L`inspecteur Écolo mène l`enquête!
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L’inspecteur Écolo mène l’enquête! Le carnet d’enquête … … une visite proactive de l’exposition MicroZoo Guide des enseignants du 1er cycle du secondaire 531, boul. des Prairies Laval (Québec) H7V 1B7 Téléphone : (450) 686-5641 Télécopieur : (450) 686-5391 www.musee-afrappier.qc.ca [email protected] Le carnet d’enquête – Une visite proactive de l’exposition MicroZoo L’inspecteur Écolo mène l’enquête! pour le 1er cycle du secondaire L’inspecteur Écolo mène l’enquête! Présentation, mise en situation, questionnaire et corrigé du carnet d’enquête L’ajout de l’activité complémentaire Carnet d’enquête à la visite de l’exposition MicroZoo permet à l’élève de jouer un rôle actif. Cette activité a été conçue spécialement pour les élèves du premier cycle du secondaire qui rechercheront dans l’exposition des indices leur permettant de résoudre une énigme à teneur « microbiologique ». différents laboratoires, ils réaliseront différentes expériences et récolteront différents indices qu’ils devront mettre en commun pour trouver la solution à l’énigme. Voici un tableau résumant les étapes à suivre avant, pendant et après la visite de l’exposition MicroZoo. Ce sont en fait les étapes de la démarche scientifique qui sont appliquées à l’activité complémentaire du carnet d’enquête L’Inspecteur Écolo mène l’enquête!. Il existe deux versions du carnet (A et B) qui comportent toutes les deux 15 questions. Le contexte de chaque question est commun aux deux versions, mais la question posée diffère. Une mise en commun de l’information récoltée par l’ensemble des élèves permettra d’obtenir des réponses aux 30 questions qui sont autant d’indices pour résoudre l’énigme. Vous trouverez aux pages suivantes les questions et les réponses des deux versions du carnet L’inspecteur Écolo mène l’enquête!, l’information sur l’endroit où se trouvent les réponses dans l’exposition ainsi que la solution de l’énigme. Observation ou mise en situation Problème ou interrogation Préparation en classe Activité de préparation Formulation d’une hypothèse Préparation en classe et lors de la visite au Musée ¾ Il est fortement recommandé de lire ou de faire lire la mise en situation aux étudiants qui visiteront le Musée. À la page 8 de ce document se trouve la mise en situation que vous pourrez photocopier pour vos élèves si vous le désirez. Chacun des étudiants peut aussi formuler son hypothèse à ce moment. ¾ Les étudiants retrouveront cette mise en situation et un espace pour écrire leur hypothèse dans le carnet d’enquête qui leur sera distribué lors de la visite au Musée. ¾ Il est important de mentionner aux étudiants de rapporter en classe le carnet d’enquête qui leur sera distribué lors de la visite au Musée. Ce carnet leur permettra de résoudre l’énigme. ¾ Vous pouvez aussi mentionner aux élèves qu’il existe deux versions du carnet. Comme des chercheurs qui travaillent dans Expérimentation ou collecte de Lors de la visite au Musée données Traitements des données ou des Lors du retour en classe (voir résultats obtenus la page 6 de ce document) Conclusion Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences Étapes de la démarche scientifique Lieu de réalisation de l’étape dans le cadre de l’activité complémentaire du carnet d’enquête Mise en situation Drame à l’Institut: Dre Alvir Champrobacter a disparue! Depuis une semaine, nous sommes sans nouvelle du Dre Alvir Champrobacter, éminente microbiologiste de l’Institut, experte en décontamination biologique des sols. Il y a deux semaines, Dre Champrobacter s’est rendue dans un pays équatorial pour prélever 2 Le carnet d’enquête – Une visite proactive de