document joint 2 - WordPress.com · Conditions de développement On appelle conditions de développement l’ensemble des conditions extérieures qui vont permettre à un animal de

Pour pouvoir mettre en place les séances de ce chapitre, voici le matériel dont vous avez besoin. Celui-ci est exprimé par groupe d’élèves. Il vous appartient donc de prévoir le matériel en fonction de l’organisation pédagogique retenue, c'est-à-dire en fonction du nombre de groupes formés qui est fonction lui-même du nombre d’élèves par groupe.

Matériel du groupe Matériel de classe

- une balance (Roberval, pèse-bébé ou pèse-lettre) pour 2 groupes - 6 ou 8 bouteilles en plastique de1,5 litre - une coupelle pour le sel - une petite cuillère - une loupe - 1 mesure de 1dm3 (bouteille de1 litre par exemple) - 6 ou 8 étiquettes autocollantes

- un flacon d’œufs d’artémie * - 2 kg de sel fin - 2 affiches vierges ou plaques cartonnées - disponibilité d’un réfrigérateur pour les séances 4 à 6

* Disponible en animalerie ou sur Internet. Un flacon d’œufs représente un coût faible et peut servir pour de nombreuses expériences car il suffit de très peu de cystes pour ensemencer chaque bouteille ; de plus, leur conservation est excellente. Attention au dosage des œufs lors des expériences, car c’est la quantité de larves écloses et vivantes qui permettra de définir le milieu de vie optimal des artémies ; une dosette est fréquemment fournie avec le flacon : un marque au feutre à l’intérieur de la dosette permettra de définir une dose suffisamment petite et précise.

Matériel

Les conditions de développement des animaux

Conditions de développement On appelle conditions de développement l’ensemble des conditions extérieures qui vont permettre à un animal de naître et de se développer, par exemple le milieu (aérien ou aquatique), sa température, la luminosité ambiante, la nourriture disponible, etc… La détermination de ces conditions donne aux élèves une première explication de la répartition des espèces animales sur la Terre ; elle permet d’aborder la logique de migration, ainsi que les effets des changements climatiques. On parle aux élèves de conditions optimales, celles qui sont les plus favorables au développement d’une espèce ; il faudra remarquer que dans des conditions moins bénéfiques, certains développements peuvent exister mais qu’ils sont moindres, et qu’au-delà de certaines limites, il n’y a plus aucun développement. Certains animaux vont devoir changer de milieu au cours de leur développement selon leur stade de vie : ainsi, le têtard qui vit en milieu aquatique va laisser la place à la jeune grenouille qui, avec la transformation de son système respiratoire, se satisfera d’un milieu mixte aquatique/aérien. Qu’est-ce qu’une artémie ? De son nom latin artemia salina, l’artémie est un petit crustacé vivant dans les lacs salés, les lagunes et les marais salants, notamment dans le Grand Lac Salé au nord de l'Utah, sur la côte rocheuse au sud de San Francisco, et en mer Caspienne. Elle mesure en moyenne 8 à 10 mm, mais peut atteindre 15 mm en fonction de son environnement. Son corps allongé est généralement divisé en 20 segments, et comporte 10 paires de pattes, appendices ressemblant à des feuilles et qui oscillent à un rythme régulier. Les adultes peuvent être de couleur pâle, blancs, roses, verts ou transparents, et vivent généralement quelques mois. L'Artemia salina est de l'ordre Anostraca, qui signifie littéralement sans coquille. Son appartenance à la classe des branchiopodes indique que ses branchies sont situées sur le côté des pattes. De quoi les artémies se nourrissent-elles ? Les artémies se nourrissent de phytoplancton, mais elles peuvent éclore et se développer sur quelques jours sans nourriture. La salinité de l’eau fait partie des conditions déterminantes de développement, mais bien que certains élèves puissent en émettre l’hypothèse, les artémies ne se nourrissent pas de sel.

