séquence : La respiration

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Transcript of séquence : La respiration

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la

    Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    Le fonctionnement du corps humain et de la

    sant

    Premire approche des fonctions de nutrition :

    Fonction de Respiration

    Sance 1 : La respiration : inspiration, expiration et rythme respiratoire

    Sance 2 : Mesure de la capacit respiratoire

    Sance 3 : La respiration des enfants, o va lair que lon respire ?

    Sance 4 : A quoi ressemble un poumon ? (dissection)

    Sance 5 : Comment lair entre-t-il et sort-t-il ?

    Sance 6 : Les changes gazeux (ou pourquoi nous respirons ?)

    Prolongement 1 : Comprendre le trajet de lair dans lappareil respiratoire

    Prolongement 2 : Observer et comprendre les changes gazeux

    Sance 7 : Scnario dvaluation Respiration

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES : Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans

    des contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    Rfrence aux programmes denseignement : Le fonctionnement du corps humain et la sant / Premire approche de la fonction de respiration

    Connaissances : - Apprhender les notions d'inspiration, d'expiration, de mouvement respiratoire de rythme respiratoire

    - Ne pas confondre rythme respiratoire et rythme cardiaque

    Capacits : - Savoir mesurer un rythme (nombre d'vnements en un temps donn)

    - Etablir des comparaisons

    - Prise de conscience du corps

    Titre de la squence : La respiration

    Sance n1 : La respiration : inspiration, expiration et rythme

    respiratoire

    Niveau : Cycle 3

    Matriel :

    - collectif : Une horloge murale munie d'une trotteuse si possible

    Dure Organisation matrielle

    Rle du matre Droulement Remarques

    10 min

    2 min

    5 min

    Collectif

    Individuel

    Collectif

    1re

    phase :

    Mise en situation :

    Partir d'une situation de la vie quotidienne ncessitant un effort physique dont on sait qu'il va entraner une

    augmentation de l'activit respiratoire.

    Consigne : 3 ou 4 lves effectuent 30 flexions avec les jambes sous l'il observateur des autres lves.

    Mise en commun des observations et prcision de certains termes :

    Les lves s'expriment : Ils deviennent rouges et ils ont chaud , Ils respirent plus .

    C'est le sujet du jour : LA RESPIRATION (terme que l'on peut crire au tableau).

    Qu'est ce que cela veut dire Ils respirent plus ?

    Lorsque l'on respire il y a deux phases, l'inspiration et l'expiration. Le faire observer aux lves.

    Une inspiration plus une expiration constituent un mouvement respiratoire.

    Quand les enfants disent Ils respirent plus , cela signifie que le nombre de mouvements respiratoires c'est

    dire d'inspirations ou d'expirations, pendant un temps donn, est plus grand.

    Le nombre de mouvements respiratoires pendant un temps donn se dfinit comme le rythme respiratoire.

    2me

    phase (mesure du rythme respiratoire) :

    Mise en situation :

    a - Consigne : Compte tes mouvements respiratoires pendant une minute.

    b - Les enfants comptent. Certains vont prendre leurs pouls !

    Mise en commun :

    Inscrire au tableau et comparer les rsultats des enfants.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    2 min

    5 min

    10 min

    Individuel

    Collectif

    Individuel

    Pourquoi existe-t-il de telles diffrences ?

    - Insister sur le fait qu'il ne faut pas confondre le rythme respiratoire et le rythme cardiaque.

    - D'autres vont additionner le nombre d'inspirations et d'expirations...!

    Dgager les diffrentes faons de mesurer le rythme respiratoire :

    - On peut ressentir facilement le nombre d'expirations : en plaant le doigt sous le nez, on sent le souffle

    chaud et humide expuls chaque expiration. Il suffit alors de compter le nombre d'expirations effectues.

    - On peut aussi mettre la main sur le thorax qui va se soulever et se rabaisser chaque mouvement

    respiratoire.

    3me

    phase (Nouvelle mesure du rythme respiratoire avec mthode impose) :

    Mise en situation :

    a - Consigne : En mettant le doigt sous le nez, mesure ton nouveau rythme respiratoire en comptant le

    nombre d'expirations durant 30 secondes (il y a une horloge dans la classe avec une trotteuse). L'enseignant

    peut donner le top du dbut et celui de la fin.

    b - Les enfants comptent.

    Mise en commun :

    Ecrire ensuite les rsultats de chaque enfant au tableau (exprimer les rsultats par minute) et les comparer.

    Les rsultats varient, par exemple, de 10 40 mouvements par minute. On ne peut accepter ces rsultats

    trop loigns du rythme moyen (16 mouvements par minute). Pourquoi existe-t-il de telles diffrences ?

    Rechercher les causes d'erreur :

    Certains enfants ont encore ajout le nombre d'inspirations et d'expirations.

