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ENSEIGNEMENT DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE

Cycle 3 – 2016-17

Académie de BESANÇONDécembre 2016

ENSEIGNEMENT DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE

ATELIER : Fabrication et conservation des aliments


Contenu de l’atelier■ Contexte général et émission d’hypothèses

■ Exemple du yaourt (formatif)

■ Exemple de la levure (sommatif)

■ Echanges de pratiques entre collègues d’un établissement : réalisation d’une préparation microscopique, utilisation du microscope, réalisation d’un dessin d’observation

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Situation déclenchante :

La porte du réfrigérateur est restée ouverte ! Certains aliments doivent pourtant rester au frais…

Problématisation :

Exemple de problème pouvant être formulé par les élèves après discussion : Comment expliquer que certains aliments doivent rester au réfrigérateur ?


1er temps : Contexte général (formatif)Fo

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Emission d’hypothèses :

o Recueil des premières idées des élèves (en groupe ou collectif)Exemples :- Sinon ils pourrissent- Les aliments ne sont plus bons à manger s’ils ne sont pas au frais- Des microbes se développent avec la chaleur

o Aide à la formulation d’hypothèses plus rigoureuses :Exemples :- Je pense que certains aliments pourrissent s’ils ne sont pas auréfrigérateur

- Mon hypothèse est que les aliments ne sont plus consommables s’ils nesont pas au frais dans le réfrigérateur

- Je suppose que des microbes se développent dans les aliments quandils chauffent


2ème temps : Un exemple, le yaourtFo

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Comment expliquer que les yaourts doivent rester au réfrigérateur ?

Réponse attendue : les yaourts contiennent des bactéries appeléesferments lactiques qui peuvent changer l’aspect et la qualité du yaourt sielles ne sont pas au frais au réfrigérateur (entre 0°C et +6°C)

Discussion avec les élèves sur le mot « bactérie » et leurs représentationsRéponses élèves : microbe, danger, maladie, mauvais pour la santé

Ouverture : certains microbes semblent utiles à l’Homme


2ème temps : Un exemple, le yaourtLa démarche expérimentale

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Situation déclenchante :

Loïc se lance pour la première fois dans lafabrication de yaourts « faits maison ». Il a dûmanquer une étape car il obtient un mélangeliquide à la fin de la recette.

Problématisation :

En îlots de 4 élèves, les élèves formulent un ou desproblèmes à partir de cette situation

Exemples de problèmes :Comment fabrique-t-on un yaourt consistant ?Quel est le rôle des différentes étapes de la recette ?Quelles étapes permettent de rendre le yaourtconsistant ?Comment le lait est-il transformé en yaourt ?Quelle est l’étape manquée par Loïc ?

Recette de yaourt :

1. Chauffer légèrement un litre de lait.2. Verser un yaourt du commerce dans le

lait ou remplacer par des ferments lactiques (bactéries).

3. Remuer avec une spatule pour bien mélanger.

4. Remplir les pots avec le mélange.5. Placer les pots dans la yaourtière à

40°C.6. Les yaourts sont prêts 6 à 8 heures

plus tard.7. Conserver les yaourts au réfrigérateur

et les consommer dans les jours suivants.



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Emission d’hypothèses :

Travail en îlotsHypothèses possibles formulées par les élèves :- Je pense que le lait est transformé en yaourt consistant grâce aux ferments lactiques.- Mon hypothèse est que la transformation a lieu dans certaines conditions de température plutôtchaudes.

- Je suppose que l’une des étapes (au moins) a mal été réalisée :Loïc a peut-être oublié les ferments lactiquesLoïc n’a peut-être pas mis la yaourtière à 40°C

- Peut-être que l’utilisation d’un yaourt du commerce ou d’un ferment lactique n’a pas le mêmeeffet.

Remarque : insister sur l’importance de la formulation des phrases et amener les élèves à s’interroger sur lesingrédients du yaourt et les étapes clés de sa fabrication s’ils sont en difficultés face à la tâche.