Module : le fonctionnement du vivant

Chapitre : conditions de développement d’un animal

Foire aux questions

Que sont les cystes ? Lorsque les conditions de vie du milieu ne sont plus favorables, l’artémie est capable de produire des cystes, des œufs qui ont la faculté de pouvoir après réhydratation donner naissance à une larve appelée nauplius (nauplii au pluriel), et ce parfois même des années après. Ce sont ces larves que les élèves vont observer. La résistance des cystes aux changements de milieu, en état de cryptobiose, leur permet de survivre à des températures extrêmes (-190 °C), et un petit pourcentage est capable de résister dans l'eau bouillante pendant plus de deux heures. Où trouver des cystes ? La facilité de stockage des cystes et les qualités nutritionnelles des nauplii en ont surtout fait une nourriture de choix pour la plupart des écloseries de poissons et de crustacés dans le monde ; on utilise aussi les artémies en aquariophilie: ce sont alors souvent les individus adultes qui sont utilisés, frais ou congelés. C’est donc en animalerie ou sur Internet que l’on pourra se procurer des œufs. Un flacon d’œufs représente un coût faible et peut servir pour de nombreuses expériences car il suffit de très peu de cystes pour ensemencer chaque bouteille ; de plus, leur conservation est excellente (!). Attention au dosage des œufs lors des expériences, car c’est la quantité de larves écloses et vivantes qui permettra de définir le milieu de vie optimal des artémies ; une dosette est fréquemment fournie avec le flacon : un marque au feutre à l’intérieur de la dosette permettra de définir une dose suffisamment petite et précise.

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Séance n° 1 45 minutes Objectif : Mettre en place un protocole expérimental

Matériel nécessaire : Par groupe d’élèves : - une balance (Roberval, pèse-bébé ou pèse-lettre) pour 2 groupes - 3 ou 5 bouteilles en plastique de1,5 litre - 150 g de sel dans une coupelle - une petite cuillère - une loupe - 1 mesure de1dm3 (bouteille de1 litre par exemple) - 3 ou 5 étiquettes Pour l’enseignant - des œufs d’artémia salina (voir fiche matériel) - une dosette de petite taille (voir fiche matériel)

Étape 1 problématique

L’enseignant présente les œufs d’artémie à la classe. Il en indique la provenance, à la surface d’un lac salé asséché, aux États-Unis. Il précise que ces œufs sont à la surface de ce lac depuis quelques années.

Les questions suivantes sont posées aux élèves : - « Pourquoi les œufs n’ont-ils pas éclos ? » - « Dans quelles conditions faut-il qu’ils se trouvent pour qu’ils puissent éclore ? » On attend des élèves qu’ils déduisent que les artémies vivaient dans le lac salé avant son assèchement et que leur milieu naturel de vie est l’eau salée.

L’enseignant propose aux élèves de plonger les œufs dans de l’eau salée et d’observer ce qui se passe sur une durée de plusieurs jours afin de déterminer si l’eau salée est bien le milieu de vie des artémies.

Étape 2 définition du protocole expérimental

L’enseignant distribue à chaque groupe d’élèves des bouteilles plastique d’1,5 litre dont on a retiré l’étiquette et dont le goulot a été coupé sous le bouchon.

Il demande aux élèves : « Dans chaque bouteille, vous allez verser un litre d’eau, mais quelle quantité de sel doit-on y ajouter pour créer un milieu favorable à l’éclosion des œufs d’artémie ? »

N’ayant pas d’information à ce sujet, on attend des élèves qu’ils proposent d’expérimenter plusieurs

mélanges avec des densités de sel différentes. L’enseignant précise qu’il serait intéressant de procéder à un essai dans une bouteille dans laquelle on n’ajouterait pas de sel à l’eau. Il indique au tableau les mélanges que chaque groupe doit réaliser :

! bouteille 1 : 1 litre d’eau sans sel + une pincée d’œufs d’artémie ! bouteille 2 : 1 litre d’eau + 10 grammes de sel + une pincée d’œufs d’artémie ! bouteille 3 : 1 litre d’eau + 30 grammes de sel + une pincée d’œufs d’artémie ! bouteille 4 : 1 litre d’eau + 50 grammes de sel + une pincée d’œufs d’artémie

L’enseignant peut également proposer à chaque groupe d’élèves de réaliser trois de ces mélange au choix. Il s’assure que chaque mélange est réalisé par au moins un groupe.

