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Le travail présenté ici a été réalisé
dans plusieurs classes de seconde au cours de l’année scolaire
2002. Il a pris place après la partie "cellule, ADN et unité
du vivant " et avant la partie "l’organisme
en fonctionnement "
Il
nous apparaît indispensable au début de ce travail de connaître
les conceptions des élèves. Nous nous sommes attachés
à proposer aux élèves une situation très familière
aussi la consigne suivante leur a été distribuée :
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Pour
fonctionner, nos cellules et plus particulièrement nos cellules
cérébrales doivent recevoir en permanence du glucose.
Nous
mangeons un bonbon qui contient du glucose.
Quel
sera le trajet de cette molécule depuis notre bouche jusqu’à
nos cellules cérébrales ?
Vous
vous regroupez par groupes de 2 ou 3 élèves pour réaliser
ce travail et tentez de proposer un trajet.
Sur
une feuille, vous m’indiquerez les documents dont vous aimeriez
disposer pour vous aider à répondre à cette
question.
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Ce travail a été réalisé en fin de séance,
ce qui nous permet d’une part de pouvoir sélectionner les
conceptions les plus fréquentes donc les plus représentatives
mais également de prévoir les outils que nous pourrons donc
mettre à la disposition des élèves.
Quelques
groupes ont proposé un texte, la majorité des groupes a
cependant préféré représenter ce trajet à
l’aide d’un schéma.
Voici
ci-dessous quelques productions d’élèves, elles sont
tout à fait représentatives des productions obtenues au
niveau de ces différentes classes de seconde.
Les documents demandés par les élèves sont :
- Des encyclopédies.
- Des atlas
sur le corps humain.
- Des dictionnaires
sur les Sciences
- Des livres
sur l’appareil digestif.
- Des schémas
représentant le corps humain.
- Des documents
"sur l’intestin grêle et le gros intestin "
- Des articles
sur "Internet "
Il
est à noter qu’à aucun moment les élèves
ne demandent de documents précis relatifs à la circulation
du sang, au cœur voir au trajet d’une molécule alimentaire
au sein de l’organisme.
Production 1 :
le
glucose reste au niveau de l’appareil digestif, les élèves
n’envisagent pas une absorption de ce nutriment ; ces élèves
ont manifestement mémorisé une série de termes en
relation avec l’appareil digestif mais le concept de digestion n’est
absolument pas acquis.
Productions
2 et 3 :
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Production
2
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Production
3
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Elles
montrent
le passage du glucose dans le sang, Elles sont d’apparence différente
mais sont cependant construites à partir de la même conception
fausse : un tuyau relie directement l’intestin au cerveau ;
cette conception d’un "homme-tuyaux " est fortement
ancrée dans la tête des élèves, nous l’avons
retrouvée à l’occasion d’autres thèmes
d’études abordés en classe se 2°. Il est vrai
que cette conception apparaît tout à fait fonctionnelle.
Productions
4 et 5 :
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Production
4
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Production
5
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Au
niveau des deux dernières productions présentées,
le cœur (enfin !) apparaît ; Au niveau de la production
4, le glucose passe dans une veine et ceci au niveau de l’estomac,
le rôle essentiel de l’intestin grêle n’est pas
présenté, l’estomac est envisagé comme un organe
où se réalise un tri des aliments. Un réseau de veines
conduit directement le sang du cœur au cerveau. Le dernier dessin
est plus élaboré : le passage du glucose se fait au
niveau de l’intestin, la présence d’une importante surface
d’échange intestinale est soulignée ainsi qu’un
vaste réseau de capillaires à la fois au niveau de l’intestin
mais également au niveau du cerveau. Là aussi, le sang enrichi
en glucose monte directement au cerveau. Le cœur se situe en amont,
les élèves nous préciserons que les battements du
cœur permettent la remontée du sang de l’appareil digestif
jusqu’au cerveau.
Nous
constatons donc à travers ce travail que le niveau de connaissances
des élèves est très inégal. L’absorption
intestinale est mal, voir même pas du tout représentée.
Peu de groupes envisagent la nécessité d’une propulsion
du sang. Aucun groupe n’évoque le passage du sang au niveau
pulmonaire.
Il
est vrai que la question qui est posée aux élèves
est relativement complexe, en effet il convient que les élèves
maîtrisent correctement certains concepts essentiels en biologie
(digestion, circulation du sang…) pour pouvoir y répondre
correctement.
Faire
émerger les conceptions des élèves ne présente
guère de difficulté, mais utiliser ces conceptions afin
de permettre la construction d’un réel "savoir scientifique "
est une tâche fort délicate.
Ces
5 productions ont été présentées (sans classement
)aux élèves ; Ils prennent conscience de leur propre
représentation mais également de celles de leurs camarades.
Ils sont alors souvent étonnés voir amusés par ces
différentes productions.
Nous
allons alors tenter de modifier leur conception pour les amener à
une autre conception que nous pouvons formuler ainsi :
Le
glucose déposé dans la bouche emprunte le tube digestif,
il passe dans la circulation sanguine au niveau de l’intestin grêle.
Cette molécule est alors transportée par le sang. Par voie
sanguine, elle remonte vers la partie droite du cœur, atteint les
poumons, la partie gauche du cœur et grâce à l’importante
contraction du ventricule gauche, elle va être distribuée
à l’ensemble de nos organes et plus particulièrement
à nos cellules cérébrales. Des artères issues
de l’aorte permettent une arrivée rapide et importante de
cette molécule au niveau cérébral.
Pour atteindre notre
objectif, nous avons proposé des situations
de rupture,
en voici quelques exemples :
- Si
le glucose (les nutriments) se "contente " de parcourir
le tube digestif. Alors, comment justifier la nécessité
de s’alimenter ? Pourquoi peut-on mourir de faim ?
