sciences fichesconnaissances c2c3

8/8/2019 Sciences Fichesconnaissances c2c3

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collection coleDocuments dapplication des programmes

Fiches connaissancescycles 2 et 3

Ministre de la Jeunesse, de lducation nationale et de la RechercheDirection de lenseignement scolaire

Centre national de documentation pdagogique

applicable la rentre 2002


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CNDP, octobre 2002

ISBN : 2-240-00995-0

ISSN : 1635-8864

Suivi ditorial : Christianne Berthet

Secrtariat ddition : lise Goupil

Maquette de couverture : Catherine Villoutreix

Maquette et mise en pages :Atelier graphique

Ce document rsulte de lactualisation des Fiches connaissancesdiffuses en mai 1998 dans les circonscriptionsdu premier degr. La premire version de ces fiches a t rdige par :

Jean-Michel BRARD inspecteur gnral de lducation nationalePierre ANTHEAUME professeur agrg de sciences naturelles au centre de Livry-Gargan

de lIUFM de Crteil, chercheur au Lirest

Marc ANTOINE professeur agrg de sciences physiques au centre de Cergy-Pontoisede lIUFM de Versailles, chercheur lINRPAnnick CHAUZEIX inspectrice de lducation nationale Mru dans lOiseFrancine MALEXIS inspectrice de lducation nationale Fourmies dans le Nord (en mai 1998)

La coordination de ce travail avait t assure par Patrick Bernard, direction de lenseignement scolaire.

Cette ractualisation a t effectue par :

Roger BASTIEN inspecteur de lducation nationale Saint-MaurJack GUICHARD directeur adjoint de lIUFM de Paris

Pascal IGNACE directeur dcole dapplication Aulnay-sous-BoisClaudine LARCHER professeur des universits, Institut national de la recherche pdagogiqueFrancine MALEXIS inspectrice dacadmie inspectrice pdagogique rgionale dans

lacadmie de LilleYves QUERE Acadmie des sciences

Jean-Michel ROLANDO professeur formateur au centre de Bonneville de lIUFM de Grenobledith SALTIEL matre de confrences, Institut national de la recherche pdagogique /

universit Paris 7Jean-Pierre SARMANT inspecteur gnral de lducation nationale

sous la responsabilit de Philippe Joutard, prsident du groupe dexpertssur les programmes de lenseignement primaire.

Coordination : Jean-Marc Blanchard, bureau du contenu des enseignements,direction de lenseignement scolaire.


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Sommaire

Introduction ......................................................................................................................................................... 5

Fiche 1. tats de la matire et changements dtat ......................................................................................... 7

Fiche 2. Mlanges et solutions ........................................................................................................................... 10

Fiche 3. Air ........................................................................................................................................................... 12

Fiche 4. Stades de la vie dun tre vivant ......................................................................................................... 14

Fiche 5. Fonctions communes des tres vivants ............................................................................................. 15

Fiche 6. Besoins des vgtaux ........................................................................................................................... 16

Fiche 7. Divers modes de transmission de la vie ............................................................................................. 17

Fiche 8. De lordre dans le monde vivant .............................................................................................................. 19

Fiche 9. volution des tres vivants ................................................................................................................... 21

Fiche 10. Rle et place des tres vivants dans leur milieu ................................................................................. 22

Fiche 11. Mouvements et dplacements ......................................................................................................... 23

Fiche 12. Nutrition animale et humaine : digestion et excrtion ................................................................... 24

Fiche 13. Nutrition animale et humaine : respiration et circulation ............................................................... 25

Fiche 14. Transmission de la vie chez les tres humains ..................................................................................... 26

Fiche 15. ducation la sant ................................................................................................................................. 27

Fiche 16. nergie ................................................................................................................................................. 29

Fiche 17. Lumire et ombres .............................................................................................................................. 31

Fiche 18. Points cardinaux et boussole ............................................................................................................ 33

Fiche 19. Mouvement apparent du Soleil ......................................................................................................... 35

Fiche 20. Rotation de la Terre sur elle-mme .................................................................................................. 37

Fiche 21. Systme solaire et Univers ................................................................................................................. 39

Fiche 22. Manifestations de lactivit de la Terre ............................................................................................ 41

Fiche 23. lectricit .............................................................................................................................................. 42

Fiche 24. Leviers et balances .............................................................................................................................. 44

Fiche 25. Transmission de mouvements ................................................................................................................. 45

Fiche 26. Technologies de linformation et de la communication ................................................................. 47


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Fiches connaissances cycles 2 & 3 5

Introduction

Ces vingt-six fiches sefforcent dexprimer, en des termes accessibles des lvesscolariss lcole lmentaire, les principales connaissances scientifiques sous-jacentesaux diffrents chapitres du programme Dcouvrir le monde (cycle des apprentissagesfondamentaux) et Sciences et technologie (cycle des approfondissements).

Ces fiches ne constituent en aucune manire un manuel denseignement des sciences lcole primaire. Notamment, la dmarche pdagogique, les choix des situations

concrtes servant de support lactivit, la description et la ralisation dexpriencessont dlibrment absents de ces documents. Il est clair, en particulier, que le paragrapheconnaissances de chaque fiche ne prend sens pour les lves que lorsquils construi-sent ces connaissances au cours de la dmarche pdagogique active guide par le matre.Un expos magistral du contenu de ces fiches serait en contradiction avec les recom-mandations du programme 2002 et celles du plan de rnovation de lenseignement dessciences engag en juin 2000. Il importe par ailleurs dobserver quil ny a pas (et quilnest sans doute pas souhaitable quil y ait) correspondance terme terme entre un libelldu programme, une situation concrte, une fiche connaissance et une exprience rali-se par les lves.On notera enfin que certaines notions difficiles aborder lcole primaire ne sontpas dveloppes. Ainsi le programme mentionne-t-il Utilisation de thermomtres

dans quelques situations de la vie courante sans chercher approfondir la notionde temprature.

Conues comme un outil daide au travail des enseignants et des quipes pdagogiques,certaines fiches peuvent, dans leur partie connaissances, apporter au matre uneaide pour laborer avec les lves la formulation des conclusions rsultant des activitsdinvestigation menes en classe. Chaque fiche recense galement quelques difficultsprovenant des liens ou des confusions entre les termes employs dans le domainescientifique et le vocabulaire courant. Ces liens constituent souvent un obstacle lacomprhension par les lves des rsultats obtenus lors de la dmarche scientifique.

Ces fiches connaissances, associes au programme 2002, sont une mise jour et uneextension des fiches rdiges loccasion de la publication des programmes de 1995, qui

ont t envoyes dans toutes les circonscriptions du premier degr le 29 mai 1998 parle directeur de lenseignement scolaire. Cette nouvelle version a t labore sous laresponsabilit de la commission charge de la rdaction des rubriques Dcouvrir lemonde et Sciences et technologie des programmes 2002. Elle a bnfici de larelecture de membres de lAcadmie des sciences.


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Fiche connaissance 1 tats de la matire et changements dtat 7

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courant

Dans le vocabulaire courant : solide soppose souvent fragile ou mou, et non liquide et gazeux ; gaz dsigne surtout le gaz combustible utiliscomme moyen de chauffage domestique; lexpression eau gazeuse ne dsigne pas deleau dont ltat physique est ltat gazeux, maisde leau dans laquelle est dissous du dioxyde decarbone; le mot fondre est souvent employ la place dese dissoudre : on dit le sucre fond dans leau aulieu de se dissout dans leau. Il ne sagit pas ici

dun changement dtat mais dune dissolution (voirfiche no 2 Mlanges et solutions pour ces deuxderniers points) ; le mot vapeur dsigne dautres gaz que la vapeurdeau (vapeur dalcool, dther...).

Difficults provenantdes ides pralables des lvesPour les lves, la glace, leau et la vapeur deausont trois substances diffrentes. Cette reprsenta-tion est issue des diffrences perceptives entre ces

trois tats. Elle est renforce par le vocabulaireusuel (sous chacun de ses trois tats, leau porte un

nom diffrent) et par certaines habitudes pdago-giques qui consistent prsenter leau comme le

prototype de ltat liquide, alors que cest lair quiest prsent comme le prototype de ltat gazeux.Les lves ne possdent pas totalement lide deconservation et ont du mal, gnralement, admettre lexistence de quelque chose dinvisible.Cette difficult se manifeste dans le cas des gaz ettout particulirement dans celui de la vapeurdeau. Lorsque de leau svapore, les plus jeuneslves peroivent ce phnomne comme magiqueet pensent tout simplement que leau a disparu.Les plus gs prtendent souvent que leau, ensvaporant, sest transforme en air.Lors de lbullition, de grosses bulles de vapeur

deau se forment dans le liquide, remontent la sur-face et schappent. De nombreux lves pensentque ce sont des bulles dair.Lorsque leau bout, on voit en gnral un brouillardau-dessus du rcipient. Ce brouillard est constitu defines gouttelettes deau rsultant de la condensation dela vapeur deau dans lair froid au-dessus du rcipient.Les lves appellent souvent ce brouillard fume,alors quune fume comporte de fines particulessolides, ce qui nest pas le cas ici. Ils appellent aussi cebrouillard vapeur, alors que la vapeur deau est ungaz invisible. Ils appellent galement ce brouillard

bue, alors que le mot bue dsigne plutt les finesgouttelettes deau qui se dposent sur un objet froid.

tats de la matireet changements dtat

Programme

Cycle 2 :

La matireUtilisation de thermomtres dans quelquessituations de la vie courante.Leau dans la vie quotidienne: glace, eau liquide,observations des processus de fusion et de soli-dification, mise en relation avec des mesures detemprature.

Cycle 3 :

La matiretats et changements dtat de leau : fusion,solidification, bullition, tat gazeux de leau,vaporation, condensation, facteurs agissant surla vitesse dvaporation.ducation lenvironnementLe trajet et les transformations de leau dans lanature.

