucun vaisseau n’est représenté ; le sang remplit tout le corps. Le sang est représenté à l’intérieur de conduits épars et sans connexions entre eux. Le sang est entièrement figuré dans un réseau de vaisseaux communiquant entre eux. Le cœur, représenté souvent de manière stéréotypée, est figuré avec des vaisseaux centrés sur lui. L’idée d’un sens déterminé (flèches) d’écoulement du sang apparaît. L’idée de circuit peut être évoquée à propos d’organes divers (« entrée » du sang par des vaisseaux et « sortie » par d’autres). Un circuit continu reliant cœur et organes (poumons) ou parties du corps est schématisé. Il peut s’y ajouter que le sang subit des modifications le long de ce circuit. Conceptions à propos du cœur Le cœur est placé à gauche ou à droite ou au milieu du ventre. « Le cœur sert à renouveler l’air. Le cœur sert à broyer les aliments. Le cœur sert à faire passer le sang d’un poumon à un autre. Le cœur sert à transformer le sang ; il transforme le sang sale en sang propre. » (confusion avec les poumons). « Il y a aussi une pompe dans le cœur. Le cœur est un filtre pour nettoyer le sang. » (confusion avec les reins dont le rôle est complètement méconnu à cet âge). Exemples de questions que les élèves peuvent se poser A quoi le sang sert-il ? Pourquoi le sang est-il rouge ? Que contient le sang ? Avons-nous plusieurs sortes de sang ? Combien y a-t-il de veines ? Y a-t-il des veines dans les doigts ? Comment le sang circule-t-il dans le corps ? Pourquoi le sang circule-t-il dans le corps ? Quels sont les groupes sanguins ? Pourquoi donne-t-on son sang ? Pourquoi le sang nous aide-t-il à vivre ? Pourquoi le sang est-il chaud ? Comment le sang est-il fabriqué ? Comment fait-il pour être dans toutes les parties du corps à la fois ? Est-ce toujours le même sang qui fait le tour du corps ou le mauvais sang est-il rejeté ? Le sang a-t-il plus de globules blancs ou de globules rouges ? A quoi les globules rouges et les globules blancs servent-ils ? Exemple de séquence = enchaînement de séances sur le sujet avec énoncés de différents problèmes à résoudre Comment le cœur est-il constitué ? Comment le cœur fonctionne-t-il ? (voir fiche de séance). Quel est le trajet du sang dans notre corps ? Qu’est- ce que le sang ? Quels sont ses constituants ? A quoi sert chacun des constituants du sang ? Quel est le rôle du sang ? Idées d’activités à conduire : observations, manipulations, mesures et expérimentations possibles Attention : la plupart de ces activités ne peuvent être trouvées par les élèves. Avant de les proposer aux élèves, le maître peut cependant leur demander d’imaginer des solutions pour trouver des réponses à leurs questions. Activités sur le cœur (voir aussi le module « Insight » dans le site de « La main à la pâte » http://www.inrp.fr/lamap/) Recueillir les conceptions des élèves sur le rôle du cœur, confronter les différents points de vue et noter les hypothèses sur le fonctionnement du cœur. Observation dirigée d’un cœur de mouton, de porc ou de lapin : faire observer sa forme, sa texture de muscle épais, les « tuyaux » (entrées ou sorties ?). Tenter de faire entrer un crayon dans un des tuyaux du cœur. Faire rentrer de l’eau (colorée) par un tuyau et constater qu’elle ressort par un autre. Tenter de mettre en relation les tuyaux deux par deux, dans le cœur droit et le cœur gauche. Montrer qu’il n’y a pas communication entre les deux. Possibilité de placer des tuyaux plastiques de deux couleurs ou des baguettes de bois pour matérialiser les veines qui arrivent au cœur et les artères qui en partent. Si vous ne faites pas observer un vrai cœur, faites analyser une photographie de cœur de mouton avec et sans ces tuyaux. Faire légender un schéma simplifié d’une coupe du cœur. Proposer une expérience à réaliser dans un atelier « Quelle quantité de sang le cœur pompet-il ? » : faire transférer 4 litres d’eau d’un seau plein à un seau vide avec une tasse (prévoir les débordements avec toile cirée ou papier journal et éponge). Chronométrer combien de temps un élève met pour transférer toute l’eau d’un seau à un autre, sachant que le cœur le fait en 1 minute ! Proposer une autre expérience dans un autre atelier « Le cœur est un muscle » : prendre, dans la main, une balle de tennis, qui remplace le cœur, la serrer