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Nourrir les cellules

Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie

Cycle 4

Introduction

Organisation des séances

Scénario organisé en 5 séances pour un total de 5h30.

  • Séance 1 : 2h30

  • Séance 2 : 1h00

  • Séance 3 : 1h00

  • Séance 4 : 1h00

  • Séance 5 : 0h00

Objectifs visés

  • Démontrer, par l’expérimentation, la nécessité de glucose et de dioxygène pour la couverture des besoins énergétiques à l’échelle cellulaire.
  • Mettre en évidence l’implication synergique de 4 grandes fonctions de l’organisme pour couvrir ces besoins.
  • Montrer que l’organisation des tissu respiratoire et intestinal ainsi que celle de l’appareil circulatoire rendent efficient l’approvisionnement en matières premières des cellules de l’organisme. 

Pré-requis

  • La respiration s’accompagne d’une consommation de dioxygène et d’un rejet de dioxyde de carbone.
  • Chez l’être humain, le dioxygène nécessaire à la vie provient de l’air atmosphérique.
  • Les échanges de gaz entre l’organisme et l’air ont lieu au niveau d’un organe particulier : les poumons.
  • Le dioxygène nécessaire à la vie est transporté par le sang à partir des poumons jusqu’aux organes qui en ont besoin.
  • Le sang apporte le dioxygène aux organes et récupère le dioxyde de carbone qui sera rejeté vers l’extérieur.
  • Le fonctionnement des muscles est possible grâce aux aliments consommés.
  • Au cours de la digestion, les aliments sont transformés progressivement en éléments plus simples qui pourront passer dans le sang pour être distribués et utilisés par tous les organes.

 

Séance 1

Durée

2h30

Situation déclenchante

Projection d’un court extrait vidéographique illustrant un sujet dans une tâche de son quotidien.
Pour fonctionner, mener nos activités du quotidien, nous avons besoin de produire constamment de l’énergie.
Nous ? C’est-à-dire ?
Qui ou quoi, dans notre organisme, éprouve réellement ce besoin ? Cette question, même vague, peut être soumise aux élèves dès le début de la séance. Elle sollicite leur participation orale et en même temps, permet à l’enseignant  de diagnostiquer rapidement quelques acquis ou représentations. Certaines réponses cibleront des organes clés du fonctionnement de l’organisme, d’autres seront plus ciblées sur l’échelle cellulaire…
Quelles que soient ces réponses, l’objectif des échanges instaurés est de montrer que les organes et les cellules qui composent notre organisme sont actifs et ont besoin de produire de leur propre énergie pour mener à bien leurs activités.
Ce diagnostic étant posé, on peut alors proposer de rechercher la nature et l’origine des éléments (matières premières) qui permettent cette production énergétique.
La projection de la vidéographie « Corpus : 1866, Fick et la source d’énergie du muscle » permet alors, dans ce cadre, de se plonger dans un contexte historique de démarche d’investigation. La consultation de cette séquence vidéographique jusqu’à 2 mn 09 secondes constitue un support pédagogique utile pour :

  • demander aux élèves de présenter l’objet de la démarche expérimentale opérée par Adolf Fick et Johannes Wislicenus et de formuler l’hypothèse émise initialement par le chimiste Justus Liebig.
  • leur demander d’expliquer en quoi les résultats obtenus par le physiologiste A. Fick et son ami J. Wislicenus ont permis de réfuter cette hypothèse.
  • formuler la nouvelle interrogation (Quel est donc le substrat énergétique qui permet aux muscles de se contracter, de réaliser leur activité ?).
    Rappel : il est important de stopper la vidéoprojection à 2 mn 09 secondes pour ne pas donner la réponse à cette question.

Les élèves sont amenés à émettre des propositions concernant l’identité de la ou des molécules consommées par ces muscles. La démarche expérimentale engagée par la suite vise à valider ou à invalider ces propositions.

Problème

Quels sont les besoins en matières premières d’un organe ou d’une cellule pour mener à bien ses propres activités ?