    Il se peut aussi que le simple fait de compter modifie, sans qu'on le veuille, notre rythme respiratoire.

    Remarque : La notion de rythme respiratoire est difficile assimiler.

    Prolongements :

    Lactivit de la 3me

    phase peut tre mise en uvre aprs activit physique ce qui permettra de comparer les

    rythmes respiratoires au repos et aprs effort.

    Trace crite possible :

    Un mouvement respiratoire comprend deux phases, une inspiration et une expiration.

    Le rythme respiratoire est le nombre de mouvements respiratoires pendant un temps donn par

    exemple durant une minute.

    Je mesure mon rythme respiratoire de la faon suivante ........ (plusieurs situations possibles).

    J'ai trouv un rythme respiratoire de ........ mouvements respiratoires par minute.

    Le rythme respiratoire varie; il est diffrent d'un enfant l'autre. Il augmente pendant et aprs un effort

    physique.

    Il est plus rapide chez les bbs et chez les trs jeunes enfants. Il est plus lent chez les adultes.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES : Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans

    des contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    Rfrence aux programmes denseignement : Le fonctionnement du corps humain et la sant / Premire approche de la fonction de respiration

    Connaissances : - Notions d'air, de gaz.

    - Notions d'inspiration force et d'expiration force.

    - Notions de capacit ou de volume associes des gaz ou des liquides.

    - Associer une unit aux volumes (litre).

    - Correspondance entre volume et masse pour l'eau ( un volume de 1 litre correspond une masse de 1 kg).

    Capacits : - Rflchir et travailler en groupe.

    - Savoir prsenter les ides du groupe et couter.

    - Etre inventif et imaginer des expriences pour rpondre une question prcise.

    - Savoir raliser une exprimentation.

    - Savoir mesurer un volume et talonner un rcipient.

    - Savoir tablir un compte-rendu d'exprience, avec les diffrentes tapes, schmas, lgendes et commentaires.

    - Savoir appliquer l'opration "multiplication" dans une situation concrte (relativement complexe).

    Titre de la squence : La respiration

    Sance n2 : Mesure de la capacit respiratoire Niveau : Cycle 3

    Matriel : - collectif : un seau

    - de groupe : grandes feuilles, feutres aimants, baguette de bambou, ficelle et lastiques, 5 ballons de baudruche, 5 grands sacs en plastique (conglation), feutre, bouteilles

    deau en plastique (1,5 l et 0,5 l), verre doseur ou prouvette gradue, bidon plastique translucide (5 l) avec bouchon vis, une grande bassine, tuyaux

    de caoutchouc souple, mtre de couturire

    Dure Organisation

    matrielle

    Rle du matre

    Droulement Remarques

    10 min

    5 min

    Collectif

    Groupes

    Collectif

    1re

    phase :

    Entretien :

    A partir de la sance prcdente, demander aux lves Comment mesurer la quantit d'air qui entre et

    qui sort des poumons ?

    Mise en situation :

    a - Consigne : Par groupe, noter sur une grande feuille vos propositions pour rpondre la question : faire des

    dessins et proposer une technique de mesure que vous allez ensuite mettre en uvre.

    b - Mise en commun :

    Accrocher les feuilles des diffrents groupes au tableau l'aide des aimants.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    5 min

    5 min

    5 min

    5 min

    5 min

    Groupes

    Collectif

    Groupes

    Collectif

    Collectif

    Demander un enfant de chaque groupe d'expliquer les diffrentes expriences qu'ils envisagent de faire.

    Reformuler les expriences si besoin est, et dresser une liste des propositions au tableau :

    - Mesurer avec un mtre de couturire le tour de la cage thoracique la fin de l'expiration et la fin de l'inspiration. Comparer les diffrentes longueurs.

    - Souffler dans un ballon, puis mesurer le ballon. - Souffler dans un sac plastique et le mesurer . - Souffler dans une bouteille remplie d'eau. Les bulles qui s'chappent, chassent l'eau. - etc...

    2me

    phase :

    Exprimentation :

    a. Consigne : Demander aux enfants de se remettre en groupe et de faire la mesure telle quils lont prvue.

    b. Chaque groupe ralise la mesure de son choix et note les rsultats obtenus en formulant une phrase courte.

    Mise en commun et discussion des rsultats obtenus :

    Exemples de propositions :

    - - La longueur du tour de la cage thoracique augmente quand on inspire. Elle passe de ... cm ... cm. - - Le ballon de baudruche ou le sac plastique se gonfle quand on souffle dedans (c'est dire quand on

    expire).

