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CRPE 1999 - Académie de Paris

PREMIÈRE PARTIE (8 points)

Question 1 (2 points)
A partir des documents 1 et 2, indiquez quelles sont les modifications physiologiques induites par une activité physique.

Question 2 (l point)
Quelles relations établissez-vous entre ces modifications physiologiques et l'activité musculaire.

Question 3 (2 points)
A partir du document 3, dressez un tableau comparatif des valeurs du débit cardiaque chez l'homme et chez la femme en fonction de l'activité physique. Quelle est votre conclusion ?
On vous rappelle que le débit cardiaque est le volume de sang éjecté par chaque ventricule pendant 1 minute et que le volume de l'ondée systolique correspond au volume de sang éjecté par un ventricule à chaque battement.

Question 4 (2 points)
a) A partir des documents 4 et 5, à votre avis, quelles modifications induites par l'entraînement physique vous semblent permettre d'améliorer les performances sportives.
b) A niveau d'entraînement égal, quels éléments, selon vous, justifient les différences de performances entre les hommes et les femmes ?

Question 5 (1 point)
Le document 6, extrait adapté de la revue « Le quotidien du médecin » (mai 94), apporte des informations sur le régime alimentaire conseillé à un sportif de haut niveau. Ce régime est parfaitement adapté à la pratique d'un sport d'endurance tel que le marathon. Justifiez cette affirmation.

DEUXIÈME PARTIE (4 points)

Avant d'aborder l'étude des fossiles, un maître de CM propose à ses élèves de répondre à la consigne suivante : « Pour toi, qu'est-ce qu'un fossile ? Explique comment il s'est formé ».
Le document 7 présente quelques unes des productions des élèves.

Question 1 (2 points)
Quelles notions semblent acquises par les élèves ?

Question 2 (2 points)
Quelles sont les erreurs et imprécisions que révèlent ces productions d'élèves ?

VOLET 2 : APPROCHE DIDACTIQUE (8 points)

Dans une classe de CM2, une enseignante souhaite aborder l'étude de la respiration. Elle programme tout d'abord une séance d'éducation physique.

Question 1 (l point)
Quel peut être l'intérêt d'une telle séance placée en début de progression ?

Question 2 (2 points)
Proposez, pour cette séance d'éducation physique, une activité en rapport avec la respiration.
Précisez-en les objectifs.

Question 3 (l point)
Pour construire les séances suivantes, l'enseignante a retenu les documents A à D.
Indiquez les notions scientifiques auxquelles font référence ces documents.

Question 4 (3 points)
A l'aide des documents fournis, proposez la progression que vous adopteriez pour étudier la respiration humaine avec des élèves de CM2. Vous préciserez pour chaque étape les activités des élèves.

Question 5 (1 point)
En tenant compte de la progression construite au cours de la question précédente, proposez un exemple de trace écrite à laquelle on peut aboutir au terme de l'étude de la respiration humaine.

La consommation maximale en dioxygène correspond à la quantité maximale de dioxygène susceptible d'être prélevée au niveau des poumons, transportée par le système cardio-vasculaire et utilisée au niveau des muscles, par unité de temps et par unité de poids.

Pour un adulte peu entraîné, elle varie :
- chez un homme : entre 45 et 50 mL/min./kg
- chez une femme : entre 35 et 40 mL/min./kg.

Consigne donnée par le maître : « Pour toi, qu'est-ce qu'un fossile ? Explique comment il s'est formé. »
Voici les réponses apportées par quelques élèves de la classe.

Montpellier (sujet-corrigé) // Orléans-Tours (sujet-corrigé) // Paris (sujet-corrigé) // Toulouse (sujet partiel) // X (sujet partiel)

