La vision : regards croisés SPC-SVT-Math - Académie de Nancy-Metz

LA VISION EN CLASSE DE 4E :
REGARDS CROISES
Travail interdisciplinaire
Collège Pilâtre de Rozier - Ars-sur-Moselle
Audrey Borr – SVT
Stéphane Capizzi – Mathématiques
Gwenaëlle Cuny – Sciences Physiques
Les motivations
- Eviter les redondances
- Rendre les enseignements plus cohérents
pour les élèves en les aidant à faire les liens
entre les différentes disciplines
- Répondre à des problématiques concrètes
pour les élèves, et donc rendre les séances plus
motivantes
- Travailler en équipe dans l’objectif de valider
des compétences du socle commun
Le choix du thème et de la classe
La lecture croisée des B.O. nous a amené à trouver
un point de convergence dans nos programmes de
la classe de quatrième, nous permettant de
manipuler en PC et en SVT :
- la communication nerveuse en SVT
- la vision en PC
-la proportionnalité en Mathématiques
Tout cela abordé à travers le thème de la vision.
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•
L’enchaînement des séances
Séance 1 SVT : début du cours sur la commande du mouvement avec des problèmes posés en SVT
–
–
de quoi est composé un œil ?
PC
Quel est le lien entre la vision d’un prédateur (réception du stimulus visuel) et le comportement de fuite de
l’animal (mouvements dus aux muscles) ?
SVT
Séance 1 PC : les différents éléments de l’œil + leurs rôles avec un problème à résoudre :
–
–
Quel est le lien entre l’œil et le cerveau ?
Comment se forment les images dans l’œil ?
SVT
PC
•
Séance 2 SVT : dissections pour découvrir les liens anatomiques entre les yeux, le cerveau, la moelle
épinière et les muscles : découverte des nerfs.
•
Séance 2 PC : formation des images dans l’œil. Etude du système « oeil-rétine » avec un problème à
résoudre :
–
–
•
les images s’impriment à l’envers sur la rétine, elles sont pourtant perçues à l’endroit, pourquoi ?
SVT
Existe-t-il une relation entre la taille de l’objet et la taille de l’image obtenue ?
MATHS
Séance 3 SVT : découverte du rôle de chaque organe découvert à la séance précédente et intervenant
dans la commande du mouvement, avec résolution du problème posé en PC
–
Lien avec histoire des arts avec la vision de la grenouille et le pointillisme.
•
Séance 1 MATHS : proportionnalité entre la taille de l’image et la taille de l’objet.
•
Séance 3 PC : Bilan de la séance 3 SVT et de la séance 1 MATHS. Etude des défauts de l’œil et des
corrections.
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Séance 4 SVT : schéma fonctionnel à construire par les élèves et synthèse de cours.
Séance 1 - SVT
•
Objectifs :
1/ motiver les élèves
2/ arriver à un schéma de départ sur leurs connaissances globales sur le sujet
3/ faire émerger un questionnement et des hypothèses
Constat à partir du logiciel CMD téléchargeable ici
•
•
Lorsqu’un animal voit un prédateur (ou un danger), il fuit. L’animal reçoit un stimulus (= vision du
prédateur) et grâce à ses muscles (= organes effecteurs), il fuit.
Quel est le lien entre la réception du stimulus et le comportement de fuite ?
•
Qu’est ce que vous proposez de faire pour comprendre le lien entre l’œil et les muscles des
cuisses ? motivation séance 2 SVT
•
De quoi se composent les yeux, qui sont des organes récepteurs ? Motivation Séance 1 PC
Séance 1 – Sciences Physiques
• Les constituants de l’œil et leurs rôles
• Durée : 1h
PROBLÈME POSÉ EN SVT : de quoi est composé un œil ?
• Pré-requis : définition d’une lentille convergente
• Objectifs de la séance :
- identifier les différentes parties d’un œil humain
- comprendre le rôle de chaque partie dans la vision
Séance 1 – Sciences Physiques
Activité 1 : Fonctionnement de l’iris
Les élèves observent les yeux de leur voisin attentivement, en modifiant la
luminosité dans la salle, les élèves voient très facilement l’iris de dilater puis se
contracter autour de la pupille.
Transition vers activité 2 : quels sont les différentes parties de l’œil ? Comment
fonctionnent nos yeux ?
Séance 1 – Sciences Physiques
Activité 2 : Les différentes parties de l’oeil
A l’aide d’une maquette de l’œil (écorché) démontée et d’étiquettes
auto-collantes : les élèves doivent remonter correctement l’œil et
placer au fur et à mesure les étiquettes sur les différentes parties.