Supports

Matériel expérimental : Expérimentation assistée par ordinateur (Ex.A.O) utilisant une sonde oxymétrique et permettant de mesurer l’intensité respiratoire de levures (à jeun) en absence ou en présence de glucose.
Présentation sur lame Kova d’une suspension de levures laissées 3 jours avec O2 + glucose /d’une suspension de levures laissées 3 jours sans O2 + glucose/ d’une suspension de levures laissées 3 jours sans O2 sans glucose.  Ces préparations peuvent alors être observées au microscope photonique pour réaliser une numération cellulaire comparative.  On précisera que chaque suspension de levures comprenait x cellules trois jours auparavant.
NB : On précisera aux élèves que les levures (Saccharomyces cerevisiae ici) sont des cellules fongiques mais dont le fonctionnement peut être ici considéré comme très proche de celui des cellules animales. Il s’agit d’un modèle cellulaire facile d’utilisation en expérimentation en classe.

Consigne

A partir du matériel expérimental mis à disposition, démontre que des cellules ont besoin, pour être actives, de consommer du glucose en respirant.
Pour chaque expérience réalisée, présente les résultats obtenus et résume-les en deux ou trois phrases.

Activités

Les élèves travaillent ici par petits groupes de quatre. La démarche expérimentale proposée comportant deux expériences, l’enseignant peut scinder ces quatuors en deux binômes. Deux élèves prendront en charge l’expérimentation assistée par ordinateur, les deux autres les comparaisons des numérations cellulaires.
Pour le poste Ex.A.O, les élèves, aidés d’un protocole plus ou moins détaillé (certaines consignes peuvent être données à l’oral), mettent en place le dispositif expérimental.  Ils peuvent opérer en commençant à mesurer, à l’aide de la chaîne Ex.A.O. (Expérimentation Assistée par Ordinateur), l’intensité respiratoire des levures à jeun sans injecter de glucose. Le graphique visible sur l’écran de l’ordinateur doit faire apparaître une légère diminution de la concentration en O2 du milieu étudié. L’injection de quelques dixièmes de millilitres d’une solution glucose provoque alors, en quelques secondes, une diminution beaucoup plus marquée de la concentration de dioxygène du milieu.
Les élèves ayant manipulé peuvent alors présenter et décrire ce résultat obtenu (ou celui d’une courbe de secours si le matériel Ex.A.O. ne fonctionne pas correctement). Ils sont amenés à utiliser les termes et expression  glucose / concentration de dioxygène/ respiration. Ils comprennent qu’une interaction doit exister entre glucose et respiration des cellules étudiées. 
En parallèle, l’étude de numération cellulaire réalisée sur lame Kova permet aux autres élèves de recueillir des  résultats de comptage selon les conditions de milieu des suspensions de levures. Des photographies de ces préparations sont disposées en parallèle de la mise en place sous microscope. Chacun peut lors clairement identifier et dénombrer les levures sous le microscope et/ou sur la photographie correspondante. Il s’agit ici de réaliser une étude numérative mais sans entrer dans le détail des calculs de concentration. Seules les comparaisons d’effectifs de population de micro-organismes sont ici attendues. L’enseignant peut inviter à la construction d’un tableau de données qu’il conviendra alors de légender. En décrivant et en comparant ses données chiffrées, les élèves comprennent que le milieu comprenant dioxygène et glucose favorisent la multiplication cellulaire, reflet de la production d’énergie par les levures.
Au terme de leur expérimentation, les quatuors initialement établis peuvent se regrouper pour rassembler leurs données et les confronter. Les échanges constructifs doivent permettre de répondre à la consigne initiale et  mettre véritablement en lien consommation de glucose, consommation de dioxygène et production d’énergie. 

Production attendue

  • Réalisation technique, par groupes à effectif réduit, de l’expérimentation assistée par ordinateur.
  • Présentation, avec mise en forme libre sur compte-rendu, des résultats expérimentaux obtenus.
  • Rédaction de deux ou trois phrases synthétisant ces résultats. 