    3me

    phase (Comment mesurer le volume d'air du sac ou des poumons ?) :

    Mise en situation :

    a- Consigne : Voici le matriel votre disposition : un seau transparent, un marqueur, un verre doseur, un

    ballon gonfl (ferm). Comment feriez-vous pour mesurer le volume d'air contenu dans le sac plastique ou le

    ballon ?

    b- Chaque groupe propose une exprience et la reprsente sur une grande feuille.

    Mise en commun :

    On peut retenir l'ide de mesurer le volume du sac en plastique gonfl en l'immergeant dans un seau contenant

    de l'eau.

    Ce travail peut tre fait de faon collective. Quelques lves manipulent sous le regard avis des autres lves

    qui guident et observent.

    Exprimentation : (voir schma document 1)

    - Remplir le seau d'eau mi-hauteur et mettre une marque l'extrieur marquant le niveau. - Bien aplatir le ballon avant de souffler. Souffler une seule fois l'intrieur du ballon, c'est dire une

    seule expiration, et bien le refermer l'aide d'un lastique (ou d'une ficelle).

    - Immerger compltement le ballon gonfl dans le seau d'eau et tracer le nouveau niveau de l'eau.

    On ne peut savoir l'avance ce que les

    enfants vont proposer mais on peut parier

    sur certaines propositions.

    Prcautions avant de souffler :

    - Etaler les sacs en plastique bien plat

    pour les vider de leur air.

    - Assouplir le ballon de baudruche en les

    gonflant pralablement.

    - Il ne faut souffler qu'une seule fois dans

    le sac plastique ou le ballon de baudruche.

    - Avertissement : En aucun cas, les

    enfants ne doivent mettre la tte dans le

    sac !!!

    Les sacs en plastique sont un peu plus

    gonfls que les ballons. Pourquoi ?

    Le caoutchouc du ballon appuie sur l'air

    qui est plus tass donc le volume d'air

    (introduction de la notion de volume)

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    5 min

    20 min

    30 min

    Collectif

    Groupes

    - Retirer le ballon. Verser de l'eau pour atteindre la nouvelle marque l'aide d'un verre doseur ou d'une prouvette gradue.

    Rsultats :

    Nous avons rajout ... litres d'eau pour passer de la premire marque la deuxime marque. Cette expiration

    correspond donc un volume d'air sortant des poumons de ... litres.

    Poursuite de la sance un moment ultrieur

    La suite de la sance est en fait une confrontation des diffrentes solutions trouves par les enfants. On

    aboutira comme prcdemment une suite de manipulations.

    Exprimentation : (voir schma document 2)

    - Etalonner le bidon l'aide d'un verre doseur ou d'une bouteille de 0,5 l ou d'une balance avec des graduations tous les 0,5 l (500 g d'eau = 0,5 l d'eau).

    - Ces graduations sont inscrire sur la paroi du bidon au marqueur indlbile. - Remplir compltement le bidon d'eau et le boucher. - Verser de l'eau dans le fond de la cuvette jusqu' une certaine hauteur. Retourner le bidon plein d'eau

    dans la cuvette et ter le bouchon. Rentrer le tuyau dans le bidon.

    - Souffler dans le tuyau en une seule expiration. On lit alors directement la mesure d'air expir sur le bidon.

    On demande plusieurs lves de faire une inspiration force en levant les bras, puis de souffler l'air

    contenu dans ses poumons en effectuant une expiration force en baissant les bras.

    On obtient alors des valeurs allant jusqu 4 litres. Ces valeurs sont proches des capacits (volume)

    pulmonaires trouves dans le livre des Sciences.

    On peut aussi de nouveau mesurer l'air d'une expiration normale en soufflant 6 fois de suite par exemple (faire

    la moyenne). On trouvera alors une valeur moyenne de 0,5 l par expiration.

    Chacune des deux mesures pourra faire l'objet d'un compte-rendu sous forme de schmas successifs

    accompagns d'un texte explicatif (cf. les schmas des expriences).

    contenu dans le ballon est plus petit.

    Les mesures obtenues restent

    approximatives.

  • Document 1

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    seau deau

    1re marque

    ballon gonfl

    2me marque

    Avec un doseur, remplir le

    seau jusqu la 2me marque et

    noter la quantit ajoute.

    Plonger le ballon dans le seau.

    1

    2

    3

  • Document 2

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    bouchon

    bassine deau tuyau en caoutchouc

    air expir

    on souffle

    1 2

    3 4

    bouteille 0,5 l

    4 l

    3 l

    2 l

    1 l

    graduations

    bidon

    eau

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES : Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans

    des contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    Rfrence aux programmes denseignement : Le fonctionnement du corps humain et la sant / Premire approche de la fonction de respiration

    Connaissances : - Premire approche de l'appareil respiratoire

    Capacits : - Clarifier sa pense et mettre ses ides en ordre. - Faire un schma et mettre la lgende adquate.

