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A - Première partie : Sciences de la Vie ( notée sur 8 points )
1) Des cultures de moisissures ( champignons microscopiques) ont été réalisées, et les résultats sont présentés ci-dessous ( les résultats représentent le développement des levures: +++ : levures abondantes,+ : peu abondantes, 0 : pas de développement) :
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milieux de culture |
lumière |
température |
résultats |
|
|
1 |
pain humide |
+ (présence) |
20°C |
+++ |
|
2 |
pain humide |
- (absence) |
20°C |
+++ |
|
3 |
pain sec |
+ |
20°C |
0 |
|
4 |
pain humide |
+ |
0°C |
0 |
|
5 |
pain humide |
+ |
70°C |
0 |
|
6 |
eau + gélose |
+ |
20°C |
0 |
|
7 |
eau + gélose + sels minéraux |
+ |
20°C |
+ |
|
8 |
eau + gélose + sels minéraux + sucre |
+ |
20°C |
+++ |
a - quelles connaissances peuvent être
dégagées par la mise en place de telles cultures ?
b - ces cultures expérimentales permettent de tester des
hypothèses émises à la suite d'un
problème scientifique;
- quelle peut être la question posée ?
- proposez 3 hypothèses pouvant être
vérifiées par ces expériences
c - analysez de façon rigoureuse les résultats, en
expliquant la méthode employée pour cette analyse.
2) Lorsque la nutrition des plantes vertes qui se nourrissent
uniquement d'éléments minéraux et qui
contiennent des matières carbonées est abordée,
se pose le problème de l'origine du carbone.
L'expérience suivante est réalisée : des tomates
sont cultivées dans des serres dont l'air confient plus ou
moins de dioxyde de carbone, toutes les autres conditions de culture
étant identiques; après 35 jours de culture, on mesure
la teneur en amidon des feuilles de tomate.
|
teneur de l'air en CO2 (en %) |
0,05% |
0,2% |
|
amidon (en % de matière sèche) |
2% |
12% |
a - cette expérience permet de tester une hypothèse;
laquelle ?
b - quelle conclusion pouvez-vous donner de l'analyse des
résultats? l'hypothèse proposée ci-dessus
est-elle vérifiée?
3) les 2 expériences suivantes précisent certaines
conditions à propos de la nutrition des plantes vertes :
- chez une plante verte, d'abord exposée à la
lumière puis mise à l'obscurité quelques jours,
on note aucune présence d'amidon dans ses feuilles;
- une plante verte laissée à l'obscurité pendant
quelques jours et dont les feuilles n'ont plus d'amidon, est
placée à la lumière; après quelques
heures, on note la présence d'amidon au niveau des
feuilles.
Ces deux expériences apportent des informations
supplémentaires sur la nutrition des plantes vertes,
lesquelles?
4) Pour récapituler les besoins nutritifs des plantes, proposez 2 schémas distincts qui permettraient de faire une synthèse sur la nutrition des plantes chlorophylliennes et non chlorophylliennes, en vous aidant des conclusions des questions précédentes.
Corrigé-type réponses aux
questions concepts / savoirs /
méthodes vocabulaire 1) a - Quels sont les facteurs
nécessaires (suffisant, indispensable) au
développement de ces champignons ? Le développement
désigne chez les pluricellulaires la phase qui
suit une phase de reproduction et conduit à une autre
phase de reproduction. Elle comprend au sens large des
mécanismes de division cellulaire (mitose) ou
multiplication, et des mécanismes d'accroissement de
la taille des cellules ou croissance (au sens
strict). Chez un organisme
unicellulaire (comme la levure) la croissance de chaque
cellule ne peut être visible à l'œil nu
par contre la multiplication cellulaire fait que la colonie
grossit et l'on peut alors parler de croissance coloniale.