Bilan

La conduite de cette démarche d’investigation permet de mettre en lien [nécessité de glucose / absorption de dioxygène / production d’énergie / activité] à l’échelle cellulaire.
En menant à bien cette démarche d’investigation, chaque élève peut se confronter de manière autonome à la conduite d’une démarche expérimentale articulée autour de deux activités complémentaires.
Des aides mineures doivent être disponibles pour accompagner certains élèves dans la compréhension de la finalité de ces activités proposées. Comprendre l’intérêt de travailler le métabolisme respiratoire au travers d’une expérimentation assistée par ordinateur (Ex.A.O.) utilisant des levures pour découvrir notre propre métabolisme cellulaire aérobie demande, de la part des élèves, une capacité d’abstraction.
La mise en forme pour consigner les résultats expérimentaux obtenus demeure libre. On pourra cependant souligner, pour certains élèves, la pertinence de réaliser un tableau de données comparatives pour la seconde expérience.
Cette séance s’achève par une courte phase de synthèse collective. Cette étape importante (qui vient s’appuyer sur les phrases rédigées par les élèves) permet de stabiliser les acquis, de préciser (si nécessaire) le vocabulaire requis et bien entendu, de répondre à l’interrogation initiale. Glucose et dioxygène sont nécessaires pour que les cellules (de notre organisme par exemple) puissent produire l’énergie indispensable à leurs activités. L’équation simplifiée de la respiration peut alors être proposée.

Séance 2

Durée

1h00

Situation déclenchante

L’activité cellulaire nécessite une couverture des besoins en dioxygène et en glucose. 
Une courte séquence vidéographique présentant un athlète s’alimentant en pratiquant son activité physique (Corpus : L’alimentation du sportif, 30 premières secondes) rappelle l’importance des apports exogènes pour couvrir les besoins énergétiques de l’organisme. Deux appareils sont ici, entre autres, sollicités : l’appareil digestif et l’appareil pulmonaire…

Problème

Comment chacun de ces appareils assure-t-il le passage des matières premières nécessaires dans le sang  =  Comment chacun d’eux assure-t-il l’approvisionnement du système circulatoire en dioxygène et glucose ?
(Nb : La séance proposée ici requiert l’acquisition des notions relatives à la transformation mécanique et chimique des aliments au cours de la digestion).

Supports

Dissection légendée (réalisée par l’enseignant) ou maquette 3D de l’appareil respiratoire d’un mammifère. Cette réalisation doit permettre aux élèves d’observer et d’identifier rapidement toutes les structures anatomiques essentielles (trachée, bronches, bronchioles, parenchyme pulmonaire,…) de cet appareil.
Préparations histologiques de tissu alvéolaire permettant l’observation au microscope photonique du tissu alvéolaire et document associé à la vidéographie Corpus: La respiration. Ce document mis en parallèle de l’observation réalisée au microscope fournit les informations scientifiques permettant de comprendre l’organisation du tissu pulmonaire.
Trame schématique illustrant une portion de parenchyme pulmonaire associée à un zoom sur des alvéoles pulmonaires et des capillaires sanguins proches. Chaque élève sera amené, au cours de ses investigations, à légender et compléter cette trame schématique.
Dissection légendée (réalisée par l’enseignant) ou maquettes 3D de l’appareil digestif d’un mammifère. Cette réalisation doit permettre aux élèves d’observer les structures anatomiques essentielles (estomac, intestin grêle, gros intestin, colon) de cet appareil.
Photographie d’une portion de l’intestin grêle de lapin à mettre en parallèle de préparations histologiques permettant l’observation au microscope photonique des villosités intestinales et document associé à la vidéographie  Corpus : La digestion.
Ressource documentaire comparant la quantité de nutriments dans le « sang entrant » et dans le « sang sortant » de l’intestin grêle. Ce document est utile pour permettre aux élèves d’identifier la portion intestinale responsable de l’absorption du glucose.
Trame schématique illustrant une portion de l’intestin grêle avec zoom sur des villosités intestinales représentées et capillaires sanguins proches. Chaque élève sera amené, au cours de ses investigations, à légender et compléter cette trame schématique.
Eventuellement, fiche méthodologique (pouvant être proposée comme « coup de pouce ») présentant les pièces constituant le microscope photonique et leur utilisation.

Consigne

A partir des ressources proposées concernant l’appareil pulmonaire d’une part et l’appareil digestif d’autre part, explique comment s’effectue le passage du glucose et du dioxygène dans la circulation sanguine.
Légende et complète les schémas proposés pour présenter les structures impliquées et indiquer le trajet suivi par le glucose / le dioxygène lors de l’absorption intestinale et de la respiration pulmonaire.