FICHE 1


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Fiche connaissance 1 tats de la matire et changements dtat8

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulations

Lorsquon chauffe de leau dans un rcipient, onobserve avant lbullition de petites bulles dair (ini-tialement dissoutes dans leau) qui schappent deleau. Ce nest quen poursuivant le chauffage quelon voit apparatre de grosses bulles de vapeurdeau qui caractrisent lbullition.La mise en vidence de la temprature de fusion-solidification de leau pure ncessite un mlangeintime de glace et deau en quilibre. Si la quantitde glace est trop faible, la temprature natteindrapas lquilibre. Si la glace nest pas pile (parexemple lorsquon utilise un glaon), la tempraturerisque de ne pas tre homogne dans tout le rcipient.Lorsquon mesure la temprature dbullition deleau lcole, il est rare de trouver 100C. La tem-prature dbullition est affecte par la prsence de

substances dissoutes (leau du robinet nest pas pure)et par la pression atmosphrique qui dpend, en par-ticulier, de laltitude. Dans les rgions montagneuses,leau pure bout une temprature lgrement inf-rieure 100 C. Les thermomtres usuels que lescoles peuvent se procurer sont souvent immersiontotale. Cette condition dutilisation est rarementpossible pour mesurer la temprature dbullition deleau. Lindication fournie par le thermomtre pr-sente alors une erreur (par dfaut) de quelques degrs(ce qui nest pas fondamental si lon se rfre laformulation prvue par le programme o lon vise

essentiellement montrer que la temprature resteconstante au cours de lbullition de leau pure).La mise en vidence de la conservation de la masselors de la fusion de la glace ncessite dessuyer labue, issue de lair ambiant, qui se condense sur lesparois extrieures du rcipient contenant la glace.Sans cette prcaution, lquilibre dune balance detype Roberval est rapidement rompu.

Connaissances

La glace, leau liquide et la vapeur deau sont troistats physiques de leau. On met en vidence sur

lexemple de leau les caractristiques des principauxtats de la matire : les solides ont une forme propre;les liquides scoulent ou adoptent, au repos, laforme des rcipients qui les contiennent, leur sur-face libre tant alors horizontale; comme les liquides,les gaz coulent et prennent la forme des rcipients,mais contrairement aux liquides, ils en occupent latotalit du volume. Leau gle (ou reste solide) lorsque elle est porte une temprature infrieure 0C et, rciproquement,la glace fond (ou leau reste liquide) lorsquelle est por-te une temprature suprieure 0C. Le mlange

intime de glace et deau ltat liquide est 0C. Lamasse se conserve au cours de cette transformation.

lair libre et dans les conditions usuelles, leaubout une temprature fixe voisine de 100C. Lavaleur de celle-ci nest affecte ni par la dure duchauffage ni par la puissance de la source. Lbullitionse caractrise par la transformation deau liquide envapeur deau se produisant dans tout le volume duliquide. Cest cette condition quelle saccompagnede la constance de la temprature.La vapeur deau prsente dans lair ambiant, tatgazeux de leau, est imperceptible nos sens. Le passage de ltat liquide ltat gazeux peut seproduire seulement en surface : cest lvaporation. Lephnomne est alors plus lent et se produit toutetemprature (en dessous de 100C). Au cours dunevaporation, leau ne disparat pas. Elle se transformeen vapeur deau qui se mlange lair ambiant.Au cours dune condensation, leau devient visiblemais elle tait prsente dans lair sous forme devapeur invisible avant de se condenser.

Pour en savoir plus

Ltude de leau conduit distinguer trois tats etseulement trois (solide, liquide, gazeux). Le sable coule, mais la surface libre obtenue nestpas forcment horizontale ; ce nest donc pas unliquide. Les nuages sont constitus de vapeur deau, defines gouttelettes deau liquide et/ou de petits cris-taux de glace. Le caractre constant de la temprature tout au

long de la fusion et de lbullition (palier de temp-rature) est une proprit gnrale des changementsdtat dun corps pur.La classification prcdente et les proprits quilaccompagnent ne sappliquent quaux corps purs :le chocolat, par exemple, peut tre solide ou liqufi(fondu), mais il ne sagit pas dun changement dtatphysique, le chocolat ntant pas une substance pure(en particulier, cette transformation ne seffectuepas temprature constante). Cette classificationprsente des exceptions (substances qui, chauffes,subissent une modification chimique avant dechanger dtat) et des limites : elle ne prend pas

en compte ltat de certaines substances quuneclassification plus labore envisagerait (vitreux,cristallin, dissous, cristaux liquides, plasma...).La gnralisation aux autres corps purs demanderaitde sappuyer sur dautres exemples. Or, la grandemajorit des matriaux usuels, connus denfants demoins de douze ans, ne sont pas des corps purs. Lesexemples de corps purs pouvant tre montrs ouvoqus lcole sont assez peu nombreux, ce quijustifie de reporter cet objectif au collge.Le fait que toute substance (ou presque) puisse exis-ter sous chacun des trois tats reste donc au niveau

de lcole une gnralisation plutt dogmatique, cequi ne veut pas dire quil ne faut pas lintroduire.


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Fiche connaissance 1 tats de la matire et changements dtat 9

lcole, le passage dun tat physique unautre est associ la notion de temprature. Maisil peut aussi se produire en comprimant ou endtendant la substance (cette proprit est notam-ment mise profit dans les rfrigrateurs, le chan-gement dtat de liquide gaz saccompagnantdune absorption de chaleur).La temprature de fusion-solidification de leau pureest trs peu affecte par une variation de pression.Linfluence de laltitude nest donc pas perceptible.En revanche, de leau sale (donc non pure) ne gle ni 0C, ni temprature constante. On met du sel surles routes parce que leau sale reste liquide pour destempratures de lenvironnement infrieures 0C.La temprature dbullition de leau pure dpendde la pression donc de laltitude. La dure de cuissondes aliments peut tre allonge de manire signifi-cative en rgions montagneuses. Leau sale ne bout pas 100C sous la pression

atmosphrique normale et la temprature dbulli-tion nest pas constante. Leau (et seulement leau)passe ltat de vapeur. La solution se concentre ensel qui reste seul lorsque toute leau sest vapore. La masse ne change pas lors dun changementdtat, mais le volume varie en gnral. Lors de la

conglation de leau liquide, dans les conditionsusuelles, le volume augmente en mettant en jeu desforces considrables (do lexpression geler pierre fendre). Cette proprit fait de leau uncas exceptionnel par rapport celui des autressubstances pour lesquelles le volume diminue.

Rinvestissements, notions lies

Fiche no 2 Mlanges et solutions.Fiche no 16 nergie.Les proprits de la matire et en particulier de leauinterviennent dans de nombreux phnomnes. Dansle cadre des programmes, on peut citer le cyclemtorologique de leau et lvapotranspiration desorganismes vivants.Les icebergs ( ne pas confondre avec la banquise)sont constitus deau pure (non sale), ce qui permetdenvisager sa rcupration pour la consommation.

De mme, la rcupration deau douce partir deleau sale des mers ne prsente aucune difficultthorique ou technique et reste courante dans des payspauvres en eau potable et riches en nergie (pnin-sule arabique). Elle soulve seulement le problme de sarentabilit conomique.


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10 Fiche connaissance 2 Mlanges et solutions10

Mlanges et solutionsProgramme

Cycle 2 :

La matireUtilisation de thermomtres dans quelquessituations de la vie courante.Leau dans la vie quotidienne : glace, eau liquide,

observations des processus de fusion et de soli-dification, mise en relation avec des mesures detemprature.

Cycle 3 :

La matireMlanges et solutions.

ducation lenvironnementLa qualit de leau.

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantLe langage courant confond systmatiquement dis-soudre et fondre : on dit couramment que le selet le sucre fondent dans leau, alors quils se dissolvent.La fusion est le changement dtat solide/liquide (voir

fiche no

1 tats de la matire et changements dtat).En ce qui concerne la distinction mlange/solution,se reporter plus loin. Les substantifs solution etdissolution correspondent au verbe se dissoudre;solution correspond aussi au verbe rsoudre(solution dun problme).Le terme mlange est utilis par les lves pour dsi-gner ce qui rsulte de laction de mlanger.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLa conservation de la matire lors dune dissolution

nest pas perue par les lves, qui pensent que le selet le sucre disparaissent lorsquon les dissout dansleau. Les lves confondent en gnral eau limpide,pure, transparente, potable, propre. Une eau parfai-tement limpide peut contenir des substances dis-soutes, alors que les lves la considrent commepure. Ainsi, leau minrale et leau du robinet contien-nent-elles des substances dissoutes (substances citessur ltiquette de la bouteille pour leau minrale,calcaire, entre autres, pour leau du robinet). Une eaulimpide peut ne pas tre potable (si elle contient dessubstances dissoutes toxiques ou en quantit exces-

sive, ou encore des micro-organismes dangereux).

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsIl est prfrable de se limiter, lcole primaire, dessituations simples : mlanges htrognes dont onpeut sparer les constituants par dcantation ou fil-tration ; solutions de sucre ou de sel de cuisine dans

leau (conservation de la masse totale, obtention nouveau de la substance dissoute par bullition ouvaporation lorsque cela est possible)Une eau trouble contient des matires solides en sus-pension. Par dcantation ou filtration, on peut obte-nir une eau limpide ; les lves pensent que ce liquideest de leau pure, alors quil contient en gnralencore des substances dissoutes. Leau distille ven-due en droguerie est, elle, proche de leau pure deschimistes. Pour des raisons de scurit, il convientdattirer lattention des lves sur le fait quil existedes liquides limpides incolores qui ne sont pas deleau, et qui peuvent tre dangereux, tels que lalcool

90 ou leau oxygne.

Connaissances Certains gaz, certains liquides, certains solides,peuvent se dissoudre dans leau (dissolution) enquantit apprciable mais pas illimite. Lors dunmlange ou dune dissolution, la matire, et donc lamasse, se conservent. Dans le cas dun mlange homogne, on ne voitplus de particules solides. Le seul moyen de rcup-rer la substance introduite dans le liquide est alors

lvaporation. Dans le cas dun mlange htrogne,on voit des substances solides en suspension ou en

FICHE 2


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Fiche connaissance 2 Mlanges et solutions 11

dpt au fond du liquide. On peut rcuprer lesolide par filtration ou dcantation (dans le cas dundpt) ou encore par vaporation.