De la même manière, chez une moisissure, la
croissance du mycélium résulte en fait
à la fois d'une croissance cellulaire et de
mitoses. L'autotrophie est un mode de
nutrition propre aux organismes qui trouvent la
matière nécessaire à leur croissance et
leur survie uniquement sous forme minérale (en
solution dans l'eau ou à l'état de gaz) :
c'est le mode de
nutrition de tous les végétaux chlorophylliens
capables d'effectuer la photosynthèse :
synthèse de leurs molécules organiques
(glucides, lipides, protides, acides nucléiques)
à partir d'eau de sels minéraux et de gaz
carbonique. L'hétérotrophie
est un mode de nutrition propre aux organismes qui trouvent
la matière nécessaire à leur croissance
et à leur survie sous forme organique et
minérale (les
substances organiques sont définies comme des
composés de carbone, hydrogène et
oxygène qui sont fabriqués parles êtres
vivants : la matière organique des êtres
vivants morts et en décomposition est
consommée par des organismes
décomposeurs). Les
animaux et les champignons sont hétérotrophes.
La notion de
facteur limitant (facteur du milieu
limitant la croissance d'un organisme) dépasse le
cadre du sujet. levure : les levures sont
des champignons (mycètes) unicellulaires (eucaryotes)
possédant un seul noyau et se reproduisant
alternativement selon le mode asexué par
bourgeonnement et selon le mode sexué par formation
de spores champignon (règne des
mycètes de la classification
en 5 règnes) :
organisme eucaryote uni ou pluricellulaire à paroi
(composée soit de cellulose (comme la paroi des
cellules des plantes) soit de chitine, le même sucre
que l'on retrouve dans la cuticule des arthropodes),
hétérotrophes, se reproduisant par
multiplication asexuée (scissiparité ou
bourgeonnement) et reproduction sexuée
(spores) moisissure : mycète
formant une colonie multicellulaire de filaments
(mycélium constitué de files de cellules) et
ne produisant pas d'élément reproducteur de
grande taille (champignon au sens courant ou carpophore
selon l'appellation biologique) milieu de culture :
environnement artificiel et contrôlé (par
l'homme) pour isoler, permettre la survie, la croissance, et
même la reproduction de certains organismes. Les
milieux de culture sont utilisés à des fins
expérimentale ou économiques. gélose : extrait
d'agar aux propriétés gélifiantes
utilisé pour la première fois sur les conseils
de Fannie Eilshemius Hesse,cuisinière experte en
confitures et épouse de Walter Hesse, un assistant de
Koch pour remplacer la gélatine utilisée dans
les premières cultures solidifiées (1882). b - Q : Quelles sont les conditions
de développement (humidité, substances
nutritives, lumière, température) d'un
champignon ? c - on compare 2 expériences
pour lesquelles un seul facteur varie - l'expérience
de référence à laquelle on compare les
autres (pour laquelle les facteurs sont fixes) est
appelée "témoin" - s'il y a
développement, tous les facteurs nécessaires
sont présents - s'il n'y a pas développement,
au moins un facteur nécessaire manque 1+2 : la lumière est
inutile 1+6: la gélose n'est pas un
milieu nutritif suffisant comme le pain Remarque: Tavernier: Cours : http://perso.libertysurf.fr/pst/svtiufm/nutritio.htm
2) a - l'augmentation de la teneur
en CO2 de l'air ambiant favorise la synthèse d'amidon
par la plante au niveau de ses feuilles L'analyse
expérimentale
réalisée ici prend la démarche
expérimentale à l'envers est est
extrêmement artificielle. 3)* l'amidon n'est pas
synthétisé à l'obscurité mais il
est par contre utilisé La photosynthèse est
la synthèse de matières organiques
réalisée grâce à l'énergie
lumineuse par les organismes phototrophes chlorophylliens
à partir de CO2 et d'éléments
minéraux en solution dans l'eau. 4) Les dessins montrant un
champignon (même avec un chapeau) et une belle plante
sont préférables à de simples
schémas avec des formes géométriques.
Les couleurs sont fortement conseillées.
références
Tout comme celle d'auxotrophie
(nécessité, pour certains organismes,
qualifiés d'auxotrophes, de trouver dans le milieu
certaines substances nécessaires à leur
croissance (facteurs de croissance comme certaines vitamines
par exemple) sous une forme directement
assimilable).
Le terme levure ne semble rien avoir à faire dans
ce sujet.
Sur des aliments
en décomposition comme le pain la principale
espèce de champignon est Rhizopus stolonifer, une
moisissure de l'embranchement des Zygomycètes, dont
le mycélium est formé de files de cellules
possédant de nombreux noyaux (cœnocytique) et
qui produit des spores contenues dans des petites masses
orangées. Cette moisissure sert de base à la
réalisation d'un aliment à base de grains de
soja décortiqués : le tempeh
indonésien.