Activités

La démarche d’investigation anatomo-histologique proposée ici peut être présentée aux élèves sous la forme de deux ateliers différenciés au sein de la classe : l’atelier poumon / approvisionnement du système circulatoire en dioxygène et l’atelier intestin / approvisionnement du système circulatoire en glucose. Les élèves découvrent, pour chaque atelier, des supports qui permettent une étude à différentes échelles ; celle de l’organe bien entendu mais aussi celle du tissu (et de son organisation) permettant l’absorption des matières premières étudiées.
A l’aide des documents fournis, chaque élève peut commencer par compléter scientifiquement la trame schématique (correspondant à l’atelier sur lequel il travaille) de son compte-rendu. A l’aide des ressources proposées, il peut identifier et légender les structures histologiques mises en jeu et symboliser par des flèches le passage des matières premières du milieu extérieur (O2 contenu dans l’air atmosphérique des alvéoles / glucose issu de la digestion et présent dans la lumière de l’intestin grêle) vers le système circulatoire (capillaires sanguins). Ce travail de communication scientifique opéré au travers de schémas structuraux et fonctionnels devrait l’aider pour expliquer, en quelques phrases, comment le dioxygène et le glucose rejoignent le système circulatoire tout en indiquant les structures essentielles impliquées dans ces flux.

Production attendue

  • Trame schématique fonctionnelle légendée présentant les principales structures de l’appareil respiratoire impliquées  dans l’approvisionnement du sang en dioxygène ainsi que le trajet emprunté par ce gaz.
  • Trame schématique fonctionnelle légendée présentant les principales structures de l’appareil intestinal impliquées dans l’approvisionnement du sang en glucose ainsi que le trajet emprunté par cette molécule énergétique.
    Les critères et indicateurs de réussite associés à ce type d’activité sont communiqués aux élèves au moment de l’explicitation des consignes. Ces éléments constituent, pour certains élèves, une aide utile pour mieux cerner les attentes méthodologiques et ainsi affiner leur production personnelle.
  • Synthèse rédigée sous la forme de quelques phrases pour mettre en avant l’identité et le rôle, pour chaque tissu étudié, des  structures impliquées dans l’approvisionnement en dioxygène et en glucose du système circulatoire. Là encore, critères et indicateurs de réussite doivent permettre aux élèves d’atteindre les objectifs visés. 

 

Bilan

La démarche d’investigation proposée ici permet à chaque élève de comprendre l’interaction recherchée entre l’appareil pulmonaire et l’appareil circulatoire, entre l’intestin et l’appareil circulatoire. Il met ainsi en relation l’absorption des nutriments, l’absorption du dioxygène et la circulation sanguine pour la couverture des besoins des cellules.
Les synthèses individuelles rédigées permettent d’engager un travail final, en collectif, à l’oral. En effet, les traces écrites personnelles servent ici de support pour permettre à certains élèves de communiquer oralement, à leurs camarades, les points essentiels retenus. Cette étape d’oralisation favorise les échanges entre les élèves et permet à l’enseignant de s’appuyer sur ces interactions pour dresser une synthèse reprenant les points pertinents faisant consensus.
La projection de la séquence vidéographique "Corpus : L'alimentation des cellules" permet alors non seulement de conforter ces acquis (en établissant le parallèle entre ce qui a été observé durant la démarche et ce que présente la modélisation infographique) mais aussi de stabiliser le vocabulaire scientifique requis.  L’importance de la collaboration entre les organes / appareils étudiés ici est mise en valeur…

Séance 3

Durée

1h00

Situation déclenchante

Le système circulatoire est un système organisé qui assure le transport et la distribution des matières premières (dioxygène et glucose ici dans le cadre de l’étude) aux cellules actives de l’organisme. Il s'agit, dans cette séance, de montrer comment l'organisation de ce système permet d'approvisionner chaque organe, chaque cellule, en nutriments et en dioxygène pour ses activités. La séquence Corpus : Cœur et vaisseaux, projetée jusqu'à la 39e seconde, peut permettre de rentrer dans le contexte d'étude. L'enseignant peut alors envisager d'interroger les représentations mentales des élèves...

