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HPT Formation scientifique UAA3 – Partie I AUTEURS : Brigitte Janssens, Pascale Papleux 5 février 2015 Fiche d’investigation 2 Pourquoi les plantes vertes ne peuvent-elles pas vivre sans lumière ? Au travers de cette démarche d’investigation, la compétence rencontrée sera : « Sur base d’une démarche d’investigation, observer qu’un organisme pluricellulaire est constitué de cellules qui assurent les fonctions essentielles du vivant.» Développements attendus principalement visés Légender un dessin ou un schéma d’une cellule animale et d’une cellule végétale observée en microscopie optique (C1). Réaliser le dessin d’une cellule observée au microscope optique et estimer son ordre de grandeur (A1). L’élève réalise et légende le schéma ou le dessin d’une cellule animale et d’une cellule végétale observées au microscope optique. Connaissant le grossissement du microscope, il estime l’ordre de grandeur de la cellule observée. Mettre en relation les organites cellulaires étudiés avec les quatre fonctions que sont la nutrition et l’excrétion, la respiration et la photosynthèse (C2). L’élève complète un tableau reprenant les organites cellulaires étudiés et les quatre fonctions associées (nutrition, excrétion, respiration et photosynthèse). Sur base de documents iconographiques, hiérarchiser les différents niveaux d’organisation d’un organisme pluricellulaire (A2). Sur un document (dessin ou schéma) illustrant un système organique, l’élève identifie (en légendant le document) les niveaux d’organisation (système, organe, tissu, cellule), puis il formule la hiérarchie de ces niveaux dans un court texte sous le document. Analyser et interpréter une expérience faite en classe (A3). Pour une expérience réalisée en classe (montrant, par exemple, le lien entre membrane et perméabilité, entre paroi et turgescence ou entre photosynthèse et production d’amidon), l’élève cite les objectifs de l’expérience, en énonce les résultats, puis met en évidence (par un texte, par un schéma) comment ces résultats permettent de rencontrer les objectifs. Sur base d’observations réalisées au microscope, identifier le type de cellule, en justifiant son choix (T1). L’élève identifie le type de cellule (végétale ou animale) observée, photographiée ou dessinée et justifie son choix. À partir d’un document, analyser et interpréter le résultat d’une expérience (non réalisée en classe) mettant en évidence les rôles des constituants cellulaires visibles au microscope optique (T2). (P) L’élève ne peut être évalué sur cette activité. HPT UAA3 FI2150425 1 (TQ) Pour une expérience nouvelle, non réalisée durant l’apprentissage, l’élève cite les objectifs de l’expérience, en énonce les résultats puis met en évidence (par un texte, par un schéma) comment ces résultats permettent de rencontrer les objectifs. Contexte : Les plantes vertes sont des producteurs. Elles fabriquent leur propre matière à partir d’eau, de substances minérales et de dioxyde de carbone et cela grâce à l’énergie apportée par la lumière du Soleil. Problèmatisation Une plante verte placée à l’obscurité finit par mourir… même si elle est arrosée et que ses racines se trouvent dans un terreau riche en matières minérales. Le professeur demande aux élèves : - En quoi la lumière est-elle indispensable à la vie des végétaux verts ? Les élèves émettent plusieurs hypothèses : - La lumière du soleil réchauffe la plante tout comme elle réchauffe la planète. La lumière du soleil apporte de l’énergie à la plante. … Recueil et traitement des informations (cœur de la démarche d’investigation) Le professeur demande aux élèves de réfléchir à la manière dont la plante interagit avec le soleil et aux effets de la lumière solaire sur la plante verte (voir fiche FA6, activités 1 & 2). Les élèves constatent que a) La lumière solaire est indispensable à la croissance des végétaux. b) La lumière solaire permet à la plante de fabriquer sa propre matière. c) La lumière solaire est capturée par les feuilles des végétaux. Questionnement possible des élèves pour poursuivre l’investigation - Que se passe-t-il au niveau des feuilles, suite à l’interaction de celles-ci avec la lumière solaire? Le professeur demande aux élèves d’interpréter l’activité 3 de la fiche FA6. Les élèves constatent que : a) La lumière permet à la plante de fabriquer une matière organique particulière : des sucres (comme l’amidon). b) Les sucres ne sont fabriqués qu’au niveau des feuilles vertes : feuilles qui contiennent de la chlorophylle. c) Le nom donné à cette fabrication de sucres (glucides) par les plantes vertes portent le nom de photosynthèse. Questionnement possible des élèves pour poursuivre l’investigation - En ce qui concerne les feuilles vertes, peut-on mettre en évidence la fabrication des sucres au niveau des cellules? Le professeur demande alors aux élèves d’analyser les documents des fiches FE4 & FE5. Les élèves constatent que : a) Les cellules des feuilles vertes contiennent des petits organites verts visibles au microscope optique : les chloroplastes. b) Les chloroplastes exposés à la lumière sont responsables de la fabrication des sucres. Le professeur demande alors aux élèves d’établir un lien entre les différentes parties de la plante à partir de l’animation du document de la fiche FA7. Il s’agit d’établir un lien entre les différents niveaux d’organisation d’une plante verte. HPT UAA3 FI2150425 2 Les élèves réalisent alors une synthèse sur les différents niveaux d’organisation de la plante verte : - - - - Premier niveau : l’organisme La plante verte est un organisme : c’est l’ensemble de tous les systèmes qui travaillent ensemble pour assurer le maintien de la vie de la plante (système conducteur de l’eau, des sels minéraux, de la sève organique…). Second niveau : le système Un système est constitué de plusieurs organes qui travaillent ensemble pour accomplir une même fonction (le système conducteur de l’eau est constitué de vaisseaux conducteurs situés dans les racines, les tiges, les feuilles). Troisième niveau : l’organe Un organe est une structure qui exerce une fonction précise dans l’organisme (les racines prélèvent l’eau et les sels minéraux présent dans le sol, la feuille capture la lumière solaire et fabrique des glucides) ; Un organe est spécialisé dans une activité qu’aucun autre organe ne peut accomplir à sa place. Quatrième niveau : le tissu Le tissu est un assemblage de cellules qui remplissent une même fonction. Cinquième niveau : la cellule La cellule est un assemblage d’organites (noyau, vacuoles, chloroplastes…) et elle est limitée par une membrane. Communication Le professeur réalise une synthèse avec ses élèves : La lumière solaire permet, chez les « végétaux verts » la synthèse de matière organique (glucides) à partir d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone. Cette fabrication de glucides se déroule au niveau des feuilles vertes du végétal. Les feuilles vertes sont constituées de cellules qui contiennent des chloroplastes. Les chloroplastes sont des organites cellulaires verts qui contiennent de la chlorophylle. C’est au niveau des chloroplastes qu’à lieu la fabrication des sucres au cours d’une réaction chimique appelée : « photosynthèse chlorophyllienne ». Synthèse par l’image (document tiré de SVT 2e, Belin (2010),p 117 HPT UAA3 FI2150425 3