Pour les micro-organismes (bactéries, unicellulaires
(Protistes) et champignons unicellulaires) on utilise soit
des milieux liquides, soit des milieux solides
(solidifiés par des gélifiants). Ces derniers
permettent notamment un isolement beaucoup plus facile des
souches lorsqu'elles forment des colonies.
Les produits gélifiants (formant un gel :
c'est-à-dire une structure en réseau
(réticulée) piégeant les
molécules d'eau) peuvent êtres des sucres comme
l'agar, agarose, cellulose, des protéines
(gélatine) ou encore de la silice.
L'agar et les carraghénanes (additifs alimentaires
signalés sous le code E 407) sont des sucres
complexes sulfatés aux propriétés
gélifiantes que l'on trouve dans les parois et
revêtements (mucilages) des algues rouges notamment
(genres Chondrus et Gigartinia par exemple).
Ils peuvent représenter 70% de la masse sèche
de l'algue. On considère que leurs
propriétés gélifiantes sont utiles pour
retenir l'eau autour des cellules lors de l'exondation,
à marée basse.
H1 : il a besoin d'eau
H2 : il a besoin de lumière
H3 : il se développe à 0°C ( attention
l'hypothèse doit être testée par une des
expériences proposées)
1+3 : l'eau est indispensable
1+4: pas de développement au froid (0°C) (le
froid empêche ou inhibe le développement)
1+5 : pas de développement au chaud
(70°C)
6+7 : le faible développement sur gélose avec
des sels minéraux indique soit une capacité du
champignon à utiliser les sucres de la gélose,
soit l'utilisation de substances minérales comme
éléments nécessaires à la
croissance
7+8 : les sucres et les sels minéraux constituent un
apport suffisant pour le développement du
champignon
Ce document était présenté dans le
Tavernier p 123 (mais il avait une légende
explicative où l'on précisait que la
gélose n'était pas utilisée par le
champignon) et le terme de levure était absent. On ne
demandait d'ailleurs que d'analyser les rôles de la
lumière et de la température.
- Les composants chimiques des êtres vivants : 1, 1, 2
~p 24-28)
- La construction de la matière vivante : 1, 1, 3 ~p
28-32)
- La nutrition des végétaux chlorophylliens :
1, 10 ~p 1la-120)
- La nutrition des végétaux non
chlorophylliens : 1, II ~p 121-127)
b - une teneur en CO2 multipliée par 4 provoque une
augmentation d'un facteur 6 de la quantité d'amidon
des feuilles de tomates
* l'amidon est synthétisé à la
lumière
+ champignons ou végétaux non
chlorophylliens : eau + sels minéraux,
matière organique (sucre, gélose ?), O2, CO2,
respiration
+ plantes ou végétaux chlorophylliens :
eau + sels minéraux, lumière, CO2,
matière organique (amidon), photosynthèse, O2,
respiration, CO2
B - Deuxième partie: Sciences de la Terre ( notée sur 4 points)
1) L'évaluation sommative, proposée dans le document
1, vous semble-t-elle en adéquation avec les contenus du
programme officiel ? justifiez votre réponse.
2) Quels sont les concepts sous-jacents ?
3) A quel(s) type(s) d'objectifs méthodologiques cette
évaluation fait-elle appel ? qu'en pensez-vous ?
4) Sous forme de tableau, proposez une analyse de cette production
d'élève, en mettant en évidence les
qualités et les erreurs.
5) En fonction des concepts donnés dans la question 2,
proposez un autre type d'évaluation sommative, faisant appel
à d'au~es objectifs méthodologiques?