fortement, répéter 70 fois de suite comme le cœur se contracte en 1 minute. Constater ce que ressent la main après cet exercice. D’une façon voisine, on peut illustrer le fonctionnement du cœur avec un gonfleur à matelas. Proposer un atelier « Ecoute ton cœur » : décrire le son entendu avec un stéthoscope ou avec l’oreille collée contre la poitrine. Construire éventuellement un stéthoscope avec un tuyau plastique et un gobelet. En utilisant un chronomètre, compter le nombre de battements en 15 secondes. Multiplier par 4 pour avoir le nombre de battement par minute. Comparer avec les élèves du groupe et noter les résultats dans un tableau. Proposer un atelier « Sentir son pouls » : sentir son pouls à différents endroits du corps où les vaisseaux sanguins sont proches de la surface de la peau. Le prendre au poignet et au cou. Relever le pouls en 15 secondes à l’aide d’un chronomètre et calculer pour avoir le pouls en 1 minute. Faire prendre le pouls après un effort (exemple 20 flexions) et comparer. Faire prendre le pouls, à la maison, de tous les membres de la famille. Faire établir les liens entre l’âge et le pouls. Enregistrer les battements du cœur avec un micro relié à un ordinateur. Faire rechercher la nature des différents vaisseaux sanguins dans des manuels scolaires. Faire rechercher la différence entre veine et artère. Faire rechercher, dans le dictionnaire, la définition de « veine », « artère » et « capillaire ». Activités sur la circulation du sang Faire exprimer, par des dessins individuels, ce que pensent les élèves sur la localisation et la distribution du sang dans leur corps. Organiser une confrontation des différents points de vue. Faire observer sur soi-même des endroits où on peut voir des vaisseaux sanguins. Faire serrer le poing. Faire tracer le trajet du sang sur le schéma simplifié d’une coupe de cœur. Faire imaginer des hypothèses : d’où vient le sang et où est-il envoyé ? Placer, au tableau, de haut en bas, trois étiquettes « poumons », « cœur » et « organes » et faire imaginer le circuit du sang. Faire construire, sur une grande feuille, un système circulatoire simplifié en circuit fermé autour du cœur avec des fils de laine (grande feuille de carton, étiquettes pour le cœur, les poumons et les organes, laine bleue et rouge, colle ou « patafix » pour fixer les brins de laine, quatre flèches). Faire commenter, légender et colorier un schéma existant extrêmement simple de la circulation sanguine dans notre corps. Faire construire une maquette à l’aide tuyaux souples et de bouteilles plastiques à partir d’un schéma de la circulation. Travailler à partir d’un extrait vidéo de la série du dessin animé « Il était une fois… la vie », par exemple dans l’épisode « Le sang » : Faire trouver le rôle des globules rouges (rouge clair - transportent l’oxygène et rouge foncé transportent le gaz carbonique). Faire comprendre l’analogie avec un bonhomme chargé d’une hotte remplie de bulles de gaz et comparer avec une photographie réaliste « Les globules sont ronds avec des pieds et des mains. C’est pour mieux comprendre. On ne peut pas les voir car ils sont microscopiques » Par rapport à des images du réel, faire distinguer ce qui est « vrai » et « faux ». Faire ordonner quatre images extraites du dessin animé pour reconstituer le trajet des globules entre les poumons et les organes et faire comprendre le transport des gaz respiratoires. Construire collectivement, à partir des informations apportées par le dessin animé, un schéma du trajet des globules rouges : Poumons - sang rouge clair - organes, muscles - sang rouge foncé - poumons… « ça tourne toujours ». Activités sur le sang Faire exprimer les conceptions initiales de chaque élève, exemple « Ecris ce que tu crois savoir sur le sang » ou donner un questionnaire « D’après toi qu’est-ce que le sang ? Quels sont ses constituants ? A quoi le sang sert-il ? Quel est le rôle de chacun des constituants ? » Organiser une confrontation à partir des différents points de vue pour faire douter les élèves et relever leurs hypothèses et questions « Nous supposons ou nos questions » (ne garder que les plus propositions les plus productives). Légender un schéma d’une goutte de sang observée au microscope. Montrer l’image de globules rouges vus à très fort grossissement et