- Comment
une molécule provenant du milieu extérieur va-t-elle pouvoir
atteindre un organe interne et ceci en un laps de temps très
rapide ?
- Par
quelle "vertu magique ", le sang enrichi en glucose,
peut-il atteindre le cerveau, organe situé au-dessus de l’intestin ?
Les
élèves sont à nouveau répartis en groupes
et un certain nombre d’outils leur sont proposés. Parmi
ces outils, des documents sont distribués, la nature de ces documents
est liée aux contenus de leur représentation initiale
- Données
chiffrées sur la surface d’échange intestinale (épaisseur,
vascularisation …)
- Schémas
mettant en évidence le rôle essentiel des cellules intestinales
et le passage du glucose au niveau de leur membrane plasmique.
- Précisions
sur les fonctions de l’estomac …
- Texte
précisant que le transport du glucose se réalise au niveau
du plasma. Un nombre important d’élèves pensent que
ce transport est assuré par les globules rouges ! une confusion
certainement liée aux conditions de transport du dioxygène.
- Données
chiffrées sur le rythme cardiaque, le débit cardiaque…
C’est
ici qu’un travail plus ciblé sur le cœur s’impose,
c’est donc dans le cadre de ce sujet au choix que l’observation
et la dissection d’un cœur de mammifère sont réalisées.
Nous
insisterons sur les éléments suivants :
- connexions
vasculaires entre les organes (et donc l’intestin grêle)
et la partie droite du cœur
- connexions
vasculaires entre le ventricule gauche et le cerveau via l’aorte
et les carotides ; Dimensions importantes de ce ventricule (épaisseur
de sa paroi, volume).
- séparation
totale entre la partie droite et gauche du cœur.
- Passage
au niveau pulmonaire du sang riche en glucose. Le sang, rechargé
en dioxygène au niveau des poumons atteint la partie gauche du
cœur.
Le
rôle essentiel des valves imposant un sens unique à la circulation
est soulignée à l’aide d’une cassette vidéo : " Le
cœur "
Les
élèves doivent donc progressivement modifier, compléter
leurs représentations initiales.
Quelques
groupes complètent tout simplement leurs productions ; pour
d’autres, ils doivent réaliser un véritable travail de
déconstruction, de modification en profondeur de leur conception
initiale. Ce travail prend certes, un certain temps, mais cette étape
du travail nous semble tout à fait essentielle.
Chaque
groupe propose alors au tableau un nouveau schéma du trajet emprunté
par la molécule de glucose, une analyse collective est
ensuite réalisée, elle permet l’élaboration
d’un modèle explicatif de ce trajet.
Une
synthèse écrite individuelle leur est demandée, synthèse
qui permet de s’assurer que le modèle explicatif est bien
compris par tous.
Il
leur enfin demandé de procéder (à la maison) à
l’analyse de leur représentation initiale en indiquant
les points qui leur semblent positifs ou négatifs (incomplets
ou faux). Voici quelques exemples d’analyses proposées
par les élèves :
- " Dans
notre dessin le glucose ne passe ni par l’intestin, ni par le cœur
et les poumons, on a dit qu’il passait par la colonne vertébrale
ce qui est totalement faux "
- "
Le glucose ne passe pas par la trachée mais par l’œsophage,
l’absorption a lieu dans les intestins et non dans l’estomac.
On savait pas que le cœur est en 2 parties. Par contre notre cerveau
est bien placé. ( J’ai eu faux parce que je ne connais pas
le corps humain )"
- "
On a réussit à représenter le chemin du glucose
dans l’appareil digestif, on a bien marqué que le passage
du glucose au sang se fait au niveau de l’intestin grêle,
on a précisé que c’est le sang qui va transporter
le glucose jusqu’au cerveau. Mais notre dessin est totalement flou
(incomplet) on ne voit pas ce qui se passe au niveau du cœur, quand
on a écrit le trajet du glucose, on a oublié de le faire
passer par le cœur, on n’a pas fait passer le sang par les
poumons "
- " Nous
avons fait une faute car le glucose ne passe pas par la paroi de l’estomac,
notre représentation est trop compliquée mais aussi incomplète.
On a jamais dit que le glucose passe dans le sang "
- " Sur
notre dessin on n’a pas mis des artères qui vont jusqu’à
notre cerveau, il aurait fallu mettre le cœur car c’est le
muscle principal qui envoit le sang vers les autres muscles et le cerveau ;
il aurait fallu mettre les poumons car c’est grâce au dioxygène
récupéré dans les poumons et au glucose que se
fabrique l’énergie "
Bilan :
Ce travail a tout à fait intéressé les élèves
et ceci à chaque phase du travail, les raisons de cet intérêt
sont certainement liées au fait que la situation de départ
qui leur est proposée est une situation qu’ils vivent au quotidien,
également au fait qu’ils travaillent sur leurs propres représentations,
représentations qu’ils vont eux-mêmes progressivement
modifier. Ils apprécient d’être répartis en groupes,
modalité qui se retrouve en permanence dans le monde du travail.
Le
thème de ce sujet au choix (SAC) permet une prolongation de la
partie "cellule, ADN et unité du vivant " :
on étudie le trajet d’une molécule organique vers un
organe constitué d’un ensemble de cellules hétérotrophes ,
les cellules cérébrales.
L’augmentation du rythme cardiaque liée à l’activité
sportive sera étudié après ce SAC ainsi que distribution
du sang au niveau des organes et ceci grâce au réseau des
capillaires.
Un
autre mode de communication dans l’organisme sera envisagé
lors de l’étude du contrôle nerveux des activités
cardiaque et respiratoire pendant l’effort.
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