    - Travailler en groupe. - Participer une mise en commun collective.

    Titre de la squence : La respiration

    Sance n3 : Les reprsentations des enfants : O va lair quon respire ? Niveau : Cycle 3

    Matriel :

    - de groupe : grande feuille avec silhouette de personne (1 par groupe de 3 ou 4), systme d'accrochage des feuilles au tableau (aimants)

    - individuel : une silhouette de personne format A4

    Dure Organisation matrielle

    Rle du matre Droulement Remarques

    5 min

    5 10

    min

    5 10

    min

    20 min

    Collectif

    Individuel

    Groupes

    Collectif

    Introduction :

    Rappeler brivement ce que l'on a fait la squence prcdente (notion d'inspiration, d'expiration, de

    mouvement respiratoire et de rythme respiratoire).

    Mise en situation :

    a - Consigne : Reprsente le trajet de l'air sur la silhouette (reprsente sur le document 3 format A4 qu'on

    leur distribue) et explique ce quil devient. Ecris tes questions et lgende ton schma.

    b - Les enfants effectuent le travail demand.

    Nouvelle mise en situation :

    a - Consigne : Par groupe, sur une mme silhouette plus grande ( document 3 format A3), en vous appuyant

    sur les productions de chacun, en les comparant et en les discutant, reprsentez de nouveau le trajet de l'air

    et notez vos questions. Les feuilles seront affiches au tableau : ce qui est crit doit tre visible de loin.

    b - Les enfants effectuent le travail demand

    Mise en commun :

    Un enfant de chaque groupe vient accrocher au tableau le travail du groupe. Comparer les diffrentes reprsentations.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    Il en ressort des affirmations et des questions :

    - L'air peut rentrer et sortir par le nez et la bouche. - La bouche est relie aux poumons par l'intermdiaire d'un gros tuyau : la trache. - Il y a deux poumons. - A quoi ressemble un poumon ? - Combien y a-t-il d'air dans les poumons ? Est-ce toujours la mme quantit ? - Pourquoi mon ventre se gonfle-t-il quand je respire ? - Comment l'air entre-t-il et sort-il des poumons ? - Qu'y a-t-il dans l'air ? - Pourquoi l'air que l'on rejette est plus chaud ? - L'air que l'on respire est-il respir par les autres ? - L'air qui entre est-il le mme que l'air qui sort ? - L'air reste-t-il uniquement dans les poumons ? - Aprs les poumons, l'air va-t-il dans le corps ? - L'air va-t-il dans le cur ? - Comment l'air circule-t-il dans le corps ? - Est ce que c'est l'air qui pousse le sang ? - A quoi sert l'air ? - Est-ce que l'air c'est comme l'essence dans les voitures ?

    Comment pourrait-on faire pour rpondre la question A quoi ressemble un poumon ?

    L'enseignant prcise aux enfants que l'on

    conserve toutes les questions et on

    essayera de trouver des rponses dans les

    prochaines sances.

    Si la proposition de la dissection nmerge

    pas, demander aux enfants comment ont

    pu faire les premiers mdecins pour

    savoir comment tait fait lintrieur dun

    corps. Demander aux lves des

    radiographies des pommons.

  • Document 3

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Sur la silhouette suivante imagine o va lair que lon aspire et que devient-il ?

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES : Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans

    des contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    Rfrence aux programmes denseignement : Le fonctionnement du corps humain et la sant / Premire approche de la fonction de respiration

    Connaissances : - Anatomie de lappareil respiratoire : poumons, diaphragme et cage thoracique

    Capacits : - Savoir lgender un schma

    Titre de la squence : La respiration

    Sance n4 : A quoi ressemble un poumon ? Dissection. Niveau : Cycle 3

    Matriel :

    - collectif ou de groupe : 1 ou plusieurs poumons d'animaux. On peut commander au boucher les poumons d'un animal assez gros mais pas trop (agneau...) en lui

    demandant de ne pas abmer la trache et en laissant s'il le peut le cur. On peut aussi choisir le lapin (conseill) ; achetez seulement la partie avant avec tte et cage

    thoracique l'intrieur de laquelle se situe le poumon. On peut envisager d'en acheter plusieurs 3 par exemple, pour faciliter l'observation et une participation plus active des

    enfants. A l'issue de ce travail, les lapins pourront tre cuisins sans aucun danger.

    Matriel pour souffler dans la trache : des pailles pour le(s) lapin(s) / des tuyaux souples de 1 2 cm de diamtre et de 50 cm de longueur environ pour les animaux plus

    gros.

    Un petit matriel de dissection : ciseaux bien aiguiss.