Problème

En quoi l'organisation du système circulatoire permet-elle d'approvisionner chaque organe du corps en nutriments (glucose dans le cadre de la séquence étudiée) et en dioxygène ?

Supports

Feuille blanche. ou, pour les élèves qui solliciteraient le besoin, une feuille présentant déjà les formes géométriques des différents organes étudiés.
Fiche « coup de pouce » rappelant par exemple la richesse du sang en dioxygène en aval des poumons, sa moindre richesse en amont.
Fiche « coup de pouce » rappelant, sous forme schématique par exemple, le prélèvement de dioxygène par un organe en activité (muscle par exemple).

Consigne

En considérant notre organisme (humain) composé d'un cœur, de poumons, d'un intestin, d'un muscle et du pancréas, propose ton schéma légendé présentant la circulation sanguine nécessaire à l'approvisionnement en matières premières de ces organes actifs. 
Les organes pris en compte dans cette activité seront représentés par des symboles géométriques simples.

Activités

Cette activité diagnostique vise à recueillir rapidement la représentation mentale de chaque élève sur l'organisation de l’appareil étudié.
Les productions seront de qualité scientifique diverses. Certains élèves rencontreront des difficultés pour placer la circulation pulmonaire relativement à la circulation générale. D'autres placeront tous les organes de la circulation générale (pancréas, muscle, intestin) en série. Enfin, d'autres établiront un schéma avec disposition adéquate de la circulation pulmonaire et mise en parallèle des organes dans la circulation générale.
L'enseignant peut alors choisir de regrouper les élèves en brassant la qualité de ces premières productions. Au sein des petits groupes formés, la diversité des représentations alimente les échanges. Des remédiations s'opèrent alors naturellement. L'enseignant peut interpeller les groupes en leur demandant de vérifier si tous les organes peuvent, dans la représentation étudiée, recevoir une quantité équivalente (si l'intensité de leur activité est considérée comme identique) de dioxygène et de glucose. Cette interrogation qui éveille la vigilance doit corriger, entre autres, les représentations disposant pancréas, intestin et muscle en série.

Production attendue

  • Représentation schématique de l’organisation de l’appareil circulatoire avec pris en compte des organes imposés.
  • Remédiations individuelles et collectives des représentations initiales.

Bilan

Le travail individuel puis collectif proposé ici permet de corriger certaines représentations erronées et répond au problème initial. L'efficience des apports en nutriments et dioxygène est permise par la disposition particulière des organes de la circulation générale et de la circulation pulmonaire. Cette organisation  assure une distribution opérationnelle des nutriments et du dioxygène à chaque cellule de l'organisme. Le système circulatoire est l'intermédiaire entre poumons / intestin et organe /cellule actifs.
Une prolongation de cette étude peut être envisagée en proposant d'observer les conceptions/représentations historiques de ce système circulatoire. Ainsi, les schémas anatomiques de Harvey et de Claude Bernard peuvent être soumis au regard critique des élèves. La séquence vidéographique "Corpus : 1628, Harvey et la circulation sanguine» rappelle par ailleurs la mise en évidence expérimentale de l'unidirectionnalité de la circulation veineuse.
Cette approche historique peut être importante pour rappeler aux élèves que les connaissances actuelles sont le fruit de nombreuses démarches d'investigation parfois abouties, parfois avortées, d'indices récoltés, d'hypothèses validées ou réfutées. Par ailleurs, le fait de voir des représentations anatomiques parfois sommaires ou erronées associées à des grands noms de la science peut rassurer certains élèves. L'erreur et l'imprécision sont source d'apprentissages…

Séance 4

Durée

1h00

Situation déclenchante

Remarque : Cette séance n° 4 se propose d’étudier avec les élèves, l’excrétion urinaire et l’implication des reins dans cette fonction. Même si le programme officiel n’exige pas une étude explicite de celle-ci, les connaissances/concepts relatifs à l’élimination des déchets azotés seront nécessaires pour réaliser l’activité de synthèse proposée en séance n° 5.
Ainsi, selon le temps disponible ou accordé pour la séquence, deux stratégies pédagogiques peuvent être envisagées. L’enseignant peut choisir de transmettre assez rapidement les notions utiles concernant cette excrétion urinaire ou, si le temps le permet, choisir d’engager avec les élèves la démarche d’investigation suivante.

