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SVT guide classe de 2nde DIP SPPE 2009

REPUBLIQUE DU BENIN****************************

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE,DE LA FORMATION TECHNIQUE ET PROFESSIONNELLE

*******************************************

DIRECTION DE L’INSPECTION PEDAGOGIQUE****************************************

GUIDE PEDAGOGIQUE

Version révisée

Porto-Novo juin 2009

SVT GUIDE DE L’ENSEIGNANT(E) Classe de seconde

SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Classe de 2ndes


I.- ORIENTATIONS GENERALES

1. LES VALEURSLes orientations premières du présent programme d’études se situent au plan des valeurs et découlent de la nouvelle vision de la mission de l’École telle que définie en 1990 lors des assises des États Généraux de l’Éducation.

«Il nous faut créer au Bénin une élite courageuse et dynamique, intellectuellement armée pour affronter les problèmes immenses de cette fin du XXè siècle, capable de proposer des modèles et d’incarner des exemples, capable d’exercer sur toute la population et en particulier sur les plus jeunes, un effet d’entraînement qui les porte vers l’avant, individuellement et collectivement. Il faut encourager l’effort, développer la créativité, promouvoir l’invention» (Actes ...p.15).

Il s’agit, en d’autres termes, de promouvoir les qualités humaines (intellectuelles, culturelles, sociales, morales...) jugées nécessaires pour permettre à l’individu de s’insérer le plus harmonieusement possible dans la société de demain.

En voici quelques exemples ayant des rapports évidents avec l’enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre.

1.1 Valeurs intellectuelles : le désir de savoir et de comprendre le souci de la preuve et de la vérification

; le respect de la logique la prise en considération des

conséquences; la poursuite de l’excellence dans le

travail.

1.2 Valeurs sociales et culturelles :

- le refus de la soumission passive aux événements ;

l’ouverture à la nature, à la science et à la technologie ;

le sens de l’égalité des jeunes (filles et garçons) vis à vis de la science et de la technologie ;

le sens de la solidarité humaine face aux grands problèmes de l’heure ;

l’esprit d’équipe.

1.3 Valeurs morales : le respect de la vie ; le respect de l’environnement ; le souci de santé et de sécurité ; le sens des responsabilités ; le respect du bien commun ; le sens de l’effort et de la discipline

personnelle ; la quête de l’autonomie.

2. LES FONDEMENTSLe présent programme repose sur les fondements d'ordre sociologique, didactique et épistémologique suivants :

2.1 Fondements d'ordre socio- humain et

économique :

Une des caractéristiques essentielles de la société de notre temps réside incontestablement dans le niveau de développement atteint par la Science et la Technologie. Dans ce contexte, il est également incontestable que les Sciences de la Vie et de la Terre occupent une place toute spéciale. Cette place n'est pas spéciale dans le sens où l'est celle des autres disciplines scientifiques, mais elle est spéciale surtout en raison des liens étroits que la Biologie et la Géologie entretiennent avec le développement de l'économie, d'une part, et d'autre part en raison de l'influence que ces disciplines exercent sur notre vision du monde.

SVT guide classe de 2nde DIP SPPE 2009 2


Une économie moderne a besoin des Sciences de la Vie et de la Terre: les sociétés modernes s'appuient sur les progrès de la Biologie et de la Géologie pour promouvoir le développement de leur agriculture, de leurs industries textiles, de leurs industries agro-alimentaires et de leurs industries pharmaceutiques.

La Biologie intervient de façon essentielle dans le progrès de la médecine : les développements récents de la Biologie moléculaire et de la Génétique ont ouvert la voie non seulement à la compréhension de l'origine de nombreuses affections mais aussi à la découverte de moyens thérapeutiques puissants qui ont contribué dans les pays développés à l'allongement de l'espérance de vie. De même les questions de procréation autrefois considérées comme relevant de la fatalité sont aujourd'hui assez maîtrisées au grand bonheur des couples pour peu qu'ils aient accès à l'information.

La Biologie influence notre vision du monde : chacun de nous acquiert graduellement depuis sa plus petite enfance une vision personnelle du monde et de la place qu'il y occupe. Cette perception du monde, qui est représentative de notre identité individuelle et nous inspire nos attitudes et notre manière d'agir, détermine le type d'homme que nous sommes et, enfin de compte, la société dans laquelle nous vivons. Ainsi les problèmes d'injustice et de préjugés sociaux les plus graves sont liés à des différences de comportement entre les races et entre les sexes. La Biologie fournit un moyen d'analyser et de réfléchir à ces questions complexes qui attendent encore une solution.

Enseigner la Biologie dans le cadre du présent programme ce sera donc, d'une part, la promouvoir comme une discipline passionnante de culture générale et, d'autre part, favoriser l'émergence future de vocations pour les carrières agronomiques, bio-médicales et autres dont notre pays a besoin pour son développement.

2.2 Fondements d'ordre didactique :

De multiples travaux réalisés au cours des dernières décennies en didactique des sciences

et en psychologie cognitive nous incitent à adopter une Pédagogie centrée sur l'élève et non sur des contenus notionnels. On pense souvent, à tort, que les élèves assimilent ce que nous exposons, retiennent ce que nous montrons, appliquent les méthodes que nous démontrons, font leurs les valeurs que nous prêchons. La recherche en didactique nous éclaire à ce sujet.<< La construction d'une notion donnée […] apparaît comme un processus complexe qui dépend en tout premier lieu de l'élève. Les concepts ne s'acquièrent pas par simple transmission directe d'une personne qui sait à un élève supposé ignorant en ce domaine. Les élèves disposent en effet, avant qu'on leur enseigne un contenu particulier, de conceptions bien organisées, fonctionnelles et relativement résistantes parfois aux modifications que cherche à introduire l'apprentissage>>.

Enseigner, dans le sens du présent programme, c'est considérer l'élève comme le principal artisan de son propre savoir et chercher à inventer les conditions dans lesquelles ce dernier peut progresser dans ses apprentissages par sa propre activité.

2.3 Fondements d'ordre épistémologique :

La connaissance scientifique n'est ni une donnée en soi ni nécessairement un reflet absolu de la réalité.

L'homme de science n'écarte pas un rideau pour découvrir une collection de faits étiquetés comme on découvre les plantes d'un jardin botanique, mais il organise les données immédiates de la perception pour construire des relations. Cette remarque d'ordre épistémologique ne concerne pas seulement le savant dans son laboratoire mais tout usager des sciences dont, en particulier, l'élève en situation d'apprentissage. Elle a deux implications essentielles au plan pédagogique.

Premièrement, elle récuse une certaine conception de l'éducation scientifique basée sur l'apprentissage de recettes et l'exercice de la seule mémoire. Seules les connaissances construites à la suite d'une démarche active de



l'esprit sont susceptibles d'être réinvesties dans la vie quotidienne.

Deuxièmement, elle justifie l'intérêt que les didacticiens des sciences accordent aujourd'hui à ce qu'il est convenu d'appeler ‘’représentations initiales’’, ‘’conceptions naïves’’ ou ‘’préconceptions’’ chez les élèves. En effet, qu'il s'agisse du savant dans son laboratoire ou de l'élève en situation d'apprentissage, la connaissance scientifique ne vient jamais remplir un vide dans l'esprit du sujet. Selon l'expression de Bachelard, ‘’elle vient se substituer à une représentation initiale’’ que le sujet avait de l'objet ; car nous avons toujours un système explicatif du monde, quel que soit notre niveau de culture scientifique.

D'où la nécessité pour l'enseignant de faire émerger les représentations initiales communément répandues chez ses élèves afin d'aider à leur évolution dans le sens de formulations plus cohérentes et plus conformes à la réalité.

Enseigner, dans le sens du présent programme, c'est s'intéresser aussi aux conceptions dites naïves des élèves afin de les aider à accéder à des représentations plus rationnelles et plus opérationnelles.

Le savant qui travaille dans son laboratoire

appartient à une époque dont il partage les

croyances, les valeurs et les idées.

La science est une entreprise humaine. Son développement comme celui de toutes les entreprises humaines connaît des moments de ruptures, d'erreurs, de reculs, de succès … Elle n'est pas constamment en évolution vers la vérité. La connaissance scientifique est donc enracinée dans l'histoire aussi bien que dans les problèmes de l'heure. D'où l'intérêt à "cadrer notre enseignement dans des contextes historique, sociologique, culturel technologique et environnemental".

Enseigner dans le sens du présent programme, c'est donc, enfin, donner l'occasion aux élèves de prendre conscience, progressivement, du bien-fondé et des limites de la démarche expérimentale, de la valeur relative des théories scientifiques et de la contribution réelle des femmes et des hommes dont les noms sont restés attachés à certaines notions ou théories scientifiques.

3. LES DÉMARCHES

Pour rester en cohérence avec les valeurs et les fondements précédemment énoncés, les cheminements à proposer aux élèves doivent résolument tourner le dos au dialogue socratique, à la répétition du discours de l’enseignant et à la mémorisation d’énoncés tout faits. Ils s’inscriront au contraire dans une perspective « constructiviste » et seront basés sur la stratégie de résolution de problèmes.

3.1 L’ACTIVITÉ DE L’ÉLÈVE.

La démarche d’apprentissage se définit comme un processus de croissance et de changement vécu par l’élève, impliquant l’utilisation de ses ressources internes en interaction avec l’environnement. Elle constitue le cheminement vécu par tout élève en situation d’apprentissage.

L’élève apprend mieux :

1°) lorsque les situations d’apprentissage qu’on lui propose sont axées sur des activités (ou tâches) concrètes ;

2°) lorsque ces activités ou tâches s’inscrivent dans des contextes qui lui sont familiers ;

3°) enfin, lorsque la mise en œuvre de ces activités ou tâches peut lui permettre de remodeler ou de remettre en question ses représentations antérieures.

L’apprentissage implique donc de la part du sujet apprenant un effort actif de l’esprit pour, d’une part, intégrer de nouveaux contextes et de nouvelles expériences à son champ cognitif, et d’autre part, établir de nouvelles relations entre les savoirs nouveaux et ses acquis antérieurs.



Mais l’esprit de l’élève n’est véritablement actif que lorsqu’il a un problème à résoudre. L’apprentissage se fera donc mieux lorsqu’il se développera selon les stratégies par résolution de problèmes

Le diagramme présenté à la page suivante résume les différentes étapes d’une stratégie de résolution de problèmes dans un contexte d’éducation scientifique.

Comme pour le développement de la connaissance, ce cheminement n’est pas nécessairement linéaire, cumulatif et sans échecs ni erreurs ; d’autant plus que la logique de l’élève ne va pas nécessairement dans le même sens que celle de l’adulte. Les quelques commentaires qui accompagnent le diagramme ont pour but d’aider à une bonne compréhension :

d’une part, des relations entre les étapes de la résolution de problèmes en tant que stratégie générale d’apprentissage et les étapes de la démarche scientifique en tant que démarche disciplinaire des sciences biologiques et géologiques ;

d’autre part, des relations entre ce que l’élève fait au cours de son apprentissage et ce que l’enseignant fait pour aider l’élève dans son apprentissage.

3.2 LA DÉMARCHE DE RÉSOLUTION DE PROBLÈMES DANS UN CONTEXTE DE RECHERCHE SCIENTIFIQUE À L’ÉCOLE.

3.2.1- D’une situation de départ à la formulation d’un problème scientifique

Des observations de l’environnement naturel ou construit, des manipulations, des mesures, des lectures, des visionnements de documents... de l’élève lui-même et de ses discussions avec les autres, surgissent une foule de questions. Une telle situation crée chez l’élève un «déséquilibre cognitif» qui l’engage dans un processus actif de recherche de solutions.



LA DÉMARCHE DE RÉSOLUTION DE PROBLÈMES DANS UN CONTEXTE DE RECHERCHE SCIENTIFIQUE À L’ÉCOLE.

Un point de départ Provoqué par le maître ou accepté par le maîtreentrant dans le cadre des activités fonctionnelles en liaison avec

.l’intérêt porté par .une sortie l’enfant à son corps .l’apport de matériel en classe (jeux…).des élevages ou des cultures .l’impact des média

Des observations libres ou structurées conduisent à des questions diverses débouchant sur La formulation d’un problème scientifique

Des éléments de réponse sont recherchés

On suppose On formule des hypothèses

On observe

On se documente

On expérimente

Jusqu’à ce que le problème soit ou ne soit

Si oui pas résolu Si non

On parvient à un certain niveauDe formulation d’un concept

On fait le point sur le parcours que l’on a suivi


Ces savoirs nouveaux, comment vais-je les utiliser dans mon quotidien ? vont-ils modifier ma manière de penser ou mes attitudes ?

Evaluations-par auto-évaluation,-à l’aide de grilles d’observation du comportement des élèves,-à l’aide d’épreuves de transfert ou de réinvestissement.

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L’élève, à cette étape de la démarche :* explore la situation et prend conscience du problème posé ;

il/elle relève les faits significatifs qui font la nouveauté de la situation ; il/elle exprime ses représentations et/ou connaissances antérieures sur la situation ; il/elle exprime ses propres interrogations, ses réactions, ses hésitations à l’égard de la

situation ; il/elle confronte ses représentations et interrogations avec celles de ses pairs ;

* formule le problème tel qu’il/elle le perçoit ; il/elle propose une formulation ; il/elle confronte sa formulation avec celle de ses pairs ; il/elle soumet éventuellement sa formulation à l’appréciation du professeur.

3.2.2 Formulation d’hypothèse (s)Le problème ayant été cerné avec suffisamment de précision, l’élève propose, au besoin, une ou plusieurs solutions provisoires à soumettre à la vérification. Il s’agit de solutions anticipées résultant soit de l’intuition, soit d’une analyse rationnelle fondée sur une étape préalable de séparation des variables. Dans tous les cas, il s’agit de solutions temporaires qui peuvent être soit validées soit rejetées par l’expérience ou par le retour à l’observation.L’étape de l’hypothèse se justifiera dans tous les cas où les phases ultérieures de la démarche impliqueront un recours à l’expérience en tant que manipulation intentionnelle du phénomène en étude ou un recours à l’observation dirigée.

L’élève, dans les cas qui s’y prêtent : fait des conjectures sur les facteurs susceptibles d’influencer le déroulement du

phénomène en étude ; analyse les conditions naturelles de déroulement du phénomène ; inventorie les solutions possibles ; imagine des relations ; formule des explications plausibles à soumettre à la vérification par les faits ; formule ses hypothèses personnelles ; confronte ses propres hypothèses avec celles de ses pairs ; soumet, éventuellement, ses hypothèses à l’appréciation de l’enseignant(e).