Document 1 (réponses de l'enfant en
italiques et la note entre
parenthèses) Nom: MORGANE Classe:
CM2 1. Qu'est-ce que la géologie ? 2. Les roches appartiennent au règne .....
minéral 3 . Qu'est-ce qu'un fossile ? 4. Relie les ères géologiques aux grands
événements : 5. Les trois parties qui forment la terre sont : 1) des questions très
générales (1, 2) ne sont pas des objectifs de
ce cycle (3) mais peuvent se justifier comme
évaluation finale. La question 3 fait
référence à un objectif
spécifique clair du cycle 3. Les questions 4 et 5
font référence à des objectifs qui sans
être explicitement cités dans le programme
peuvent s'y conformer. 2) Cette question est bizarre par
la diversité des concepts et leur étendue,
étant donné le caractère très
général des questions. Géologie, le
monde de la nature, classification (règne), fossile,
paléochronologie (ère), grandes étapes
de l'évolution, structure interne du
globe... 3) Les objectifs
méthodologiques évalués sont
essentiellement une mémorisation mais la
formulation synthétique d'une
définition fait aussi appel à l'esprit de
synthèse, cela dépend de la forme qui a
été donnée par le maître. Il y a
aussi une évaluation de la capacité à
associer des repères chronologiques avec des
événements (ce qui est très contestable
du point de vue didactique : les ères
représentent des durées (temps abstrait)
extrêmement longues et déterminées
à partir des crises paléontologiques et des
grands changements stratigraphiques, alors que ce qui est
présenté comme des "événements"
doivent pour avoir un sens paléontologique être
formulés différemment ; par exemple : "premier
fossile attribué à l'homme daté de
l'ère ?"). 4) qualités défauts soin, orthographe,
écriture, réponses personnelles non
stéréotypées (?) imprécisions (1, 3
: des fossiles peuvent provenir de tout être
vivant), erreurs (règne humain mais c'est
une réponse didactiquement exacte ! les
associations du 4, mais je formule des
réserves sur la validité de ce type
d'associations (voir ci-dessus)...) 5) Proposer une évaluation
sur tous les concepts cités est impossible. D'une
façon très générale, si l'on
veut sortir de l'exercice mettant en jeu essentiellement la
mémoire on peut essayer d'évaluer
La géologie est la science
de la nature (1/2)
Les plantes appartiennent au règne....
de la
végétation
Les animaux et les hommes appartiennent au règne
..... humain (5/3)
Un fossile est une trace laisser
par les animaux (2/3)
ère primaire
-------------> apparition des hommes
ère tertiaire
--------------->
premiers fossiles
ère secondaire
--------------->
développement des mammifères
ère quaternaire
---------------->
règne des dinosaures
(0/4)
- au centre, ..... le
noyau
- autour, ....le
manteau
- à la surface, ....la
crôute (2,5/3)
* l'esprit de synthèse, (par exemple :
rédiger un texte de 5 lignes racontant la
découverte d'un fossile; ce qui suppose la
mémoire mais aussi d'autres capacités)
* la capacité à illustrer une notion
(dessiner un fossile, un animal disparu et justifier son
choix par une phrase qui explique quel était son
régime alimentaire et comment on le
connaît)
* et enfin la capacité à
réinvestir une notion (par exemple sur la
structure du globe, un petit exercice sur les séismes
était possible si le sujet avaité
été abordé en classe...).
DEUXIÈME VOLET : Sciences de la Vie (notée sur 8 points)
Les plantes se nourrissent ( premier volet) et se reproduisent, en donnant des graines pour les plantes à fleurs. Un enseignant d'une classe de CE2 se propose de déterminer les conditions de germination d'une graine (objectif cognitif prioritaire), et de développer les compétences suivantes : « émettre des hypothèses et concevoir les moyens de les vérifier. »
Les documents 2,3,4, ci-joints, extraits de manuels scolaires, présentent des expériences et constituent des pistes afin d'aider l'enseignant à atteindre l'objectif fixé et développer les compétences citées.
1 - Quels sont les prérequis qui vous semblent
nécessaires pour entreprendre cette étude ?
2 - vous proposez une progression d'activités mettant en
œuvre la démarche expérimentale.
Pour chaque activité, vous indiquerez sous forme de tableau :
l'objectif recherché, les consignes, la participation des
enfants...
3 - vous élaborerez une trace écrite destinée
aux enfants, à partir de leurs activités.
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Quelques conseils : je précise bien que pour la partie didactique, il ne peut s'agir d'une correction mais bien uniquement de conseils |
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1ère étape : faire la liste des concepts abordés dans cette question et de ses savoirs personnels
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2ème étape : on étudie les documents fournis
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3ème étape : on répond aux questions 1. les prérequis
dépendent bien évidemment de ce que vous avez
comme objectif. Comme toujours une expérience peut
servir à poser un problème et susciter
l'intérêt des enfants pour la construction d'un
concept (ici graine ou/et germination ou/et nutrition). Ou
bien, l'expérience peut servir à appliquer un
concept déjà construit avec les enfants et
montrer que le concept est bien en accord avec la
réalité.