« Matthieu est un jeune garçon qui a été diagnostiqué "insuffisant rénal". Tous les deux jours en moyenne, il doit se rendre à l'hôpital pour subir une dialyse*. Ce traitement est vital pour lui... Matthieu sait en quoi ce traitement est important pour qu'il se sente mieux mais ne comprends pas pourquoi il doit être réalisé aussi souvent».

*La dialyse permet de substituer aux reins et d'assurer certaines fonctions que les reins ne peuvent plus accomplir. La dialyse est une méthode de filtration du sang à travers une membrane.

Problème

Pourquoi est-il si important pour Matthieu de subir une dialyse aussi régulièrement ? 

Supports

Rappel schématique du fonctionnement d'une cellule avec mise en valeur des matières premières nécessaires et déchets liés à ses activités. Le schéma présenté intègre les déchets (urée /acide urique) issus de la dégradation des protéines.
Dissection légendée (réalisée par l'enseignant) d'un rein de porc. Cette dissection peut être présentée en parallèle avec une planche anatomique légendée. Elle informe sur les liens entre reins, sang, urine et vessie.
Tableau de composition du « sang entrant » (en amont) et « sortant » (en aval) du rein.
Document présentant l'urée, l'acide urique et précisant leur toxicité respective à courts termes en l'absence d'élimination de l'organisme.

Consigne

Après avoir exploité chacune des ressources présentées, explique à Matthieu, l'importance des reins pour le "bon fonctionnement" de l'organisme et la nécessité, pour lui, de subir une dialyse 3 fois par semaine.
Tu rédigeras pour cela un paragraphe scientifique en utilisant judicieusement des connecteurs logiques (mais, or, ainsi,...)

Activités

La prise de connaissance et la mise en lien des informations utiles de chaque ressource présentée amènent les élèves à rédiger un paragraphe scientifique présentant le rein, son rôle dans l’épuration du sang, la nature des déchets éliminés par voie rénale mais aussi et surtout la toxicité à courts termes de ces déchets. Il s’agit là d’un point que l’élève doit mettre en valeur pour justifier la dialyse régulière vitale pour Matthieu. 
Au moment de la phase de construction du paragraphe explicatif, l’enseignant pourra rappeler l’importance de l’emploi de connecteurs utiles pour structurer l’écrit et appuyer l’argumentation.

Production attendue

Paragraphe scientifique structuré avec mise en relation des informations utiles et mobilisation pertinente de connecteurs logiques.

Bilan

L’activité rappelle que le métabolisme et l'activité des cellules génèrent des déchets, toxiques lorsqu'ils s'accumulent. Leur élimination de l’organisme est vitale. L’appareil rénal est en charge de l’élimination des déchets azotés. (On pourra rattacher cette acquis au rappel de la vidéographie « Corpus : 1866, Fick et la source d’énergie du muscle » consultée en début de séquence. Le dosage de l’urée contenue dans les urines des deux physiologistes A. Fick et J.Wislicenus concernait bien un déchet de ce métabolisme azoté).
La projection de la vidéographie « Corpus : L’excrétion urinaire » permettra de conclure cette séance en permettant à certains élèves de formuler de nouvelles interrogations si nécessaire.

Séance 5

Durée

0h00

Situation déclenchante

Durant les quatre séances précédentes, les élèves ont engagé leurs démarches d’investigation pour explorer chaque grande fonction physiologique impliquée dans la nutrition de nos cellules.
La séance n° 5 présentée ici se propose de faire le point sur les acquis de l’ensemble de la séquence, les quatre séances précédentes en seraient donc la situation déclenchante.

Problème

Comment mettre en lien toutes les informations travaillées précédemment concernant la nutrition des cellules ? Comment mettre en avant le travail collaboratif des organes / appareils indispensables à la nutrition de nos cellules ?