3.2.3 Production et collecte de donnéesUn exercice ne peut être qualifié de véritablement scientifique que si la recherche de solution se fait (tout au moins en partie) par l’observation et/ou l’expérimentation. C’est pourquoi, dans le cadre de la mise en œuvre du présent programme, l’élève aura prioritairement recours à l’observation et/ou à l’expérimentation pour chercher des éléments de réponses au (x)problème (s) en étude.Dans cette perspective, les livres et les documents constitueront un complément souvent appréciable de la recherche, sans toutefois se substituer à l’étude des faits réels tant que les conditions matérielles le permettent.

L’élève, à cette étape de la démarche :

* Observe pour identifier des données significatives par rapport au problème en étude : il/elle décrit et nomme ; il/elle relève des faits ; il/elle relève des relations dans le temps et dans l’espace ; il/elle réalise et/ou complète un dessin pour rendre compte de ses observations ;

* Expérimente pour produire des données en relation avec ses hypothèses ; il/elle manipule, mesure, compte ; il/elle constate des modifications et relève des constances ;

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il/elle conçoit et/ou remplit des tableaux de valeurs ; il/elle traduit des tableaux de valeurs sous forme de graphes ;

* Consulte et exploite des documents pour compléter ses propres données ; il/elle cherche des données complémentaires dans des ouvrages de référence ; il/elle relève des résultats d’expériences.

3.2.4 Traitement des donnéesL’élève organise ses données, les classifie, les compare, les interprète en fonction de son ou de ses hypothèses. Il/elle les met en relation avec le but qu’ Il/elle poursuit par rapport au problème initialement posé.

il/elle compare et résume ; il/elle formule des relations ; il/elle identifie des causes et/ou relève des conséquences ; il/elle confronte les données recueillies avec les hypothèses initialement formulées.

3.2.5 Formulation de l’explication /

3.3 LE RÔLE DE L’ENSEIGNANT(E).Les connaissances actuelles sur les processus d’apprentissage des élèves et les objets de cet apprentissage conduisent à mettre l’accent sur quatre exigences fondamentales qui guideront l’enseignant(e) dans son travail pédagogique auprès des élèves. Ces exigences sont les suivantes : - planifier avec soins les situations d’apprentissage ; - favoriser la participation active de l’élève à son propre apprentissage ; - favoriser l’accès au travail autonome de l’élève dans ses apprentissages.-planifier les situations d’évaluation

3.3.1 Première exigence : planifier avec soins les situations d’apprentissage.La qualité des apprentissages et le succès du travail accompli dépendent pour une part importante de la qualité du travail préparatoire de l’enseignant(e).L’enseignant(e), à cette première étape de son travail :

* se documente sur le sujet d’étude et sur les objectifs d’apprentissage qui s’y rapportent :

il/elle consulte le programme officiel ; il/elle consulte les manuels en usage ; il/elle consulte des ouvrages de référence ; il/elle sélectionne les objectifs d’apprentissage en rapport avec le sujet d’étude ; * définit les activités et les tâches susceptibles d’aider à la réalisation des objectifs

identifiés : il/elle définit les contextes d’apprentissage ; il/elle sélectionne les supports et les sources d’information à mettre à la disposition des

élèves ; il/elle élabore les instruments de facilitation et d’évaluation ; il/elle élabore les consignes de travail à donner ; il/elle définit une progression indicative à proposer aux élèves ; il/elle hiérarchise les activités et les tâches ; il/elle détermine les échéances ; il/elle détermine le travail à faire en classe et le travail à faire en devoir de maison.

3.3.2 Deuxième exigence: favoriser la participation active de l’élève à son apprentissage

GUIDE SVT : 8


L’enseignant(e), pendant la phase de mise en œuvre de la situation d’apprentissage :

* Stimule la curiosité de l’élève et l’aide à transformer ses interrogations en problèmes à résoudre :

il/elle présente la situation - problème ; il/elle propose des activités et/ou des questions pour recueillir les représentations

initiales de l’élève par rapport à la situation - problème il/elle suscite des échanges à propos des représentations des uns et des autres ; il/elle aide à la confrontation des représentations avec les données de la situation -

problème; il/elle fait prendre conscience des problèmes et aide à leur formulation ; il/elle encourage l’élève à imaginer des hypothèses et à proposer des démarches de

vérification ; il/elle suscite des hypothèses et des propositions de démarches ; il/elle prend connaissance des productions et suscite des échanges sur ces

productions ; il/elle propose des pistes d’arbitrage aux éventuels conflits ; il/elle propose des améliorations aux productions des élèves ; il/elle aide l’élève dans ses activités de production, de collecte, d’organisation et de

traitement des données ; il/elle guide les activités d’exploration pour la production et/ou la collecte de données ; il/elle propose des pistes de recherches et, au besoin, retourne à l’élève certaines de ses

questions ; il/elle suggère des modes d’organisation et de présentation des données ; il/elle guide dans l’organisation, la présentation et le traitement des données ; il/elle facilite le retour sur la situation d’apprentissage et aide à l’objectivation des

acquis ; il/elle suscite le retour sur la situation d’apprentissage ; il/elle aide à la formulation des acquis ; il/elle aide à dégager des règles et des principes ; il/elle propose à l’élève des situations d’application et de réinvestissement ; il/elle fournit de la rétroaction sur les résultats de l’élève par rapport aux situations

d’application et de réinvestissement.3.3.3 Troisième exigence: Favoriser l’accès au travail autonome de l’élève dans ses apprentissages Pour progresser (à l’école et dans la vie), il ne suffit pas d’avoir des connaissances ; il faut savoir travailler. Seuls/seules ou en groupe, les élèves doivent apprendre à travailler par eux/elles-mêmes afin d’accéder à l’autonomie et à la responsabilité.

L’enseignant pour réaliser cet objectif : combine les activités de classe avec des tâches à accomplir en devoirs de maison; détermine les activités à conduire en classe ; détermine les tâches à accomplir en devoir de maison ; fournit des indications sur les sources d’information à utiliser ; fournit des indications sur les échéances à respecter et la nature des productions

attendues vérifie les productions et encourage à l’effort ; combine les activités à mener individuellement avec les tâches à accomplir en équipe

et celles à réaliser en séances plénières du groupe - classe ; détermine les travaux à effectuer en recherches individuelles ; détermine les tâches à accomplir en équipes ;

GUIDE SVT : 9


encourage l’esprit coopératif ; facilite les échanges à l’intérieur et entre les équipes ; aide à la mise en commun des productions et à la structuration des acquis ; encourage l’élève dans sa capacité d’apprendre et le/la soutient tout au long de ses

apprentissages ; vérifie les productions et encourage à l’effort ; aide, en cas de besoin, à démarrer une tâche ou à lever un blocage.

3-3-4. Quatrième exigence : planifier des situations d’évaluation.

De nos jours, l’évaluation a beaucoup évolué depuis l’apparition du concept. Elle ne s’identifie plus à un acte destiné seulement à comparer les résultats par rapport à un objectif visé. Elle est devenue un processus permanent qui doit accompagner le déroulement de l’enseignement-apprentissage afin de l’améliorer ou de décider du changement de ses stratégies et objectifs.Cependant en abuser c’est faire du tort aux élèves.L’évaluation devra être comprise à juste titre comme étant une relation d’aide qui s’instaure entre l’enseignant et l’élève ; de ce point de vue, son objectif principal est de contribuer à indiquer au premier les qualités et les insuffisances de ses activités, au second ses niveaux de performance d’une part, de favoriser par des activités de renforcement l’amélioration continue de l’apprentissage d’autre part. La forme d’évaluation qui participe continuellement à l’apprentissage de l’élève est l’évaluation formative.Quoiqu’il en soit, quatre préoccupations essentielles guideront le choix et la confection des instruments de mesure donnant lieu à une évaluation :

on évalue que ce qui a fait l’objet d’apprentissage; l’évaluation ne doit se faire que dans les mêmes conditions que l’apprentissage; la description claire, sans équivoque du produit attendu; une consigne claire et de contenu univoque.

Par ailleurs, les principes de l’évaluation en formation par compétences voudraient que :

les capacités et les habiletés servent de base à l’évaluation formative; dans le contexte de l’évaluation sommative, qu’elle soit certificative ou d’étape, les

compétences sont évaluées.

Pour se faire l’enseignant(e) : évalue des compétences en demandant aux élèves d’accomplir des tâches complexes

du même type que les situations d’enseignement/ apprentissage; utilise des contextes authentiques d’évaluation; fait participer l’élève à sa propre évaluation; centre l’évaluation en cours d’apprentissage sur le processus aussi bien que sur le

produit; évalue le développement des stratégies métacognitives des élèves; observe les élèves ‘’en train de faire’’ et leur fournir une retro action constante

immédiatement utilisable; renonce à se servir de l’évaluation comme moyen de pression, de marchandage ou de

contrôle;

GUIDE SVT : 10


accompagne l’élève dans la construction des savoirs en l’incitant à s’engager en tant qu’acteur principal;

aide l’élève à réfléchir sur ses pratiques; fournit à l’élève une situation d’évaluation suivie d’une tâche intégratrice suivi au

besoin de consigne.

Horaire hebdomadaire : 3 heures de TP cours par ½ classe, une heure et demi pour toute la classe; 3 heures pour l’élève et 8 heures pour l’enseignant(e)

GUIDE SVT : 11


II PLANIFICATION DES SITUATIONS D’APPRENTISSAGE

Durée en semaines

Série D Série C Série A et B

S A 1 10 10 10

SA 2 12 12 12

NB : les activités de réinvestissement doivent se poursuivre au-delà des heures de cours et même en dehors des salles de classe

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1- ELEMENTS DE PLANIFICATION1.1. Contenus de formation

1.1.2. Compétences

Compétences transdisciplinaire n°6

Agir en consommateur averti par l’utilisation responsable de biens et services

Compétence disciplinaire n°1Elaborer une explication à des faits et des phénomènes naturels en mettant en œuvre les modes de raisonnement propres aux Sciences de la Vie et de la Terre.

Compétence disciplinaire n°2Apprécier les apports des Sciences de la Vie et de la Terre à la compréhension du monde et à l’amélioration des conditions de vie de l’humanité.

Compétences transversalesN°1 : Exploiter l’information disponibleN°2 : Résoudre une situation problèmeN°5 : Gérer ses apprentissagesN°6 : Travailler en coopérationN°8 : Communiquer de façon précise et appropriée

1.1.2. Connaissances notionnelles et techniques : voir le référentiel de connaissances exigibles

1.2. Stratégies d’enseignements t/apprentissage :Travail individuel, travail en groupe, travail collectif, recherche documentaire, résolution de problème.

1.3. Durée : 12 semaines

1.4. Critères d’évaluation- Pertinence de la démarche d’élaboration de l’explication- Correction de l’explication élaborée- Présentation correcte de la production.

1.5. Matériel : voir progression suggérée.

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LA CELLULE FONDE L’UNITE ET LA DIVERSITE DU MONDE VIVANT


1.6. Documents de référence suggérés : au choix de l’enseignant (e)

2- INFORMATIONS ET COMMENTAIRESLa matière et l’énergie sont deux constituants fondamentaux de l’univers qui se retrouvent aussi chez le vivant. Des scientifiques ont analysé la teneur en éléments de la croûte terrestre et celle de l’organisme vivant. A première vue, la matière vivante est constituée des mêmes éléments chimiques que la matière non vivante. Les activités proposées dans la présente SA ont pour but de faire découvrir à l’élève de la seconde la façon dont est organisé le vivant. Qu’il soit minuscule comme un unicellulaire ou une bactérie ; ou qu’il soit complexe comme un animal ou un végétal, sont vivants présents différents niveaux d’organisation.Par dissection et/ou par manipulation, l’élève constatera que :

L’organisme est un être complet, pourvu de fonctions vitales. Il peut être formé d’une cellule ou de plusieurs milliards. Ces derniers sont dotés de systèmes ou appareils.

Un système ou appareil est un groupe d’organes qui accomplissent chacun une fonction contribuant à l’exécution d’une fonction vitale particulière. Chez les végétaux, les systèmes sont moins nombreux. Ils se limitent à un système de soutien, formé de l’ensemble rigide des parois cellulaires, à un système de canalisation servant au transport de la sève.

Les différentes parties d’un système ou appareil biologique sont les organes. Chacun est un ensemble de tissus qui accomplissent une fonction spécifique. L’organe, bien qu’il soit constitué de tissus différents, est une unité capable d’accomplir une tâche particulière. Chez les végétaux, les organes existent aussi : les feuilles, les tiges, les racines, les fruits … sont des organes. Ils sont formés de tissus dont les caractéristiques sont définies.

Un tissu est un regroupement de cellules qui ont la même structure et la même fonction. Chez les végétaux, le xylème et le phloème sont des tissus. Ils se distinguent des tissus de soutien ou de revêtement par la forme et la structure de leurs cellules. Ces tissus servent au transport de substances. Ils sont constitués différemment selon qu’ils transportent la sève ascendante ou la sève descendante.

La cellule est l’unité de base de la vie. Tout ce qui est vivant est constitué de cellules.