comparer avec les images métaphoriques du dessin animé « Il était une fois… la vie. ». Faire lire certaines données d’une feuille d’analyse de sang. Idées de rubriques du cahier d’expériences Les écrits du cahier ne doivent pas être seulement collectifs et notionnels mais ils peuvent comprendre une part individuelle non validée et moins structurée. En outre, le cahier devrait faire apparaître la démarche suivie par la classe. Le sujet d’étude. Le problème que nous nous posons (sous forme interrogative). Ce que je crois savoir. Certains pensent…, d’autres pensent… ou nos hypothèses J’observe… Les questions que la classe se pose. Nous devons vérifier. J’imagine une expérience pour tester une hypothèse ou nous imaginons une expérience. Je raconte l’expérience. Le schéma de la classe. Les résultats. Nos conclusions ou ce que nous devons retenir…----- Pistes pour l’éducation à la santé Greffe du cœur. Don du sang. Groupes sanguins. Maladies transmises par le sang. Maladies génétiques. haut Une séance sur le cœur Comment est-il fait ? Quel est son rôle ? Objectifs notionnels Les élèves découvrent la structure du cœur. Les élèves découvrent que le cœur est un muscle qui fonctionne automatiquement comme une pompe. Les élèves découvrent que le rythme cardiaque s’adapte à l’effort. Matériel Pour chaque groupe de 4 élèves ; des fiches de compte rendu (voir plus loin). Pour la classe : un cœur de mouton, un couteau pointu, 4 balles de tennis, deux seaux, un récipient de 200 à 300ml, 2 chronomètres, un schéma du cœur, une éponge, une toile cirée, un stéthoscope, des vieux papiers journaux. Pour l’affichage : un schéma de cœur en grand format, quatre photocopies de conceptions initiales, une partie de tableau, du scotch, des marqueurs. Déroulement Recueil des conceptions initiales (20 minutes) effectué quelques jours avant la séance. Comment le cœur est-il fait ? Quel est son rôle ? Explique par un dessin légendé et une phrase. Point de départ : phase de confrontation des conceptions initiales choisies par la maîtresse et affichées au tableau afin de faire exprimer les différentes hypothèses de fonctionnement. Les enfants présentent et discutent les différents points de vue et émettent des hypothèses que la maîtresse écrit au tableau. Bien faire douter les élèves. Insister sur le fait que ce ne sont que des suppositions. Exemples de propositions des élèves " Le cœur est un muscle. Il est accroché avec des veines et des artères. Il fabrique le sang, les artères transportent le sang au cerveau. L’air va dans le sang. L’air va dans le cœur. Quand l’air est dans le cœur, il est gonflé. Le cœur n’est pas un muscle, c’est un carrefour de veines. Si le cœur s’arrête de battre, il ne produit plus de sang et la personne est morte. " Comment peut-on vérifier nos hypothèses ? Oralement, faire émerger quelques propositions de moyens pour trouver des réponses et éventuellement des idées d’expériences. Exemples " On va ouvrir un lapin. On va regarder une vidéo. On va mettre une camera dans un animal. On va regarder une radio. On va chercher sur Internet. " Travail en ateliers Présentation des ateliers, puis répartition des élèves en groupes de quatre. Atelier Atelier Atelier Atelier Atelier 1 2 3 4 5 : : : : : La force du cœur ou " le cœur est un muscle ". Ecoute ton coeur. Mesure du rythme cardiaque ou " les battements du cœur ". Observation d’un cœur (avec la maîtresse) Quelle quantité de sang le cœur pompe-t-il ? Avant de commencer, bien lire la feuille de consignes jusqu’au bout. Bien préparer une conclusion qui sera présentée à toute la classe. Si vous avez fini plus tôt, vous pouvez aller écouter votre cœur avec un stéthoscope. Attention, cet appareil est fragile. Décrire le son que vous entendez sur une fiche. Nettoyer avec un mouchoir après l’usage. Mise en commun, construction du sens Rassembler la classe pour discuter des résultats des investigations. Bien faire parler les rapporteurs devant les autres élèves. Atelier 1 : Le cœur est un muscle. Annonce des résultats. As-tu pu transférer toute l’eau d’un seau à l’autre en une minute ? As-tu été surpris par la quantité de sang que ton cœur pompe ? Faire énoncer oralement une phrase à recopier ensuite sur la fiche de synthèse. " Nous retenons " : le cœur pompe environ 4 litres de sang par