Pour en savoir plus La masse dune substance qui peut tre dissoute

dans un volume dtermin deau est limite : unetemprature donne, lorsque la solution est sature,si lon cherche dissoudre encore plus de substance,elle ne se dissout plus. La vie courante offre de nombreux exemples demlanges : solide/gaz (fume : mlange dun gaz et departicules solides), mlanges gazeux (tel que lair),liquide/gaz (mousse, arosol, brouillard), mulsions(telle que lmulsion huile/vinaigre). Linterprtationdes diffrents phnomnes en termes de particules(atomes, molcules, ions) ne sera aborde quaucollge.

Distinction mlange/solution : ces deux mots sontemploys dans le libell du programme. La distinc-tion entre eux nest pas une distinction scientifiquefondamentale, mais une simple distinction dusage.Lorsquon parle dun ensemble htrogne (eauboueuse, fume), on emploie toujours le termemlange. Dans le cas dun ensemble homogne

solide, liquide ou gazeux, on parle aussi de mlange(mlange eau/alcool, mlange gazeux tel que lair).Mais, dans ce deuxime cas seulement, et pour uni-quement les ensembles liquides ou solides, on peutemployer le terme solution lorsque lun des com-posants joue un rle clairement diffrent des autres.Ainsi, pour leau sale, leau est-elle appele sol-

vant, le sel solut, et lon parle de solution de seldans leau. Il en est de mme pour le sucre et leau.Il est clair que les termes homogne, htrogne,solvant, solut, et la distinction dusage que lesouvrages scientifiques font entre mlange et solutionnont faire lobjet daucune tude systmatique lcole primaire. Le matre pourra, lorsquil luisemble que cela nalourdit pas lexpression, employerlui-mme les expressions convenables, mais sans enfaire lobjet dun apprentissage.

Rinvestissements, notions liesRinvestissements :Fiches no 6 Besoins des vgtaux.Fiches nos12 et 13 Nutrition animale et humainese rfrant la partie ducation lenvironne-ment du programme du cycle 3.Notion lie : Conservation de la masse (voir fiche no1).


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Fiche connaissance 3 Air12

AirProgramme

Cycle 2 :

La matirePrise de conscience de lexistence de lair.

Cycle 3 :

La matireLair, son caractre pesant.

FICHE 3


Le mot air est utilis de diffrentes faons : aller prendre lair sous-entend que lair estplutt prsent lextrieur ; tre dans un courant dair peut renforcer lideque lair na dexistence que si lon en peroit saprsence (ici sous forme dun effet mcanique) ; il est souvent dit que lon manque dair quandon a chaud dans une pice ferme ; une bouteille, un verre ou tout autre rcipient sont

qualifis de vide sils ne contiennent pas (ou plus) desubstances liquides ou solides alors quils sontremplis dair. Dans le langage courant, le mot videdsigne donc labsence de toute matire ltat solideou liquide. Dans le langage scientifique, le mot videdsigne labsence de toute matire (solide, liquide ougazeuse). Le langage courant renforce ainsi laconception de la non-matrialit de lair.

Difficults provenantdes ides pralables des lves

Dune manire gnrale, les enfants de cet ge neconoivent que ce quils peroivent avec leursorganes des sens. Cet obstacle se manifeste parailleurs dans dautres situations : la non-concep-tion pour lenfant de leau ltat de vapeur (voirfiche no 1 tats de la matire et changementsdtat ) ou encore la disparition du sucre ou dusel dans leau (voir fiche no 2 Mlanges etsolutions).Cependant, au cycle 3, les enfants sont suffisam-ment familiariss avec lair pour ne pas mettre endoute son existence (lair est vital, il est tout

autour de nous). Mais, si pour eux lair existe,il na pas acquis le statut de matire. En effet, ils

conoivent implicitement la matire comme tantvisible, rsistante, palpable en somme, tout lecontraire de la conception quils se font de l air. la question: Est-ce que lair pse?, ils rpon-dent volontiers par la ngative en justifiant par desformules du type: On en aurait lourd sur lespaules. Ils argumentent parfois en faisant lana-logie avec leau : Quand on rentre dans leau, afait un plaqu, dans lair on ne sent rien.De plus, lair est plutt considr comme uncontenant (cest latmosphre dans laquelle ondverse des substances) que comme un contenu.

Cette vision du monde contribue aussi renforcer lanon-matrialit de lair.


Pour peser lair, il faut bien sr lenfermer dans unrcipient. Le ballon de baudruche nest pas lobjetadquat, car son volume gonfl et dgonfl nestpas le mme, ce qui provoque une diffrence depousse dArchimde qui rend insensible la diff-rence de masse.

On privilgiera le ballon de volley, qui ne prsentepas le dfaut prcdent. La diffrence de masse estalors de plusieurs grammes et peut tre dtectemme avec une balance peu sensible.On ne fera pas de distinction entre masse et poids,puisque ces deux concepts ne sont pas construire lcole lmentaire, et on en restera lexpression: est pesant . On shabituera en revanche diredun objet : Il a une masse de x grammes.

Connaissances

Lair est de la matire au mme titre que lesliquides et les solides puisque lair est pesant.


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Fiche connaissance 3 Air 13

La matrialit se manifeste galement par dautresproprits : lair peut tre transvas comme lesliquides, lair peut transmettre un mouvementcomme les solides, lair peut rsister un liquide, un solide ou au mouvement (parachute), le vent estde lair en mouvement Lair est enfin un excellent isolant thermique (lesduvets ne sont quun moyen de maintenir une couchedair non renouvele et donc chauffe par le corps.)

Pour en savoir plus

Lair est pesant : 1,2 g par litre dans les conditionsambiantes. Lair est compos principalement de diazote (4/5)et de dioxygne (1/5). Il contient galement diversgaz en faible proportion. Lair est dit pollu sil com-porte des gaz qui nentrent pas dans sa composition

normale ou sil contient des particules solides ouliquides en suspension. Lair atmosphrique nest pas rparti uniform-ment sur la surface de la Terre et peut se dplacer parcoulement dun lieu un autre ; ce courant dair estce que lon appelle le vent. Lair atmosphrique serarfie en altitude. Si les lves rencontrent lexpression lairliquide, il est possible de rinvestir ce propos leconcept de changement dtat : lair, gazeux dans lesconditions usuelles, passe ltat liquide lorsquil estfortement refroidi (environ -200C).


Fiche no 1 tats de la matire et changementsdtat : la vapeur deau.Fiche no 16 nergie: lolienne.


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Fiche connaissance 4 Stades de la vie dun tre vivant14

Stades de la vie dun tre vivantProgramme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez les animaux etchez les vgtaux.

Cycle 3 :

Unit et diversit du monde vivantLes stades du dveloppement dun tre vivant(vgtal ou animal).

FICHE 4


Les descriptions des cycles de la nature entretiennentsouvent la confusion entre cycle de vie et cycle sai-sonnier. La notion de cycle de vie nest envisageablequau niveau de lespce, elle ne doit pas tre utilisepour lindividu, car elle ne rend pas compte du fait quela vie de lindividu nest pas un ternel recommence-ment mais est caractrise par un dbut et une fin. Lamort, trop souvent cache, est souvent prsente

comme un accident de parcours alors quelle est leterme inluctable de lexistence dun organisme vivant.


Les lves sont plus sensibles aux histoires indivi-duelles des tres vivants quaux tapes des cycles devie. Mettre en boucle un cycle animal ou vgtalnest pas compris par les jeunes lves, parce que cenest plus le mme tre vivant qui est retrouv lagnration suivante.


Privilgier lobservation directe et rgulire dudveloppement danimaux (petits levages) et devgtaux (cultures en classe, jardin dcole). Ne pasliminer systmatiquement le facteur temps en pri-vilgiant lobservation ponctuelle dun stade de vie.Les tapes non reprables par lobservation peu-vent tre introduites laide de documents.

Connaissances

Chaque tre vivant change au cours du temps. Ledveloppement de la plupart dentre eux prsenteune succession de phases : naissance, dveloppementet croissance, ge adulte, vieillissement, mort. La croissance correspond une augmentationirrversible des dimensions et du poids (de masse).Chez lanimal et chez lhomme adultes, la croissancesarrte autour de la maturit sexuelle. Au cours deleur dveloppement, certains animaux passent par le

stade de larve, le passage ltat adulte sappelle lamtamorphose (exemple : les insectes). Les arbres ont une croissance qui se poursuit touteleur vie ; elle peut tre discontinue, saisonnire dansles zones saisons marques. Chez les vgtaux fleurs, au cours de la germina-tion, la plantule contenue dans la graine se dveloppeen utilisant les rserves de nourriture galementcontenues dans cette graine.

Pour en savoir plus

sa naissance, le jeune animal a une autonomie de

vie qui varie en fonction de lespce et du milieu.Chez les vgtaux, il existe des plantes annuelles,bisannuelles, vivaces.

Rinvestissement, notions lies

Rinvestissements :Fiches no 14 Transmission de la vie chez les treshumains.Fiches no 8 De lordre dans le monde vivant.Notions lies: Temps et espace. Mesures.ducation la sexualit: succession des gnrations

et filiation.


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Fiche connaissance 5 Fonctions communes des tres vivants 15

Fonctions communes des tres vivantsProgramme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez les animauxet les vgtaux.Les manifestations de la vie chez lenfant.

Cycle 3 :

Unit et diversit du monde vivantLes stades du dveloppement dun tre vivant(vgtal ou animal).Les divers modes de reproduction.Le corps humain et lducation la sant

FICHE 5


Les termes tre vivant, vgtal, organismesont gnralement peu utiliss par les lves. Cesont donc des concepts construire. Pour les jeuneslves, cest surtout la possibilit de raliser desmouvements qui caractrise un tre vivant, ce quiexplique que la vie vgtale soit perue plus tardi-vement que la vie animale. Certes, le mouvementexiste aussi chez les plantes, mais il est trs limit

et en gnral rarement perceptible.Le mot plante dsigne tout vgtal dans le lan-gage courant, alors quil devrait tre rserv ceuxpossdant des racines (et donc plants).