La présente SA est aussi une occasion donnée à l’élève de démontrer en quoi la cellule est le premier niveau où la vie se manifeste, d’approcher l’étude des phénomènes vitaux et activités cellulaires, de préciser leur structure et de définir les éléments principaux de sa morphologie. Pour ce faire il/elle va réaliser des préparations microscopiques de tissus, d’organes animaux et végétaux. L’observation au microscope optique de ces préparations permettra (à l’élève) de seconde de reconnaître l’organisation générale d’une cellule, mais aussi de constater la diversité des cellules. Cette activité portera essentiellement sur l’observation de cellules vivantes animales et végétales. Elle sera une excellente initiation à la cytologie expérimentale proposant l’observation d’un matériel courant, d’acquisition et d’interprétation faciles, à l’aide de techniques simples.L’emploi de quelques colorations classiques initie à l’histologie, à la détection et à l’observation des principaux constituants cellulaires (…). Etre initié à penser physiologie en même temps que morphologie, à distinguer des cellules vivantes ou mortes par le colorant (rouge neutre 1% colorant vital, eau iodée ou lugol, colorant fixateur)

GUIDE SVT : 14


En microscopie optique comme en microscopie électronique, l’étude de la cellule animale et de la cellule végétale doit être menée de front car la cytologie comme la biologie moléculaire ignore cette frontière et les compartimentages.L’examen d’électronographies fera apparaître quelques aspects de l’ultra structure cellulaire. Cette étude sera en rapport avec la vie cellulaire c’est-à-dire envisager d’étudier le rôle des organites cellulaires en liaison avec leur organisation : et il n’est pas question de traiter ici tous les aspects du fonctionnement cellulaire mais de faire découvrir, à l’élève de seconde, à partir de quelques exemples concrets, que les divers organites observés dans une cellule ont des rôles spécifiques et qu’ils participent de manière coordonnée à toute activité cellulaire.Prendre comme exemple les cellules sécrétrices, cellule pancréatique, …..L’étude d’une cellule au microscope électronique révèle des structures membranaires d’une grande diversité qui délimitent des compartiments spécialisés : réticulum endoplasmique granulaire ou lisse, mitochondries, dictyosomes, appareil de golgi, lysosomes, vésicules de sécrétions, vacuoles, centrosome, centrioles, chloroplastes.L’électronographie permet de déceler une continuité entre ces compartiments cytoplasmiques limités par une membrane plasmique. Cette continuité doit être envisagée non seulement dans l’espace mais aussi dans le temps : un flux de membrane assure une transformation et un passage progressif de substances d’un compartiment à un autre. Ces éléments apparaissent ainsi comme des régions différenciées et spécialisées d’un système intra membranaire en renouvellement constant.Tous ces organites sont limités par une membrane de type plasmique qui est une membrane biologique.Quelles sont les propriétés de la membrane biologique ?La membrane plasmique limite toute cellule, animale ou végétale. C’est un assemblage fluide de molécules séparant les milieux intracellulaire et extracellulaire. Au microscope électronique, elle apparaît toujours formée de deux feuillets sombres séparés par un feuillet clair. Elle est essentiellement constituée de deux types de molécules : des protéines et des phospholipides. Cet ensemble moléculaire actif assure des échanges de matière et d’énergie. La membrane cytoplasmique assure le contact de la cellule avec le milieu extérieur. Elle intervient de multiples façons : protection, adhésité, réception d’informations exogènes, transfert sélectif et orienté de métabolites.

GUIDE SVT : 15


3- PROGRESSION SUGGEREEContenu Durée Matériel

Activités 1 et 2Mise en situation

2 heures- Situation de départ- Consigne- Dictionnaire

Activité 3

Collecte de données par observation, exploitation de documents pour élaborer une explication à la question "Comment a été établie et évolué l’idée selon laquelle « tout être vivant est formé de cellules » ?

(3 heures x 2) + 2 heures

- Documents relatifs à la théorie cellulaire- Documents relatifs aux développements technologiques des microscopes et techniques d’étude de la cellule

Activité 4

Collecte de données par observation, expérimentation et exploitation de documents pour élaborer une réponse à la question "En quoi une cellule constitue t-il une unité de vie ? ou A quel niveau d’organisation du vivant le phénomène de vie apparaît en 1er ?" (3 heures x

3 )+ 2 heures

- Colorant vital- Colorant fixateur- Microscopes optiques, lames, lamelles colorants, réactifs, pinces, matériel frais- Documents relatifs aux cellules végétales, cellules animales en microscope optique-Divers documents sur les eucaryotes, les procaryotes, les métazoaires, les protozoaires- coupes-document expérience de mérotomie

Activité 5

Structuration des acquis/ niveaux d’organisation de la matière vivante

2 heures

- Divers documents histologiques d’organes végétaux, animaux- Documents relatifs à l’action coordonnée des cellules d’un organisme

Activité 6

Collecte de données par observation, exploitation de documents pour construire une réponse à la question "Comment les organites cellulaires contribuent-ils à l’accomplissement des fonctions vitales de la cellule ?"


- Documents relatifs aux cellules végétales, cellules animales en microscope électronique-Divers documents sur les rôles des organites dans la cellule

Activité 7

Collecte de données par observation, expérimentation et exploitation de documents pour élaborer une réponse à la question "Comment la cellule se procure-t-elle des substances nutritives nécessaire à son fonctionnement ?"


- Microscopes optiques, lames, lamelles colorants, réactifs, pinces, matériel frais- oignon, pétales de fleur colorée- eau distillée-documents relatifs aux modalités des échanges cellulaires/nutrition

Activité 8

Structuration et intégration des acquis pour élaborer une réponse à la problématique d’ordre scientifique

3 heures

Activité 9 Hétéro-évaluation proposée aux élèvesActivité 10 Objectivation des savoirs construits et

de la démarche suivieActivité 11 Réinvestissement des acquis

GUIDE SVT : 16


* Les prévisions de temps de travail proposées dans la présente progression suggérée ne tiennent pas compte des éventuels travaux de maison à effectuer par les élèves soit individuellement, soit en groupe.

4- DEROULEMENTSituation possible de départ :

GUIDE SVT : 17

Le soin des brûlésAprès bien des essais chez l’animal, la technique de culture de peau a été adoptée chez l’homme par Gregory Gallico et Nicholas O’Connor à Boston et par Michel Faure à Lyon dans notre laboratoire. Dès l’arrivée d’un brûlé grave, lors des premiers soins, une petite biopsie de deux centimètres carrés est prélevée et fournit les quatre à six millions de cellules épidermiques nécessaires à la réalisation des cultures. Après 24 ou 25 jours, de très larges surfaces de feuillets épidermiques déjà assez bien différenciés sont disponibles au laboratoire. On doit donc les décoller du fond des boîtes de culture pour faire agir une enzyme, la dispase et on place les lambeaux sur des compresses de gaze vaselinée, en les retournant pour que la couche cornée adhère à la gaze.Ces compresses servent à transporter les feuillets sur les greffes et elles sont retournées pour que les cellules basales soient au contact des plaies. Ainsi, dans un délai acceptable de moins de quatre semaines on fournit au brûlé qui a survécu au choc et aux diverses complications, des greffons de culture qui sont bien des autogreffes et pour lesquelles il n’y a pas de risque de rejet.

Origine de la théorie cellulaire" C’est en 1662 que le botaniste anglais Robert HOOKE, examinant la surface d’un morceau de liège coupé net, le trouva poreux. Une tranche fine lui apparut, au microscope, toute perforée. Par analogie, il appela cellules, les comportements observés. Il retrouva la même texture dans la moelle de sureau, de roseau et d’autres végétaux. Plus tard des naturalistes, étudiant au microscope les organes animaux, observent un cloisonnement interne et parlent de saccules, de vésicules. Mais le terme de cellule devait prévaloir… En 1839, Schwann publie un célèbre mémoire sur l’analogie de structure des plantes et des animaux"

Le fonctionnement d’un rein artificielLe but essentiel de l’excrétion rénale est de faire passer dans l’urine les substances des déchets dissoutes dans le plasma sanguin. Ces substances sont ainsi rejetées hors de l’organisme.En cas de déficience (temporaire ou définitive) rénale on établit sur le malade une circulation extra-corporelle. Le sang passe dans un circuit constitué d’une matière synthétique perméable à l’urée et aux petites molécules. Ce circuit baigne dans un liquide appelé « bain de dialyse » dont la composition est proche de celle du sérum sanguin ; ceci est indispensable pour qu’il n’y ait pas de perte de substances utiles contenues dans le sang.


Tâche Elaborer une explication aux problématiques soulevées par les faits de la situation problème

Procédure Exprimer sa perception et/ou ses interrogations sur les faits évoqués par la

situation de départ Construire des réponses aux questions soulevées par la situation de départ en

utilisant l’observation, l’expérimentation ou l’exploitation des documents Structurer ses acquis en utilisant les concepts et le vocabulaire adéquats Utiliser les connaissances construites pour porter une appréciation sur quelques

applications biomédicales des propriétés de la membrane plasmique.

5-Cheminement

MIS

E E

N

■ EXPRIMER SA PERCEPTIONActivité 1 :Les élèves échangent entre eux leurs représentations et interrogations sur les faits évoqués par la situation de départ.A cette occasion ils ou elles s’exercent à :- exprimer chacun et chacune sa perception des faits évoqués- établir des relations entre les faits évoqués et leurs acquis antérieurs-échanger sur leurs perceptions relativesL’enseignant les aide et les encourage à s’exprimer tout en étant attentif ou attentive aux idées et opinions qui pourraient lui servir d’appui pour créer un conflit cognitif chez les élèves.

■ CIRCONSCRIRE L’OBJET D’ETUDEActivité 2 :

Les élèves passent de leurs représentations à la formulation d’une problématique.

A cette occasion, les élèves s’exercent à :- confronter leurs représentations ;- relever les éventuels points de divergence ;

GUIDE SVT : 18

Le soin des brûlésAprès bien des essais chez l’animal, la technique de culture de peau a été adoptée chez l’homme par Gregory Gallico et Nicholas O’Connor à Boston et par Michel Faure à Lyon dans notre laboratoire. Dès l’arrivée d’un brûlé grave, lors des premiers soins, une petite biopsie de deux centimètres carrés est prélevée et fournit les quatre à six millions de cellules épidermiques nécessaires à la réalisation des cultures. Après 24 ou 25 jours, de très larges surfaces de feuillets épidermiques déjà assez bien différenciés sont disponibles au laboratoire. On doit donc les décoller du fond des boîtes de culture pour faire agir une enzyme, la dispase et on place les lambeaux sur des compresses de gaze vaselinée, en les retournant pour que la couche cornée adhère à la gaze.Ces compresses servent à transporter les feuillets sur les greffes et elles sont retournées pour que les cellules basales soient au contact des plaies. Ainsi, dans un délai acceptable de moins de quatre semaines on fournit au brûlé qui a survécu au choc et aux diverses complications, des greffons de culture qui sont bien des autogreffes et pour lesquelles il n’y a pas de risque de rejet.

Le fonctionnement d’un rein artificielLe but essentiel de l’excrétion rénale est de faire passer dans l’urine les substances des déchets dissoutes dans le plasma sanguin. Ces substances sont ainsi rejetées hors de l’organisme.En cas de déficience (temporaire ou définitive) rénale on établit sur le malade une circulation extra-corporelle. Le sang passe dans un circuit constitué d’une matière synthétique perméable à l’urée et aux petites molécules. Ce circuit baigne dans un liquide appelé « bain de dialyse » dont la composition est proche de celle du sérum sanguin ; ceci est indispensable pour qu’il n’y ait pas de perte de substances utiles contenues dans le sang.


SITUATION

- formuler des questions de recherche issues de l’analyse précédente.L’enseignant ou l’enseignante fait un bref commentaire des idées exprimées puis s’appui sur les éventuelles contradictions pour expliquer l’intérêt de développer de nouveaux apprentissage sur le thème.Une discussion collective sur les différentes idées en présence conduit à la formulation d’un certain nombre de questions précises et dignes d’intérêt auxquelles il faut construire des réponses.

Par exemple : Comment a été établie la théorie cellulaire ? En quoi une cellule constitue-t-elle une unité structurale du vivant ? Quelle est le rôle de la cellule dans l’organisme et dans quelles conditions assurent-elles

ce rôle ? Quel est l’impact des progrès dans la survie de l’humanité ?

Réa

lisat

ion

■ COLLECTER DES INFORMATIONS PAR OBSERVATION, EXPERIMENTATION ET/OU RECHERCHE

DOCUMENTAIRE POUR REPONDRE A UNE QUESTION DE LA PROBLEMATIQUE

Activité 3 :Les élèves exploitent des informations de divers documents pour construire une réponse à la question :"Comment a été établie la théorie cellulaire ?"A cette occasion ils ou elles s’exercent à :- relever des faits

les grandes étapes de la naissance et de l’évolution des connaissances de la cellule les noms de savants ayant participé à la naissance et à l’évolution de la théorie cellulaire le développement de la science et de la technologie à ces époques

- établir des relations de cause à effet entre : le développement de la science et de la technologie et la naissance de la théorie

cellulaire le développement de la science et de la technologie à ces époques

- établir le lien entre les grandes étapes et les noms de savants attachés à ces étapes

- effectuer une synthèse sur le fonctionnement général de la science l’énoncé de la théorie cellulaire.

L’enseignant ou l’enseignante introduit une discussion sur la question en étude et sur l’organisation du travail à accomplir. Il ou elle :- suggère aux élèves des documents à leur fournir pour construire la réponse à la question- aide les élèves à progresser par étapes dans leur démarche de recherche.- soutient dans leurs apprentissages par des reformulations, des appels à une mobilisation de leurs connaissances antérieures, des apports complémentaires d’information, etc.L’exploitation collective des productions individuelles et/ou d’équipes conduit à la synthèse des

GUIDE SVT : 19


idées essentielles à retenir :* l’idée selon laquelle la cellule est l’unité de base des êtres vivants est dite théorie cellulaire* Enoncée en 1839 par deux savants allemands M.J. Schleiden et T. Schwann. la théorie cellulaire est devenue un des éléments de base de la biologie moderne. Cette généralisation s’est toutefois accomplie lentement et par étapes :+ Robert Hooke, qui, en 1665, attribua le mot "cellule" aux compartiments observés dans une mince lamelle de liège+ Anton Van Leeuwenhoeck, à la même époque découvrit avec son microscope les premières cellules mobiles vivantes dans l’eau+ Il fallut attendre le début du XIXe siècle pour que la notion de cellule se généralise. On observera alors des cellules animales et végétales+ Henri Dutrochet constata que les cellules sont les unités fondamentales de tout être vivant (1824)+ Robert Brown a pu décrire le noyau et en fit un constituant constant des cellules+ Félix Dujardin définit le cytoplasme comme une gelée qui remplit la cellule. La cellule contenant une substance de vie : le protoplasme.+ Le perfectionnement des techniques d’observation et du microscope se poursuivant, Virchow découvrit la division du noyau. Il affirma que « toute cellule provient d’une cellule préexistante et que le noyau joue un rôle fondamental dans la division cellulaire ».* Au début du XXè siècle, la théorie cellulaire pouvait s’énoncer comme suit :

tous les êtres vivants sont formés d’une ou de plusieurs cellules toute cellule provient de la division d’une cellule préexistante les cellules d’un pluricellulaire proviennent toutes de la division répétée d’une

cellule initiale.* En 1980, s’appuyant sur les progrès de la biologie moléculaire, de la biochimie et de la cytologie, la théorie cellulaire soutient que :

il existe une ressemblance fondamentale dans la composition chimique et les activités métaboliques de toutes cellules.