Phase collective : mutualiser et garder un problème convenant aux élèves et à l’enseignant (ex :Quelles étapes permettent de rendre le yaourt consistant ?) et les hypothèses scientifiquementvérifiables en classe :

H1 : L’utilisation de ferment lactique est indispensable pour fabriquer un yaourt.H2 : La température chaude (40°C) est indispensable pour fabriquer un yaourt.H3 : L’utilisation d’un yaourt ou de ferments lactiques ne change rien à la consistance du yaourt.



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Réalisation de la suite de la démarche :

Proposition d’organisation du travail :- îlots de 4 ou 5 élèves (6 îlots dans la classe)- chaque îlot travaille sur une seule hypothèse (2 îlots de la classe travaillent sur la

même) : proposer les résultats attendus si les hypothèses sont justes proposer des expériences pour vérifier ces résultats attendusprésenter le protocole du groupe sous forme de schémas ou laisser le choix de

la forme de la production (étapes, conditions, matériel).

Remarques : Pour les résultats attendus, guider ou non les élèves selon la progression annuelle envisagée par le professeur sur la démarche expérimentale. Pour le contenu du protocole, vérifier que les élèves prévoient deux expériences (dont une témoin).



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Réaliser le protocole envisagé après vérification par le professeur (ou celui fournipar le professeur)Possibilité d’envisager un étayage pour les différents niveaux de maîtrise

Confronter les résultats obtenus aux résultats attendus (les résultats peuvent êtreobservés le lendemain par une visite des élèves ou grâce à des photographies)Conclusion partielle du groupe en lien avec l’hypothèse

Mettre en commun les résultats des différents îlots et conclure pour répondre auproblème :

Je peux conclure que pour transformer le lait en yaourt, il faut des ferments(achetés dans le commerce ou venant d’un yaourt) et attendre suffisammentlongtemps à 40°C.Loïc n’a peut-être pas assez attendu avant de vouloir goûter ses yaourts.


2ème temps : Un exemple, le yaourtL’évaluation des niveaux de maîtrise des compétences choisies

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2ème temps : Un exemple, le yaourtEtayages pour la compétence visée (proposer un protocole)

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3ème temps : Les micro organismes du yaourtFo

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La question aura été soulevée : Que sont les ferments lactiques ? => Des bactériesMais qu’est-ce que c’est ? Comment en savoir plus ?

Lister les propositions des élèves : recherche sur internet, essayer de les voir en utilisant laloupe ou le microscope car les bactéries sont microscopiques (il est envisagé que les élèvesconnaissent déjà le microscope et son utilisation)

Exemples pouvant être validés : goutte de yaourt à la loupe, observation d’une goutte dupetit lait, observation d’une goutte de yaourt entre lame et lamelle, observation de fermentslactiques, etc…

Proposer du matériel sur un chariot : loupe à main, loupe binoculaire, microscope, yaourt,ferments lactiques (Alsa), ferments lactiques dilués dans l’eau, lame, lamelle, pipetteplastique, bécher, eauUne photographie des ferments lactiques peut être proposée pour que l’élève ait une idéede ce qu’il doit obtenir et puisse proposer la manipulation la plus adaptée

Laisser l’élève faire des choix, expérimenter, réaliser, se tromper (travail en binôme)

L’élève rend compte de la manipulation la plus intéressante, il communique (procédure etdessin)

Confronter les propositions de protocoles



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Attendus : Réalisation d’une préparation microscopique de bactéries lactiques, observationau microscope (choix du grossissement adapté) et réalisation d’un dessin d’observationannoté

Etapes détaillées pour réaliser une préparation microscopique à partir de ferments lactiques :Prélever avec la pipette un peu de ferments lactiques dilués dans l’eau,Ajouter une goutte de bleu de méthylène,Recouvrir d’une lamelleEssuyer l’excédent de liquide

Observer au microscope au faible, au moyen puis au fort grossissementRéaliser un dessin d’observation annoté

Exemples de résultats obtenus au grossissement x400 :



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Exemples de productions


4ème temps : Bilan des activitésFo

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Bilan (basé sur les exemples vus dans l’activité) :- Les ferments lactiques (bactéries) sont des micro-organismes.- Les ferments lactiques transforment le lait en yaourt à une température de 40°C.- Les ferments lactiques ne transforment pas le lait en yaourt à une température de

4°C, ils ne sont pas actifs à basse température.- La conservation au réfrigérateur permet d’arrêter la transformation et de

préserver le yaourt fabriqué.