Les lves ne se reprsentent le plus souvent que cequils voient ; ainsi un vgtal est-il souvent dessinsans racines. De plus, les jeunes lves sont plus sen-sibles aux diffrences observables (entre un animal

et un vgtal) quaux similitudes qui se dgagent dela rflexion (unit du monde vivant).Les lves ntablissent pas toujours de relation entreune fonction (exemple : respiration) et son supportanatomique (exemple : poumons).


Les acquisitions de connaissances rsultent nces-sairement de synthses successives faites au termedactivits menes diffrents niveaux : viter de

lier lacquisition de telles connaissances uneseule activit.

Connaissances

Les tres vivants se distinguent des objets inanimspar des fonctions qui leur sont communes : besoinsnutritifs et nutrition, respiration, reproduction,relations avec le milieu. Ils donnent naissance desindividus de la mme espce. Chez les animaux et les plantes, chaque fonction apour support un organe ou plusieurs organes, quiconstituent alors un appareil (ou systme). Les tres vivants dune mme espce prsentent un

fonctionnement globalement semblable (unit), maisles ractions dun individu peuvent diffrer lgre-ment de celles dun autre (diversit).

Pour en savoir plus

Le mtabolisme dun tre vivant correspond lensemble des ractions qui permettent une des-truction partielle des matires organiques ingreset lassimilation des matriaux correspondants parles cellules. La procration permet la naissance dun nouveltre vivant porteur des caractres de son espce maisnon identique ses parents. La reproduction non sexue (par clonage naturelou artificiel) donne naissance un tre identique.


Notion de rythme. Mesure du temps. Usage desnombres sexagsimaux. Graphiques.Ladaptation physiologique : au cours dun exercicephysique (par exemple, le cur bat plus vite et lerythme respiratoire sacclre pour assurer un ravi-taillement suffisant des muscles) ; la temprature

corporelle slve, la peau transpire.


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Fiche connaissance 6 Besoins des vgtaux16

Besoins des vgtauxProgramme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez les animauxet chez les vgtaux.

Cycle 3 :

Unit et diversit du monde vivantLes conditions de dveloppement des vgtaux.

FICHE 6

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantLe terme plante (langage courant) a un sensplus limit que celui de vgtal. Les plantes dsi-gnent communment les plantes graines et fleurs ainsi que les fougres; les algues par exemplesont rarement appeles plantes. tymologique-ment, une plante est un vgtal plant, mais leterme est souvent utilis pour tout vgtal. Ilconvient de privilgier le langage scientifique.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLes lves citent peu de critres du vivant propos desvgtaux, do limportance de ltude de leurs besoins.Un arbre nest pas toujours comparable une plantepour les lves.Les lves disent que les plantes boivent deleau : ils les arrosent en classe. Ils pensent souventque les vgtaux mangent dans la terre, car ilsnimaginent pas des besoins qui nappartiennentpas leur propre vcu (substances dissoutes,

lumire).

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsLes exprimentation doivent tre motives par unproblme clairement formul.viter de se contenter dune seule observation pourtirer une conclusion.

Connaissances

Les vgtaux verts (chlorophylliens) ont besoindeau, de substances minrales (existant dans le sol

ou qui peuvent tre apports par des engrais), dudioxyde de carbone (gaz carbonique) de lair etde lumire pour vivre en fabriquant leur proprematire organique.Les vgtaux qui ont des racines puisent leau etles substances minrales dans la terre. Ils captentla lumire et le dioxyde de carbone par les feuilles.Leau circule dans les racines, les rameaux et lestiges. Les vgtaux ariens perdent de leau auniveau des feuilles.

Pour en savoir plus La fabrication de matire organique par lesvgtaux verts grce la lumire (photosynthse)saccompagne dun rejet de dioxygne (oxygne). Par ailleurs, de jour comme de nuit, les vgtauxverts respirent (absorption doxygne et rejet dedioxyde de carbone). Cette respiration est masque la lumire par la photosynthse. En agriculture, lutilisation des engrais constitueun apport supplmentaire de substances minralesdans le but daugmenter les rendements. Les termes dioxygne et dioxyde de carbone

correspondent une nomenclature chimique cor-recte de loxygne gazeux et du gaz carbonique pr-sents dans lair ambiant. Leur usage nest cependantpas une ncessit lcole primaire.

RinvestissementsFiche no 1 tats de la matire et changementsdtat : notion de gaz.Fiche no 2 Mlanges et solutions.Fiche no 3 Air : connaissance de lair.Fiches nos 12 et 13 Nutrition animale et humaine :

nutrition animale.ducation lenvironnement.


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Fiche connaissance 7 Divers modes de transmission de la vie 17

Divers modesde transmission de la vie

Programme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez les animauxet chez les vgtaux.

Cycle 3 :

Unit et diversit du monde vivantLes divers modes de reproduction (animale etvgtale): procration et reproduction non sexue(bouturage).

FICHE 7

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantDans le langage courant, luf dsigne gnralementuniquement luf doiseau, notamment luf depoule qui, en labsence de coq dans llevage, nesten fait quun ovule avec ses rserves nutritives. Lufest, en langage scientifique, la premire cellule dunorganisme rsultant de la fcondation.Lexpression petite graine, utilise parfois avecles jeunes lves pour dsigner le spermatozode

peut crer des confusions entre espce vgtale etespce animale.La fleur dsigne une fleur ptales dans son rledcoratif.La procration, donnant naissance un nouvel trevivant porteur des caractristiques de son espce, estsouvent confondue avec la reproduction non sexue,production dune copie conforme.


Les reprsentations des lves autour de la trans-mission de la vie sont plus ou moins chargesdaffectivit : elles varient donc sil sagit de vgtaux,danimaux ou dtres humains.Chez les animaux, le rle du mle nest pas tou-jours peru ; chez les plantes fleurs, des lvespensent que les grains de pollen en germant don-nent de nouvelles plantes. La double contributionmale + femelle pour la procration est donc unaspect omis.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsNe pas imposer un vocabulaire trop spcialis. Nepas gnraliser htivement sans prendre appui surdes exemples varis. viter de heurter la sensibilitdes jeunes lves.

Connaissances La reproduction des tres vivants se ralise de

manire sexue (procration) ou asexue (reproduc-tion non sexue au sens strict) ; dans le cas de laprocration, tout nouvel tre vivant provient dudveloppement dun uf. Dans la plupart des espces animales, on peutdistinguer des mles et des femelles. Dans certaines espces animales, le jeune trouvedans luf pondu par la femelle dans le milieuextrieur tout ce qui est ncessaire son dvelop-pement : cest un dveloppement ovipare. Aprslclosion, les ufs librent soit une larve, soit unjeune qui ressemble ladulte.Dans dautres espces, le dveloppement se fait lintrieur du corps de la femelle qui satisfait lanutrition : cest le dveloppement vivipare. Les vgtaux fleurs proviennent la plupart dutemps dune graine obtenue par reproductionsexue. La graine est contenue dans le fruit; ceux-ciproviennent de la transformation de la fleur (oudun ensemble de fleurs).Une reproduction asexue existe aussi chez certainsvgtaux, elle se fait partir dun fragment de vg-tal (boutures, marcottes, bulbes, tubercules) : cestun clonage naturel. Ce phnomne est beaucoupplus rare mais existe chez les animaux.


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Fiche connaissance 7 Divers modes de transmission de la vie18

Pour en savoir plus Luf rsulte de la fusion dun ovule et dunspermatozode.Chez les animaux, les mles produisent des sper-matozodes, les femelles produisent des ovules. Chez les vgtaux graines, la fleur est un organe

sexuel : le pistil est la partie femelle, les tamines cor-respondent la partie mle. Aprs la pollinisation, lafleur ou linflorescence se transforme en fruit etlovule en graine. Chez certains vgtaux (algues,champignons, mousses, fougres), la procration estla plus complexe, faisant intervenir des spores.

Dans la reproduction asexue, le nouvel tre vivantobtenu est la copie conforme de son unique parent.La procration, elle, conduit un nouvel tre (gn-tiquement) diffrent de ses deux parents.

Rinvestissement, notions lies

Fiche no

8 De lordre dans le monde vivant :notion despce, classification des tres vivants.Fiche no 4 Stades de la vie dun tre vivant.ducation lenvironnement.ducation la sexualit.


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Fiche connaissance 8 De lordre dans le monde vivant 19

De lordre dans le monde vivantProgramme

Cycle 2 :

Diversit du vivant et diversit des milieuxObservation et comparaison des tres vivants envue dtablir des classements.laboration de quelques critres lmentaires de

classement.

Cycle 3 :

Unit et diversit du monde vivantLes divers modes de reproduction.Des traces de lvolution des tres vivants.Grandes tapes de lhistoire de la Terre; notion

dvolution des tres vivants.

FICHE 8

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantLe vocabulaire courant ne favorise pas toujours lasensibilisation la notion despce : les racescanines, qui appartiennent toutes lespce chien,sont parfois considres comme des espcesdiffrentes.Les dterminants masculin-fminin utiliss pour dsi-gner certaines espces proches induisent la cration decouples inter-espces : la grenouille-le crapaud, lehibou-la chouette, le rat-la souris.Le terme rgne, dans rgne animal ou rgnevgtal, renvoie tort lide de royaut.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLes lves peroivent mieux les diffrences que lesressemblances entre les tres vivants. Ils peroi-vent confusment les lments de classification,mais leurs informations sont fragmentes et non

hirarchises.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsLes classifications scientifiques ne peuvent pas treinventes par les lves, elles ne doivent pas non plusfaire lobjet dune mmorisation systmatique, maistre construites progressivement.On constate chez certains tres vivants une rupturemorphologique dans le cours de leur dveloppementqui peut induire des erreurs de classification (exemple :

le ver de farine est en fait la larve de ce qui sera uninsecte adulte ail laspect bien diffrent).