    - individuel : fiche annexe photocopie sur lanatomie des poumons

    Dure Organisation matrielle

    Rle du matre Droulement Remarques

    5 min

    15 20

    min

    Collectif

    Collectif

    ou

    Groupes

    Introduction :

    Lenseignant reprend les questions formules dans la sance prcdente notamment

    - A quoi selon vous ressemble un poumon ?

    - Lair va-t-il que dans les poumons ?

    - Avez-vous trouv des photos ou des radiographies et les avez-vous amenes ?

    Dire aux enfants que vous avez une surprise pour eux.

    Sortir votre poumon : motions garanties.

    Observation avec la dissection :

    Premire observation : Dissection partir de la cage thoracique (ouvrir la cage thoracique en coupant les

    ctes au niveau du sternum).

    .

    Cette phase s'effectuera en collectif ou en

    groupes selon que l'on a un seul ou

    plusieurs poumons.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    Demander aux enfants ce qu'ils reconnaissent :

    Proposer aux enfants de soulever le poumon. En gnral, ils sont surpris par sa lgret ; c'est d la

    prsence de petits sacs remplis d'air : les alvoles.

    Souffler dans la trache :

    Introduire tuyau souple, paille dans la trache et demander un enfant de souffler : le poumon se gonfle

    (grand moment d'motion).

    Ils reconnaissent facilement: le poumon,

    la trache, le cur et ventuellement le

    diaphragme qui est plus difficile

    observer et qui n'est pas toujours prsent

    (sauf sur le lapin).

    Refaire l'exprience avec 3 ou 4 autres

    enfants en changeant la paille pour des

    raisons d'hygine.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    Dcouper le poumon (dans le cas dun poumons dagneau) :

    Avec les ciseaux, entailler et couper le poumon partir de la trache en suivant le trajet de lair.

    Observations :

    - Ils observent des tuyaux plus ou moins gros par o circule l'air : les bronchioles. - Ils observent aussi beaucoup d'autres tuyaux d'o sort du sang : ce sont les vaisseaux sanguins.

    Que se passe-t-il quand on souffle dans les bronchioles (plus facile avec des poumons des animaux assez

    gros) ?

    Introduire une paille dans une bronchiole, souffler. Le poumon ne se gonfle plus entirement. Seulement

    une partie de celui-ci se gonfle.

    Dcouper un morceau de poumon et le presser sous leau. Des petites bulles dair schappent !

    Quand on souffle dans la trache, le

    poumon de l'animal se gonfle, c'est

    comme s'il effectuait une inspiration.

    Faire remarquer aux lves que lair ne va

    que dans les poumons, pas dans le cur.

    Refaire l'observation avec 3 ou 4 autres

    enfants en changeant la paille chaque

    fois.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    5 min

    10 min

    Collectif

    ou

    Groupes

    Collectif

    Observation et commentaires des documents apports par les enfants (radiographies, documents

    papier) :

    On peut situer la cage thoracique, le cur, les poumons, la trache, les bronches ...

    Trace crite possible :

    L'air entre par le nez et par la bouche, passe par la trache, puis les bronches, les bronchioles et va jusqu'aux

    alvoles qui sont de minuscules sacs d'air.

    Faire complter la fiche photocopie sur le schma des poumons. (annexe)

  • Document 4

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Le systme respiratoire

    Complte le schma avec :

    pharynx bouche poumon droit poumon gauche nez larynx diaphragme bronches alvoles pulmonaires trache

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES : Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans

    des contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    Rfrence aux programmes denseignement : Le fonctionnement du corps humain et la sant / Premire approche de la fonction de respiration

    Connaissances : - Consolider les notions d'inspiration et d'expiration - L'inspiration est active, l'expiration est passive

    - Rle du diaphragme dans la respiration - Approche des notions de volume et de pression

    Capacits : - Savoir rflchir sur le fonctionnement un modle - Savoir raliser de faon pratique un modle Titre de la squence : La respiration

    Sance n5 : Comment lair entre-t-il et sort-il ? Niveau : Cycle 3

    Matriel :

    - groupe : une bouteille plastique 1,5 2 l pour la cage thoracique, 2 petits ballons de baudruche, un raccord Y darrosage, un morceau de tuyau darrosage de mme

    diamtre que le Y, un grand ballon de baudruche ou un bonnet de bain, du scotch, des lastiques, de la pte modeler, fiche lve photocopie (annexe)

    Dure Organisation matrielle

    Rle du matre Droulement Remarques

    5 min

    5 min

    10 min

    Collectif

    Collectif

    Groupes (binmes)

    Entretien collectif : Comment lair entre-t-il et sort-il ?

    Rappeler les notions d'inspiration et d'expiration.

    Refaire une inspiration et une expiration. Qu'est-ce qui est fatiguant ? C'est l'inspiration.

    Comment avait-on fait pour gonfler le poumon de l'animal (voir la sance 3) ? On a souffl dedans, c'est--

    dire dans la trache.