Tout vivant est formé de cellules et des produits de l’activité de ces dernières.* Hooke et Leeuwenhock sont des précurseurs de la théorie cellulaire* Schleiden et Schwann sont les fondateurs de la théorie cellulaire

Activité 4 :Les élèves exploitent des faits d’observations, des résultats d’activités pratiques de laboratoire et des informations tirées de divers documents pour élaborer une explication à la question "En quoi une cellule constitue-t-elle une unité structurale du vivant ?".

A cette occasion, les élèves s’exercent à :

- réaliser : des coupes minces dans divers organes végétaux des préparations microscopiques

- relever la présence de cellule dans : divers tissus animaux et tissus végétaux diverses coupes colorées d’organes animaux et végétaux divers organismes animaux et végétaux divers organismes unicellulaires diverses bactéries

- relever des ressemblances des et différences entre : cellules végétales et cellules animales cellules animales et protozoaires cellules bactériennes et cellules végétales

- identifier des propriétés : propriété des colorants fixateurs propriété des colorants vitaux propriété du vivant chez la cellule

- dégager des caractéristiques : caractéristiques de cellules animales caractéristiques de cellules végétales

GUIDE SVT : 20


caractéristiques de cellules bactériennes caractéristiques des unicellulaires

- décrire des expériences- expérience de mérotomie- effectuer une synthèse sur la mérotomie

L’enseignant ou l’enseignante met à la disposition des élèves le matériel frais, les protocoles de manipulations et diverses informations pour la mise en œuvre des observations à faire.L’exploitation didactique des productions individuelles et de groupe conduit aux idées suivantes :

la cellule est une unité de vie la cellule animale et la cellule végétale sont bâties selon un même plan d’organisation.

On distingue dans toute cellule animale ou végétale : la membrane cytoplasmique qui entoure toute la cellule et définit un

compartiment intracellulaire et un compartiment extracellulaire. Le cytoplasme, comportant différents organites Le noyau, indispensable à la vie de la cellule

La cellule végétale diffère cependant de la cellule animale par les caractères suivants : la membrane cytoplasmique est doublée extérieurement d’une paroi squelettique

rigide, le cytoplasme contient des plastes la présence de grosses vacuoles, occupant presque tout le cytoplasme

• on distingue deux types cellulaires :+ les cellules eucaryotes, possédant un noyau+les cellules procaryotes, n’ont pas de véritable noyau • toutes les cellules procaryotes ont en commun trois composants :

une membrane plasmique qui sépare la cellule de son milieu et régule les entrées et sorties de substances,

un ou plusieurs nucléotides qui constituent le matériel héréditaire du cytoplasme sans organite.

• Toutes les bactéries sont des organismes unicellulaires procaryotes. Certaines possèdent des filaments chlorophylliens.

Activité 5 Structuration des acquis des activités précédentesLes élèves prennent appui sur les acquis des activités précédentes pour structurer les connaissances notionnelles relatives aux niveaux d’organisation de la matière vivante ou niveaux d’organisation biologique.

A cette occasion ils ou elles s’exercent à : - rappeler les questions objet de recherche étudiées- rappeler les connaissances notionnelles construites au cours des activités précédentes- sélectionner des connaissances notionnelles pertinentes au regard de la tâche de structuration à effectuer ; - faire la synthèse des informations sélectionnées en distinguant l’essentiel de l’accessoire ;- formuler clairement les notions suivantes :* tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Certains ne possèdent qu’une seule cellule : ce sont des organismes unicellulaires encore appelés protozoaires.Les autres sont pluricellulaires : ils sont composés de plusieurs millions et de milliards de cellules. Ce sont des organismes pluricellulaires ou métazoaires.

chaque organisme pluricellulaire, animal ou végétal, est un assemblage de types cellulaires différents, remplissant chacun une fonction particulière

les cellules spécialisées d’un même type forment un ensemble appelé tissu. Différents tissus peuvent participer à la constitution d’un organe. Ainsi, les cellules d’un organisme pluricellulaire ne sont pas toutes identiques. Elles sont très différentes les unes des autres.

La cellule est la plus petite unité du monde vivant. La cellule est constituée de molécules organiques qui sont fondamentalement les mêmes

pour tous les organismes vivants.

Activité 6Les élèves exploitent des faits d’observations, des documents pour construire une réponse à

GUIDE SVT : 21


la question « Comment les organites cellulaires contribuent-ils aux fonctions vitales de la cellule ? »

A cette occasion ils ou elles s’exercent à :— relever des ressemblances

Présence de réticulum endoplasmique (lisse granulaire) de dictyosome/ appareil de golgi, de vacuole/lysosome, de ribosome/polysome, de mitochondries… dans le cytoplasme de toute cellule animale ou végétale.

Présence de membrane plasmique dans la structure des différents organites cytoplasmiques

— relever des dissemblances +absence de chloroplaste chez les cellules animales+absence de centrosomes (centriole) chez la plupart des cellules végétales+ fonctionnement du microscope optique et du microscope électronique— établir des relations structure/fonction+ ultra structure chloroplaste – photosynthèse+ ultra structure mitochondrie- centrale énergétique+ ultra structure centrosome--mouvement cellulaire+ réticulum granulaire synthèse de substance protéique+ appareil de golgi-vésicules golgiennes emballage et transport de substances secrétées— effectuer une synthèse— formuler clairement les notions en rapport avec l’ultrastructure et le rôle des différents organites de la cellule.L’enseignant ou l’enseignante introduit une discussion sur les limites du microscope optique et montre la nécessité de poursuivre l’étude de la cellule en microscopie électronique. Il ou elle met à la disposition des élèves des électronographies accompagnées de consignes.L’exploitation didactique des productions d’élèves conduit aux idées suivantes :

La membrane cytoplasmique apparaît formée de deux feuillets sombres séparés par un feuillet clair.

La membrane plasmique est un assemblage de molécules de phospholipides et de protéines

Dans cet assemblage, les molécules de phospholipides et de protéines se déplacent latéralement : la membrane plasmique a une structure fluide.

Sous cette membrane se trouve le hyaloplasme où figurent en suspension des inclusions très diverses et différents organites.

° Les chloroplastes sont des organites cytoplasmiques qui existent dans les cellules des végétaux chlorophylliens, renfermant chlorophylleL’enveloppe comporte une membrane externe et une membrane interne qui délimitent l’espace inter membranaire ; l’enveloppe isole le stroma du hyaloplasme.Dans le stroma baignent des thylakoïdes de deux types : des thylakoïdes qui s’étendent dans le stroma, des thylakoïdes amples formant les grana,Les membranes de thylakoïdes isolent des espaces intrathylakoïdes.

Le noyau est limité par deux membranes plasmiques qui constituent l’enveloppe nucléaire.

Le réticulum endoplasmique est un assemblage de cavités intercommuniquantes limitées par des membranes de type plasmique.

L’appareil de golgi est constitué de plusieurs empilements de saccules aplatis. Un empilement de saccules s’appelle un dictyosome. Les membranes des saccules ont une structure et une composition analogue à celles de la membrane plasmique.

Ces organites cytoplasmiques sont limités par une membrane plasmique. Ils définissent ainsi des compartiments intracellulaires distincts.Toutes ces structures entourées de membranes correspondent à des compartiments internes du cytoplasme.

Activité 7Les élèves exploitent des faits d’observations, des documents et des résultats d’activités pratiques de laboratoire pour expliquer « Comment la cellule se procure-t-elle des substances nutritives nécessaires à son fonctionnement ? »

A cette occasion les élèves s’exercent à : — identifier les modes de nutrition de la cellule

GUIDE SVT : 22


la dialysel’osmose l’endocytose (phagocytose, pinocytose)) l exocytose— relever des ressemblances et des différences entre : diffusion/ osmose osmose /dialyse transport passif /transport actif phagocytose /pinocytose endocytose /exocytose— établir des relations structure fonction architecture de la membrane cytoplasmique (fluide) et endocytose architecture moléculaire de la membrane cytoplasmique et osmose architecture moléculaire de la membrane cytoplasmique et dialyse— établir des relations de cause à effet gradient de concentration et dialysegradient de concentration et osmosegradient de concentration et transport actif— effectuer une synthèse— formuler clairement les notions construitesL’enseignant ou l’enseignante met à la disposition de l’élève des supports documentaires accompagnés de consignes. Il ou elle suggère une progression dans la mise en œuvre des manipulations et dans l’exploitation des documents et résultats d’observation. Il ou elle précise la durée à chaque étape de la progression.L’exploitation didactique des productions de groupes conduit aux idées suivantes :

L’osmose est le passage net de l’eau à travers la membrane plasmique, du milieu le plus riche en eau vers le milieu le moins riche en eau

L’eau migre par osmose à travers la membrane plasmique, en fonction de son gradient de concentration

Le passage de certains ions et de certaines molécules organiques à travers la membrane se fait avec consommation d’énergie : ce sont des transports actifs.

Ces transports se font toujours à l’encontre du gradient électrochimique ou du gradient de concentration.Les passages de certaines molécules à travers la membrane se font sans consommation d’énergie : ce sont des transports passifs.La dialyse est un phénomène de diffusion qui se traduit par le passage d’ions ou de molécules en solution,à travers une membrane artificielle ou à travers une membrane plasmique en fonction de son gradiant de concentration4

Les cellules effectuent des échanges incessants avec leur milieu de vie. Elles y prélèvent substances minérales et substances organiques indispensables à leur croissance et à leur développement, elles y rejettent leurs déchets, et parfois des substances qu’elles synthétisent.

Ces échanges cellulaires sont conditionnés par l’organisation moléculaire de la membrane plasmique. Ces passages de substances à travers la membrane se font par divers mécanismes consommant ou non de l’énergie : transports actifs, osmose, diffusion libre, diffusion facilitée

La membrane étant une structure fluide, celle-ci peut cependant se déformer de façon à pouvoir engloutir ou expulser des particules volumineuses : ces phénomènes sont respectivement appelés endocytose et exocytose . L’endocytose est un processus par lequel seulement une petite région de la

membrane cytoplasmique s’invagine pour former une petite vésicule membranaire complètement scellée ; laquelle se retrouve ensuite dans le milieu intracellulaire. On distingue :

- La pinocytose : l’entrée non spécifique de petites gouttelettes de liquide extracellulaires contenant du matériel dissout dans une vésicule d’endocytose.

- La phagocytose est un mécanisme d’incorporation de grosses particules comme des bactéries ou des débris cellulaires. Ce procédé dépend à la fois de la capacité de la

GUIDE SVT : 23


membrane cytoplasmique de se déformer mais aussi de la participation de protéines recepteurs présentes à la surface de la membrane qui ont pour fonction de se lier spécifiquement à des molécules présentes à la surface d’un objet volumineux comme une bactérie.

L’exocytose est un procédé de sortie qui permet à la cellule d’expulser dans le milieu extracellulaire de grosses molécules comme par exemple certaines protéines fabriquées par la cellule. Lors de ce processus des vésicules contenant les produits de secretion migrent vers la membrane cytoplasmique et s’y abouchent. Lors de ce contact, la membrane lipidique des vésicules se fusionne à la membrane cytoplasmique leur permettant ainsi de déverser leur contenu dans le milieu extracellulaire.

Activité 8 : Structuration et intégration des acquisLes élèves structurent les connaissances notionnelles des activités précédentes pour élaborer une explication à la cellule fonde l’unité et la diversité du monde vivant

A cette occasion les élèves s’exercent à : - récapituler/rappeler les connaissances notionnelles construites au cours des activités précédentes- sélectionner des connaissances notionnelles pertinentes au regard de la tâche de structuration à effectuer- faire la synthèse des informations sélectionnées en distinguant l’essentiel de l’accessoireL’enseignant (e) invite les élèves à procéder à un retour sur les activités menées par les élèves en faisant rappeler les notions construites.Il ou elle aide les élèves à dégager l’essentiel de l’accessoire pour parvenir à la formulation des concepts.

Activité 9Les élèves démontrent chacun ou chacune leur niveau de maîtrise des connaissances et des habiletés en s’appuyant sur les situations d’hétéro évaluation à eux proposées par l’enseignant ou l’enseignante.

Ils ou elles exécutent, selon le cas des tâches complémentaires de consolidation ou d’enrichissement proposées à la suite de l’évaluation par l’enseignant (e) Propose aux élèves des situations d’évaluations des apprentissages centrés explicitement soit sur les habiletés, soit en partie sur les connaissances et les techniques.Propose à chaque élève, selon sa situation, des tâches de consolidation ou d’enrichissement.Il ou elle fournit à chacun l’aide et l’assistance nécessaire en fonction de la tâche à exécuter.

■ OBJECTIVER LES SAVOIRS CONSTRUITS ET LES DEMARCHES UTILISEES

Activité 10Les élèves s’expriment chacun/chacune sur les bénéfices qu’ils ou elles ont pu tirer des diverses activités et portent une appréciation sur les démarches et stratégies utilisées.

L’enseignant (e) les aide à : se remettre en mémoire la problématique de départ examiner le cheminement suivi au regard de cette problématique exprimer ce qu’il ou elle a retenu par rapport à chacune des questions de la

problématique initiale ; exprimer ses besoins complémentaires d’aide et/ou ces nouvelles attentes.

L’enseignant (e) recense les besoins et attentes exprimées, en vu de leur intégration aux activités complémentaires de consolidation et d’enrichissement à proposer après la phase évaluative.

GUIDE SVT : 24


■ REINVESTIR SES ACQUIS DANS LA RESOLUTION DE LA PROBLEMATIQUE D4ORDRE ENVIRONNEMENTALE

Activité 11 Les élèves sont invités à élaborer un dossier sur quelques applications biomédicales des propriétés de la membrane plasmique et apprécier leur utilisation dans la survie de l’espèce humaine. Par exemple : -brûlure grave ou accident et transplantation de peau ; -fabrication artificielle d’organes -autres cas identifiés par l’enseignantL’enseignant ou l’enseignante les aide à exploiter la fiche méthodologique (voir annexe) pour gérer le travail à accomplir.A cette occasion ils/elles s’exercent à :

- identifier les différents cas de transplantation de peau ou de fabrication d’organes sur le plan médical

- - rechercher les avantages et les inconvénients de ces différents types d’action sur la santé humaine

-consulter les sources d’information ( documents , personnes ressources, internet etc. - arrêter de réaliser le dossier à partir d’un plan d’action. - présenter le dossier et recueillir les amendements de leurs pairs et les remarques de l’enseignant pour l’améliorerActivité 12Les élèves mènent une discussion sur l’impact des progrès dans la survie de l’humanité.