Module : Le fonctionnement du vivant

Chapitre : Les conditions de développement des animaux

Pour pouvoir observer le développement des larves, les trois premières séances du module doivent s’étaler sur une semaine.

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Étape 3 mise en place du protocole expérimental

Les élèves réalisent les mélanges en remplissant d’un litre d’eau les bouteilles coupées (en utilisant la bouteille-mesure d’un litre) et en pesant la quantité de sel qu’ils y incorporent ; il remuent la solution pour que le sel s’y dissolve ; ils ajoutent ensuite la pincée d’œufs d’artémie distribué par le maître.

Ils étiquettent les mélanges en précisant la composition de chacun.

L’enseignant définit avec les élèves les différents moments d’observation sur la semaine (observations

quotidiennes).

Module : fonctionnement du vivant

Chapitre : conditions de développement des animaux

Séance : 1

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Étape 1 rappel de la séance précédente L’enseignant demande aux élèves de rappeler : - la question à laquelle la classe tente de répondre : « Dans quelles conditions faut-il que les œufs d’artémie se trouvent pour qu’ils puissent éclore ? » - le protocole expérimental mis en place à cet effet.

s

Séance n° 2 30 minutes + observation quotidienne 15 minutes Objectif : Observer et relever les informations en suivant le protocole expérimental

Matériel nécessaire : Par groupe d’élèves : - une grande plaque de carton - une loupe

Étape 2 première observation et mise en place du tableau

Les élèves effectuent une observation de leur milieu d’éclosion puis chaque groupe rapporte brièvement ses commentaires à la classe.

L’enseignant construit avec les élèves ou leur présente le tableau d’observation suivant* :

salinité temps

0 gramme par litre 10 grammes par litre

30 grammes par litre

50 grammes par litre

Jour 0 (lundi)

Jour 1 (mardi)

Jour 3 (jeudi)

Jour 4 (vendredi)

* Sur la vidéo, la classe a testé des solutions avec des salinités différentes (0 à 40 g) mais qui s’avèrent moins pertinentes que celles présentées dans le tableau ci-dessus.

Ce tableau peut être individuel ou un seul tableau pour le groupe peut suffire.

L’enseignant explique qu’il convient de renseigner chaque jour le nombre approximatif de larves d’artémie écloses dans chaque bouteille. Il donne une loupe à chaque groupe.

Les élèves recopient le tableau et renseignent les deux premières lignes.

Observations quotidiennes Les jours suivants, les élèves observent et renseignent le tableau. A l’apparition des premières larves, ils effectuent individuellement un dessin d’observation à l’aide des loupes.



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s Séance n° 3 20 minutes

Objectif : Déterminer une des conditions nécessaires au développement optimal des larves d’artémia

Matériel nécessaire : Par groupe d’élèves : - la grille d’observation de chaque groupe

Étape 1 synthèse des observations et détermination du taux de salinité optimal

L’enseignant reproduit au tableau la grille d’observation ; chaque groupe, en s’appuyant sur ses notes, indique ses résultats que le maître inscrit dans le tableau. Les mêmes taux de salinité ont logiquement produit un nombre de larves approximativement égal.

Avec les élèves, il déduit le mélange le plus favorable à l’éclosion des larves d’artémie.

NB : L’enseignant précise aux élèves que les œufs d’artémies peuvent rester en état végétatif des années sans eau.

Étape 3 nouvelle problématique

L’enseignant demande aux élèves : « Existe-t-il d’autres conditions que la salinité pour le bon développement des larves d’artémie ? »

L’enseignant recueille les hypothèses des élèves. Il retient les deux paramètres qui seront expérimentés lors des prochaines séances : température et

lumière.

Étape 2 trace écrite

Pour pouvoir se développer, les larves d’artémie ont besoin d’eau et de sel. Il existe un taux idéal de sel qui favorise le développement optimal des larves ; ce taux est de 30 grammes par litre.



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Étape 1 rappel des connaissances antérieures et problématique

L’enseignant demande aux élèves de rappeler la salinité optimale déterminée lors des séances précédentes pour le développement des larves d’artémie (30 grammes par litre).