Photo : document pédagogique publié par le musée de la lunette
Séance 1 – Sciences Physiques
Afin de les aider, on projette en même temps, une animation :
http://college.ceret.free.fr/physique/optique/oeil_composition.swf
Transition vers activité 3 : quelles sont les parties de l’œil qui jouent
un rôle important dans le phénomène de vision ?
Séance 1 – Sciences Physiques
Activité 3 : Rôles des différents constituants de l’œil
A partir d’un texte (extrait d’un site internet), on demande aux
élèves de construire un tableau à deux colonnes et de faire
correspondre les différentes parties de l’œil avec leurs fonctions.
Séance 1 – Sciences Physiques
Correction possible :
PROBLÈME POSÉ VERS SVT : quel est le rôle précis du
nerf optique ?
Séance 2 - SVT
Les organes de la communication nerveuse et leurs relations
Durée : 1h20
Objectifs : proposer une hypothèse – réaliser une dissection – valider ou invalider l’hypothèse formulée
On se propose de vérifier les liens qui existent entre l’œil et les muscles de la cuisse afin de comprendre
ce qui se passe lors d’un mouvement en réponse à une stimulation.
EN PC, vous avez constaté que l’œil est relié au nerf optique, sorte de « courroie de transmission ». A
quoi est relié ce nerf ?
Pouvez-vous proposer une hypothèse à ce problème ?
Activité : réaliser une dissection afin de mettre en évidence des liens anatomiques
Travail différencié à réaliser en binôme : la moitié de la classe travaille sur une tête de poisson ou de grenouille
et l’autre moitié travaille sur une cuisse de grenouille (plus simple).
1/ On va disséquer une tête de poisson/ une grenouille et une cuisse de grenouille et observer :
- vérifier que l’œil est relié au nerf optique et voir à quoi est relié le nerf optique ?
- à quoi est relié le muscle de la cuisse ?
Pour la dissection, suivre le protocole proposé. Coller la grille d’évaluation.
2/ Noter vos observations (vous pouvez faire des schémas annotés)
3/ Valider ou non l’hypothèse formulée précédemment.
Séance 2 - SVT
Dissection du
système nerveux
d’une grenouille
Source: BORDAS 4e
Si les finances ne permettent
pas d’acquérir des
grenouilles, une tête de
poisson et une cuisse de
grenouille sont des
supports très convenables !
Séance 2 - SVT
Réponses attendues : L’œil est relié au cerveau par le nerf optique. Le cerveau
est en plusieurs parties, il est relié à la moelle épinière.
Dans le muscle de la cuisse, on découvre un nerf, le nerf sciatique. Il est relié à la
moelle épinière qui se trouve dans la colonne vertébrale.
Des questions émergent des observations sur l’organisation et la fonction des
organes découverts : comment fonctionnent les organes découverts, quels
sont leurs rôles dans la commande du mouvement ? (motivation de la séance
3)
Séance 2 – Sciences Physiques
Objectifs de la séance :
1. définir la position de l’écran
permettant d’obtenir une image
nette
2. observer la formation des images
à l’envers sur l’écran
3. mesurer ces images
4. mettre en évidence le phénomène
d’accommodation de l’oeil
Séance 2 – Sciences Physiques
Les élèves constatent que :
- si l’écran se trouve à une distance inférieure à la
distance focale de la lentille, aucune image n’est observée
- il existe une position de l’écran permettant d’obtenir une
image nette : l’image est plus petite que l’objet et à
l’envers
- si on déplace l’objet, il faut déplacer l’écran pour
retrouver une image nette
Séance 2 – Sciences Physiques
Photo : document pédagogique publié par le musée de la lunette
Pourtant, nos yeux nous permettent de voir net des objets,
de loin, comme de près : c’est le phénomène
d’accommodation
Séance Mathématiques
Formation des images sur un écran
Lentille 1
Taille de l’objet Taille de l’image
1,8 cm
1,2 cm
1,2 cm
0,9 cm
0,9 cm
0,6 cm
0,7 cm
0,5 cm
0,5 cm
0,35 cm
Lentille 2
Taille de l’image
1,1 cm
0,8 cm
0,6 cm
0,4 cm
0,3 cm
• Ces tableaux sont-ils des tableaux de proportionnalité ?
• Si oui, quels sont les coefficients de proportionnalité ?
• Placez les points des tableaux dans un repère, en plaçant la
taille de l’objet sur l’axe des abscisses (on prendra 1 cm pour
une taille d’objet de 0,1 cm) et la taille de l’image sur l’axe des
ordonnées (on prendra 1 cm pour une taille d’image de 0,5
cm)
• Que remarque t’on ?