Paris - Éléments de correction et barème

Premier volet : compétences disciplinaires ( 12 points) Première partie (8 points) Question 1 (8 points) . Modifications relatives au système respiratoire (0,5 point) : les volumes d'air inspiré et expiré à chaque mouvement et le rythme respiratoire augmentent avec la puissance de l'effort fourni. . Modifications relatives au système circulatoire (1 point) : - le volume de sang chassé à chaque battement du cœur et le rythme cardiaque augmentent. avec la puissance de l'effort. Cependant pour un effort physique de puissance supérieure à 500 W, le volume de sang chassé à chaque battement du cœur diminue alors que le rythme cardiaque augmente toujours ; - lors d'un exercice physique, le débit sanguin augmente fortement au niveau des muscles actifs et du cœur. Il se maintient à un niveau constant au niveau du cerveau et de la peau. En revanche, il diminue au niveau des organes non sollicités tels que ceux appartenant au système digestif On observe donc une dérivation de la masse sanguine vers les territoires actifs de l'organisme-. Question 2 (1 point) Conditions nécessaires à toute activité musculaire : . approvisionnement du muscle en nutriments (glucose et O2). . élimination des déchets résultant du travail musculaire (CO2, acide lactique) Lors d'un effort physique ces conditions sont remplies du fait : - d'une absorption plus importante d'oxygène à la suite d'une augmentation du débit respiratoire, - d'une augmentation du débit cardiaque, - et d'une circulation sanguine accrue au niveau du muscle (voir document 2) liée à une distribution différentielle de la masse sanguine. Question 3 (2 points) Débit cardiaque (mL/min.) = Fréquence cardiaque (coups/min.) x Volume de l'ondée systolique (mL/coup). Les valeurs de la fréquence cardiaque et du volume de l'ondée systolique doivent être lues sur les graphes correspondants. Fréquence cardiaque : Repos Marche rapide Course lente Course de fond Effort max. Homme 60 68 88 112 144 Femme 68 88 148 168 188 Volume de l'ondée systolique : Repos Marche rapide Course lente Course de fond Effort max. Homme 76 82 100 119 126 Femme 74 80 88 100 105 Débit cardiaque (en L/min) : Repos Marche rapide Course lente Course de fond Effort max. Homme 4,6 5,6 8,8 13,3 18,1 Femme 5 7 13 16,8 19,7 Conclusion : - quel que soit le sexe, le débit cardiaque augmente avec l'intensité de l'effort ; - le débit cardiaque est plus élevé chez les femmes que chez les hommes, quel que soit l'effort fourni. Question 4 (2 points) (a) (1 point) L'entraînement physique induit des modifications anatomiques chez un homme (document 4) : - augmentation du poids du cœur et de son volume d'où une augmentation du volume d'éjection systolique. - augmentation de l'épaisseur des parois du cœur d'où une augmentation de la puissance le contraction du muscle cardiaque. En outre, l'entraînement améliore la capacité maximale en O2 d'où un meilleur approvisionnement du muscle. (b) (1 point) Les différences de performances entre les hommes et les femmes peuvent s'expliquer par : - des différences anatomiques (poids du cœur, épaisseur des parois) conduisant à un volume cardiaque et à un volume d'éjection systolique plus faibles chez les femmes ;+ augmentation de fréquence cardiaque chez les femmes - des différences de consommation maximale en O2 (plus faible chez les femmes) qui semblent liées à des différences de concentration en hémoglobine, pigment responsable du transport de l'oxygène dans le sang. Question 5 (1 point) Avant le marathon et au cours du dernier repas avant l'épreuve, la consommation de pâtes, riches en sucres lents, permet la constitution de réserves de glucides qui permettront d'assurer le fonctionnement musculaire. Le dernier repas doit être pris suffisamment tôt avant le début de la course pour que la digestion soit presque terminée. La digestion diminue en effet la vigilance et surtout les capacités musculaires car elle mobilise pendant plusieurs heures un important débit sanguin au niveau intestinal. La consommation d'eau, avant mais surtout après l'épreuve, a pour fonction d'empêcher la déshydratation. L'usage de boissons très sucrées après le marathon permet de reconstituer très rapidement les stocks de glycogène. Deuxième partie (4 points) Question 1 (2 points) Notions qui semblent acquises par les élèves : - un fossile est une trace ou un reste d'être vivant (tous) - cette trace ou ce reste d'être vivant est resté en place (Sophie, Maxime, Raphaël) - notion de formation du fossile entrevue par certains élèves (Sophie, Raphaël) - idée que la formation d'un fossile se déroule sur une certaine durée (Sophie, Raphaël). Question 2 (2 points) Erreurs ou imprécisions : - idée que les fossiles sont exclusivement des restes ou des traces d'animaux - problème d'échelle de temps pour le phénomène de fossilisation (« depuis longtemps » Sophie ; « au bout de quelques jours » Raphaël) - les relations entre fossiles et roches ne sont pas claires. Deuxième volet : approche didactique ( 8 points) Question 1 ( 1 point) Intérêt de la séance d'éducation physique : - situation déclenchante motivante pour aborder l'étude de la respiration - amène les élèves à la découverte de leur corps en ce qui concerne les manifestations externes de la respiration. Question 2 ( 2 points) Exemple de quelques activités m rapport avec la respiration pouvant être conduites lors de la séance d'éducation physique : (1 point pour l'activité proposée) - On peut par exemple accepter les propositions suivantes : - constater que la respiration est automatique en observant les mouvements de la baie thoracique d'un camarade allongé au sol - mesurer le périmètre de la cage thoracique d'un camarade en fin d'inspiration et en fin d'expiration de façon à prendre conscience de l'amplitude des mouvements respiratoires - évaluer son rythme respiratoire au repos puis après un exercice physique et comparer les résultats à ceux des camarades Pour l'activité proposée, le candidat devra préciser les objectifs cognitifs, méthodologiques et éventuellement les objectifs comportementaux (1 point). Question 3 ( 1 point) Notions scientifiques sous-jacentes : - document A : vascularisation importante au niveau des alvéoles pulmonaires favorisant les échanges gazeux entre le contenu des alvéoles et le sang ; - document B : variation de composition en gaz entre l'air inspiré et l'air expiré ; - document C : mécanismes de la ventilation pulmonaire ; - document D : trajet de l'air depuis les narines ou la bouche jusqu'aux poumons, échanges gazeux respiratoires au niveau des poumons, distribution des gaz respiratoires dans l'organisme : l'oxygène, des poumons vers les organes, le gaz carbonique, des organes vers les poumons, variations du rythme respiratoire en fonction de l'activité physique. Question 4 : (3 points) Cohérence de la progression : 1 point Précision des objectifs cognitifs et méthodologiques : 1 point. Choix des supports et des activités des élèves : 1 point. ` Question 5 ( 1 point) Exemple de trace écrite : L'homme respire grâce à ses poumons. L'air entre et sort de son corps par le nez et par la bouche. Ce sont les mouvements de la cage thoracique qui permettent la circulation de l'air. L'ai inspiré fournit de l'oxygène qui passe dans le sang au niveau des poumons. L'oxygène permet aux organes de fonctionner. Le sang transporte aussi du gaz carbonique produit par les organes. Ce gaz carbonique est ensuite éliminé par les poumons.