minute. Prends une balle de tennis dans ta main. Serre-la fortement. La force dont tu as besoin pour serrer la balle de tennis est équivalente à celle nécessaire pour envoyer le sang hors du cœur. Ta main qui serre la balle est une "maquette" qui représente le fonctionnement du muscle du cœur. Essaie de serrer la balle soixante-dix fois en une minute Que ressens-tu après cet exercice ? Qu’est-ce que cela prouve à propos du muscle cardiaque ? Atelier 2 : Ecoute ton cœur Comment était votre main après avoir pressé la balle plusieurs fois ? Comment serait votre main si vous faisiez cela constamment ? Qu’en concluez-vous sur le muscle cardiaque ? Le cœur est un muscle qui sert de pompe. En utilisant le stéthoscope, écoute ton cœur. Est-ce que le bruit que tu entends ressemble à celui que tu attendais ? Décris ce son : Atelier 3 : Les battements du cœur Pouvez décrire le son que vous avez entendu ? Combien de battements cardiaques par minute avez-vous compté ? En utilisant le chronomètre, compte le nombre de battements cardiaques pendant quinze secondes. Multiplie par 4 pour avoir le nombre de battements par minute. Compare avec les élèves de ton groupe. Note les résultats dans le tableau ci- dessous : Le cœur bat régulièrement et automatiquement. Le cœur sert à faire circuler le sang dans le corps. Le rythme cardiaque s’adapte à l’effort. Atelier 4 : toute la classe vers le cœur de mouton. Description en collectif. Schéma du cœur à compléter affiché au tableau. Collectivement, on légende le schéma. Bien faire remarquer que les deux côtés du cœur sont séparés par une paroi. Demander, avec un crayon de papier, de dessiner le trajet du sang dans le cœur, au tableau par un ou élève qui a observé le cœur. Puis faire recopier le bon trajet à tous. Atelier 5 : Quelle quantité de sang le cœur pompe-t-il ? De nombreuses personnes ne se rendent pas compte de la quantité de sang que pompe le cœur. Dans cet atelier, un seau contient environ 4 litres d’eau. Il y a un seau vide et une tasse. La quantité de liquide qu’une tasse peut contenir est environ celle que pompe le cœur en un battement. Chronomètre combien de temps une personne de ton groupe met pour transférer toute l’eau d’un seau à l’autre avec la tasse. Cet atelier peut conduire à des "inondations", assurez-vous que la toile cirée recouvre bien le sol. Combien de temps cela vous a-t-il pris ? Le cœur le fait en une minute ! Calcule combien de litres le cœur pompe par jour. Finir sur un questionnement nouveau : d’où vient le sang et où va-t-il ? Lors de la prochaine séance, nous verrons d’où vient le sang et où il va ? haut_ Notion spécifique : les mouvements corporels dans le domaine « Le corps de l’enfant et l’éducation à la santé » Difficultés liées à la construction de la notion Confusions fréquentes ligament / tendon, tendon / nerf. Difficulté à aborder le corps en fonctionnement par rapport à la simple approche anatomique. Difficulté à comprendre les interactions entre les différents éléments (os, articulations, muscles, énergie, commande nerveuse). Niveau des connaissances à construire = niveau de formulation Cycle 1 : « découverte du corps et sensibilisation aux problèmes d’hygiène et de santé » programmes 2007. Dans les membres, il y a des os. Les membres ne se plient qu’à certains endroits (dénomination). Les os sont organisés en squelette ; ils soutiennent le corps et sont disposés en long dans les membres. Les os sont articulés entre eux. Les articulations permettent des mouvements, mais pas n’importe lesquels. Les os peuvent se casser et se réparer seuls, à condition d’être immobilisés (plâtre). Cycle 2 : « les mouvements (rôle du squelette et des articulations) » programmes 2007. Les membres sont constitués de trois parties (exemple : cuisse, jambe et pied) avec un nombre d’os précis. Les os s’articulent entre eux et sont attachés les uns aux autres. Les articulations permettent des mouvements et les limitent. Les os sont le support des mouvements et les muscles en sont les moteurs. Cycle 3 (idem cycle 2 avec un niveau de complexité plus grand). « les mouvements corporels (fonctionnement des articulations et des muscles) programmes 2007. Dans une articulation, les os sont attachés entre eux par des ligaments. Les muscles sont attachés aux os par des tendons. L’action