REFERENTIEL DES CONNAISSANCES EXIGIBLES

GUIDE SVT : 25

La cellule est une unité de vieLa cellule animale et la cellule végétale sont bâties selon un même plan d’organisation. On distingue dans toute cellule animale ou végétale EUCARYOTE

la membrane cytoplasmique qui entoure toute la cellule et définit un compartiment intracellulaire et un compartiment extracellulaire.

Le cytoplasme, comportant différents organites

Le noyau, indispensable à la vie de la celluleLa cellule végétale diffère cependant de la cellule animale par les caractères suivants :

la membrane cytoplasmique est doublée extérieurement d’une paroi squelettique rigide,



La cellule est la plus petite unité du monde vivant.

La cellule est constituée de molécules organiques qui sont fondamentalement les mêmes pour tous les organismes


GUIDE SVT : 26

La cellule est une unité de vieLa cellule animale et la cellule végétale sont bâties selon un même plan d’organisation. On distingue dans toute cellule animale ou végétale EUCARYOTE

la membrane cytoplasmique qui entoure toute la cellule et définit un compartiment intracellulaire et un compartiment extracellulaire.

Le cytoplasme, comportant différents organites

Le noyau, indispensable à la vie de la celluleLa cellule végétale diffère cependant de la cellule animale par les caractères suivants :

la membrane cytoplasmique est doublée extérieurement d’une paroi squelettique rigide,



La cellule est la plus petite unité du monde vivant.

La cellule est constituée de molécules organiques qui sont fondamentalement les mêmes pour tous les organismes


GUIDE SVT : 27

Le noyau est limité par deux membranes plasmiques qui constituent l’enveloppe nucléaire.

Le réticulum endoplasmique est un assemblage de cavités intercommuniquantes limitées par des membranes de type plasmique.

L’appareil de golgi est constitué de plusieurs empilements de saccules aplatis. Un empilement de saccules s’appelle un dictyosome . Les membranes des saccules ont une structure et une composition analogue à celle de la membrane plasmique.

Ces organites cytoplasmiques sont limités par une membrane plasmique. Ils définissent ainsi des compartiments intracellulaires distincts .Toutes ces structures entourées de membranes correspondent à des compartiments internes du cytoplasme. L’osmose est le passage net de l’eau à

travers la membrane plasmique, du milieu le plus riche en eau vers le milieu le moins riche en eau

L’eau migre par osmose à travers la membrane plasmique, en fonction de son gradient de concentration

Le passage de certains ions et de certaines molécules organiques à travers la membrane se fait avec consommation d’énergie : ce sont des transports actifs.

Ces transports se font toujours à l’encontre du gradient électrochimique ou du gradient de concentration.

Les passages de certaines molécules à travers la membrane se font sans consommation d’énergie : ce sont des transports passifs.

La dialyse est un phénomène de diffusion qui se traduit par le passage d’ions ou de molécules en solution à travers une membrane artificielle ou une membrane plasmique en fonction du gradiant de concentration

La membrane étant une structure fluide, celle-ci peut cependant se déformer de façon à pouvoir engloutir ou expulser des particules volumineuses : ces phénomènes sont respectivement appelés endocytose et exocytose .

L’endocytose est un processus par lequel seulement une petite région de la membrane cytoplasmique s’invagine pour former une petite vésicule membranaire complètement scellée ; laquelle se retrouve ensuite dans le milieu intracellulaire. On distingue :- La pinocytose : l’entrée non spécifique de

petites gouttelettes de liquide extracellulaires contenant du matériel dissout dans une vésicule d’endocytose.

- La phagocytose est un mécanisme d’incorporation de grosses particules comme des bactéries ou des débris cellulaires. Ce procédé dépend à la fois de la capacité de la membrane cytoplasmique de se déformer mais aussi de la participation de protéines recepteurs présentes à la surface de la membrane qui ont pour fonction de se lier spécifiquement à des molécules présentes à la surface d’un objet volumineux comme une bactérie.

- L’exocytose est un procédé de sortie qui permet à la cellule d’expulser dans le milieu extracellulaire de grosses molécules comme par exemple certaines protéines fabriquées par la cellule. Lors de ce processus des vésicules contenant les produits de secretion migrent vers la membrane cytoplasmique et s’y abouchent. Lors de ce contact, la membrane lipidique des vésicules se fusionne à la membrane cytoplasmique leur permettant ainsi de déverser leur contenu dans le milieu extracellulaire.

Les cellules effectuent des échanges incessants avec leur milieu de vie. Elles y prélèvent substances minérales et substances organiques indispensables à leur croissance et leur développement, elles y rejettent leurs déchets, et parfois des substances qu’elles synthétisent. Ces échanges cellulaires sont conditionnés par l’organisation moléculaire de la membrane plasmique. Ces passages de substances à travers la membrane se font par divers mécanismes consommant ou non de l’énergie : transports actifs, osmose, diffusion libre, diffusion facilitée.


2- ELEMENTS DE PLANIFICATION1.2. Contenus de formation

1.1.2. Compétences

Compétences transdisciplinaire n°5 :

Agir en harmonie avec l’environnement dans une perspective de développement durable.

Compétence disciplinaire n°1 :Elaborer une explication à des faits et des phénomènes naturels en mettant en œuvre les modes de raisonnement propres aux Sciences de la Vie et de la Terre.

Compétence disciplinaire n°2 :Apprécier les apports des Sciences de la Vie et de la Terre à la compréhension du monde et à l’amélioration des conditions de vie de l’humanité.

Compétences transversales n°1 : Exploiter l’information disponible Compétences transversales n°2 : Résoudre une situation problème Compétences transversales n°5 : Gérer ses apprentissages ou un travail à accomplir Compétences transversales n°6 : Travailler en coopération Compétences transversales n°8 : Communiquer de façon précise et appropriée

1.1.2. Connaissances notionnelles et techniques : voir le référentiel de connaissances exigibles

1.2. Stratégies d’enseignements/apprentissage :Travail individuel, travail en groupe, travail collectif, recherche documentaire, résolution de problème.

1.3. Durée : 12 semaines (3 heures x 2 ) +2 heures

1.4. Critères d’évaluation

- Pertinence de la démarche d’élaboration de l’explication- Justesse de l’explication formulée- Présentation correcte de la production

1.5. Matériel :: (voir progression suggérée)

-1.6. Documents de référence suggérés : au choix de l’enseignant (e)

GUIDE SVT : 28

CYCLES DE LA MATIERE ET FLUX

D’ENERGIE DANS LES COMMUNAUTES

D’ETRES VIVANTS.


2- INFORMATIONS ET COMMENTAIRES

La présente Situation d’Apprentissage est le cadre offert à l’élève de seconde pour approfondir ses connaissances en écologie. Il/elle est donc appelé (e) à faire de l’écologie.Faire de l’écologie c’est avant tout connaître les écosystèmes. Cette science est en premier lieu analytique. Avant toute chose, l’étude des peuplements, la détermination des facteurs physico chimiques doit être menée avec le plus grand soin. Mais cette analyse doit être associée à une réelle synthèse qui fait apparaître l’organisation spatiale (organisations verticale et horizontale des êtres du milieu étudié) et temporelle (dynamique des êtres du milieu) de l’écosystème.Faire de l’écologie, c’est constater non seulement la complexité structurale et fonctionnelle des écosystèmes mais aussi le caractère fugitif des équilibres observés et leur extrême fragilité. La dynamique des systèmes écologiques pourra alors être prise en compte « tant au plan des considérations théoriques qu’à celui des applications qu’il s’agisse de conservation, de gestion ou d’exploitation de population ou d’écosystèmes » R.Barbault.Comprendre le fonctionnement des écosystèmes demeure donc un des objectifs fondamentaux de l’écologie. Pour que l’élève de seconde avance dans cette compréhension, la présente SA lui permettra de traiter des échanges de produits à travers un réseau complexe de producteurs et de consommateurs.Tout comme l’économie est régie par des échanges d’argents, le total de cet argent constituant la masse monétaire, les échanges d’énergies dans un écosystème sont alimentés par l’énergie que fournit le soleil. Unité de base de fonctionnement de la nature, un écosystème comprend un groupe d’organismes vivants (biocénose) et l’environnement physique et chimique dans lequel (biotope) vivent les êtres. Pour simplifier nous dirons qu’il est constitué de plantes, d’animaux, de détritus organiques, de nutriments, de minéraux, d’eau et de gaz, tous liés par des chaînes alimentaires et des flux d’énergies et d’éléments nutritifs. Les organismes producteurs et consommateurs interagissent de manière autorégulée, généralement en fonction de la qualité totale d’énergie disponible dans l’écosystème.Ils n’utilisent qu’une fraction de cette énergie, celle que les plantes vertes convertissent et emmagasinent sous forme chimique, par photosynthèse. La matière organique fixée par les plantes est consommée par les animaux ; les plantes elles aussi sont consommatrices dans la mesure où elles utilisent une partie de l’énergie accumulée dans leurs tissus pour leurs propres besoins métaboliques. Les animaux appartiennent généralement à la chaîne alimentaire des herbivores dont la source d’énergie est constituée par les tissus végétaux ou à la chaîne des détritivores dans laquelle les tissus morts sont la source d’énergie.

Etudier un écosystème revient à préciser :

ses éléments constitutifs (faune, flore, facteurs physico chimiques) sa structure, c’est-à-dire la distribution spatiale de ces divers éléments sa taille et donc ses limites son fonctionnement.

L’écologie, terme à la mode et que tout le monde associe avec des notions vagues d’environnement, de nuisances, de pollution … a été en fait crée par le biologiste Allemand Ernest Haeckel en 1866. La définition en est claire : « …. C’est la connaissance de l’économie de la nature, l’investigation de toutes les relations d’un animal avec son milieu inorganique et organique, incluant par-dessus tout, ses relations amicales et antagonistes avec

GUIDE SVT : 29


ceux des animaux et des plantes avec lesquels il entre directement en contact ». En un mot, l’écologie est l’étude de toutes ces inter- relations complexes considérées par DARWIN comme les conditions de la lutte pour la vie.L’enseignant/l’enseignante devra aider à approfondir les relations alimentaires qui existent entre les êtres vivants rencontrés. Pour cela, il faut non seulement établir le réseau alimentaire, mais chercher à comprendre pourquoi le premier maillon des chaînes alimentaires est toujours un végétal chlorophyllien ; ce que devient la nourriture consommée par un être vivant (voir autotrophie).Il faut également établir un bilan des entrées et des sorties et évaluer le flux d’énergie qui passe d’un maillon à un autre le long des chaînes alimentaires. A cette étape de la SA, non seulement ils/elles comprendront mieux l’organisation trophique d’un écosystème, mais ils/elles disposeront aussi d’un remarquable moyen de comparer entre eux les différents écosystèmes, à l’aide d’une unité commune : le Kilojoule. Ces aspects très importants du fonctionnement des écosystèmes constitueront l’essentiel de cette S.A.

L’autotrophieOn se limite à la photo autotrophie pour le carbone.La mise en évidence de production de matière organique, de dioxygène et les conditions générales de cette production (CO2 lumière, pigments) peut être menée grâce à des expérimentations classiques. La nécessité d’un approvisionnement en carbone conduit à en rechercher la source dans le CO2 atmosphérique, et donc à l’observation des échanges et des structures mises en jeu. La feuille est présentée comme un lieu de synthèse de matières organiques (dont le siège est le chloroplaste), en communication avec l’atmosphère par les stomates, approvisionnée en eau et en sel minéraux par la sève brute et qui peut éventuellement exporter ses productions par la sève élaborée. L’élève est ainsi conduit à replacer l’activité photosynthétique du chloroplaste dans le cadre d’un schéma général du fonctionnement du végétal.

Limites (ne sont pas exigibles) Les caractéristiques cytologiques des tissus rencontrés, à l’exception de celles

du parenchyme chlorophyllien. La notion de facteur limitant Les mécanismes de fonctionnement des stomates Les mécanismes de l’absorption racinaire Les mécanismes de la circulation des sèves

Les pigments foliaires sont extraits. Leur séparation permet de mettre en évidence leur diversité. On compare le spectre d’action de la lumière sur la photosynthèse et le spectre d’absorption de la lumière par un extrait brut de pigments foliaires pour mettre en évidence le rôle de ces pigments, et amener à la notion de « pigments photosynthétiques ».

Limites (ne sont pas exigibles) La connaissance des différents pigments autres que la chlorophylle. La structure moléculaire des pigments.

L’étude des mécanismes biochimiques de la photosynthèse est volontairement restreinte. Elle se limite à faire comprendre que l’équation bilan de la photosynthèse résulte en réalité de deux processus complémentaires et simultanés. L’exigence de ces deux processus peut être montrée grâce à des expérimentations rappelant les travaux de Hill. On se limite aux explications suivantes pour les deux phases de la photosynthèse :

GUIDE SVT : 30


La phase photochimique comprend la capture des photons, l’oxydation de l’eau et la production de dioxygène, ainsi que la synthèse de molécules intervenant dans le métabolisme : ATP et coenzymes réduites (RH2). Cet ensemble de réactions est présenté globalement comme un « système d’oxydoréduction » qui se déroule au niveau de thylacoïdes où sont localisés les pigments photosynthétiques des protéines et enzymes impliquées dans les réactions d’oxydoréduction. A ce niveau, l’ensemble des photosystèmes et autres transporteurs d’électrons doit être simplifié à l’extrême sous la forme « complexe protéines pigments photosynthétiques ». L’action de la lumière sur cet ensemble, d’où découle la notion de photosystème, sera réduite à l’indication d’une absorption de lumière par les pigments. Cette absorption constitue un apport énergétique initial nécessaire à la réalisation des réactions d’oxydo-réduction ultérieures. Aucune quantification thermodynamique, aucune notion s’appuyant sur les potentiels d’oxydo-réduction, aucun mécanisme moléculaire ou atomique associé à l’absorption des photons ne sont attendus. L’existence de deux photosystèmes et le détail des photosystèmes ne sont pas au programme.En ce qui concerne la phase photochimique, on se limite à dire qu’elle consiste en l’incorporation du CO2 dans la matière organique au sein du stroma et que cette incorporation s’accompagne d’une réduction qui utilise les coenzymes réduits et l’ATP produit par la phase photochimique. On illustre la fabrication de matière organique par la production de glucides. Le cycle stromatique de réduction photosynthétique du carbone se limite à une symbolisation de l’accepteur de CO2 sous la forme C5P2, et des réactions ultérieures sous une forme semblable (formation de C3P). Les noms de composés ne sont pas au programme à l’exception du ribulose 1-5 bisphosphate (C5P2), du phosphoglycérate (PGA) et du triose phosphate (C3P). Les composés intermédiaires nécessaires au bouclage du cycle de réduction photosynthétique du carbone ne sont pas à étudier. On se limite à indiquer qu’une partie des trioses phosphates formés sert à la régénération de l’accepteur initial C5P2 en consommant de l’ATP. L’autre partie des trioses phosphates sert à la synthèse de glucides. Aucune donnée quantitative sur le fonctionnement du cycle n’est attendue. La conversion du glucose en amidon n’est pas à détaillérAu bilan, la photosynthèse apparaît donc comme une voie d’entrée du carbone oxydé et de l’énergie solaire dans la biosphère. Un regard sur une carte des végétations du Bénin permet de situer rapidement votre ville dans un biotope, qui sera alors défini par une zone de végétation (forêt, savane,…). Toutefois nous observons des variations de paysage dans notre environnement immédiat, certains sont façonnés par l’activité humaine (champ de culture, défrichage) mais dans certains cas l’action de l’homme est faible et le paysage peut être qualifié de naturel. Nous constatons souvent que la végétation varie sur des distances de quelques kilomètres, voire quelques centaines de mètres ; pour le vérifier il suffit de comparer la végétation Ces paysages locaux doivent être le point de départ d’étude écologique qui permettra de mettre en œuvre les techniques de terrain pour mieux caractériser les composantes du paysage et d’étudier leurs dispositions.Les résultats qualitatifs et quantitatifs, que les élèves vont recueillir/collecter seront alors les bases de réflexion les conduisant à une bonne compréhension du milieu choisi (agro système/écosystème naturel).