Connaissances Les animaux ou les vgtaux appartenant lamme espce se ressemblent, sont capables de sereproduire entre eux et leurs petits sont fertiles. Il existe une grande diversit chez les tres vivants(animaux, vgtaux, bactries). Le nombre despcesactuelles nest pas connu : il avoisine les dix millions.On nen a dcrit quenviron 10 15 %. Cest dans legroupe des insectes que lon compte le plus despces.

Les classifications des scientifiques sont universelles.Le rgne animal peut tre divis en deux grandsgroupes : les animaux invertbrs (par exemple,ponges, oursins, vers, mollusques, insectes,araignes, crustacs) et les animaux vertbrs(poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux, mam-mifres).Le rgne vgtal peut tre divis en deux grandsgroupes : les vgtaux qui ont des fleurs et quidonnent des graines et ceux qui nont ni fleurs nigraines.

Pour en savoir plus Il existe des variations individuelles au sein dunemme espce. Dans un milieu donn, des tres vivants ayant lemme mode de vie peuvent prsenter les mmesparticularits anatomiques (convergence entreespces diffrentes). Dans le groupe des animaux invertbrs, on situeles spongiaires (ponge), les cnidaires (mduse,anmone de mer), les chinodermes (oursin, toilede mer), les mollusques (seiche, escargot,

moule), les annlides (les vers), les arthropodes(insectes, crustacs, arachnides, myriapodes).


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La dmarche de classification, du petitgroupe au grand groupe, est complmentairede la dmarche de dtermination, du grandgroupe lespce. Le monde vivant nest pas une collections des-pces juxtaposes ; les espces interagissent entreelles et avec le milieu.


Fiche no 9 volution des tres vivants: diversitdes formes fossiles.ducation lenvironnement (lien entre les espceset avec le milieu).Critres de classement (mathmatiques).

Fiche connaissance 8 De lordre dans le monde vivant20


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Fiche connaissance 9 volution des tres vivants 21

volution des tres vivantsProgramme

Cycle 3 :

Unit et diversit du monde vivantDes traces de lvolution des tres vivants(quelques fossiles typiques).Grandes tapes de lhistoire de la Terre : notiondvolution des tres vivants.

FICHE 9

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLes lves croient spontanment la fixit desespces. Ils pensent souvent que les fossiles sont desanimaux morts, ils oublient les vgtaux.La longueur des temps gologiques (en millions etmilliards dannes) pose souvent le problme de lagestion des grands nombres.

Le temps ncessaire la fossilisation est rarementpris en compte, les lves pensent souvent que lani-mal mort sest couch et enfonc dans la roche.La contemporanit des tres vivants nest pas tou-jours construite : les lves font, par exemple, par-fois voisiner les hommes et les dinosaures dans lemme milieu et une mme priode.Les lves ne considrent pas lhomme comme unanimal, car ses activits sont particulires.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsNe pas limiter ltude des restes animaux pourconstruire la notion de fossile, ni une seule poquesans la situer par rapport aux temps gologiques.

Connaissances Les fossiles constituent des traces de la vie dau-trefois. Ce sont des traces danimaux ou de vgtauxqui existaient lpoque de la formation de la rochequi les contient. Les fossiles permettent de reconstituer de grandes

tapes de lhistoire de la Terre, de constater lappa-rition et la disparition de certaines espces animaleset vgtales. Les hommes nont pas toujours exist la surfacede la Terre et ils se sont transforms au cours dutemps. Divers indices tmoignent de leur prsence(squelettes, outils, traces de feu, peintures...).

Pour en savoir plus La Terre sest forme il y environ 4,5 milliardsdannes ; 1 milliard dannes environ scouleavant les premires formes vivantes connues. Les

tres vivants daujourdhui rsultent dune longuevolution et ont tous des liens de parent.Chronologie dapparition des principales famillesdtres vivants : bactries, tres monocellulaires noyaux, mtazoaires, invertbrs, vertbrs.Les formes primitives, chronologiquement par-lant, ntaient pas ncessairement moins voluesfonctionnellement que les formes actuelles. Les diffrentes espces de dinosaures sont apparuesil y a environ 250 millions dannes et ont disparuil y a 65 millions dannes.Lhominisation correspond une volution biolo-

gique et culturelle (station debout, bipdie, augmen-tation de volume du cerveau, fabrication doutils,matrise du feu, vie sociale, culte des morts, arts...).

Rinvestissement, notions liesTemps, chronologie (lien avec la frise historique).Notion de plan dorganisation dun animal.Connaissance des classes de vertbrs.Fiche no 6 Besoins des vgtaux.


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Fiche connaissance 10 Rle et place des tres vivants dans leur milieu22

Rle et place des tres vivantsdans leur milieu

Programme

Cycle 2 :

Diversit du vivant et diversit des milieuxSensibilisation aux problmes de lenvironne-ment, prise de conscience de la fragilit des qui-libres observs dans les milieux de vie.

Cycle 3 :

ducation lenvironnementApproche cologique partir de lenvironne-ment proche.Rle et place des tres vivants, notions de

chanes et de rseaux alimentaires.

FICHE 10

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courant Milieu peut avoir diffrents sens : milieu dunsegment, milieu familial

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLes lves pensent que les tres vivants dun milieu

sont indpendants les uns des autres. Ils nimaginentpas que la comptition entre les vgtaux soitpossible. Ils nacceptent pas spontanment que lesanimaux se mangent entre eux.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsVeiller ne pas dpasser le niveau de comprhensiondes lves en prsentant un niveau de complexittrop lev.Ne pas prsenter des chanes alimentaires en sap-

puyant sur le sens de la prdation : le lapin mangelherbe. Il faut indiquer le sens de circulation de lamatire : lherbe est mange par le lapin.viter de sengager dans des polmiques colo-giques , car les lves risquent de confondre lesaspects politiques (appartenance un parti) et scien-tifique, mme si lon doit faire percevoir limpor-tance de la protection des ressources vivantes(rubrique ducation lenvironnement).

Connaissances Un milieu est caractris par les conditions de vie

qui y rgnent et par les vgtaux et les animaux quilhabitent.

Lactivit des tres vivants sorganise en fonctiondes saisons. Chaque tre vivant trouve dans son environne-ment les conditions ncessaires sa vie. Les tresvivants dun mme milieu dpendent souventles uns des autres ; il existe, par exemple, desdpendances alimentaires. Les vgtaux verts (ou chlorophylliens) constituentles premiers maillons des chanes alimentaires. Ces

chanes sorganisent en rseaux dalimentation ourseaux trophiques. Par son action, lhomme modifie les milieux.

Pour en savoir plus Les tres vivants sont interdpendants. Chaquetre vivant a un rle et occupe une place prcisedans un milieu (exemple : tous les tres vivantssont les producteurs de leur propre matire, maiscertains sont aussi des consommateurs, dautressont aussi des dcomposeurs). Il existe une comptition entre les populations et

entre les individus. Une population est un ensembledindividus de la mme espce. Un milieu estorganis horizontalement et verticalement. Parexemple, la rpartition des tres vivants varie enfonction de lhumidit, de la lumire Un milieu volue dans le temps (exemple :succession des espces vgtales sur un vieux mur,dans un terrain vague).

Rinvestissement, notions liesNotion despce, classification des tres vivants,

ducation lenvironnement.Notion de temps. Points cardinaux.


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Fiche connaissance 11 Mouvements et dplacements 23

Mouvements et dplacementsProgramme

Cycle 2 :

Les manifestation de la vie chez lenfantLes mouvements (rle du squelette et des articu-lations).

Cycle 3 :

Le corps humain et lducation la santLes mouvements corporels (fonctionnement desarticulations et des muscles).

FICHE 11

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantLes lves connaissent lexistence des muscles, maisne les associent pas la viande des animauxquils consomment par ailleurs.Les nerfs sont souvent confondus avec les tendonsou les ligaments ou linverse.Les lves confondent parfois sentir et respirer.


Les lves dessinent les os dune manire strotype;de plus, leur nombre et leur position dans un membrene permettraient pas la ralisation de mouvements.Ils ne reprsentent pas les muscles et les attaches quipermettraient de raliser des mouvements : les lvespensent mme souvent que le squelette est mobilepar lui-mme comme dans les dessins anims.Les lves imaginent souvent que les informationssensorielles circulent dans des tuyaux.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsLemploi de maquettes suppose une comparaisoncritique avec la ralit observe lors du mouvementdu membre.Les lastiques ne sont pas de bons modles demuscles, ces derniers fonctionnant en contractionet non pas en allongement.

Connaissances Les mouvements du corps des vertbrs sontrendus possibles au niveau des articulations parlaction des muscles sur des lments rigides, les os,

qui constituent le squelette. Les muscles des membres sont attachs aux os de

part et dautre dune articulation. Les tendonspermettent lattache des muscles sur les os. Lesligaments maintiennent les os entre eux au niveaudune articulation. Lors de la contraction, le raccourcissement desmuscles dplace les os qui restent passifs. Dansun membre, lorsque les muscles rapprochent lessegments entre eux, ils sont dits flchisseurs etlorsquils les loignent, ils sont qualifis dextenseurs.Des muscles qui travaillent en opposition comme lesmuscles flchisseurs et les muscles extenseurs sontdits antagonistes.

La marche, la course, le saut... rsultent de lacombinaison de plusieurs mouvements lmentaires(flexions et extensions). Grce aux organes des sens, un tre vivant reoit dumilieu des informations complmentaires qui, traitespar le cerveau, lui permettent dagir et de communiquer.

Pour en savoir plusIl existe des mouvements volontaires comme ceuxdes membres et des mouvements involontairescomme ceux du cur. La stature et lensemble desmouvements ne sont possibles que sous laction de

nombreuses commandes nerveuses.Les rcepteurs sensoriels sont des cellules sensiblesincluses dans un organe sensoriel, dont le rle consiste transformer (coder) un stimulus en influx nerveux.Les informations sont traites au niveau dun centrenerveux qui est lorigine dune rponse glandulaireou motrice, mais le systme nerveux central est vo-qu seulement au collge en classe de 3 e. Les nerfsconduisent les informations.