des muscles tire les os et provoque les mouvements. Les muscles, dans le bras ou dans la cuisse, fonctionnent de manière antagoniste. Les mouvements sont provoqués par le raccourcissement des muscles. Il y a deux temps contraires : flexion et extension. Le sang apporte de la nourriture et de l’oxygène aux muscles pour leur fournir de l’énergie. Il y a une commande nerveuse des mouvements. L’entretien du corps par des activités physiques est bon pour la santé. Il faut lutter contre la sédentarité : facteur de risques pour la santé (obésité, risques cardio-vasculaires). L’échauffement est important pour éviter des accidents : entorse, déchirure musculaire, tendinite, fracture. Difficultés des élèves (cf. le recueil et l’analyse de leurs conceptions initiales) Le nombre d’os dans les membres est souvent méconnu. Au cycle I, le corps est généralement considéré comme un sac à os et quand l’enfant sait dessiner un os, il en représente une multitude (principe de généralisation). Représentation stéréotypée des os. Articulations pas toujours bien placées. Difficultés à relier les différents éléments entre eux. Exemple de progression pédagogique = enchaînement de séances sur le sujet Situations de départ possibles : une séquence d’EPS (course, saut) ou, en maternelle, une séquence de motricité ou un fait d’actualité tel un bras cassé peuvent être utilisés pour faire naître les premières perceptions, les premières observations et les premières questions. Exemples de situations problèmes : Comment le mouvement de la jambe (ou du bras) s’effectue-t-il ? Comment les os dans notre corps sont-ils placés ? Comment les os sont-ils articulés ? … Compétences méthodologiques à développer Savoir observer son propre corps. Savoir rendre compte d’une observation par le dessin. Connaître les étapes de la démarche expérimentale : être capable d’imaginer des hypothèses, de chercher des réponses possibles, de reconnaître la nécessité de tester, de proposer des moyens de vérifier une idée émise, de rechercher un dispositif expérimental pour tester une hypothèse. Suggestions de matériels et de documents à utiliser pendant les activités Radiographies. Os, squelette humain éventuellement ou squelette de patte de lapin ou de chat. Patte de lapin ou de poulet ou de grenouille. Articulation fraîche de veau. Pantin articulé en bois. Pâte à modeler pour construire un bonhomme. Pantin à reconstituer : carton, agrafes parisiennes, gommettes. Matériel pour construire une maquette du bras : carton ou bois ou polystyrène, élastiques ou ficelle. Idées d’activités à conduire : observations, manipulations, mesures, expérimentations possibles et recherche d’informations dans des documents Moyenne et grande sections de maternelle Recueil des conceptions initiales « dessine les os de ton corps dans la silhouette donnée », affichage de quelques dessins significatifs des différents points de vue, discussion, tentative d’argumentation, constat des divergences. Observation du plâtre d’un élève comme situation déclenchante. Observation de son propre corps ou de celui d’un autre élève et palpation : repérer les parties dures, molles et celles qui plient. Faire mimer : marcher en avant, en arrière, comme un robot, comme un automate ou comme un pantin, s’accroupir, marcher à quatre pattes (ou jouer à « Jacques a dit : plier les bras, les jambes… »). Jouer à la statue : deux enfants à tour de rôle, un sculpteur et une statue. Donner doucement une forme à la statue en faisant plier le bras ou une autre partie du corps. Quand les statues sont terminées, les sculpteurs visitent l’exposition. Prendre des photographies pour repérer ensuite le endoits qui plient. Apprendre à nommer les principales parties du corps et les différentes articulations. Apprendre à nommer les actions propres aux mouvements. Faire prendre conscience des différentes parties du corps avec des jeux : « Avec la tête, je fais oui - non, je regarde à droite, à gauche . Le vent souffle doucement, les ailes tournent lentement, puis le vent se lève… Je joue du piano, je presse une éponge, je fais le clignotant, je coupe du papier, je hausse les épaules, je me penche en avant, sur le côté, en arrière… ». Par deux, l’enfant A ferme les yeux, l’enfant B regarde la maîtresse qui lui indique une articulation avec