l’exposition MicroZoo des échantillons de terre sur des terrains qui servaient autrefois à faire paître des moutons. Hélas, ces terrains servent depuis environ 30 ans de dépotoir pour différents produits chimiques, notamment des hydrocarbures et des BPC. Le gouvernement du pays s’inquiète de cette pollution qui contamine peut-être déjà l’eau de la rivière adjacente que boivent les villageois d’El Suelo. Le gouvernement a fait appel au Dre Champrobacter afin qu’elle étudie la situation et propose une solution biotechnologique pour remédier à la situation. Rentrée la semaine dernière, elle est venue directement de l’aéroport et a déposé ses échantillons dans le réfrigérateur du laboratoire. Elle a confié à son ami Michel, le responsable du laboratoire de microscopie électronique, qu’elle avait mal à la tête et faisait de la fièvre depuis le matin. Après l’avoir vaguement salué du revers de la main, elle a quitté le laboratoire en début de soirée. Bizarrement, Michel a remarqué qu’elle avait une trace noire sur la main, comme si elle était sale. Depuis ce jour, on ne l’a pas revue. À toi de jouer inspecteur Écolo! Une bonne connaissance des microorganismes peut te permettre de résoudre l’énigme entourant la Dre Champrobacter. Avec ton carnet d’enquête, parcours l’exposition MicroZoo et ne néglige aucun indice… Hypothèse Selon toi, qu’est-il arrivé au Dre Champrobacter ? Inscris ici une hypothèse qui te semble plausible. L’hypothèse émise sera par la suite confirmée ou infirmée grâce aux informations recueillies au cours de l’enquête. Questions au rez-de-chaussée1 1.1 : Tu sais maintenant que les micro-organismes vivent partout: dans l’air, l’eau, la terre, sur ta peau, et dans ton corps. Pour savoir combien il y a de micro-organismes dans un échantillon de terre, Dre 1 QA : Question du carnet A RA : Réponse du carnet A QB : Question du carnet B RB : Réponse du carnet B Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences L’inspecteur Écolo mène l’enquête! pour le 1er cycle du secondaire Champrobacter analyse environ une cuillère à thé de sol (environ 10 g). QA : Peux-tu dire combien de micro-organismes elle trouvera ? RA : Des milliards. QB : À quelles familles appartiennent les micro-organismes qui se trouvent dans l’échantillon ? RB : Bactéries, Champignons, virus, algues et protozoaires (jeu Chiffres à l’appui sur l’îlot de la montagne). 1.2 : L’échantillonnage de sol est un travail exigeant, surtout quand il fait chaud. Il faut creuser profondément dans le sol et quand l’équipement mécanique fait défaut, il faut creuser à la pelle. Peu habituée à la chaleur équatoriale, Alvir Champrobacter a bu beaucoup d’eau pour se désaltérer. QA : Peux-tu identifier deux micro-organismes qui vivent dans l’eau ? RA : La bactérie Escherichia coli et le protozoaire Giardia lamblia. QB : Qu’est-ce que la Dre Champrobacter a dû faire avant de boire l’eau de la rivière et pourquoi ? RB : Elle a filtré l’eau afin d’éliminer le risque de la contamination biologique (panneau du chariot, portion gauche). 1.3 : Dre Champrobacter aime bien prendre une bonne douche après une longue et rude journée de travail en plein soleil. Elle a réservé une chambre dans un hôtel qui a l’eau courante au village d’El Suelo. QA : Quelle est la première ligne de défense du corps humain contre les micro-organismes nuisibles ? a) la peau b) le savon c) l’eau chaude. d) l’eau froide RA : a QB : À quoi sert le savon (plusieurs réponses sont possibles) ? a) se laver b) sentir bon c) solubiliser les sécrétions grasses d) à rien RB : a, b, et c (panneau de la douche de l’homme). 