Fiche no15 ducation la sant: vocation du rle ducerveau dans la motricit.Fiche no 24 Leviers et balances.


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Fiche connaissance 12 Nutrition animale et humaine digestion et excrtion24

Nutrition animale et humaine digestion et excrtion

Programme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez lenfant: le corpsde lenfant (lalimentation); rgles de vie et dhy-gine (habitudes quotidiennes dalimentation).Les manifestations de la vie chez les animaux et

chez les vgtaux: nutrition et rgimes alimentaires.

Cycle 3 :

Le corps humain et lducation la santPremire approche des fonctions de nutrition(digestion, respiration et circulation).Consquences court et long terme de notrehygine: actions bnfiques ou nocives de nos

comportements (notamment dans lalimentation).

FICHE 12

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courant Nutrition et alimentation sont des termesconfondus par les enfants, comme souvent menu(entre, plat, dessert) et repas quilibr, ou faireun rgime et rgime alimentaire.Les reins et les rognons dsignent le mmeorgane.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesPour les lves, lintrieur du corps fonctionnecomme un sac clos. Les aliments tombent souslactionde la pesanteur, circulent librement et appor-tent directement manger aux organes.Pour certains lves, les aliments restent prisonniersdun tube ferm. Pour dautres, il existe un tuyaupour les liquides (en relation avec lurine) et untuyau pour les aliments solides (en relation avec lesexcrments).

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsLobservation des comportements alimentairesconduit souvent des interprtations de type fina-liste ou anthropomorphique.Le classement par type daliments (composition)soppose au classement spontan qui sappuie surdes critres affectifs, culturels ou gastronomiques.Lobservation du contenu du tube digestif dun animalmontre la liqufaction des aliments ; pour les lves,celle-ci sexplique essentiellement par des actions

mcaniques sans contribution des transformationschimiques de la digestion (notions non disponibles).

Connaissances Les animaux sont obligs de prlever leurs alimentsdans leur milieu de vie. Les aliments des animauxpeuvent tre dorigine animale, vgtale et minrale. Chaque espce a un rgime alimentaire particulieret, par-l mme, ses organes se sont adapts, aucours de lvolution, son milieu de vie. Dans lespce humaine, les aliments sont trans-forms au cours de leur trajet dans un tube unique,

continu (bouche, sophage, estomac, intestin). Lapartie non digre des aliments est rejete sousforme dexcrments. La partie digre est transfor-me en petits lments capables de traverser la paroide lintestin pour passer dans le sang. Le sang dis-tribue les aliments digrs aux organes du corps ettransporte les dchets produits par les organes. Lesreins filtrent ces dchets, rejets dans lurine.

Pour en savoir plus Le comportement alimentaire met en uvreles fonctions de nutrition et de relation : recherche,

capture, consommation des aliments. Lalimentation humaine doit tre varie, certainsnutriments sont indispensables (exemple: les vitamines,le calcium). Souligner limportance dune alimenta-tion quilibre et insister sur les apports (nerg-tiques, mcaniques ou de catalyseurs) des aliments. Lurine provient du rein. La sueur est excrtepar la peau.

Rinvestissements, notions liesLes tats de la matire (solide, liquide). Propritsdissolvantes de leau. Transformations de la matire.

Lnergie. Chanes et rseaux alimentaires. ducation lenvironnement. ducation la sant.


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25Fiche connaissance 13 Nutrition animale et humaine respiration et circulation

Nutrition animale et humaine respiration et circulation

FICHE 13

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantDans le langage courant, la respiration est assimile la vie (le souffle, cest la vie) et ne dsigne souventque le ventilateur pulmonaire observable.Respirer est parfois confondu avec sentir. Les batte-ments cardiaques ne sont identifis que lorsquil y achangement de rythme : aprs un effort, une mo-tion, on a le cur qui bat . Les expressions

construites avec le mot cur perturbent lesenfants: avoir mal au cur, le cur qui tourne,donner son cur Les vaisseaux sanguins sontsouvent dsigns par le terme de veines.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLe rle actif des muscles respiratoires nest pasperu : pour beaucoup dlves, cest lair quigonfle la poitrine. Chez lhomme, lintrieur ducorps correspond pour certains jeunes lves unesorte de sac, le ventre, o les aliments, lair, le sangse dplacent dans tous les sens sans tre canaliss.Les lves se reprsentent peu les fonctions de nutri-tion autres que lalimentation.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsChez les animaux, les lves recherchent la prsencedune respiration par la seule observation duneventilation pulmonaire. La conscience individuelledes mouvements respiratoires et cardiaques nestpas constante. Les battements cardiaques et le

pouls sont confondus. La dissolution des gaz estdifficile prendre en compte.

Connaissances La respiration se manifeste par un change de gazentre un tre vivant et son milieu. La plupart destres vivants absorbent loxygne contenu dans lairou dissous dans leau: leurs organes en ont besoin.Ils rejettent de lair contenant le dioxyde de carbone(gaz carbonique) produit par les organes. Chez les animaux vertbrs, les changes de gazont lieu au niveau dorganes particuliers: poumons,

branchies... Chez lhomme, lentre de lair lors demouvements respiratoires (inspiration) et sa sortie(expiration) se font par le nez ou la bouche.Loxygne ncessaire la vie est transport par lesang des poumons jusquaux organes et le dioxydede carbone fabriqu est transport des organes auxpoumons pour tre rejet. Propuls par le cur, lesang circule dans les vaisseaux en sens unique etpermet des changes entre tous les organes.

Pour en savoir plus Oxygne et gaz carbonique sont les noms dusagecourant. La nomenclature chimique utilise les termesde dioxygne et dioxyde de carbone. Les fonctions de nutrition sajustent aux besoinsde lorganisme lors des exercices physiques. Le secourisme met en uvre des actions simplesqui prennent en compte lanatomie et la physiolo-gie de lappareil respiratoire et de lappareil circula-toire.

Rinvestissements, notions liesComposition de lair. Proprits dissolvantes de

leau. Mlanges. Mesure des volumes. Notion derythme. ducation la sant.

Programme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez lenfant; le corpsde lenfant (alimentation); rgles de vie et dhy-gine (habitudes quotidiennes dalimentation).Les manifestations de la vie chez les animaux et

chez les vgtaux: nutrition et rgimes alimentaires.

Cycle 3 :

Le corps humain et lducation la santPremire approche des fonctions de nutrition(digestion, respiration et circulation).Consquences court et long terme de notrehygine: actions bnfiques ou nocives de nos

comportements (notamment dans lalimentation).


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26 Fiche connaissance 14 Transmission de la vie chez les tres humains

Transmission de la viechez les tres humains

Programme

Cycle 2 :

Le monde du vivantLes manifestations de la vie chez les animaux et

les vgtaux.

Cycle 3 :

Le corps humain et lducation la santReproduction des humains et ducation la

sexualit.

FICHE 14

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantDans le vocabulaire courant, luf dsigne uni-quement luf doiseau, alors que luf est la pre-mire cellule dun organisme, en particulier celui delorganisme humain.Lexpression petite graine parfois utilise avecles jeunes lves pour dsigner le spermatozodepeut crer des confusions, puisque la graine chezles vgtaux est dj elle-mme le produit dunefcondation.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLes reprsentations des lves autour de la transmis-sion de la vie sont plus ou moins charges daffectivitparticulirement lorsquil sagit de reproductionhumaine.De nombreux lves pensent que la petite grainedonne par le pre la mre contient un bb en

miniature que la mre va se contenter de faire gran-dir pendant la grossesse.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsNe pas imposer un vocabulaire trop spcialis.Ne pas gnraliser htivement sans prendre appuisur des documents varis.Ne pas heurter la sensibilit de certains lves peuinforms par ailleurs.

Connaissances Il existe des diffrences entre lhomme et la femme :lorganisation du corps varie en fonction du sexe. partir de la pubert, lhomme produit desspermatozodes, la femme produit des ovules (gevariable). Un spermatozode et un ovule sunissent pour for-mer un uf, origine dun nouvel tre humain : cestla fcondation.

Dans lespce humaine, le dveloppement de lufen embryon puis en ftus se fait lintrieur ducorps de la femme. Le futur bb reste neuf moisdans le ventre de sa mre : cest la grossesse. Le futur bb est reli par le cordon ombilical au pla-centa au travers duquel sa mre le nourrit. Au momentde laccouchement, le bb quitte le corps de sa mre.

Pour en savoir plusLe nouvel tre humain ressemble ses deux parents,mais il est unique : il est gntiquement diffrent

(procration). la pubert, le corps change chez les filles et les gar-ons (caractres sexuels secondaires: seins, pilosit,voix). Les ovaires commencent librer un ovule chaque cycle menstruel (environ toutes les quatresemaines). Si lovule nest pas fcond, il est expuls lorsdes rgles qui constituent un coulement de sang, li une transformation cyclique de lutrus, il donne unecellule uf qui se divise pour donner un bb.

Rinvestissements, notions liesFiche no 8 De lordre dans le monde vivant.

Fiche no 4 Stades de la vie dun tre vivant.ducation la sexualit.


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27Fiche connaissance 15 ducation la sant

ducation la santProgramme

Cycle 3 :

Le corps humain et lducation la santLducation la sant est lie la dcouverte

du fonctionnement du corps en privilgiantles conditions de maintien du corps en bonnesant.Quelques rgles dhygine relatives lapropret, lalimentation et au sommeil.Consquences court et long terme de notrehygine ; actions bnfiques ou nocives denos comportements (notamment dans lalimen-tation).Principes simples de secourisme : portersecours, en identifiant un danger, en effectuantune alerte complte, en installant une personne

en position dattente.

FICHE 15

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantPour les lves les plus jeunes, le mot sant estsouvent associ une situation, un objet extrieurs eux-mmes : carnet de sant, bulletin de sant,espace santLes lves plus gs relient bien sant et individu,mais le terme sant est souvent caractristiquedun tat bien dfini et en partie fig. Par exemple,

on dit indiffremment untel est en bonne sant,en bonne compagnie.