sa main. L’enfant B touche l’enfant A sur la partie indiquée. Ce dernier doit la nommer. Par la suite, les enfants prennent l’initiative. Construction d’un bonhomme en pâte à modeler dans la position debout (et éventuellement « à quatre pattes ») et dessin de la réalisation. Manipulation d’une poupée ou d’un mannequin en bois (du commerce). Dessin d’observation du mannequin dans une position précise. Reconstitution d’un pantin avec des attaches parisiennes (avec un plus ou moins grand nombre de pièces suivant l’âge des enfants). Reconstitution d’un pantin avec des morceaux de papier (éventuellement avec un code de couleurs suivant les parties des membres) puis le coller sur une feuille dans une position précise. Puzzle du corps humain à reconstituer. Construction d’un pantin géant, de la taille d’un enfant, avec du carton rigide ou du contre-plaqué, lui faire adopter des positions que les enfants devront reproduire. Placer des gommettes, sur une silhouette, aux endroits des articulations. Faire tracer le contour d’un élève, au sol, grandeur nature puis placer des croix aux endroits des articulations et ensuite éventuellement dessiner les os. Ordonner différentes vignettes séquentielles d’un corps en mouvement et coller sur une frise. Recherche d’informations dans une radiographie (coude, genou, bras, jambe) : forme et disposition des os en long, nombre d’os, forme de l’articulation. Eventuellement faire décalquer les os du bras d’après une radiographie. Observation d’os d’animaux : faire constater la légèreté et la fragilité. Observation d’une cuisse de lapin (os et muscles). Observation d’un squelette grandeur nature ou d’un squelette modèle réduit (cf. mallette pédagogique). Dessin d’observation du squelette après description orale. Faire mettre un « plâtre » à un pantin et faire s’exprimer les élèves sur la réparation naturelle de l’os quand il est immobilisé. Apprendre aux élèves à ne pas se mettre en danger (les os sont fragiles) pendant les séances de motricité, par exemple. Rechercher ce qui est bon pour nos os, notre squelette, pour bien grandir : des aliments sont bons pour nos os : lait et produits laitiers qui contiennent du calcium, l’activité physique est importante pour être en bonne santé. Cycle 2 Certaines activités préconisées ci-dessus pour la maternelle peuvent être proposées à des élèves de CP-CE1. De même certaines des activités les plus simples proposées plus loin pour le cycle III sont envisageables dès le cycle II. Cycle 3 Recueil des conceptions initiales (CE-CM) par un dessin individuel, exemple « ce que je crois savoir du mouvement de notre bras ». Confrontation des différentes « façons de penser » et inventaire ordonné des questions « productives » que se posent les élèves. Lecture d’une radiographie et recherche d’informations : nombre d’os, forme des os et des articulations. Réalisation possible d’un calque des os d’après la radiographie ou d’un dessin d’observation. Observation d’une articulation fraîche de veau (cartilage, tendons, ligaments). Observation d’une patte de lapin ou de poulet ou même de grenouille (décongelée) : muscles attachés aux os par des tendons. Observation d’os et dessin d’observation. Mesurer l’activité d’un muscle, exemple mesurer avec une ficelle ou avec un mètre de couturière le tour du bras et la longueur du biceps contracté ou relâché. Tenir un poids le bras tendu ou des poids de plus en plus lourds pour illustrer la contraction de certains muscles et la fatigue musculaire. Expérience du réflexe rotulien pour mettre en évidence un capteur sensitif et une commande nerveuse de la contraction des muscles. Faire construire une maquette pour mettre en relation os et muscles (planchette, bois ou carton, ficelle ou élastiques) et faire rechercher les points d’attaches des muscles. Construction d’un schéma légendé de la maquette réalisée. Elaboration collective d’un schéma des différents éléments composant le bras. Construction d’un schéma en deux étapes : flexion et extension (muscles antagonistes). Etablir des liens les sciences et l’éducation à la santé : rechercher des informations sur des pathologies des os, des muscles ou des articulations : fracture, entorse, déchirure musculaire et élaborer des conseils pour une bonne santé (alimentation et exercice physique, lutte