Séance 3 - SVT
Le rôle des organes dans la commande du mouvement
Durée : 1h20
Objectifs : proposer des hypothèses – valider ou invalider des hypothèses – analyser des textes, des
schémas, des images médicales
•
•
Comment vérifier le rôle de chaque organe ? (étude de documents/expériences…)
En PC, vous avez constaté que les images s’impriment à l’envers sur la rétine, elles sont pourtant
perçues à l’endroit : pourquoi ? Y-a-t-il une explication anatomique ?
•
•
•
En collectif, proposer des hypothèses sur le rôle que pourrait jouer chaque organe et comment on
peut mettre en évidence ce rôle.
On va vérifier nos hypothèses à l’aide de différents documents.
On va répartir le travail au sein de la classe en deux thèmes
1/ le rôle des organes impliqués lors de la vision d’un objet
2/ le rôle des organes impliqués dans la réalisation d’un mouvement
•
Les informations collectées sur le cerveau seront utilisées pour le bilan de PC
Séance 3 - SVT
Activité : découvrir le rôle des organes impliqués dans la vision/ dans la réalisation d’un
mouvement à partir de l’analyse de documents et de l’utilisation d’un logiciel (CMD)
Travail en groupe (4 élèves) et diversifié avec des documents de difficulté variable au
sein de chaque groupe. Des aides sont prévues pour les élèves qui le demandent.
Répartissez-vous le travail au sein du groupe : tout le monde analyse au moins un
document. Désigner un secrétaire pour la rédaction du texte, et un rapporteur pour
la présentation de votre travail à l’oral au reste de la classe.
1/ Analyser les documents à votre disposition.
2/ Rédiger ensuite un texte court présentant le rôle de chaque organe lors de la vision
d’un objet (de l’œil au cerveau) OU lors d’un mouvement (du cerveau au muscle).
3/ Le rapporteur présentera brièvement vos travaux à la classe (2 minutes environ par
groupe).
Séance 3 - SVT
Séance 3 - SVT
Mise en commun et construction progressive d’un tableau
de synthèse lors du passage à l’oral du rapporteur de
chaque groupe.
Les informations collectées sur le cerveau seront utilisées pour le bilan de PC
Séance 3 – Sciences Physiques
Quand un œil fonctionne normalement, les images se forment nettes
et à l’envers sur la rétine. Pourtant ce n’est pas toujours le cas,
certains yeux présentent des défauts.
Objectifs : analyse ces défauts et moyens de les corriger.
Durée : 1h30 en salle informatique
Validation de compétences pour le B2i :
3.6 : je sais utiliser un outil de simulation (ou de modélisation) en étant conscient de ses
limites
4.3 : je sais utiliser les fonctions principales d’un outil de recherche sur le web (moteur de
recherches)
4.5 Je sais sélectionner des résultats lors d'une recherche (et donner des arguments
permettant de justifier ces choix)
Séance 4 - SVT
Formalisation des connaissances acquises les séances précédentes
Objectif : réaliser un schéma fonctionnel - Evaluation formative si
première fois OU évaluation sommative (si schéma fonctionnel sur
les hormones déjà fait en EF)
Durée : 1h20
Présentation de la méthode pour construire un schéma fonctionnel puis travail individuel évalué
Activité : réaliser un schéma fonctionnel de la commande du
mouvement
A partir de tes observations et des documents étudiés dans les séances
précédentes, construis le schéma fonctionnel de la commande du
mouvement avec les organes impliqués et le rôle de chaque organe.
Séance 4 - SVT
Bilan collectif et correction du
schéma fonctionnel,
formalisation des connaissances
acquises.
Faire de l’Histoire des Arts en Sciences
Des données scientifiques liées au cours de SVT et de PC
La vision chez l’Homme
La vision chez la grenouille
La grenouille sait surtout détecter le mouvement, mais très mal les formes : il est facile de les
leurrer ! La grenouille semble insensible a tout ce qui est immobile, mais tout déplacement
horizontal d'un objet l'intéresse : elle tourne sur place pour le voir bien en face. Il nous est
difficile de nous imaginer un univers visuel pratiquement dépourvu de formes, de contours
qui n'apparaîtrait que lorsque l'objet se déplace sur un fond immobile. L'illustrateur a choisi le
parti pris du pointillisme dans cette illustration pour en rendre compte. Des couleurs ont été
conservées car certains auteurs ont montre que les grenouilles adultes sauraient distinguer le
rouge du bleu.
http://site.voila.fr/lavisiondesanimaux/retine.htm#IIB
Un tableau pour parler du courant pointilliste : SEURAT-détail de la PARADE
Le
pointillisme
(ou
néoimpressionnisme ou divisionnisme)
est une technique de peinture issue du
mouvement
impressionniste
qui
consiste a peindre par juxtaposition de
petites "taches" de peinture de
couleurs primaires (rouge, bleu et
jaune) et de couleus complémentaires
(orange, violet et vert)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pointillisme