Idées pour la progression de l`option « culture scientifique

OPTION DE DETERMINATION « CULTURE SCIENTIFIQUE »
Suggestion de progression proposée par Doudou mars 2008
Support de travail et d’aide à la réflexion en groupe.
Idées pour la progression de l’option « culture scientifique » :
Plus que des thèmes de type « magistral » genre « l’information
génétique » ou « l’énergie » ou « les proportionnalités », je suggère
des thèmes de type « questions sur des histoires à raconter » encore
que ce ne soit pas tout à fait ça !
Ex. On pourrait démarrer sur :
La culture scientifique c’est l’approche des phénomènes qui nous
environnent appréhendés sous l’angle d’un questionnement de type
« comment », « pourquoi » etc.
1ère semaine :
 Ou « Qu’est-ce, pour vous la culture scientifique ? »
Echanges de points de vue entre élèves – Discussions – Construction
d’un consensus sur ce point.
Cette approche a été et est toujours à l’origine de nombreuses
découvertes qui pour nombre d’entre elles ont été faites grâce à une
démarche intellectuelle qualifiée de « démarche scientifique »
1ère semaine (suite) :
 « Qu’est-ce qu’une démarche scientifique »
 « Quelles sont les étapes de la démarche scientifique ?»
Travail sur textes historiques de découvertes dans le domaine des
S.V.T. Comparaison avec une démarche scientifique sur un autre
domaine physique chimie ou/et mathématiques.
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2ème semaine :
 « A partir de quand les conclusions d’une démarche scientifique
peuvent-elles être validées ? »
Travail sur la notion de preuve selon les domaines scientifiques.
 Variante : Le propre d’une découverte ou d’une approche
scientifique c’est d’être enrichie, voire invalidée donc d’évoluer.
Travail sur des exemples de ce type de situation.
2ème semaine (suite) :
 Des découvertes impromptues (sans démarche préalable, liées au
hasard)
Travail sur l’exemple de la découverte par Flemming sur l’existence
des antibiotiques. Quelles étapes habituelles de la démarche ont été
court-circuitées dans ce cas ?
2ème semaine (suite) :
Travail sur une recherche individuelle ou en groupe d’un ex. de
découverte scientifique de son choix dans le but de dégager les
différentes étapes et les originalités éventuelles de la démarche.
TRAVAIL D’EVALUATION INITIE EN CLASSE A RENDRE POUR LA SEQUENCE
SUIVANTE : RESUMER UN EXEMPLE DE DECOUVERTE DE VOTRE CHOIX ET EN
DEGAGER LES ETAPES CLASSIQUES D’UNE DEMARCHE SCIENTIFIQUE.
MONTRER EVENTUELLEMENT LES PARTICULARITES DE LA DEMARCHE DANS
L’EXEMPLE DE DECOUVERTE ETUDIE.
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La démarche scientifique dans le quotidien. Un exemple dans le cadre
de la police scientifique.
3ème semaine :
 Application à une situation d’enquête fictive.
 Les besoins techniques d’investigation de « preuves
concordantes »
Identification d’anciennes traces de sang sur du linge lavé.
En chimie : l’eau oxygénée et dégagement de l’oxygène =
effervescence ou « mousse » du test d’identification.
En mathématiques, travail sur les conditions statistiques de
validation du test de l’empreinte génétique. (en s’appuyant sur une
séquence de « c’est pas sorcier ».)
Documentation :
voir articles suivants sur Wikipédia
« empreinte génétique »
« P.C.R. »
« électrophorèse capillaire »
« électrophorèse sur gel »
Un groupe dans la classe peut se lancer sur un projet de modélisation
du principe de l’empreinte génétique  Conception d’une exposition
sur ce thème par un groupe d’élève = travail multidisciplinaire.
Inscription dans ce cas soit à Passeport Recherche soit à
Exposciences régionale.
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ADN est l’acronyme d’Acide DésoxyriboNucléique. L’ADN est une
molécule géante constituée d’une succession linéaire de nucléotides
présente dans le noyau de toutes nos cellules.
Trois milliards de paires de bases pour l’ADN humain.
La séquence des bases contient toute l’information génétique.
10% de l’ADN dirige la synthèse des constituants de notre corps.
90% restant = ADN non codant très variable d’un individu à l’autre =
empreinte génétique.
Excepté pour les jumeaux, la probabilité d’avoir deux empreintes
génétiques identiques est quasi nulle.
L’empreinte génétique permet de vérifier un lien familial.
L’identification d’une empreinte génétique peut permettre
d’innocenter ou de condamner un individu.
Recherche de répétitions de base STR (Short Tandem Repeat) dans
l’ADN non codant
Multiplication de l’ADN non codant par PCR
Découpage des STR dans l’ADN non codant par des enzymes
Détection du type de STR
Une analyse ADN peut être réalisée sur un grand nombre
d’échantillons : sang, salive, bulbe du cheveu, sperme, urine, peau,…
Le rôle des premiers intervenants sur le lieu d’un délit est capital : ils
doivent l’isoler et le protéger.
La police technique et scientifique recherche, révèle, prélève,
conserve et identifie la nature des traces biologiques.
Une recherche d’empreinte génétique se fait toujours sur demande
d’un magistrat.
La grande force des systèmes basés sur les STR est la fiabilité
statistique de l’identification.