contre la sédentarité et l’obésité). Exemples de traces écrites élaborées individuellement et collectivement par les élèves Dessin de conception initiale « Je me demande comment s’effectue le mouvement de mon bras » Définition des éléments en jeu et de leur rôle. Dessins d’observation d’une patte d’animal. Dessins d’après radiographie. Calque d’une radiographie. Schémas : « mon schéma » et / ou « le schéma de la classe ». Maquette et schéma de la maquette prévue et réalisée. Schéma, en deux étapes, de la flexion et de l’extension. Texte élaboré en commun : « notre conclusion » ou « ce que nous avons appris »… haut_ Notion spécifique : le « bébé » avant la naissance dans le cadre du programme « Reproduction des humains et éducation à la sexualité » Jean-Charles ALLAIN IUFM de Bourgogne, Dijon Difficultés liées à la construction de la notion Comment respirer dans un milieu clos, dans une poche remplie de liquide ? Comment se nourrir dans une poche ? par l’intermédiaire d’un cordon ? Méconnaissance du rôle du sang de transport des gaz respiratoires et des nutriments d’où la nécessité d’aborder, en cycle III, ce sujet après la fonction de nutrition : digestion, respiration, circulation. Niveau des connaissances à construire = niveau de formulation pour le cycle 3 (8-10 ans) Après la fécondation entre un spermatozoïde et un ovule, l’œuf se développe pour former un embryon dans lequel les organes vont apparaître puis devenir fonctionnels chez le fœtus. Il est dans une poche remplie de liquide ou « poche des eaux » qui a un rôle de protection contre les chocs et un rôle thermique. Il est relié à la mère par un cordon ombilical qui va du nombril du « bébé » au placenta. Par ce cordon, le « bébé » reçoit de l’oxygène et des aliments par l’intermédiaire du sang. Ses déchets, y compris le « gaz carbonique », sont rejetés par ce cordon dans le placenta puis dans le sang de la mère. Le placenta est un organe d’échanges entre la mère et l’enfant ; il a surtout comme rôle de nourrir le « bébé ». Les deux sangs ne se mélangent pas. Le placenta est un filtre sélectif mais certaines substances toxiques ou certains virus peuvent le traverser. A la naissance, le bébé est encore un être inachevé, il ne marche pas et doit être nourri : il est complètement dépendant de sa mère. Difficultés des élèves : analyse de leurs conceptions initiales obtenues par un dessin individuel Les dessins obtenus montrent, dans certains cas, une connaissance en construction, le « bébé » dans une poche, un cordon pour l’alimenter, un vocabulaire scientifique (cordon ombilical, poche des eaux). Mais ils montrent surtout des difficultés, des obstacles. Les élèves s’interrogent sur la façon dont le « bébé » se nourrit et respire, ce qui correspond en gros à leur définition de la vie. Ainsi, ils sont amenés à émettre différentes hypothèses et à leur donner une expression graphique. Parfois, au lieu de penser que le cordon est un simple lien, ils envisagent assez judicieusement qu’il sert à amener de la nourriture et/ou de l’air, mais alors, ils ont des difficultés pour apprécier son trajet : de la bouche du « bébé » à la bouche de la mère, du nez au nez de la mère, du nombril du « bébé » au nombril de la mère, du nombril du « bébé » à la bouche de la mère, à son estomac ou à son intestin… Ils buttent souvent sur des obstacles de nature quasiment mécanique, « dans un liquide on ne peut pas respirer », « le bébé mange ce que la maman mange, mais quand c’est broyé ». C’est la preuve qu’ils imaginent, sans problème, un cordon qui arrive au bébé mais ils s’interrogent sur la façon dont la nourriture passe dans ce conduit. Il leur manque des notions essentielles, celle de la dissolution des aliments simplifiés dans le sang et celle du transport des gaz respiratoires par le sang. Sauf exception, ils ne connaissant pas encore l’existence du placenta et hésitent souvent sur la nature des échanges entre la mère et l’enfant. Exemple de progression pédagogique ou « séquence d’apprentissage » = enchaînement de séances sur le sujet avec énoncés de situations-problèmes Comment le « bébé » vit-il ? Comment le bébé se nourrit-il ? Comment le « bébé » se développe-t-il ? Il n’est pas obligatoire de démarrer par la fécondation, cette notion peut être abordée après la vie du