Supports

Trame présentant un organisme en plein effort avec affichage schématique non légendé des organes / appareils étudiés.
Traces écrites / productions de l’élève concernant les études précédemment réalisées dans cette séquence pédagogique.
Vidéo : L’alimentation des cellules

Consigne

« En reprenant tous les points travaillés précédemment, rappelle l’implication de chaque organe / appareil dans la nutrition de nos cellules. Montre ensuite comment le travail d’équipe de ces organes / appareils assure le bon approvisionnement en matières premières de nos cellules et l’évacuation de leurs déchets cellulaires.» 
Ton étude prendra appui sur la trame schématique présentant l’organisme en activité (organisme en plein effort avec les organes / appareils étudiés déjà schématisés). Tu devras compléter cette trame en légendant les organes / appareils présentés et en affichant les informations essentielles qui montrent leur rôle dans la nutrition des cellules. Tu veilleras ensuite à insister sur les liens, les éléments qui révèlent un travail d’équipe de ces organes / appareils.

Activités

Chaque élève est ici amené, dans un premier temps, à consulter, à revoir les informations scientifiques récoltées durant les investigations menées précédemment. Depuis la première séance, les élèves ont étudié l'appareil respiratoire, l'intestin grêle, le système circulatoire, le muscle (comme exemple d'organe au sein duquel les cellules respirent pour produire leur énergie), les reins.
La phase de travail engagée ici consiste donc en un repérage et une sélection des informations utiles. Cette étape, réalisée en consultant ses propres traces écrites portées dans le cahier, constitue un moment important qui permet le rappel et la mémorisation active des notions scientifiques précédemment travaillées en classe.
Dans un second temps, chaque élève peut commencer à renseigner la trame schématique (support de la production élève). Il s’agit d’afficher les acquis en explicitant le rôle de chacun des appareils (ou organes) et en symbolisant le suivi du glucose et du dioxygène. L’activité proposée cherche à profiter de l'élaboration de cette synthèse pour mettre en valeur le travail en synergie des organes / appareils dans l'organisme et souligner le rôle primordial du système circulatoire pour la distribution du couple dioxygène / glucose et le transport des déchets issus du métabolisme cellulaire. La séquence vidéographique « Corpus : L’alimentation des cellules » peut alors être projetée pour asseoir ces points. Elle peut en particulier aider certains élèves à compléter ou à ajuster leur explicitation pour tel ou tel appareil / organe, notamment en ce qui concerne le vocabulaire requis.

Production attendue

Schéma fonctionnel légendé présentant explicitement la participation de chaque organe / appareil dans la nutrition des cellules et soulignant leur collaboration effective pour cette nutrition.

Bilan

La conduite de cette séance permet à chaque élève de prendre un peu de temps pour récapituler ses acquis concernant la nutrition des cellules. Ce réinvestissement s’opère à partir des travaux précédemment réalisés et des traces écrites dans le cahier. L’enseignant peut profiter de cette séance pour réaliser un diagnostic de l’état de ces acquis et porter les remédiations éventuelles si nécessaire. Le travail s’effectue dans un cadre formatif.
L’activité de synthèse constitue par ailleurs un exercice utile pour confronter les élèves à la prise de recul nécessaire pour mettre en avant un élément scientifique clé, ici l’importance du travail collaboratif des organes / appareils pour la nutrition des cellules. Un accompagnement ciblé des élèves en difficulté sera sans doute nécessaire pour leur permettre de réussir pleinement cette étape de l’activité.

Conclusion

Le scénario pédagogique envisagé ici propose des mises en situation au travers de tâches plus ou moins complexes. Les activités visent notamment à travailler progressivement la communication scientifique, la mobilisation de langages adaptés. Il s’agit de travailler la communication scientifique par le biais de la rédaction, de la construction de schémas légendés, mais aussi par le biais de l’oralisation.
Pour chacune des productions attendues, des critères et indicateurs de réussite clairs, ciblés en fonction du développement des capacités des élèves, doivent être proposés. Ces critères et ces indicateurs de réussite constituent des repères utiles pour comprendre les attendus.
Le scénario n’aborde pas les mécanismes associés au rejet du CO2, déchet de la respiration par le muscle (ou tout autre organe respirant). Ce point, abordé dans la séquence « Corpus : La respiration », peut être envisagé dans une évaluation sommative en travaux pratiques (montage expérimental avec muscle /eau de chaux / verrerie ou résultats Ex.A.0. utilisant une sonde à CO2). Les savoir-faire utiles peuvent se rapprocher de ceux travaillés avec les élèves dans la séance n° 1.

Vidéos utilisées

Suggestion de scénarios pédagogiques