1.4 : À la fin de sa dernière journée d’échantillonnage, Dre Champrobacter nettoie son matériel afin d’éviter de ramener de la terre contaminée au Canada. En nettoyant des pelles, elle s’érafle le dos de la main sur le métal maculé de terre. Au bout d’une heure, se 3 Le carnet d’enquête – Une visite proactive de l’exposition MicroZoo rappelant les risques du tétanos, elle décide de s’occuper de sa blessure qui saigne tout de même un peu. En ronchonnant, elle nettoie sa blessure avec des serviettes humides « Wet Ones », met un pansement et retourne à son travail. QA : Selon toi, quels produits aurait-elle dû utiliser pour nettoyer sa blessure et pourquoi ? Aurait-elle dû le faire plus tôt ? RA : Antiseptiques de premiers soins (ex: alcool à friction) pour désinfecter sa blessure sans attendre avant de se faire un pansement (dans la liste des produits de la pharmacie). QB : Qu’est-ce que le tétanos ? Un vaccin est-il disponible pour le contrer ? RB : Le tétanos est une maladie infectieuse causée par la bactérie Clostridium tetani via une blessure. Oui, le vaccin DCT-polio (banque de données informatisées). 1.5 : Dans l’étude d’un terrain contaminé, Dre Champrobacter doit toujours en retracer l’histoire: à quoi servait le terrain dans le passé, qui était le propriétaire, depuis combien de temps, etc. Au café du village d’El Suelo, plusieurs personnes lui ont raconté que les bergers qui tondaient les moutons mourraient d’une maladie étrange qu’ils ont surnommée la tueuse noire. Les villageois pensaient que la laine était ensorcelée. Dre Champrobacter soupçonne plutôt la maladie du charbon ou anthrax. QA : Quels sont les symptômes de la maladie du charbon ? Peux-tu nommer la bactérie qui en est responsable ? RA : La maladie se développe généralement dans une coupure ou une éraflure de la peau. Celle-ci devient noire et une infection s’y développe. Symptômes: Maux de tête, fièvre, nausées, vomissements. QB : Crois-tu que les bactéries vivent longtemps dans le sol ? Comment font-elles ? RB : Oui, elles forment des spores qui constituent une forme de résistance, comme l’hibernation (banque de données informatisées). L’inspecteur Écolo mène l’enquête! pour le 1er cycle du secondaire animaux. Enjoué, Saxo l’a léchée sur les mains à plusieurs reprises en guise d’au revoir. QA : Connais-tu le nom d’une maladie que peuvent nous transmettre les animaux avec leur salive ? a) l’asthme b) la rage c) la tourista d) les animaux ne nous rendent pas malades. RA : b, la rage. QB : Peux-tu décrire les symptômes de la rage ? a) spasmes musculaires b) paralysie c) fièvre d) toutes ces réponses RB : d, toutes ces réponses (banque de données informatisées). 1.7 : Examine le carnet de vaccination du Dre Champrobacter Vaccins reçus Maladie DCT-Polio Tuberculose RRO Diphtérie, Coqueluche, Tétanos, Poliomyélite BCG Rougeole, Rubéole, Oreillons QA : Peux-tu dire à quoi sert la vaccination ? a) à rien b) à nous rendre malades c) à nous protéger contre les maladies infectieuses. RA : c QB : Associe le vaccin reçu et la maladie contre laquelle il est donné. RB : DCT-Polio: Diphtérie, Coqueluche, Tétanos, Poliomyélite, RRO: Rougeole, Rubéole, Oreillons, BCG: Tuberculose (banque de données informatisées et section des renforts pour le système immunitaire). Questions à l’étage 2.1 : Le travail sur le terrain oblige parfois à manger rapidement. Souvent lors de son séjour, Dre Champrobacter doit se contenter d’une boîte de petits pois en conserve pour son dîner. Quelques fois, elle n’a même pas le temps de se laver les mains. QA : Connais-tu le nom d’une maladie que l’on peut attraper en mangeant des aliments en conserve mal préparés ? a) la maladie du hamburger b) la maladie de la vache folle c) le botulisme, RA : c, le botulisme. 