GUIDE SVT : 31


3- PROGRESSION SUGGEREEContenu Durée Matériel

Activités 1 et 2 Mise en situation 2 heures - Situation possible de départ

Activité 3

Collecte de données par observation, expérimentation et ou de recherche documentaire pour construire la notion d’écosystème. (3 heures x2) +

2 heures

- Carte régionale du Bénin- Compte rendu de la sortie - Documents fournissant des données sur les facteurs physico chimiques de milieu- Documents relatifs aux réseaux trophiques dans divers écosystème.

Activité 4

Collecte de données par observation, expérimentation et recherche documentaire pour élaborer l’explication à la question "Pourquoi le premier maillon d’une chaîne alimentaire ou d’un réseau trophique est toujours un végétal chlorophyllien ?"

(3 heures x3) + 2 heures

- Documents relatifs à la nutrition minérale des végétaux verts-Documents relatifs aux ressources nécessaires à la production végétale- Divers documents sur l’étude quantitative et qualitative de la production primaire dans un écosystème naturel et un agro système.

Activité 5Structuration des acquis production primaire et photosynthèse 3 heures

Activité 6

Collecte de données relatives à la productivité secondaire et au transfert dans les réseaux trophiques.


- Documents relatifs à l’illustration de la matière organique comme source d’énergie- Documents relatifs aux processus de libération d’énergie- Documents relatifs aux transferts de matière et d’énergie dans divers écosystèmes

Activité 7Collecte de données par exploitation de documents pour expliquer le cycle du carbone et l’influence de l’homme


- Divers documents permettant d’établir la notion de cycle de matière

Activité 8 Structuration et intégration des acquis notionnels

3 h

Activité 9 Objectivation des savoirs construits et des démarches utilisées

Activité 10 et 11 Réinvestissement des acquis dans la résolution des problèmes de vie courante

* Les prévisions de temps de travail proposées dans la présente progression suggérée ne tiennent pas compte des éventuels travaux de maison à effectuer par les élèves soit individuellement, soit en groupe.

GUIDE SVT : 32


4- DEROULEMENTSituation possible de départ

Tâche Elaborer une explication aux problématiques soulevées par les faits de la situation problème

Procédure Exprimer sa perception et/ou ses interrogations sur les faits évoqués par la

situation de départ Construire des réponses aux questions soulevées par la situation de départ en

utilisant l’observation, l’expérimentation ou l’exploitation des documents Structurer ses acquis en utilisant les concepts et le vocabulaire adéquats Utiliser les connaissances construites pour porter une appréciation sur les

différents types d’actions que l’homme exerce sur l’environnement.

GUIDE SVT : 33

Ce jour là, le petit Bombou n’était pas renté tôt à la maison. Comme d’habitude, après les travaux champêtres, il est resté pour marauder les mangues. A son arrivée à la maison, il n’y avait plus rien à la cuisine. Ses frères avaient déjà mangé la petite pâte que leur maman a préparée. Ce fut là, la chance du petit Bombou. Dans la nuit, tous ceux qui avaient goutté à cette délicieuse pâte à la sauce de graine ont commencé par souffrir de colique chronique suivie de vomissement et de diarrhée. Transportés à hôpital, la maman et trois des frères de Bombou meurent. L’autopsie des cadavres et l’analyse des déchets de pâte raclée au fond de la marmite montra que la mort des membres de la famille de Bombou était due à la présence de produits insecticides que leur père avait utilisé pour traiter le champ de coton contigu à celui du mais que la maman a utilisé pour préparer la pâte.

Une des caractéristiques de l’agriculture moderne est l’accroissement considérable de la productivité des agro systèmes, et tout particulièrement des rendements obtenus dans les « grandes cultures », riz, maïs, etc.Les causes de cette amélioration sont nombreuses. Aux progrès de la mécanisation et des techniques culturales s’ajoutent aujourd’hui de très nombreux facteurs d’amélioration (emploi d’insecticides, des fongicides, d’herbicides, de fertilisants, sélection de semences …) résultats de la recherche fondamentale.Toutefois, ces inventions justifiées pour améliorer la productivité et rentabilité doivent ce pendant être menées avec discernement.

BIOLOGIE-GEOLOGIE Régis DEMOUNEN.


5-Cheminement M

ISE

EN

SIT

UA

TIO

N■ EXPRIMER SA PERCEPTION

Activité 1 :Les élèves échangent entre eux leurs représentations et interrogations sur les faits évoqués par la situation de départ.

A cette occasion ils ou elles s’exercent à :

- exprimer chacun et chacune sa perception des faits évoqués- établir des relations entre les faits évoqués et leurs acquis antérieurs-échanger sur leurs perceptions relatives

L’enseignant les aide et les encourage à s’exprimer tout en étant attentif ou attentive aux idées et opinions qui pourraient lui servir d’appui pour créer un conflit cognitif chez les élèves.

■ CIRCONSCRIRE L’OBJET D’ETUDEActivité 2 :Les élèves passent de leurs représentations à la formulation d’une problématique.

A cette occasion, les élèves s’exercent à :

- confronter leurs représentations ;- relever les éventuels points de divergence ;- formuler des questions de recherche issues de l’analyse précédente.

L’enseignant ou l’enseignante fait un bref commentaire des idées exprimées puis s’appuie sur les éventuelles contradictions pour expliquer l’intérêt de développer de nouveaux apprentissages sur le thème.

Une discussion collective sur les différentes idées en présence conduit à la formulation d’un certain nombre de questions précises et dignes d’intérêt auxquelles il faut construire des réponses.

Par exemple :

Qu’est-ce qu’un écosystème ? Pourquoi le premier maillon d’une chaine alimentaire est toujours un végétal

chlorophyllien ? Comment les consommateurs utilisent-ils la matière organique prélevée sur les êtres

vivants ? Quelles sont les conséquences de l’utilisation des pesticides, des insecticides, des

désherbants… ? Comment l’homme doit gérer les écosystèmes pour rester en harmonie avec

l’environnement ? Etc

Réa

l ■ COLLECTER DES DONNEES PAR OBSERVATION, EXPERIMENTATION ET/OU RECHERCHE DOCUMENTAIRE POUR REPONDRE A UNE QUESTION DE LA

PROBLEMATIQUEActivité 3Construction de la notion d’écosystème sur la base d’exploitation de deux milieux naturelsA cette occasion les élèves s’exercent à :- réaliser des outils de travail :

le tube de mesure de la couverture de frondaison le clinomètre/hypsomètre le disque de Secchi

GUIDE SVT : 34


isation

un herbier etc ;

- réaliser des relevés : des plantes qui habitent le milieu étudié de manière quantitative (nombre,

développement…) et de manière qualitative (différentes espèces présentes dans le milieu)

des animaux qui habitent le milieu étudié de manière quantitative (nombre, développement…) et de manière qualitative (différentes espèces présentes dans le milieu)

- effectuer des mesures : mesure de la couverture de frondaison (la quantité de feuillage au dessus d’une portion

de terrain) mesure de la couverture végétale (végétation qui pousse sous les arbres comme les

herbes, les fleurs sauvages, les plantes grimpantes…) mesure de la hauteur des arbres du milieu ; mesure du diamètre des arbres du milieu ; mesure de la température de l’eau, de l’air mesure du pH de l’eau

- établir des relations entre différents relevés pour indiquer la répartition verticale des végétaux ou stratification (organisation végétale) définir la ou les associations végétales caractéristiques du milieu caractériser le milieu étudié/établir le peuplement végétal du milieu

- établir des relations de cause à effet entre facteurs climatiques (température, pluviosité, luminosité, humidité atmosphérique) et

répartition des êtres vivants du milieu, leur mode de vie et leurs comportements facteurs édaphiques (texture, structure porosité, perméabilité et capacité de rétention en

eau d’un sol, pH du sol…), la répartition des êtres vivants, leur mode de vie et de comportement

facteurs biotiques et répartition des êtres vivants dans le milieu étudié- formuler clairement les notions à construire :Biotope, biocénose, écosystème, agro système, facteurs biotiques, facteurs abiotiques.

L’enseignant ou l’enseignante conduit les élèves à l’endroit choisi pour la sortie d’explorationSous sa direction, chaque équipe exécute les tâches fixées au cours de la séance préparatoire. Il ou elle jouera auprès de ses élèves un rôle de guide en l’accompagnant dans leursdémarches d’observation et d’investigation. Il ou elle les encourage et leur fournira au besoin des pistes de travail ou de réflexion.

L’exploitation didactique des productions des différentes équipes conduit aux idées suivantes :Les êtres vivants animaux et végétaux qui peuplent un milieu, dépendent les uns des autres, et aussi des facteurs du milieu. La communauté des organismes, végétaux et animaux en équilibre entre eux et avec leur milieu commun est appelé une biocénose.

Un biotope est l’espace occupé par une biocénose. Dans un biotope, les facteurs abiotiques déterminent les caractéristiques du milieu et interviennent dans l’organisation des êtres vivants.

Une biocénose est un biotope en fonctionnement constitue un écosystème Un écosystème est un système biologique, composé de l’ensemble des espèces animales

et végétales qui habitent un même milieu. Un écosystème présente :

-une organisation spatiale (organisation verticale et une organisation horizontale) liée aux conditions et aux interactions multiples existant entre les individus qui l’habitent

-une organisation fonctionnelle basée surtout sur les relations trophiques Un agro système est un milieu cultivé par l’homme pour la production de

végétaux qui seront non seulement source d’aliments mais aussi de matière première et d’énergie ;

GUIDE SVT : 35


quelque soit le milieu, tous les animaux se nourrissent en mangeant d’autres animaux ou plantes. Il s’établit ainsi un rentable réseau de relations que les écologistes appellent réseau trophique ;

une chaîne alimentaire est une suite d’êtres vivants dans laquelle chaque individu mange celui qui le précède.

Activité 4 :Les élèves collectent des données par observation, expérimentation et/ou recherche documentaire pour élaborer l’explication à la question "Pourquoi le premier maillon d’une chaîne alimentaire est toujours un végétal chlorophyllien ?"

A cette occasion, les élèves s’exercent à :- réaliser des mesures :

mesure de la quantité de dioxyde de carbone absorbée mesure de la quantité de dioxygène rejetée

- identifier des propriétés : propriétés des pigments chlorophylliens des indicateurs colorés

- relever des ressemblances et des différences entre : nutrition minérale des végétaux verts et végétaux non-verts sève brute et sève élaborée productivité d’un écosystème naturel et d’un agro système

- établir des relations propriétés fonction : propriétés des pigments chlorophylliens et absorption des radiations lumineuses

- établir des relations structure fonction : Structure des chloroplastes et photosynthèse Structure des feuilles et échanges gazeux chlorophylliens

- établir des relations de cause à effet entre : Teneur du milieu en CO2 et photosynthèse Présence de lumière et photosynthèse Fertilité du sol (constituants chimiques, circulation de l’eau dans le sol,…) et

photosynthèse Photosynthèse et production primaire Photosynthèse et source de dioxygène atmosphérique/moléculaire

- effectuer une synthèse :

L’enseignant ou l’enseignante aide les élèves à : se mettre en mémoire la problématique en étude mettre en œuvre les indications d’une fiche technique manier du matériel de façon aisée et sécuritaire relever les données expérimentales pertinentes au regard de la question en étude distinguer les résultats d’une expérience des conclusions ou inférences qu’on en

tire mettre en relation différents résultats obtenus dans des conditions différentes et

dégager des constantes développer le sens de la rigueur et de la précision lors de la formulation des

notions à construire.L’exploitation didactique des productions de groupes conduit à la formulation des idées suivantes :

les végétaux chlorophylliens, premier maillon des chaînes alimentaires, font la synthèse de substances organiques à partir de substances inorganiques simples puisées dans le milieu : l’eau, les sels minéraux, le dioxyde de carbone

cette production de matière organique, par photosynthèse, constitue la production primaire

la photosynthèse ou assimilation chlorophyllienne réalise la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique

l’eau, les sels minéraux, le dioxyde de carbone sont les matières premières à partir desquelles les plantes chlorophylliennes font la synthèse de leur propre matière

GUIDE SVT : 36


le dioxyde de carbone est donc la source de carbone de la matière organique produite par le végétal

la lumière constitue la source d’énergie utilisée par les végétaux chlorophylliens pour effectuer la synthèse de matière organique

la productivité d’un écosystème dépend non seulement des facteurs climatiques mais également des ressources en sel minéraux et de la quantité de chlorophylle disponible pour capter la lumière

la productivité primaire d’un écosystème est la quantité de matière végétale produite par unité de surface et de temps

les végétaux chlorophylliens sont autotrophes. Ils sont le siège de réactions chimiques qui, à partir du CO2, de l’eau et d’ions minéraux, aboutissent à la synthèse de molécules organiques (glucides, lipides, protides) en présence de lumière.