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Le polymorphisme de chaque STR est par lui-même très variable. Une
version d'un même locus (ou allèle) peut avoir une fréquence comprise
entre 5 et 20 % des individus. Un seul locus ne permet donc pas de
désigner un individu précis. Il faut utiliser plusieurs loci.
En France et aux États-unis, on utilise couramment 13 loci (régions
de séquence répétée) pour une identification. Et comme chaque locus
est composé d’une certaine séquence de répétition et que le nombre
de répétition est parfaitement indépendant des répétitions sur les
autres loci, les règles de statistiques peuvent être appliqués.
Par exemple, pour trois loci A, B et C, indépendants, et pour lesquels
il existe plusieurs versions ( A1,A2,A3, et B1, B2,...) , on peut dire que
Probabilité (A1,B2, C1) = Probabilité (A1) x Probabilité (B2,) x
Probabilité (C1). Ainsi pour 13 loci, la probabilité d’avoir deux
séquences identiques pour 2 individus différents est estimée à 1
risque sur 1018, ce qui est quasiment négligeable (très proche de
zéro). Par conséquent, plus le nombre de microsatellites analysés est
important, plus l’identification est fiable.
En proposant aux élèves un certain nombre de valeurs « moyennes »
on peut donc leur demander d’estimer à partir de la comparaison de
combien de loci parvenons nous à rendre proche du négligeable le
risque d’avoir un autre français possédant la même empreinte
génétique, puis de refaire le même calcul pour deux européens et
terminer par deux « terriens » !
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4ème et 5ème semaine :
Visite du S.R.I.J. : service de recherche en identité judiciaire.
Préparation de questions et d’interventions.
Enregistrement d’interview ?
Construction d’une « présentation – exposé » sur des aspects précis
de la visite avec si possible un membre du S.R.I.J. présent.
EVALUATION DU TRAVAIL EFFECTUE.
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De la police scientifique à la détection de fraude.
Exemple d’application : débusquer la présence d’O.G.M. dans un
aliment.
6ème et 7ème semaine :
 Atelier de l’école de l’ADN « sur site ».
A partir de préparations d'ADN provenant de différents échantillons
contenant du maïs transgénique ou non, la réaction de polymérisation
en chaîne (PCR) est mise en oeuvre pour mettre en évidence la
présence ou non d'un gène étranger introduit dans cette plante.
 En physique fonctionnement des techniques d’extraction de l'ADN,
de PCR et d’électrophorèse. Réalisation d’une autre électrophorèse
simple en classe.
 Questionnement et débat sur l’intérêt avéré ou non des O.G.M.
avec l’animatrice scientifique de l’atelier. La discussion porte sur les
intérêts, les risques et les précautions que suscitent la conception et
l'utilisation d'Organismes Génétiquement Modifiés.
Rencontre avec un chercheur de l’I.N.R.A. demande de conférence
sur l’importance de l’autorisation d’O.G.M. pour le développement de
la recherche.
 EVALUATION SOUS LA FORME D’UNE REALISATION POWERPOINT SUR
«
IDEES REÇUES ET IDEES CONSTRUITES SUR LES O.G.M.
DIFFUSION SUR LE SITE DU LYCEE.
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» DANS UN BUT DE
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Modéliser les connaissances liées aux découvertes scientifiques.
Comment rendre compte, illustrer ou modéliser les connaissances
scientifiques en respectant les caractéristiques de ces découvertes ?
8ème semaine :
 Parmi différents objets tels qu’une orange, une balle de tennis,
une balle de ping-pong, une bille lequel représente le mieux la lune par
rapport à un globe terrestre de bureau ?
 A quelle distance du globe doit-on placer l’objet retenu pour
respecter les proportionnalités volume de l’objet et rapport à la
distance réelle des objets dans l’espace ?
Travail de recherche sur Internet des caractéristiques nécessaires
sur chacun des objets à représenter. Consultation d’une banque de
données de planétologie.
Travail de calculs de volume et de calculs de proportionnalités.
 Extension du questionnement initial au problème suivant :
« Comment représenter concrètement les volumes et les distances
des objets du système solaire ? »
Travail mathématique de modélisation
Travail de conception d’un diaporama sur la modélisation du système
solaire en respectant les volumes et les distances.
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Un concept scientifique en évolution : Le système solaire à 9 ou 8
planètes.
Prévoir aussi travail sur l’énergie solaire et les planètes ; perte
d’énergie avec la distance
La résolution 5A de la 26ème assemblée générale de l’Union
astronomique internationale définissait une planète comme un objet :
- En orbite autour d'une étoile, sans toutefois être une étoile ;
- Suffisamment massif pour que l'effet de sa propre gravité lui
confère une enveloppe sphérique ;
- Dominant son environnement et ayant « dégagé le voisinage autour
de son orbite » - ce qui n'est pas le cas de Pluton.
La résolution 6A définissait d'autre part les notions de "planètes
classiques", de "planètes naines" (les objets correspondant aux deux
premiers critères mais non au troisième, et n'étant pas des
satellites), et de "petits corps du Système Solaire" (pour les objets
ne rentrant pas dans les deux premières catégories).
Pluton a donc été rétrogradée au statut de planète naine.
Notre Système Solaire ne compte donc plus que huit planètes :
Mercure, Venus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et
Neptune.
Il faudra désormais classer ses objets en trois catégories :
- les planètes,
- les planètes naines,
- les petits corps du Système Solaire.
Les premiers inscrits de la classe "planètes naines" étant Pluton,
Cérès et 2003 UB313 (Xena).
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