1.6 : Le matin de son départ de l’Hôtel d’El Suelo, Saxo, le chien du propriétaire a fait la fête au Dre Champrobacter qui adore les Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences 4 Le carnet d’enquête – Une visite proactive de l’exposition MicroZoo QB : Sous quelle forme de résistance trouve-t-on Clostridium botulinum dans les boîtes de conserve et les sols ? a) spasmes b) spores c) sport, RB : b, spores (Sur la panneau de la conservation alimentaire.) 2.2 : Le soir de son arrivée au village d’El Suelo, le propriétaire de l’Hôtel offre le souper au Dre Champrobacter pour lui souhaiter la bienvenue. Il lui sert de grandes rasades de la bière locale non filtrée accompagnée du mets national: le ragoût d’estomac de bœuf qui a mijoté toute la journée. Bon appétit Dre Champrobacter! Au cours de la nuit suivante, elle ne se sent pas très bien. QA : Pourquoi Dre Champrobacter ne se sent pas bien ? a) Les micro-organismes qui vivent en symbiose dans l’estomac du bœuf lui ont donné la tourista. b) Elle a trop bu d’alcool. RA : b, les micro-organismes contenus dans l’estomac des bovins ne sont pas des espèces nuisibles et le fait de bouillir l’estomac tue les micro-organismes. QB : Peux-tu nommer la levure qui sert à préparer la bière ? Comment fait-on pour avoir plus d’alcool dans la bière ? RB : Saccharomyces cerevisiae, en faisant de la bière sur lie, une deuxième fermentation (section sur la bière). 2.3 : Un des mets favoris des villageois d’El Suelo est le fromage ou plutôt le lait caillé qu’ils obtiennent en mettant du lait dans des estomacs de veau. Dre Champrobacter est une femme curieuse, c’est une grande qualité pour une chercheuse. Elle a donc mangé de ce fromage que lui ont offert les ouvriers sur le terrain d’échantillonnage à l’heure du midi, deux jours avant son départ. QA : Peux-tu nommer l’enzyme qui agit sur le lait et le fait cailler ? RA : La présure. QB : Comment s’appellent les bactéries qui font fermenter le lait ? RB : Les bactéries lactiques (section sur le fromage). 2.4 : Le lendemain de son arrivée à Montréal, son éraflure à la main étant de plus en plus douloureuse et noire, la Dre Champrobacter décide de se rendre à l’hôpital. Elle fait beaucoup de fièvre et a des Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences L’inspecteur Écolo mène l’enquête! pour le 1er cycle du secondaire nausées. Sur place, on lui administre immédiatement de la pénicilline et de la streptomycine. QA : Qu’est-ce que la pénicilline ? À quoi sert-elle ? RA : La pénicilline est un antibiotique qui aide le corps à se défendre contre les infections bactériennes en tuant les bactéries responsables de ces infections. Les symptômes présentés sont ceux d’une infection bactérienne. QB : Est-ce qu’un vaccin sert à la même chose que la pénicilline ? RB : Non. Le vaccin sert à préparer notre corps avant que nous soyons infectés par des micro-organismes comme des bactéries. Ainsi, notre corps reconnaît le micro-organisme et le combat plus efficacement (panneau de la pénicilline). 2.5 : Afin de déterminer quels sont les produits chimiques qui contaminent les sols du dépotoir d’El Suelo, Dre Champrobacter fait faire des analyses chimiques sur quelques échantillons. Le matin de son départ pour Montréal, elle reçoit les résultats par courriel: hydrocarbures pétroliers, BPC et PCP (grands pollueurs de l’environnement). QA : Que veulent dire les lettres BPC ? a) Bacillus porkipicus coccus b) Biphényles Polychlorés c) Bon pour chté RA : b (panneau de décontamination des sols). QB : Il existe des méthodes conventionnelles de décontamination comme l’incinération ou l’enfouissement; mais des micro-organismes peuvent aussi décontaminer les sols. Comment font-ils ? RB : Grâce à certaines de leurs enzymes, ils peuvent briser la structure chimique de certains polluants et les réduire en des composés inoffensifs (panneau de décontamination des sols). 