A cette question je répondrais donc qu'à mon avis cette séance serait plutôt de type apprentissage de la démarche expérimentale (en s'appuyant sur la liste des compétences du cycle 3 proposant l'observation, l'analyse des phénomènes de la vie végétale et la mise en œuvre des étapes de la démarche expérimentale) et que le concept de graine-embryon serait déjà construit par ailleurs (concept au programme du cycle 3 dans le cadre du développement des plantes à fleurs). Avec un tel objectif spécifique les prérequis sont donc le concept de graine-embryon avec les étapes de la germination. Si l'on désire aborder les problèmes de réserves et de nutrition de la graine et de la jeune germination, il est indispensable que la nutrition des plantes chlorophylliennes ait aussi été étudiée auparavant. Les concepts concernant la graine-réserves et la graine-organe protégé pourraient ne pas être connus, ce qui permettraient de les aborder à l'occasion de cette séance. 2. progression proposée
: Objectifs spécifiques : notion de
graine-réserve et conditions internes
(appelé maturité) et externes
(appelées conditions) de la germination,
apprentissage de la démarche
expérimentale 1-faire émerger ou
poser le problème 2- préciser les
étapes de la démarche
expérimentale: cela peut se faire sur une
analyse d'expérience sur document ou bien
après avoir mis en place une
expérience libre ou encore avoir mis en
place soi-même une expérience dont les
conditions vont être analysées afin de
déboucher sur la mise en place des
expériences des élèves qui
seront alors à la fois une évaluation
de la compréhension de la démarche et
une libre expression de leur
ingéniosité. - une recherche des
paramètres à tester qui doivent
absolument être précisés pour
chaque expérience. La notion de
témoin est indispensable et,
personnellement, je suis plutôt partisan de
la présenter d'emblée plutôt
que de la faire émerger à tout
prix. 4 - la mise en place des
expériences par les enfants pour ce genre d'exercice
et sans faire référence
nécessairement à l'utilisation de
l'outil "cahier d'expérience" dans
l'esprit de "La Main à la Pâte" il est
nécessaire que chaque groupe note par
écrit toutes les étapes de la
démarche, les observations et les
conclusions. l'attente avec des
observations successives quelques semaines 5 - les mesures (chiffrer
les résultats) et
l'interprétation-conclusion il faut absolument éviter que le travail
de conclusion soit fait avant un travail minutieux
de mesure : toujours s'efforcer à exercer
les enfants à quantifier: nombre de graines
germées (pourcentage), taille en mm.... 6-synthèse, trace
écrite la rédaction (si
cela n'a pas été fait au
début) des étapes de la
démarche expérimentale et la
synthèse sur les conditions de germination
(c'est là que la transposition se fait pour
les paramètres non
étudiés). 7-
évaluation 3. trace écrite * la démarche
expérimentale est utilisée en
science expérimentale pour
acquérir de nouvelles connaissances sur
le monde réel. Elle est appelée
aussi hypothético-déductive
car elle repose sur des hypothèses et elle
utilise une forme de raisonnement qui est la
déduction. Elle comprend toujours 4
étapes : * la germination
(début de développement de la graine)
ne se fait que dans certaines conditions
précises qui varient selon l'espèce
de plante. Ces conditions sont
réalisées le plus souvent dans la
nature au début du printemps. La
graine ne germe que si elle est mûre.
Cette maturité est atteinte la plupart du
temps à la fin de la période froide
de l'hiver (cette période froide est
nécessaire pour beaucoup de graines).
Ensuite, la graine ne germe que si elle trouve de
bonnes conditions pour que la plantule (jeune
pousse) croisse : de l'eau (de
l'humidité mais il ne faut pas immerger la
graine dans l'eau), de la lumière, de
la chaleur et de l'air. Lors de la
germination la jeune plante se développe
à partir des substances organiques de
réserves de la graine puis, dès que
les premières feuilles vertes apparaissent
à la lumière, elle se nourrit
à partir de l'air et des substances
minérales prises dans la terre avec l'aide
de l'énergie du soleil. |
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