fœtus. Suggestions de matériels et documents à utiliser pendant les activités Images fixes ou animées d’échographie, d’endoscopie, de microscopie. Images des différentes étapes du développement. Compétences méthodologiques à développer Rechercher des informations dans des documents, en rendre compte par le dessin ou par le schéma. Mettre en correspondance différents regards de la même réalité : rechercher des corrélations entre différentes images ou entre des images et des textes. Emettre des hypothèses sur la nutrition du fœtus. Ranger dans un ordre chronologique des photographies. Idées d’activités à conduire, de manipulations, de quelques expérimentations possibles et modélisations Pour ce sujet particulier, nous privilégions une approche par de nombreuses « situationsimages » : activités d’analyse, de modification, de sériation, de production d’images, de raisonnement à partir d’images, de recherche de corrélations entre différentes représentations. Recueillir les conceptions des élèves « Expliquer au moyen d’un dessin commenté comment le bébé vit dans le ventre de sa mère ». Organiser une confrontation des différents points de vue. Et lister les questions que la classe se pose ou les hypothèses émises. Identifier ce que l’on voit sur deux images, endoscopie et échographie. Identifier les techniques d’exploration du corps auxquelles ces images correspondent. Comparer endoscopie et échographie en recherchant les similitudes et les différences. A partir d’une endoscopie, décalquer et légender. En observant bien les deux images, endoscopie et échographie, faire un ou plusieurs dessins pour expliquer comment le « bébé » vit … Ranger quatre images d’endoscopie de manière à reconstituer, dans l’ordre, les étapes du développement intra-utérin. En s’aidant de ces images, faire un ou plusieurs dessins pour expliquer comment vit et se développe le « bébé »… Après observation de ces images, faire de mémoire un ou plusieurs dessins pour expliquer comment le « bébé » vit et se développe… Sur un lot d’une vingtaine d’images fixes de microscopie et d’endoscopie, observables sur écran d’ordinateur, en sélectionner quatre représentant les différentes étapes du développement du « bébé ». Ranger dans l’ordre chronologique les quatre images précédemment choisies et justifier l’ordre proposé. En s’appuyant sur ces quatre images dont on se servira comme illustration, préparer un commentaire pour expliquer comment le « bébé » vit dans le ventre de sa mère. Expliquer au moyen d’un ou plusieurs dessins légendés comment se développe le « bébé »… Faire venir, en classe, une mère avec son bébé et l’interroger. Construire une frise chronologique représentant le développement de l’embryon et du fœtus (possibilité de le faire avec des dessins en grandeur réelle) et indiquer les étapes essentielles. Expériences Fabriquer un liquide (eau avec 10 grammes de sel par litre) qui est voisin de celui qui entoure le fœtus. Mettre un sachet de thé dans de l’eau pour montrer que des substances de petite taille peuvent passer au travers d’une paroi (échanges placenta-fœtus). Modélisation Construire une maquette du bébé dans le ventre de la mère avec plusieurs pièces découpées dans du carton de différentes couleurs (ventre ou utérus, poche, fœtus), une pelote de laine rouge ou rose (placenta), un tuyau souple (cordon) pour bien faire comprendre le trajet et le rôle du cordon ombilical. Mettre en évidence la protection du bébé dans la poche (amniotique). Remplir un sac plastique transparent avec de l’eau, ajouter une orange puis fermer. Essayer de saisir l’orange à travers le sac ! Comparer avec un sac sans eau et une orange. Indications pour le cahier d’expériences de traces écrites élaborées individuellement et collectivement par les élèves Dessin de conception initiale « ce que je crois savoir avant de faire des recherches ». « Les questions que la classe se pose ». ou « Nos hypothèses ». Dessin d’après endoscopie. Calque d’après endoscopie pour faire retenir les éléments essentiels. « Nos recherches nous apprennent que… » « La maquette nous fait comprendre que… » Schéma élaboré individuellement puis en commun. Frise chronologique simplifiée. Schéma simple du fonctionnement du placenta avec des flèches pour indiquer ce qui passe dans un sens et dans l’autre.