2.6 : Afin de voir si la contamination chimique a atteint la rivière, Dre Champrobacter prélève aussi des échantillons d’eau pour les faire analyser. Elle reçoit les résultats par courriel, le matin de son départ: pas de contamination détectable. Ouf! QA : Pendant le traitement en vue de rendre l’eau potable, il est possible de lui faire traverser un filtre de charbon colonisé par des 5 Le carnet d’enquête – Une visite proactive de l’exposition MicroZoo bactéries et des protozoaires. Que font ces micro-organismes dans ce filtre ? RA : Les micro-organismes se nourrissent des déchets organiques présents dans l’eau (panneau du traitement biologique de l’eau potable). QB : Qu’est-ce qui pourrait favoriser l’action des micro-organismes dégradeurs d’hydrocarbures pétroliers lors du biotraitement des sols ? RB : En aérant le sol. L’oxygène de l’air est utilisé par les microorganismes pour dégrader les hydrocarbures (processus d’oxydation panneau de décontamination des sols). 2.7 : Pendant un bref séjour dans la capitale équatoriale, Dre Champrobacter en profite pour aller visiter le laboratoire de microbiologie de l’Universidad del Paìs situé à plusieurs kilomètres du village d’El Suelo. Le laboratoire universitaire vient tout juste de faire l’acquisition d’un appareil qui permet d’amplifier l’ADN et Dre Champrobacter souhaiterait que les scientifiques de l’Université participent au projet de biotraitement des sols. QA : Que veulent dire les lettres ADN ? Qu’est-ce que c’est, à quoi ça sert ? RA : Acide désoxyribonucléique, c’est le livre d’instruction pour construire un être vivant. Les gènes sont formés par l’ADN qui est un code donnant les clés de toutes les caractéristiques des êtres vivants, des micro-organismes comme des humains. QB : Pourquoi vouloir amplifier l’ADN ? Encercle la lettre correspondant à la réponse. a) pour mieux entendre le son que fait l’ADN b) pour faciliter l’identification des gènes des bactéries c) pour que l’ADN soit plus long et visible à l’œil nu. RB : b, l’amplification automatisée d’ADN permet de faciliter l’identification de la bactérie et des gènes qui sont particuliers à certaines bactéries (utiles ou nuisibles) (module l’ADN…c’est quoi au juste). 2.8 : Dans l’avion qui la ramène à Montréal, parce qu’elle a mal à la tête et à la main, Dre Champrobacter a un peu de difficulté à travailler Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences L’inspecteur Écolo mène l’enquête! pour le 1er cycle du secondaire au protocole de modification génétique d’une bactérie qui serait capable de s’associer à une plante pour dégrader les hydrocarbures. QA : Comment peut-on modifier une bactérie ? a) en modifiant la composition de ses gènes b) en l’enveloppant de glucose c) en lui greffant une autre bactérie. RA : a, en altérant ou en enlevant un gène présent ou en introduisant un autre gène ou une unité qui aidera des gènes déjà présents à s’exprimer en plus grande quantité. QB : À quoi sert de modifier une bactérie ? a) à la rendre plus jolie b) à la rendre plus grosse pour être visible à l’œil nu c) à la rendre plus efficace dans une fonction précise. RB : c, par exemple augmenter la capacité de la bactérie à dégrader les hydrocarbures pétroliers (module l’ADN…c’est quoi au juste). Conclusion À la lumière de l’enquête que tu viens de mener, quelle est la conclusion à laquelle tu arrives à propos de l’état de santé du docteur Champrobacter et pourquoi. Avais-tu élaboré la bonne hypothèse de départ ? De retour en classe, compare tes réponses et tes conclusions avec celles de tes collègues du bureau d’enquêtes! À la