Activité 5 : Structuration des acquis des activités précédentes

Les élèves structurent les connaissances notionnelles des activités précédentes pour préciser le niveau trophique des animaux de quelques écosystèmes.

A cette occasion les élèves s’exercent à : - récapituler/rappeler les connaissances notionnelles construites au cours des activités précédentes- sélectionner des connaissances notionnelles pertinentes au regard de la tâche de structuration à effectuer- faire la synthèse des informations sélectionnées en distinguant l’essentiel de l’accessoire.L’enseignant ou l’enseignante met à la disposition des élèves des documents accompagnés de consignes pour établir divers réseaux alimentaires et préciser le niveau trophique de ces quelques animaux.L’exploitation collective des productions individuelles des élèves conduit aux idées suivantes :

quelque soit le milieu, tous les animaux se nourrissent en mangeant d’autres animaux ou des plantes, c’est-à-dire en consommant de la matière organique.

Les plantes vertes croissent sans consommer de matière organique. Elles fabriquent leur matière organique. La matière organique ainsi produite est source de matière pour les consommateurs primaires puis pour les consommateurs secondaires…

Dans un écosystème, des organismes appartiennent au même niveau trophique lorsqu’ils sont séparés des végétaux producteurs par le même nombre de maillons

Chaque étape ou maillon de la chaîne alimentaire constitue un niveau de consommation, ou niveau trophique

Un même animal peut occuper plusieurs niveaux trophiques différents dans des chaînes alimentaires différentes d’un même écosystème

Au sein d’un écosystème, on distingue trois catégories d’organismes vivants : les producteurs : ce sont les végétaux chlorophylliens les consommateurs : ce sont les animaux. Selon ce qu’ils mangent, on

distingue : + les consommateurs de premier ordre, qui se nourrissent directement aux dépens des producteurs+ les consommateurs de deuxième ordre, qui se nourrissent des consommateurs de premier ordre+ les consommateurs de troisième ordre- les décomposeurs : ce sont les bactéries, les champignons…. Ils dégradent les matières organiques provenant de l’ensemble des catégories précédentes et fournissent à nouveau au milieu des éléments minéraux qui vont être repris par les producteurs

chaque être vivant a un rôle trophique déterminé : producteur, consommateur, ou décomposeur.

L’enseignant ou l’enseignante, après cette brève récapitulation sur l’organisation en niveaux trophiques d’un écosystème, introduit et assume une discussion autour de la question "Comment les consommateurs de divers niveaux utilisent-ils la matières organiques prélevée chez les organismes de niveau précédent ?"

Activité 6Les élèves exploitent des documents pour construire une réponse à la question « Comment les consommateurs utilisent-ils la matière organique prélevée sur des êtres vivants ? »A cette occasion les élèves s’exercent à :— se remettre en mémoire la problématique en étude

GUIDE SVT : 37


— relever des ressemblances et des dissemblances entre aliments consommés par les animaux de niveau trophique différents compositions chimiques de ces aliments nature chimique de ces aliments

— établir des relations de cause à effet : relation entre l’alimentation des phytophages et leur croissance relation entre l’alimentation des zoophages et leur croissance relation entre la consommation d’aliments organiques et la capacité à effectuer un travail

— établir des liens entre les connaissances antérieures et les connaissances nouvelles construites : relation entre nutrition, respiration et production d’énergie

— communiquer les résultats par l’entremise de phrases écrites, de symboles, de graphique en : utilisant le schéma pour rendre compte de la circulation de matière entre les niveaux

trophiques construisant un paragraphe explicatif sur comment les consommateurs utilisent la

matière organique comme matières premières pour la fabrication de leurs tissus et comme source d’énergie.

L’enseignant ou l’enseignante met à la disposition des élèves les supports documentaires indispensables accompagnés de consignes précises. Il ou elle fournit aide et assistance, suggère une progression dans l’exploitation des documents.L’exploitation didactique des productions de groupes conduit à la formulation des idées suivantes :

on désigne par production secondaire, la masse des tissus vivants élaborée par des consommateurs

un animal grossit, augmente sa biomasse. Il produit sa propre matière. Cette production est cependant différente de celle des végétaux verts :il s’agit d’une transformation de matières organiques et non d’une synthèse à partir de matières minérales. Par opposition aux végétaux chlorophylliens autotrophes, les animaux et les végétaux non chlorophylliens sont dits hétérotrophes

Les matières organiques d’origine vivante ingérées par les animaux sont digérées .Au cours de la digestion ,ces aliments sont transformés en nutriments sous l’action des enzymes digestives.Dans chaque cellule, en présence d’oxygène, les nutriments sont dégradés et libèrent de l’énergie.

-1g de glucides fournit une énergie de 17KJ -1g de protides fournit une énergie de 17KJ

-1g de lipides fournit une énergie de 38KJ

la respiration correspond à une consommation de matière organique et d’oxygène, avec libération d’énergie.

la biomasse fabriquée par les organismes chlorophylliens fournit aux animaux une certaine quantité d’énergie puisqu’elle est constituée de glucides, de lipides et de protides.Toute l’énergie contenue au niveau des producteurs n’est pas totalement transférée au niveau des consommateurs. Au cours de chaque transfert sont perdus de nombreux Kilojoules

la matière organique consommée est utilisée de trois façons :+ une partie permet l’accroissement de la biomasse ; c’est la matière assimilée ou production secondaire. L’animal produit sa propre matière. Il grossit, augmente sa biomasse.+ une partie est perdue dans les déchets c’est la matière non assimilée+ une partie est convertie en énergie : c’est la matière dépensée. (Les mouvements, le maintien de la température corporelle et d’une façon générale le fonctionnement des organes nécessite de l’énergie. Cette énergie provient de la matière consommée).

le rapport production secondaire/matière consommée est appelé rendement de production le transfert de matière d’un niveau trophique à un autre s’effectue avec un rendement de

production faible (de 1 à 10%) la production secondaire, ou variation de la biomasse des consommateurs est la

production disponible pour le niveau de consommation suivant. l’équilibre production-consommation est essentiel au fonctionnement de l’écosystème.

GUIDE SVT : 38


la matière organique (édifiée) fabriquée par les producteurs et transmise de mangés aux mangeurs dans les chaînes alimentaires, est le support de l’énergie.

des producteurs autotrophes aux consommateurs ultimes d’ un écosystème est traversé par un flux d’énergie.

toute l’énergie contenue au niveau des producteurs n’est pas totalement transférée au niveau des consommateurs. Au cours de chaque transfert sont perdus de nombreux Kilojoules

la production et la consommation de matière correspond respectivement au stockage et à la transformation de l’énergie solaire.

l’énergie circule en même temps que la matière : on dit que l’écosystème est parcouru par un flux d’énergie.

La production primaire représente en moyenne 1% de l’énergie solaire reçue

A chaque niveau de consommation, on observe une diminution importante du flux de l’énergie.

toute l’énergie circulant dans l’écosystème provient de l’énergie fixée par la photosynthèse.

la somme des flux d’énergie, perdue par respiration, accumulée dans l’écosystème et exportée, est rigoureusement égale à l’énergie fixée par photosynthèse au niveau des autotrophes.

la production primaire constitue la source qui alimente en énergie et en matière les différents niveaux de consommation.

l’énergie nécessaire à la vie des consommateurs comme à celle des producteurs est libérée par la respiration et les fermentations.

le rendement d’assimilation dépend pour beaucoup de la qualité des aliments consommés par les animaux (les aliments d’origine animale sont mieux assimilés que ceux d’origine végétale).

le rendement écologique de croissance (permet d’évaluer l’efficacité d’un niveau trophique). Il est le rapport entre ce que les consommateurs d’un niveau trophique donné mettent à la disposition du niveau suivant et ce qu’ils prélèvent dans la production du niveau précédent.

Activité 7 : structuration et ’intégration des acquisLes élèves structurent les connaissances notionnelles des activités précédentes pour élaborer une explication à la problématique d’ordre scientifique.A cette occasion les élèves s’exercent à :

- récapituler /rappeler les connaissances notionnelles construites au cours des activités précédentes ;

- sélectionner des connaissances notionnelles pertinentes au regard de la tâche de structuration à effectuer ;

- faire la synthèse des informations sélectionnées en distinguant l’essentiel de l’accessoire.

L’enseignant€ invite les élèves à procéder à un retour sur les activités menées par les élèves en faisant rappeler les notions construites.Il ou elle aide les élèves à dégager l’essentiel de l’accessoire pour parvenir à la formulation des concepts :Le soleil apporte à la terre l’énergie nécessaire au fonctionnement des écosystèmes. Par la photosynthèse, les producteurs convertissent l’énergie lumineuse (photonique) en énergie chimique utilisable par les êtres vivants. Par la consommation, cette énergie est transférée, stockée dans la biomasse et utilisée par des processus (respiration et fermentation). Grâce à ce flux d’énergie chaque être vivant maintient son organisation, s’accroit et se reproduit ; c’est ce qui différencie le monde vivant du monde inerte.

GUIDE SVT : 39


Les systèmes vivants, c’est-à-dire les organismes, mais aussi les écosystèmes, sont particulièrement adaptés à la transformation et aux échanges d’énergie.La vie résulte donc d’un équilibre complexe entre des forces de structuration et de destruction (les facteurs énergétiques), des forces de compétition et de coopération (les relations trophiques), et des contraintes liées au milieu physico-chimique (les facteurs édaphiques et climatiques).

Activité 8Les élèves démontrent leur niveau de maîtrise des connaissances et habiletés en s’appuyant sur les situations d’hétéro évaluation à eux proposés par l’enseignant ou l’enseignante.

Il ou elle exécute, selon le cas, des tâches complémentaires de consolidation ou d’enrichissement proposées à la suite de l’évaluation par l’enseignant (e).L’enseignant (e) :

propose aux élèves des situations d’évaluations des apprentissages centrés explicitement, soit sur les habiletés, soit en partie sur les connaissances et les techniques

propose à chaque élève, selon sa situation, des tâches de consolidation ou d’enrichissement

fournit à chacun l’aide et l’assistance nécessaire en fonction de la tâche à exécuter.

.

■ OBJECTIVER LES SAVOIRS CONSTRUITS ET LES DEMARCHES UTILISEESActivité 9Les élèves s’expriment sur les bénéfices qu’ils ont pu tirer des diverses activités et portent une appréciation sur les démarches et stratégies utilisées.L’enseignant (e) les aide à :

se remettre en mémoire la problématique de départ examiner le cheminement suivi au regard de cette problématique exprimer ce qu’il ou elle a retenu par rapport à chacune des questions de la

problématique initiale ; exprimer ses besoins complémentaires d’aide et/ou ces nouvelles attentes.

L’enseignant (e) recense les besoins et attentes exprimées, en vu de leur intégration aux activités complémentaires de consolidation et d’enrichissement à proposer après la phase évaluative.

■ REINVESTIR SES ACQUIS DANS LA RESOLUTION DE LA PROBLEMATIQUE D’ORDRE ENVIRONNEMENTAL SOULEVEE PAR LA SITUATION PROBLEME.

Activité 10Les élèves cherchent les conséquences des différents types d’actions que l’homme exerce sur l’environnement.

A cette occasion ils/elles s’exercent à :- identifier les différents types d’action que l’homme exerce sur

l’environnement*aménagements de terres agricoles* aménagements urbains*exploitation des ressources naturelles*amélioration de la production agricole*etc.

- rechercher les conséquences ou dangers de ces différents types d’actions sur l’environnement (pollution, effet de serre, désertification). - inventorier des solutions possibles permettant de limiter les inconvénients pour l’homme lui-même et pour l’avenir des écosystèmes et de la biosphère toute entière.

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- choisir une solution qu’ils/elles peuvent mettre en œuvre. - arrêter de réaliser la solution à partir d’un plan d’action. -présenter le dossier et recueillir les amendements de leurs pairs et les remarques de l’enseignant pour l’améliorerL’enseignant ou l’enseignante fait rappeler les faits de la situation de départ qui ont conduit à la formulation de la problématique d’ordre environnemental « Comment l’homme doit gérer les écosystèmes et rester en harmonie avec l’environnement ? »Il ou elle introduit et anime une discussion sur les autres types d’action que l’homme exerce sur l’environnement. A partir des questions soulevées par les élèves et des besoins d’informations exprimées, l’enseignant ou l’enseignante propose à la classe de s’engager dans une élaboration de dossier. Il/elle met à la disposition des élèves une copie de la fiche méthodologique (voir annexe).

Activité 11Les élèves élaborent et exécutent le plan d’action retenu.Organiser une campagne de salubrité en vue de l’assainissement de l’environnement d’une source d’eau (lac, marigots, rivière,…) Ou Organiser une campagne de salubrité en vue de l’assainissement des égouts de son quartier.Par exemplePour élaborer et exécuter le plan d’action, l’enseignant /l’enseignante les aide à exploiter la fiche méthodologique annexée à la première situation d’apprentissage.

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Référenciel de connaissances exigibles

Chaque être vivant a des exigences qui conditionnent la répartition de l'ensemble des individus de la même espèce.

Ce sont des exigences d'ordres:

- climatique, comme la température, l'ensoleillement, l'humidité… ;- édaphique (qualités du sol,) comme la perméabilité, la richesse en eau, l'acidité… ;- biotique , relations avec les autres êtres vivants, . Un écosystème comprend une communauté d'organismes vivants (la biocénose) et

l'environnement physique et chimique dans lequel ces organismes vivent (le biotope).

La consommation de nutriments (matière carbonée) et la conversion de leur énergie chimique potentielle lors de leur oxydation permettent aux organismes hétérotrophes de construire leur propre matière organique ; c'est la production secondaire.

Les consommateurs assurent le transfert de l'énergie dans l'écosystème.

L'énergie qui circule dans l'écosystème dépend de l'efficacité photosynthétique.

L'efficacité de l'activité photosynthétique dépend de l'interaction entre éclairement, température et teneur du milieu en CO2.

C'est essentiellement l'énergie du rayonnement solaire qui est à l'origine du flux d'énergie traversant les écosystèmes.

L'écosystème est l'unité d'organisation de la biosphère

Dernière la grande variété des écosystèmes (écosystèmes naturels, agrosystèmes), il existe un plan commun d'organisation : chacun des réseaux trophiques débute par des producteurs primaires suivis de consommateurs.