Bilan des connaissances et compétences associées (généralisation etdécontextualisation des notions et des compétences vues et travaillées dansl’activité) :

Ce que l’élève doit apprendre, savoir expliquer et mobiliser :- Certains êtres vivants sont microscopiques, observables uniquement au

microscope- Les bactéries sont des micro-organismes et certaines sont utiles et sans danger- Des micro-organismes non pathogènes sont utilisés par l’Homme pour produire

des aliments : c’est une transformation- Certains aliments doivent être conservés au frais pour préserver leur qualité et

éviter la prolifération d’autres microorganismes qui pourraient être pathogènes


EVALUATION

Développer des compétencesMobiliser des connaissances


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Situation :Marie a voulu faire une brioche mais sa pâte n’a pas gonflé. Elle necomprend pas ce qui a pu se passer.Pour fabriquer sa pâte, Marie a mélangé de la farine, du sel et de l’eau et aattendu 2 heures en laissant son mélange reposer à la température de lapièce. Thomas lui explique qu’elle a oublié la levure qui permet de fairelever la pâte (de la faire gonfler) avant de la cuire.


Ressources :La levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae), est un champignonunicellulaire microscopique. La levure est active et vivante. Elle se présentesous la forme d’un cube (voir photographie) qui doit être conservé auréfrigérateur. Pour l’utiliser elle doit être effritée et mélangée à un peu d’eau.

Consignes :1. Marie veut vérifier ce que lui a dit Thomas. Formule l’hypothèse de Thomas,

envisage les résultats attendus et propose un protocole expérimental qu’ellepourrait réaliser.

1. Marie et Thomas n’ont pas le matériel à la maison pour voir à quoi ressemble lalevure. Imagine un moyen de l’observer de plus près au collège, mets-le enœuvre et garde une trace de ton observation pour eux.

5ème temps : Evaluation sommative

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ie Académie de BESANÇONDécembre 20165ème temps : Evaluation sommative

Compétences évaluées

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Réponses attendues :

Protocole expérimental :- Hypothèse : C’est la levure qui est fait gonfler la pâte- Résultats attendus : avec levure, levée de la pâte / sans levure, pas de levée de la pâte- Matériel : Saladier, spatule pour mélanger, farine, eau, sel, levure de boulanger- Protocole :Expérience 1 : Farine + levure de boulanger + eau + sel + repos 2h à température ambianteExpérience 2 : Farine + eau + sel + repos 2h à température ambiante

Observation des levures :- Réaliser une préparation microscopique : Diluer de la levure dans un peu d’eau, prélever

avec une pipette, déposer une goutte du mélange sur une lame et recouvrir d’une lamelle- Utiliser un microscope pour observer la préparation réalisée : observer au microscope au

faible, au moyen puis au fort grossissement- Réaliser un dessin d’observation

Académie de BESANÇONDécembre 20165ème temps : Evaluation sommative

Cellules de levureSaccharomyces cerevisiaeMicroscope optique, x 400

Cellules de levureSaccharomyces cerevisiaeMicroscope optique, x 1000

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Remarque : ce qui est observé dans les levuresest le plus souvent une vacuole (compartimentde réserves) plutôt que le noyau. Cetteannotation « noyau » sera ainsi tolérée ou nonselon les collègues.

Académie de BESANÇONDécembre 20165ème temps : Evaluation sommative

Activités manipulatoires proposéesFo

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Atelier 1 : Les ferments ou bactéries lactiquesAtelier 2 : Les levures fraîchesAtelier 3 : L’épiderme d’oignon

Pour chaque atelier : - Découvrir le matériel : matériel pour réaliser les

préparations microscopiques, matériel pour l’observation (microscope, loupe)

- Réaliser une préparation microscopique- Utiliser un microscope- Communiquer sous la forme d’un dessin d’observation

(différences avec croquis, schéma…)


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