Difficults provenant des idespralables des lvesLes jeunes considrent la sant comme un acquis quine peut tre remis en cause que par des faits, desactions dont ils ne sont pas responsables : maladies,accidents de circulation, accidents perus comme desagressions de lenvironnement, etc. Ceci a pourconsquence quils pensent trs souvent que des

ennuis de sant narrivent essentiellement quauxautres. De mme, ils ne se sentent pas concerns

par tout dysfonctionnement organique d un tatde vieillesse. Les enfants ne sont pas conscients quilssont en partie acteurs de leur propre sant et que lemaintien de leur capital sant dpend aussi de cer-tains de leurs comportements : hygine, alimenta-tion, comportements risque

Quelques cueils viter lors desactions ducativesLa sant nest pas seulement labsence de maladieou dinfirmit. La dfinition de la sant donne parlOMS est ici prcieuse : la sant, cest ltat debien-tre physique, mental et social. Les agressionsphysiques et mentales sont invitables. Les buts delducation sont de fortifier la capacit de faire face ces agressions. Tout en mentionnant les risques,les maladies et les dysfonctionnements, il est impor-

tant de privilgier une approche rsolument posi-tive de la sant en insistant, non pas sur ltat debonne sant, dmarche qui pourrait exclure cer-tains enfants, mais bien sur la notion de capitalsant individuel, capital que chacun peut et doitapprendre prserver.Se mfier dun excs de rgles injonctives et culpa-bilisantes qui peut conduire des attitudes de rejetet mme des comportements agressifs voire vio-lents, notamment si les rgles dictes sont en oppo-sition manifeste avec le cadre de vie des jeunes.Favoriser en revanche les changes avec des profes-

sionnels de sant, les parents, etc.

Connaissances utilespour comprendreet agir au niveau individuelLducation la sant sappuie sur trois domaines desavoir relatifs : aux consquences immdiates du comportementsur lintgrit physique : la ncessit de protger soncorps implique non seulement lvaluation et lamesure des risques lis ses actions (lors des activi-

ts physiques par exemple) et dans ses relations lenvironnement (soleil, orage), mais aussi la


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28 Fiche connaissance 15 ducation la sant

connaissance et le respect des rgles de scuritdomestique, de scurit alimentaire, de scuritroutire. La connaissance de quelques principes desecourisme (procdures dalerte et scurisation de lavictime) permet daider les autres protger leurcorps ;

aux consquences du comportement qui ne serontvisibles qu long terme : pour maintenir le bonfonctionnement de son corps le plus longtempspossible, des rgles de vie doivent guider lecomportement quotidien et ce, depuis le plus jeunege: veiller la propret corporelle : peau, dents,cheveux, ongles, mains ; diversifier son alimentation : les repas, pris heures rgulires, apportent des aliments btisseurs(viandes, ufs, poissons, produits laitiers etcertains lgumes comme les haricots et les lentilles),des aliments qui protgent (fruits frais, lgumes

cuits) et des aliments qui apportent de lnergie(pain, ptes, pommes de terre, sucres et matiresgrasses). Les matires grasses et les boissons sucresconsommes en trop grande quantit nuisent lasant, tout comme une alimentation trop impor-tante qui conduit un surpoids;quilibrer les temps de veille, incluant des tempsrguliers dactivits physiques, et les temps desommeil, au moins huit heures par nuit; viter lexposition rpte certains facteurs delenvironnement : soleil, niveaux sonores troplevs, fumes lies au tabagisme passif ou non ;

aux consquences des comportements risqueslis la consommation dalcool, de tabac et dedrogues illicites.

Pour en savoir plus

Quelques informations sont utiles pour aborder lesproblmes de sant publique. Ltude de donnesnumriques fournies par lAcadmie de mdecine etlAcadmie des sciences permet de tracer des gra-phiques et donnent des informations accessiblesds lcole primaire.En 1900, lesprance de vie, la naissance, tait de45 ans pour les femmes et de 44 ans pour leshommes. Actuellement, elle est de 83 ans pour lesfemmes (la plus longue au monde) et de 75 ans pourles hommes. Cet allongement de la vie montre laqualit des soins ( relier aux progrs scientifiques),la qualit de lenvironnement et la qualit delhygine.La mortalit en France entre 15 et 25 ans, est plusleve que dans les autres pays europens : les jeunesFranais ont tendance prendre des risques

immdiats pour leur sant (par exemple, conduitetrop rapide qui aboutit des accidents de la route)mais ils prennent aussi des risques excessifs, nfastes plus ou moins long terme avec la consommationde tabac, dalcool, de drogues, un niveau trop levde dcibels et des dsquilibres alimentaires.Le recul de la mortalit prcoce dpend essentielle-ment des modifications du mode de vie et descomportements de la population, cest--dire de lasomme des comportements individuels responsables.Prendre conscience entre 5 et 12 ans que les ennuisde sant ne sont pas uniquement causs par les

autres et la socit, et donc de limportance descomportements individuels et collectifs est unlment-cl de lducation la sant.


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29Fiche connaissance 16 nergie

Programme

Cycle 3 :

LnergieExemples simples de sources dnergieutilisables.Consommation et conomie dnergie.

Notions sur le chauffage solaire.

FICHE 16

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantLemploi dans le langage courant du mot nergieou de ladjectif nergique se rapporte souvent aucomportement humain et voque plutt une ide degrande puissance et de rapidit de laction : lner-gie du dsespoir, un individu nergique, etc.Ceci fait que les lves comprennent difficilement

que les transferts dnergie peuvent se manifester pardes effets faibles : entretien du mouvement dunemontre par une pile, par exemple.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLlaboration du concept dnergie ncessite lana-lyse dune certaine diversit de situations et dephnomnes, sur lesquels les ides pralables deslves sont souvent inexactes.Cest le cas en particulier pour le courant lectrique,dont les lves pensent quil peut tre produit sansrien consommer : caractre mystrieux et magiquedes centrales nuclaires, eau se transformant encourant lectrique dans les centrales hydrauliques,prises de courant donnant du courant ds quellessont installes dans une pice, sans mme tre reliesau rseau EDF Llectricit est alors comprisecomme pouvant tre stocke, ce qui est exception-nellement le cas.De mme, la lumire est plutt conue par les lvesde faon statique, comme un tat de lespace sop-posant lobscurit. Labsence de lide dune mis-sion en continu et dune propagation constitue un

obstacle pour la mise en relation de la lumire avecla notion dnergie.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsLors de ltude exprimentale ou documentaire dediverses situations dutilisation dune source dner-gie, il serait illusoire de vouloir faire raisonner leslves de lcole primaire en termes de transfertsdnergie, et encore plus en terme de transformation

dune forme dnergie en une autre forme. En effet,ce niveau de raisonnement na de pertinence quedans le cadre du principe physique fondamental deconservation de lnergie, qui impliquerait un traite-ment quantitatif et une comprhension de la diversitdes formes et modes de transfert de lnergie avec levocabulaire plthorique associ (nergie cintique,mcanique, potentielle, chimique, nuclaire, etc.).Lemploi de ce vocabulaire et ltude des notionssous-jacentes sont de toute vidence hors du champaccessible lcole primaire. Les chanes de transfor-mation que lon est amens aborder (des muscles

du cycliste la lumire des feux de la bicyclette,du fioul de la centrale lectrique lclairage delappartement) sont donc abordes de faonpurement causale et qualitative, sans introductiondun vocabulaire formalis relatif lnergie.La mesure dune temprature se fait obligatoirement lombre. Lindication dun thermomtre plac ausoleil dpend essentiellement de sa capacit absor-ber le rayonnement solaire : deux thermomtresdiffrents placs cte cte au soleil ne donnerontpas ncessairement la mme indication. Pour mener bien les expriences, il faut donc mesurer la tem-prature dobjets placs au soleil tout en maintenantles thermomtres lombre. On peut glisser cesderniers dans des petites enveloppes en papier (dedimensions identiques), lesquelles schaufferontplus ou moins selon la couleur du papier, la naturedu support (plus ou moins isolant) et leur orienta-tion par rapport au Soleil.

ConnaissancesLutilisation dune source dnergie est ncessairepour chauffer, clairer, mettre en mouvement. Enparticulier, le fonctionnement permanent dun objet

technique requiert une alimentation en nergie (pile,secteur, activit musculaire, combustible).

nergie


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30 Fiche connaissance 16 nergie

Il existe diffrentes sources dnergie utilisables (leptrole, le charbon, luranium, le Soleil, le vent). lchelle dune gnration humaine, certaines sourcesse renouvellent (nergies solaire, olienne, hydrolec-trique, marmotrice). Tel nest pas le cas pour les autres(nergies fossiles, nuclaire, biomasse).

Pour en savoir plus

Quand une source dnergie est utilise pour produireun effet quelconque, son capital dnergie dimi-nue. Lobtention dun effet, mme minime, ncessitela consommation dune certaine quantit dnergie.Au cours de ses transformations, lnergie seconserve. Les pertes dnergie correspondentdonc aussi des transformations, non pas desdisparitions dnergie.Malheureusement, la qualit de lnergie tend sedgrader. En se rchauffant, la Terre stocke une

grande quantit dnergie supplmentaire. Hlas,

cette nergie nest gure utilisable. Ainsi, en quantit,lnergie ne se perd pas, mais se dgrade en qualit.Indications techniques et conomiques : il existe unnombre limit de sources dnergie naturelles. EnFrance, on utilise trois principaux types de centraleslectriques : les centrales hydrauliques utilisant leaudes rivires, parfois leau de la mer ; les centralesthermiques flamme utilisant le charbon, le fioulou le gaz naturel ; les centrales thermiques nuclairesutilisant luranium. Quelle que soit la mthode choisie,la production dnergie prsente des inconvnientspour lenvironnement, inconvnients quil faut ana-lyser pour prendre des dcisions rationnelles.