    Si il faut souffler dedans , lorsque l'on veut faire entrer de l'air dans NOS poumons, est-ce que quelqu'un

    souffle dans notre bouche ?

    Observation :

    L'enseignant ralise devant les enfants le montage dcrit en annexe document 5.

    Modlisation :

    Distribution du matriel aux enfants qui doivent raliser la mme maquette.

    consigne : Ecrivez et rpondez aux questions suivantes :

    - A quoi correspondent dans notre corps les diffrentes parties du modle ?

    - Que faut-il faire pour que l'air entre et sorte de la bouteille ? Expliquer ce qu'il se passe ?

    Il est probable que les enfants ne se posent

    pas eux-mmes la question : Comment

    l'air entre-t-il et sort-il ? Pour eux, ils

    respirent , l'air entre et sort des poumons,

    c'est comme a !

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    5 min

    15 min

    15 min

    Collectif

    Individuel

    Collectif

    Mise en commun :

    Rponses la 1re question :

    - Les ballons, ce sont les poumons - La partie dure, en plastique transparent (ou la bouteille), c'est la cage thoracique - Le trou en haut, c'est les voies respiratoires : la bouche et la trache - La membrane du dessous ? Cette dernire est plus nigmatique. Ils peuvent avoir trouv dans

    le livre de Sciences. Eventuellement, on leur explique ce que cela reprsente: un muscle plat, situ

    sous le poumon, reliant les deux parties de la cage thoracique : le diaphragme.

    - On peut aussi appuyer sur la bouteille pour faire comme la cage thoracique qui se serre (se contracte).

    Rponses la 2ime question :

    Il faut s'appuyer sur les formulations des enfants. Ils diront sans doute :

    - Quand on abaisse la membrane (bonnet de bain ou gros ballon), il y a plus de place et l'air entre.

    - Quand on soulve la membrane, il y a moins de place et l'air sort. Ils peuvent aller plus loin dans leurs explications :

    - Quand on soulve la membrane, il y a moins de place, l'air dans la bouteille est plus tass, appuyant ainsi sur les ballons qui se vident de leur air l'extrieur du rcipient.

    - Quand on abaisse la membrane, il y a plus de place. L'air dans le rcipient est moins tass permettant ainsi l'air de rentrer dans les ballons.

    Trace crite possible :

    Le diaphragme est un muscle plat attach la base de la cage thoracique.

    Lorsque le diaphragme est au repos, il est bomb vers le haut. Lorsque le diaphragme se contracte (ce qui

    demande un effort), il s'abaisse. Le volume de la cage thoracique augmente et le poumon se remplit d'air :

    c'est l'inspiration.

    Lorsque le diaphragme se relche, il reprend sa position bombe, (ce qui ne demande pas d'effort). Le

    volume de la cage thoracique diminue et l'air sort du poumon : c'est l'expiration.

    L'inspiration est active alors que l'expiration est passive.

    Fiche lve donne en annexe (document 6) complter.

  • Document 5

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    tanchit avec scotch et pte modeler

    raccord darrosage

    en Y

    petits ballons de baudruche

    bouteille en plastique dont on a coup le fond

    on tire

    les 2 petits ballons se gonflent

    tuyau darrosage

    morceau de grand ballon de baudruche ou bonnet de bain fix avec un lastique

  • Document 6

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Comment l'air entre-t-il et sort-il des poumons ?

    1) Les silhouettes reprsentent-elles une personne de face ou de profil ?

    2) Colorie : en bleu l'intrieur des poumons et les voies respiratoires, en

    rouge le diaphragme.

    3) Lgende le schma.

    4) Quel schma montre une inspiration ? ..

    Quel schma montre une expiration ?

    5) Mets des flches pour montrer le sens de la circulation de l'air.

    6) Complte en choisissant parmi les mots suivants: inspiration, mouvement

    respiratoire, bronche, expiration, muscle.

    Schma n1 : Le diaphragme s'aplatit (vers le bas), c'est un moment d'

    Schma n2 : Le diaphragme se bombe vers le haut, c'est un moment d'

    Le diaphragme est un plat en forme de cercle.

    Schma 1 Schma 2

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES : Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans

    des contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    Rfrence aux programmes denseignement : Le fonctionnement du corps humain et la sant / Premire approche de la fonction de respiration

    Connaissances : - Consolidation de la notion de gaz - Pr requis : Composition de l'air

    - LAir inspir riche en oxygne est diffrent de lair expir riche en CO2 - Familiarisation avec les pourcentages

    Capacits : - Savoir concevoir et raliser une exprience pour rpondre une question Titre de la squence : La respiration

    Sance n6 : Les changes gazeux (ou pourquoi respirons-nous ?) Niveau : Cycle 3

    Matriel : - groupe : eau de chaux, pailles, petits pots de bbs vides, poire de prlvement ou seringue - individuel : tableaux danalyse de lair et des gaz dans le sang

    Dure Organisation matrielle

    Rle du matre Droulement Remarques

    5 min

    10 min

    Collectif

    Groupes

    Observation :

    Le matre souffle travers une paille dans de leau de chaux. Au bout de quelques secondes le liquide se

    trouble.