prochaine, inspecteur Écolo! Activité de prolongement ou de retour en classe De retour en classe, la mise en commun des indices trouvés par les élèves devrait permettre de résoudre l’énigme. Pour faire votre retour en classe, nous vous suggérons les étapes suivantes: 1) inscrire au tableau les hypothèses de départ des élèves, 2) demander aux élèves de réfuter les hypothèses improbables en leur demandant de fournir les indices ou les preuves qui leur permettent d’éliminer ces hypothèses (ils trouveront les indices et les preuves dans les réponses du carnet d’enquête), 6 Le carnet d’enquête – Une visite proactive de l’exposition MicroZoo L’inspecteur Écolo mène l’enquête! pour le 1er cycle du secondaire 3) diriger un échange d’information et d’indices (étant donné qu’il existe 2 versions du carnet d’enquête, certains éléments de réponse doivent être partagés), 4) demander aux étudiants s’ils peuvent formuler d’autres hypothèses selon les indices qu’ils ont découverts lors de la visite et lors de l’échange d’information, 5) l’enseignant réfute les autres hypothèses improbables et suggère l’hypothèse probable si elle n’a pas encore été mentionnée, 6) l’enseignant guide les élèves pour qu’ils arrivent à trouver la solution. Solution La Dre Champrobacter a contracté le bacille du charbon ou anthrax (Bacillus anthracis). Les symptômes qu’elle présente correspondent à ceux observés dans les cas d’infection au bacille du charbon. Parce qu’il a la possibilité de former des spores, le bacille du charbon peut rester présent et infectieux pendant de longues années dans des sols contaminés. La contamination des sols d’El Suelo est probablement attribuable à la présence sur le terrain de moutons eux-mêmes contaminés par le bacille. Les hypothèses du tétanos, de la rage et du botulisme peuvent être éliminées parce que les symptômes ne sont pas les mêmes et parce que, dans le cas du tétanos, la Dre Champrobacter a été vaccinée. Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences 7 L’inspecteur Écolo mène l’enquête! Mise en situation Drame à l’Institut: Dre Alvir Champrobacter a disparue! Depuis une semaine, nous sommes sans nouvelle du Dre Alvir Champrobacter, éminente microbiologiste de l’Institut, experte en décontamination biologique des sols. Il y a deux semaines, Dre Champrobacter s’est rendue dans un pays équatorial pour prélever des échantillons de terre sur des terrains qui servaient autrefois à faire paître des moutons. Hélas, ces terrains servent depuis environ 30 ans de dépotoir pour différents produits chimiques, notamment des hydrocarbures et des BPC. Le gouvernement du pays s’inquiète de cette pollution qui contamine peut-être déjà l’eau de la rivière adjacente que boivent les villageois d’El Suelo. Le gouvernement a fait appel au Dre Champrobacter afin qu’elle étudie la situation et propose une solution biotechnologique pour remédier à la situation. Rentrée la semaine dernière, elle est venue directement de l’aéroport et a déposé ses échantillons dans le réfrigérateur du laboratoire. Elle a confié à son ami Michel, le responsable du laboratoire de microscopie électronique, qu’elle avait mal à la tête et faisait de la fièvre depuis le matin. Après l’avoir vaguement salué du revers de la main, elle a quitté le laboratoire en début de soirée. Bizarrement, Michel a remarqué qu’elle avait une trace noire sur la main, comme si elle était sale. Depuis ce jour, on ne l’a pas revue. À toi de jouer inspecteur Écolo! Une bonne connaissance des micro-organismes peut te permettre de résoudre l’énigme entourant la Dre Champrobacter. Selon toi, qu’est-il arrivé au Dre Champrobacter ? Formule une hypothèse Musée Armand-Frappier, Centre d’interprétation des biosciences