Fiche no 6 Besoins des vgtaux.Fiche no 17 Lumire et ombres.Fiche no 23 lectricit.

En histoire : la Rvolution industrielle.


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31Fiche connaissance 17 Lumire et ombres

Lumire et ombresProgramme

Cycle 3 :

Le ciel et la TerreLa lumire et les ombres.

FICHE 17

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantLe mot lumire dsigne trs souvent lclairagelectrique.Le mot ombre dsigne en gnral lombre portesur le sol, sur un mur, sur un cran, sur un objet,mais plus rarement lespace situ derrire lobjetclair.On dit quun objet a une ombre sans faire rfrence la source.

Difficults provenant

des ides pralables des lvesLes lves nont pas lide de la propagation de lalumire : la clart ou lobscurit sont plutt consi-dres comme un tat du lieu qui ne ncessite pastoujours la prsence dune lampe ou du soleil : Ily a de la lumire dans la pice.Les lves ne conoivent pas quun objet quelconquepuisse envoyer de la lumire vers nos yeux ; cela neleur apparat que sil sagit dune source lumineusereconnue : lampe, Soleil. La prsence de lumirenest reconnue par les lves que sur une sourceintense ou sur une zone trs claire (zone directe-ment claire par le Soleil par exemple).Le mcanisme de la vision des objets est souventconu suivant le modle erron du rayon visuelpartant de lil pour aller capter limage de lobjet.Ce modle est confort par les expressions jeter unil, balayer du regard.Beaucoup dlves pensent quils peuvent voir lalumire de ct, (cest--dire qui passe devant leursyeux) sans que cette lumire entre dans leurs yeux.Pour certains lves, lombre a les proprits dunobjet matriel. Ils attribuent lombre les mmesproprits que lobjet qui la produit. Ils ne se ren-

dent pas ncessairement compte du rle de lasource lumineuse.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsLaffirmation lombre est la zone qui ne reoit pasde lumire est en gnral incorrecte car imprcise.En effet, lombre dun objet par rapport unesource dtermine est une zone qui ne reoit pas delumire provenant de cette source, mais elle reoit

en gnral la lumire mise ou diffuse (renvoye)par les autres objets environnants. Pour un objetclair par plusieurs sources de lumire, il y a autantdombres quil y a de sources.Il est prfrable de commencer par des premires sch-matisations en utilisant une source de petite dimension(une ampoule de lampe de poche) qui sera assimile une source ponctuelle. La forme de lombre peutalors tre interprte en traant un trait reliant cepoint aux contours de lobjet. Sur ces schmas, uneconvention (de couleur par exemple) doit aider nepas confondre dune part les objets rels et observables

(la source, lobjet, lil) et dautre part les entitsabstraites reprsentant le trajet, invisible, de la lumire(premire ide de rayon lumineux). Lutilisation dunesource tendue engendre des ombres aux contoursdifficiles interprter. Le trac des rayons lumineuxdans ce cas nest pas au programme.

Connaissances Une ombre ncessite une source de lumire. Saforme dpend de la forme de lobjet, de sa positionet de son orientation par rapport la source. La lumire suit un trajet rectiligne dans un milieuhomogne. Pour quun objet soit vu, il est ncessaireque la lumire issue de cet objet entre dans lil. Une source lumineuse ponctuelle et un objet opaquedterminent deux rgions de lespace : une rgionclaire do lobservateur voit la source et une rgion lombre do lobservateur ne voit pas la source.Lorsque la source lumineuse est tendue, il y a enplus une zone intermdiaire do lobservateur nevoit quune partie de la source. Un objet opaque clair par une source de lumirea une partie claire et une partie lombre. Lesformes visibles de ces surfaces varient suivant la

place de lobservateur.


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32 Fiche connaissance 17 Lumire et ombres32

Pour en savoir plus Les sources de lumire usuelles sont toujourstendues (ampoule, lampe de poche, Soleil). Ellesengendrent des ombres aux contours difficiles interprter (ombre, pnombre...). Cest pourquoile document dapplication, qui fait lobjet dune

publication part, prconise de ne pas chercher construire les contours de ces zones, mais simple-ment de rflchir ce quy voit un observateur. La rencontre entre lumire et matire peut donnerlieu diffrents phnomnes : la rflexion (lalumire est renvoye dans une direction biendfinie), la diffusion (la lumire est renvoye danstoutes les directions), labsorption (la lumire estabsorbe par la matire qui, alors, schauffe) [voir ce propos la fiche no 16 consacre lnergie], latransmission (la lumire traverse la matire). Tousces phnomnes coexistent en gnral dans des

proportions variables. Les objets transparents sontceux pour lesquels la transmission est prpondrante linverse des objets opaques pour lesquels elle estngligeable ou inexistante. On dit que la transmis-sion est importante quand labsorption est faible etrciproquement. La lumire ne se propage en ligne droite que dansun milieu homogne, cest--dire qui a partout lesmmes proprits. Dans certaines conditions, le trajetde la lumire est dvi : diffraction par une fente, ourfraction lors dun changement de milieu (air/eaupar exemple). Ainsi le phnomne de mirage est-il

d une propagation non rectiligne, lair traverstant non homogne en temprature.

La lumire se dplace une grande vitesse (envi-ron 300 000 kilomtres par seconde). Elle met envi-ron 8 minutes pour venir du Soleil et de quelquesannes quelques milliers dannes pour venir desdiffrentes toiles visibles lil nu ! La lumire visible est galement caractrise par sacouleur, du rouge au violet. Certaines lumires(infrarouge ou ultraviolet) ne sont pas visibles, maisse manifestent par dautres effets : sensation de cha-leur prs dun fer repasser (il met de linfrarouge),brlures de la peau dues lexposition au soleil (ilmet des ultraviolets).


Fiche no 16 nergie : la production de lumire ncessite lutilisation

dune source dnergie ; la lumire transporte de lnergie et, en particulier,le rayonnement solaire transfre de lnergie dont leSoleil est la source aux matriaux qui labsorbent.Cette nergie est essentielle pour la vie sur Terre.

Liens avec les mathmatiques : comment mesurer la hauteur dun poteau partirde la longueur de son ombre? ; comment mesurer la largeur dune rivire sans lamoindre possibilit de la traverser? (La situation estpeut-tre simule dans la cour de rcration.)


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33Fiche connaissance 18 Points cardinaux et boussole

Points cardinaux et boussoleProgramme

Cycle 3 :

Le ciel et la TerreLes points cardinaux et la boussole.

FICHE 18

Difficults provenant des liensavec le vocabulaire courantou scientifiqueLe terme nord est utilis pour indiquer le pleNord ou le point cardinal, mais on dit aussi que lonpeut perdre le nord ou tre dboussol. (voir ficheno 20 Rotation de la Terre sur elle-mme au sujetde la rotation de la Terre douest en est.)Lexpression consacre, points cardinaux, peutprter confusion, dans la mesure o il sagit en faitde directions (voir paragraphe Pour en savoir plus).

Le phnomne physique appel magntisme nestpas confondre avec le suppos magntisme dunepersonne voqu par les sciences occultes.Sur une girouette (ou une carte) sont indiqus lesquatre points cardinaux, ce qui peut laisser penserque les points est et ouest sont des ples comme lesont le nord et le sud, ce qui nest pas le cas.

Difficults provenantdes ides pralables des lvesLes lves disent parfois que laiguille dune boussoleest attire vers le nord cause du froid, de la tem-prature ou du vent.Les lves pensent quune boussole permet de savoiro on est et de retrouver son chemin lorsquon estperdu, ce qui nest pas le cas non plus (elle ne suffitpas, voir paragraphe suivant.)Les lves, jusquen cycle 3, prouvent des difficults utiliser dautres repres que leurs represgocentriques (devant, derrire, droite, gauche). Ils cherchent souvent mmoriser la direc-tion des points cardinaux par rapport ceux-ci (lenord est devant ou en haut, louest gauche,etc.). Lorsquils y parviennent, ils ont tendance

accorder aux points cardinaux un caractre absolusans se rendre compte que le reprage dun lieu ne

peut tre indiqu que par rapport un autre. Parexemple, ils ont tendance affirmer que tel lieu estau nord au lieu de tel lieu est au nord de telautre . De mme, ils prouvent des difficults comprendre que tel lieu, situ par exemple au nordde tel autre, peut en mme temps tre louest duntroisime et au sud dun quatrime.

Quelques cueils viter lors desobservations et des manipulationsIl est indispensable, pour trouver le nord, dutiliserune boussole loin de tout matriau magntiquesusceptible dinteragir avec elle et de la maintenirhorizontale afin que laiguille puisse conserver toutesa libert de rotation.La combinaison boussole-carte permet de se situer sion a repr ses dplacements sur la carte partirdune position connue et de dterminer quel

chemin prendre pour atteindre un point donnrepr sur la carte.Il faut attirer lattention des lves sur le fait que lespoints cardinaux permettent de sorienter et de sereprer sur Terre mais pas dans lespace interplan-taire. En revanche, sur dautres astres, tels lesplantes et la Lune, qui possdent un axe de rotation(voir Pour en savoir plus), on peut aussi dfinirdes points cardinaux.

Connaissances Laiguille aimante dune boussole (loigne de toute

substance magntique) soriente approximativementselon une direction nord-sud, le nord tant en gnralindiqu par la partie colore de laiguille. La pro-prit fondamentale de la boussole est que laiguillegarde une mme direction lorsquon tourne sonbotier. La boussole permet de sorienter mme en prsencede brouillard. Elle est en revanche perturbe par laproximit dun orage. Lorsquon est perdu, uneboussole permet de ne pas tourner en rond et detenir une direction choisie sur une carte. Il existe la surface de la Terre deux ples (Nord

et Sud) et laxe de rotation de la Terre passe par cesdeux ples. Il ny a pas de ple Est ni Ouest.


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34 Fiche connaissance 18 Points cardinaux et boussole

Pour en savoir plus Le mot boussole vient de petite bote . Laboussole est une dcouverte de la Chine (vers 1050).La dfiniti