    Quelle est selon vous la cause du changement daspect du liquide ?

    Hypothses frquemment mises par les enfants :

    - lagitation - les bulles - la chaleur - lair - la salive

    Les enfants vont tester leurs hypothses.

    Exprimentation :

    - on agite leau de chaux avec une cuillre ou une paille - on fait des bulles avec une paille et une poire de prlvement - on chauffe leau de chaux avec les mains ou dans un bain marie 37 C - on met de la salive dans leau de chaux

    Dire aux enfants que leau de chaux est un

    liquide spcial mais sans donner sa

    spcificit.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise jour 2014

    5 min

    10 min

    10 min

    Collectif

    Collectif

    Collectif

    Mise en commun :

    Aucune exprience na troubl leau de chaux.

    Conclusion : Lair expir contient quelque chose qui trouble leau de chaux et qui nest pas contenu dans

    lair ambiant.

    Lecture et analyse de documents :

    Distribution du document et analyse du premier tableau sur la composition de lair inspir et expir.

    O est pass loxygne manquant ? dans le corps

    Do vient le dioxyde de carbone ? du corps

    Avez-vous maintenant une ide sur ce qui a pu troubler leau de chaux ? le dioxyde de carbone

    Analyse du deuxime tableau

    Trace crite possible :

    L'air inspir (c'est dire l'air ambiant) contient de l'oxygne qui va passer dans le sang au niveau de

    lalvole pulmonaire. Il ne contient pas ou trs peu de dioxyde de carbone.

    Le corps se sert de loxygne pour produire de lnergie et se dbarrasse du dioxyde de carbone. L'air

    expir est donc plus riche en dioxyde de carbone que lair inspir.

    Pour aller plus loin, on peut demander

    quoi servent loxygne et le dioxyde de

    carbone

    dans lorganisme.

    loxygne sert pour produire lnergie

    dans les organes grce une raction

    chimique

    le dioxyde de carbone est un dchet de

    cette raction chimique

  • Document 7

    Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Analyse de lair

    Elments

    Air inspir

    Air Expir

    Oxygne

    21

    16

    Dioxyde carbone

    0,03

    5

    Azote

    79

    79

    Valeurs exprimes en ml pour 100 ml dair.

    Analyse des gaz dans le sang

    Elments

    Sang larrive dans les poumons

    Sang la sortie des poumons

    Oxygne

    14

    20

    Dioxyde carbone

    60

    50

    Azote

    2

    2

    Valeurs exprimes en ml de gaz dans 100 ml de sang.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Le trajet de lair

    Quand tu inspires, lair pntre par le nez ou la bouche ; il traverse le pharynx, endroit de la gorge

    o passent la fois les aliments avals et lair inspir. Il sengage dans la trache artre, tube

    souple et rigide. Lair parvient aux deux bronches principales qui se ramifient et le conduisent dans

    un rseau de bronches de plus en plus petites appeles bronchioles. Les bronchioles se terminent

    par des petits sacs microscopiques : les alvoles pulmonaires.

    On value 700 millions le nombre dalvoles pour les deux poumons.

    Quand tu expires, lair ressort par le nez ou la bouche en suivant le chemin inverse depuis les

    alvoles pulmonaires.

    Les poumons sont des organes mous, spongieux, lastiques et lgers. Le poumon droit comprend

    trois lobes et le gauche uniquement deux. Une enveloppe transparente et double entoure les

    poumons. Elle sappelle la plvre.

    Le cur est situ entre les deux poumons. Lensemble cur-poumons est protg par la cage

    thoracique. La cage thoracique est limite dans le dos et les cts par la colonne vertbrale et les

    ctes, en avant par le sternum et la base par un muscle : le diaphragme.

    Comprendre le trajet de lair dans lappareil respiratoire

    Document A

    Schma B1

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Questions

    1) Lis le texte A et souligne les mots de vocabulaire concernant lappareil respiratoire.

    2) Observe le schma B1 et aide-toi du texte A et des mots que tu as souligns pour mettre les

    lgendes.

    3) Relis le texte A et souligne en rouge les passages qui te permettent de savoir quel trajet suit lair

    dans lappareil respiratoire.

    4) Indique maintenant sur le schma B2 ci-dessous le trajet suivi par lair.