En présence de la lumière les végétaux verts effectuent la photosynthèse ; c'est-à-dire la fabrication de leurs molécules organiques dans les chloroplastes à partir de substances minérales : H20 eau, CO2 ions minéraux. Cette synthèse s'accompagne d'un dégagement de dioxygène.

Les organismes autotrophes, ou producteurs primaires, sont les seuls capables de fabriquer des molécules organiques à partir de molécules minérales et d'ions minéraux.

Certaines cellules des végétaux chlorophylliens convertissent une partie de l'énergie issue du monde inorganique en énergie chimique potentielle. Cette énergie est contenue dans les molécules organiques produites par photosynthèse.

Toute cellule autotrophe fonctionne comme un organisme hétérotrophe : il dégrade en permanence, par respiration ou par fermentation, une partie des molécules synthétisées, afin de couvrir ses besoins en matière et en énergie.

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Un écosystème est un système biologique qui intègre une biocénose et son biotope.

Un agro système est un milieu cultivé par l'homme pour la production de végétaux qui seront non seulement source d'aliments, mais aussi de matières premières et d'énergie.

La biocénose est constituée par l'ensemble des êtres vivants animaux et végétaux qui peuplent l'écosystème.

Le biotope constitue l'espace occupé par la biocénose. Dans ce biotope, les facteurs abiotiques (facteurs climatiques, facteurs édaphiques) déterminent les caractéristiques du milieu et interviennent dans la répartition des êtres vivants.

Biotope et biocénose réagissent l'un sur l'autre pour former un système écologique plus ou moins stable.

Chaque être vivant a un rôle trophique déterminé : producteur, consommateur ou décomposeur de la matière vivante.

Le transfert de matière d'un niveau trophique à un autre s'effectue avec un rendement faible.

L'équilibre production-consommateur est essentiel au fonctionnement de l'écosystème.

Les végétaux verts fabriquent la matière organique consommée par les autres êtres vivants : ce sont les producteurs.

On appelle biomasse la masse de matière vivante qui constitue les êtres vivants à un moment donné et en un lieu donné

La productivité primaire est la production de matière végétale par unité de temps et unité de surface.. Elle s'exprime en grammes de matières sèches par mètre carré et par an ou en tonnes par hectares et par an.

Les facteurs abiotiques interviennent dans la répartition des êtres vivants d'un milieu. Les facteurs abiotiques déterminent les caractéristiques du milieu.

Les êtres vivants sont adaptés aux conditions du milieu dans lequel ils vivent. Biotope et biocénose sont deux composantes inséparables qui réagissent l'une sur

l'autre pour former un écosystème. La température et la pluviosité sont les facteurs écologiques qui déterminent des grandes formations climatiques constituant les biomes.

Un biome est une unité géographique caractérisée par la forme de vie de la végétation climatique.

Les chaînes et les réseaux alimentaires permettent de préciser les relations trophiques dans les écosystèmes.

Les pyramides des nombres et des biomasses illustrent de manière simple la répartition des êtres vivants en fonction de ce rôle.

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L’amélioration de la production primaire

Les techniques agronomiquesL’intensification des cultures de variétés plus productives, l’utilisation des récoltes loin des lieux de production concourent à l’augmentation des exportations et conduisent logiquement à une fertilisation comparatrice.

- La fertilisation organique : elle permet de reconstituer le stock d’humus d’un sol qui participe à sa fertilité :

soit physiquement et chimiquement par stabilisation de la structure, par augmentation de la capacité de rétention en eau, par apport d’éléments minéraux ;

soit biologiquement par amélioration de la microflore du sol et de l’absorption par les racines des éléments fertilisants.

- La fertilisation minérale : elle a pour but de compenser les exportations par les cultures et de palier les insuffisances de richesse en éléments divers révélés par l’analyse de sol.

En dehors de cette fertilisation, les techniques agronomiques prennent en compte l’aménagement des terres agricoles et des forêts et le mode de gestion et d’exploitation.- L’aménagement des terres agricoles et des forêts.Pour que la fertilisation soit efficace, il faut que le sol assure une alimentation en eau suffisante et permette non seulement le développement du système racinaire mais aussi son fonctionnement, grâce à une bonne aération.Ces conditions sont réalisées grâce : à un travail du sol tout au long du cycle de végétation ; au drainage à l’irrigation.- Le mode de gestion et d’exploitation en agriculture, le choix de la succession des cultures sur une même parcelle peut être

un facteur d’amélioration de la production primaire, de même que le choix des variétés cultivées.

en milieu forestier, il faut satisfaire l’exploitation écologique (conserver à la forêt sa place et son rôle dans les équilibres naturels) et l’exploitation économique (obtenir une production intéressante en qualité et en quantité, dans un minimum de temps) en :

o sélectionnant les essences en fonction de leurs exigences climatiques et édaphiques et en fonction de leurs qualités.o choisissant la technique de coupes :

la coupe à blanc : tous les arbres d’une parcelle sont coupés en même temps ; la futaie jardinée : on ne coupe, dans un secteur, que les arbres arrivés à leur

optimum. Les techniques biologiques

La production primaire peut être encore améliorée par l’utilisation de certaines associations d’êtres vivants.- L’utilisation des organismes capables de fixer l’azote atmosphérique.Le sol est la seule source d’azote pour les végétaux qui sont incapables d’utiliser l’azote de l’air. Par contre un certain nombre de bactéries sont capables de fixer l’azote atmosphérique (cas de certaines espèces qui vivent en symbiose avec les légumineuses…) : la plante verte fournit des matières organiques aux bactéries qui, en échange, leur donnent de l’azote sous forme NH4

+

- L’utilisation des mycorhizes

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Dans la majorité des grandes cultures (céréales, légumineuses), il existe une symbiose avec les mycorhizes qui sont ici intracellulaires.- L’amélioration de la productivité par la voie des facteurs internes : elle peut être

obtenue par la création d’espèces ayant les qualités recherchées et la création de variétés ou d’espèces nouvelles. Les outils au service de ces objectifs sont la reproduction sexuée, la multiplication végétative et la culture in-vitro.* la reproduction sexuée : on choisit des parents qui, par croisement contrôlé, donnent naissance à un descendant appelé hybride.* la multiplication végétative et la création de clones

Un clone est une population de végétaux tous issus d’un fragment d’un même individu ; ils ont tous les mêmes caractères génétiques.Ainsi, chez certaines espèces, après sélection des individus performants, il est possible d’obtenir un grand nombre d’individus dans un délai réduit par rapport à celui de la reproduction sexuée.Le bouturage peut être, à l’inverse, un complément.

La culture in vitro : chez les végétaux supérieurs, il est possible d’obtenir, par culture d’un fragment d’organes (tige, feuille, bourgeon…) ou même d’une cellule, la régénération d’une plante entière, conforme génétiquement à la plante mère.

LA PROTECTION DES MILEUX ET DES CULTURES

Après avoir réussi l’amélioration de la production de la biomasse, il est nécessaire, d’une part de mener une lutte permanente contre de très nombreux parasites ou ravageurs, pouvant occasionner des prélèvements ou des dégâts considérables, d’autre part de gérer avec soin les milieux, pour éviter une dégradation du sol, soit par érosion, soit par épuisement.

Les techniques de lutteCertaines techniques culturales (préparation du lit de semences, binage…) participent à cette lutte.Elles sont toutefois insuffisantes et doivent être complétées par des moyens chimiques, biologiques et génétiques.

- Lutte chimiqueDes progrès considérables ont été enregistrés avec l’apparition et l’utilisation des produits chimiques ou pesticides, spécifiques contre : les mauvaises herbes adventices : les herbicides ; les champignons parasites : les fongicides ; les insectes : les insecticides les rats : les raticides.- Lutte biologiqueC’est l’utilisation d’organismes vivants ou de leurs produits pour empêcher ou réduire les pertes ou dommages causés par les organismes nuisibles. Utilisation des agents pathogènes (bactéries-virus) : ils sont sans danger pour

l’Homme et l’environnement, mais très sélectif vis-à-vis des parasites. Utilisation des champignons parasites : ils sont spécifiques et provoquent des

épidémies chez le ravageur. Utilisation des pièges : ils attirent le parasite grâce à une phéromone. Utilisation d’un prédateur ou d’un parasite du parasite.- Lutte intégréeL’objectif de cette lutte est de faire appel à toutes les méthodes qui assurent une défense efficace des espèces cultivées, rentable économiquement, et qui préservent l’équilibre du milieu.

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- Lutte génétiqueLa création d’espèce ou de variétés nouvelles plus résistantes aux pressions du milieu est recherchée par hybridation (reproduction sexuée) et surtout par génie génétique (modification du patrimoine héréditaire).

La gestion rationnelle des milieuxDeux aspects sont à considérer : aspect quantitatif et aspect qualitatif.

- Aspect quantitatifLa gestion rationnelle des milieux, quantitativement, consiste à réaliser un équilibre entre les prélèvements de biomasse effectués dans les milieux et leur productivité.

- Aspect qualitatifLa gestion rationnelle des milieux qualitativement, consiste à régler le problème de l’eau et la gestion du sol.

Le problème de l’eau : pour limiter le flux d’azote qui ne cesse d’augmenter dans les eaux superficielles et dans les eaux souterraines, donc dans les agro systèmes, il est nécessaire o : d’optimiser la fertilisation azotée par les bilans ;o de réduire les sols nus qui favorisent le lessivage par la mise en place de cultures

dérobées fixant le reliquat d’azote de fin de culture et le valorisant dans le cas des engrais verts enfouis

o de maîtriser les eaux en cas d’irrigation. La gestion du sol : l’intensification des cultures peut amener une dégradation des

propriétés des sols.

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./ Notion de pollution :

Fort utilisé de nos jours, le terme de pollution désigne l'ensemble des rejets de composés toxiques libérés par l'homme dans l'atmosphère, mais aussi les substances qui, sans être vraiment dangereuses dans l'immédiat pour les organismes vivants, exercent tout de même une action perturbatrice sur l'environnement.

Polluer signifie étymologiquement "profaner, souiller, salir, dégrader".

"La pollution est une modification défavorable du milieu naturel qui apparaît en totalité ou en partie comme un sous-produit de l'action humaine, au travers d'effets directs ou indirects attirant les critères de répartition des flux d'énergie, des niveaux de radiation, de la constitution physico-chimique du milieu naturel et de l'abondance des espèces vivantes. Les modifications peuvent affecter l'homme directement ou par la diminution des ressources en produits agricoles, en eau et autres produits biologiques. Elles peuvent aussi l'affecter en altérant les objets physiques qu'il possède, les possibilités récréatives du milieu ou encore en enlaidissant la nature"

B./ Classification des pollutions :

Elle peut se faire en fonction de divers critères dont aucun n'est entièrement satisfaisant. Par exemple :

- on peut considérer le milieu dans lequel sont émis les polluants ou bien le milieu Où ils exercent leurs effets.

On peut grouper les agents polluants suivant leur nature : chimique, biologique, physique, esthétique.

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EXEMPLE DE FICHE METHODOLOGIQUE POUR L’ELABORATION D’UN DOSSIER

1- Réfléchir aux problèmes à aborderOn ne doit, en aucun cas, se lancer toute de suite à la recherche des documents. Il faut orienter ses recherches et, pour cela, bien comprendre le terme du dossier, rechercher le sens des mots dans le dictionnaire et se poser des questions en discutant avec son entourage (camarades, professeurs, amis, parents …).

2- Rechercher les documentsLa bibliothèque du collège peut avoir certains éléments qui permettront de constituer le dossier ;

consulter les personnes ressources ; consulter le (s) fichier(s) :

Fichier par thème Fichier alphabétique Fichier par matière

des personnes de votre entourage peuvent connaître précisément le problème posé. Elles vous conseilleront telles lectures (Atlas, articles de revues, de journaux…) ou telles visites (bibliothèque, structure indiquée laboratoire…)

3- Consulter les documents- Encyclopédies, dictionnaire ;- Manuels, livres spécialisés, Atlas, guide ;- Revues, journaux ;- Dossiers spécialisés édités par les laboratoires, les entreprises ;- Diapositives, bandes vidéo ;- pensez à faire des photocopies, à découper des illustrations dans les revues, à reprendre des schémas, mais en les simplifiant et en les adaptant à votre sujet.

4- constituer le dossier (réaliser le portfolio de la production)Le tri des documents vous aidera à définir le plan de votre dossier. Par exemple, certains vous permettront de définir le sujet, d’autres de le localiser, de l’analyser.Pour la mise en place, limitez le texte et valorisez les documents. Privilégiez l’illustration, alternez dessins, schémas, photos, graphiques.

5- Présenter le dossier.Le dossier forme un tout. Rangez-le dans une "chemise" cartonnée sur laquelle vous écrivez le titre, votre nom et date. Choisissez un titre, "choc".

présenter sur une page le plan de votre dossier ; un sommaire facilitera la lecture ; insérez dans le plan chacun des documents sans oublier de le situer, d’en indiquer

l’origine, de le commenter (un titre clair ou une phase courte). N’hésitez pas à critiquer le document, à montrer ces qualités, ces insuffisances.

Vérifiez toujours que le document correspond bien à l’idée que vous voulez développer.

GUIDE SVT : 48


Enfin le dossier, proposer une courte conclusion rappelant, par exemple, les idées essentielles que vous avez utilisé pour constituer ce dossier et les références bibliographiques.

- présenter le dossier et recueillir les amendements de leurs pairs et les remarques de l’enseignant pour l’améliorer

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FICHE METHODOLOGIQUE POUR L’ELABORATION L’EXECUTION ET

L’EVALUATION D’UN PLAN D’ACTION

* Elaboration du plan d’action

Quoi faire ? Qui va le faire ? Avec qui le faire ? Avec quoi le faire ? Comment le faire ? Pour qui le faire ? Quand le faire ? Où le faire ? Coût de l’opération ?

* Exécution du plan d’action

S’organiser (formation des équipes de travail) Définir et répartir de nouvelles tâches à réaliser Exécuter les tâches identifiées Prendre contact avec des personnes ressources identifiées Rendre compte des différentes tâches effectuées et prendre des décisions etc.

* Evaluation du plan d’action

Est ce que nous avons réussi à bien organiser la solution retenue ? Quelles sont les difficultés que nous avons rencontrées ? Est-ce que la démarche suivie nous a permis d’atteindre les objectifs fixés ? Qu’avons-nous appris ? Quelles dispositions prendre, s’il y a lieu pour mieux réussir la prochaine fois ?

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