La respiration

Une séquence d’apprentissage

I. Où va l’air que l’on respire?(une ou deux séances)

Situation d’entrée

Chaque élève a un ballon de baudruche. « Vous devez gonfler le ballon le plus possible en 1 seule fois; vous avez droit à 2 essais. »

Questionnement

Question 1: Où était l’air qui a permis de gonfler le ballon?

Question 2: Comment avez-vous fait pour gonfler le ballon le plus possible?

→ Notions d’inspiration et d’expiration

Confrontation des représentations des élèves sur le trajet de l’air.

Formulation du questionnement: D’où vient l’air que tu expires?

→ Formulation des hypothèses:

-l’air vient de l’air inspiré directement (entre et sort de la bouche)

-l’air est passé par le ventre

- l’air était stocké dans les poumons

Investigation

Observation:

- Mouvements de la cage thoracique pendant la respiration

- Radio des poumons

-Questionnement : Comment l’air arrive-t-il aux poumons? (schéma à partir d’une silhouette avec dessin des poumons)

Lors de la respiration, il y a deux types de mouvements respiratoires :

-l’inspiration: l’air du milieu extérieur entre par la bouche et le nez et va jusqu’aux poumons.

-l’expiration: l’air des poumons est rejeté dans le milieu extérieur.

Institutionnalisation

Schéma de l’appareil respiratoire

II. Respire-t-on la nuit?(une séance)

Situation d’entrée

« Respire-t-on la nuit? »

→ Formulation des hypothèses

Investigation

1. Expérience: Combien de temps peut-on rester sans respirer? (arrêter les élèves au bout de 30 secondes et insister sur les risques)

2. Étude de document: texte relatant un cas de syncope d’un plongeur en apnée.

3. Observation d’un dormeur (à faire à la maison)

4. Interprétation des résultats: On ne peut pas rester longtemps sans respirer. Même la nuit, on respire sans y penser.

Questionnement

Comment parvient-on à respirer sans en être conscient?

→ Formulation des hypothèses

Investigation

1. Observation de documents: radios des poumons avec repérage du diaphragme

2. Modélisation

Institutionnalisation

On respire constamment, jour et nuit, sans avoir besoin d’y penser. La respiration est due à des mouvements réflexes de contraction et de relâchement d’un muscle appelé diaphragme.

Quand il se contracte, l’air est expulsé des poumons vers l’extérieur: c’est l’expiration.

Quand il se relâche, l’air est « aspiré » de l’extérieur vers les poumons: c’est l’inspiration.

III. À quoi ça sert de respirer?(deux ou trois séances)

Situation d’entrée

Mesure du rythme respiratoire avant de courir et après.

Observation: Le rythme respiratoire augmente avec l’effort.

Question: Pourquoi respire-t-on plus vite quand on court?

L’air expiré est-il le même que l’air inspiré?

1. Formulation des hypothèses

2. Expérience avec l’eau de chaux

3. Étude de documents: tableau indiquant la composition de l’air inspiré et de l’air expiré

4. Structuration des connaissances: L’air expiré est plus riche en gaz carbonique et plus pauvre en oxygène que l’air inspiré.

5. Question: à quel niveau se fait l’échange?

Pour 1OO L d’air Air inspiré Air expiré

Gaz carbonique Très faible (0.03 L) 4 à 5 L

oxygène 21 L 16 L

Azote 79 L 79 L

Que se passe-t-il au niveau des poumons ?1. Etude de documents

Pour 1OO L de sang

Sang entrant dans les poumons

Sang sortant des poumons

Gaz carbonique 53 L 40 L

oxygène 15 L 20 L

L’appareil respiratoireAlvéole pulmonaire

2. Structuration des connaissances : Au niveau des alvéoles pulmonaires, l’oxygène de l’air passe dans le sang et le gaz carbonique du sang passe dans l’air des poumons.

A quoi sert l’oxygène ?

1. Expérience :

Lorsqu’on recouvre d’un bocal une bougie, la flamme s’éteint lorsqu’il n’y a plus d’oxygène. Comme notre corps, la flamme de la bougie a besoin d’oxygène pour vivre.

2. Etude de documents :

3. Institutionnalisation :

Une partie de l’oxygène contenu dans l’air passe dans le sang qui le distribue à tous les organes. De même que le carburant d’une voiture est « brûlé » pour dégager de l’énergie, les aliments sont « brûlés » dans les différents organes du corps. Cette « combustion » qui fournit l’énergie indispensable à la vie, ne peut se faire qu’en présence d’oxygène.

IV. Evaluation