    Schma B2

    5) Quas-tu appris sur la ventilation respiratoire lissue de ce travail ?

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Tableau A

    Composition de lair pour 100 litres

    Constituants de lair Air inspir (en litres) Air expir (en litres)

    Oxygne 21 16,5

    Dioxyde de carbone 0 4,5

    Azote 79 79

    Tableau B

    Teneur en gaz dissous (pour 100 ml de sang)

    Sang arrivant dans les poumons Sang sortant des poumons

    Oxygne 12 ml 20 ml

    Dioxyde de carbone 48 ml 40 ml

    Azote 1 ml 1 ml

    Observer et comprendre les changes gazeux

    Document

    1) Quels sont les trois constituants de lair ?

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    2) Lair de la pice est-il lair inspir ou lair expir ?

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    3) Quel air contient le plus doxygne ?

    4) Quel air contient le plus de dioxyde de carbone ? ..

    5) Que remarques-tu pour lazote ?

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    Document

    6) Quels sont les trois gaz que lon retrouve dissous dans le sang ?

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    7) Quel sang contient le plus doxygne ?

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    8) Quel sang contient le plus de dioxyde de carbone ? ..

    9) Que remarques-tu pour lazote ?

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    Questions

    1) O sont situs les alvoles pulmonaires? Tu peux rechercher dans ton cahier dexpriences.

    ....................................................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................................................

    Document

    2) Colorie en rouge le sang enrichi en oxygne et en bleu celui qui est pauvre en oxygne.

    3) Fais un schma montrant les diffrents changes qui ont lieu entre lair et le sang au niveau des

    alvoles pulmonaires. Utilise les informations de cette fiche.

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    PALIER 2 SCIENCES

    Maitriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans des

    contextes scientifiques diffrents et dans des activits de la vie courante

    ITEM Le fonctionnement du corps humain et de la sant Premire approche des fonctions de nutrition : digestion, respiration et circulation sanguine

    INDICATIONS POUR LEVALUATION : Llve est capable de mesurer le rythme cardiaque et respiratoire et les mettre en lien avec lactivit physique.

    Il comprend le rle de la respiration. Il comprend le rle de la circulation sanguine. Il met en relation la

    respiration et la circulation

    Sance 7 : Scnario dvaluation sur la respiration

    Exercice 1

    Donner le schma avec des lgendes modifies (sans les noms des organes)

    La maquette ci-dessus permet de comprendre les mouvements dentre et de sortie de lair des

    poumons.

    1- A quel organe du corps humain correspond :

    le tuyau darrosage :

    la bouteille en plastique : ..

    les petits ballons de baudruche :

    morceau de grand ballon en bas de la bouteille : .

    2- Comment fait-on fonctionner la maquette pour faire entrer de lair dans les petits ballons ?

    3- Donne une ressemblance entre la faon dont la maquette fonctionne et la faon dont tu respires. (argumenter)

    ..

    4- Donne une diffrence entre la maquette et ton systme respiratoire (argumenter)

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    jour 2014

    Exercice 2

    Voici un tableau du rythme respiratoire dun lve :

    Moments de la

    journe

    Assis dans la

    classe

    Joue dans la

    cour de

    rcration

    Juste aprs la

    rcration,

    retour dans la

    classe

    Pendant le cours

    de math

    Rythme

    respiratoire

    15 25 19 16

    1- A quel moment de la journe le rythme respiratoire est-il le plus lev ? (exprimer les rsultats dune mesure)

    2- A quel moment de la journe fais-tu un effort physique ? (exprimer les rsultats dune mesure)

    .

    3- Fabrique une phrase qui explique la relation entre leffort physique et le rythme respiratoire.

    (exploiter les rsultats dune mesure)

    ..

  • Groupe Dpartemental Sciences 34 / A partir des travaux de Valrie de la Forest et Alexandre Nicolas / Mise

    jour 2014

    Exercice 3

    Elments

    En ml pour 100ml dair

    Air inspir

    Air Expir

    Oxygne

    21

    16

    Dioxyde de

    carbone

    0

    5

    Azote

    79

    79

    1- En utilisant le tableau, donne la quantit de dioxyde de carbone que contient lair que nous expirons.

    (exprimer les rsultats dune mesure)

    .

    2- On veut comparer la quantit doxygne de lair qui entre dans notre corps avec la quantit doxygne de lair qui sort de notre corps. Dans le tableau, quels sont les deux

    nombres utiliser ?

    (exploiter les rsultats dune mesure)

    ..

    3- Ecrit en deux phrases ce qui est diffrent entre lair inspir et lair expir : (exploiter les rsultats dune mesure)

    .

    .

    Le mme type dexercice peut tre propos avec le tableau qui prsente les teneurs

    compares en gaz dans le sang avant et aprs passage au niveau des poumons.