Il rappelle à la classe la nouvelle problématique établie lors de la séance 3 : « La température et la lumière ont-elle une influence sur le développement des larves d’artémie ? »

Séance n° 4 45 minutes

Objectif : Mettre en place un protocole expérimental

Matériel nécessaire : Par groupe d’élèves : - une balance (Roberval, pèse-bébé ou pèse-lettre) pour 2 groupes - 3 bouteilles en plastique de1,5 litre par groupe - 100 g de sel dans une coupelle - une petite cuillère - 1 mesure de1dm3 (bouteille de1 litre par exemple) - 3 étiquettes Pour l’enseignant - des œufs d’artémia salina (voir fiche matériel) - une dosette de petite taille (voir fiche matériel)

Étape 2 définition et mise en place du protocole expérimental

L’enseignant demande aux élèves d’imaginer un protocole expérimental afin de déterminer l’influence de ces paramètres sur les développement des larves.

Il les guide vers trois expériences par groupe : - une bouteille à température ambiante et à la lumière - une bouteille à température ambiante et sans lumière - une bouteille à température basse et sans lumière (à mettre au réfrigérateur)

Il distribue à chaque groupe d’élèves 3 bouteilles plastique d’1,5 litre dont on a retiré l’étiquette et dont le goulot a été coupé sous le bouchon.

Il demande aux élèves : « Dans chaque bouteille, vous allez verser un litre d’eau, 30 grammes de sel et j’y ajouterai 1 gramme d’œufs d’artémie. »

Les élèves réalisent les mélanges comme lors de la séance 1. Avec l’enseignant, ils définissent les informations à porter sur chaque étiquette : nom du groupe,

conditions de température et de lumière. Ils définissent une codification commune pour chaque paramètre. Les élèves remplissent et collent les étiquettes et placent leurs bouteilles dans le milieu approprié (étagère, placard, réfrigérateur*)

Ils établissent avec l’enseignant les différents moments d’observation sur la semaine (observations

quotidiennes).

* Pour de meilleures conditions expérimentales, on peut proposer aux élèves de l’eau déjà froide pour l’expérience au réfrigérateur.




Les élèves dessinent les protocoles mis en place dans leur cahier d’expérience, en utilisant les codages définis lors de l’étape précédente.

Pour pouvoir observer le développement des larves, les séances 4 et 5 doivent se dérouler sur une durée d’une semaine.

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Étape 1 rappel de la séance précédente L’enseignant demande aux élèves de rappeler : - la question à laquelle la classe tente de répondre : « La température et la lumière ont-elle une influence sur le développement des larves d’artémie ? » - le protocole expérimental mis en place à cet effet.

s

Séance n° 5 30 minutes + observation quotidienne 15 minutes Objectif : Observer et relever les informations en suivant le protocole expérimental

Matériel nécessaire : Par groupe d’élèves : - une grande plaque de carton - une loupe

Étape 2 première observation et mise en place du tableau

Les élèves effectuent une observation de leur milieu d’éclosion puis chaque groupe rapporte brièvement ses commentaires à la classe.

L’enseignant construit avec les élèves le tableau d’observation suivant, en s’appuyant sur celui construit lors de la séance 2.

milieu

jour Température

ambiante Température ambiante sans

lumière Réfrigérateur

Jour 1

Jour 2

Jour 4

Jour 5

Ce tableau peut être individuel ou un seul tableau pour le groupe peut suffire.

L’enseignant explique qu’il convient de renseigner chaque jour la quantité de larves d’artémie écloses dans chaque bouteille, en utilisant le codage également établi à l’occasion des séances précédentes. Il donne une loupe à chaque groupe.

Les élèves recopient le tableau et renseignent les deux premières lignes.

observations quotidiennes Les jours suivants, les élèves observent et renseignent le tableau.



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s Séance n° 6 20 minutes

Objectif : Déterminer l’influence de la température et de la lumière sur le développement des larves d’artémie

Matériel nécessaire : Par groupe d’élèves : - la grille d’observation de chaque groupe

Étape 1 synthèse des observations et détermination du taux de salinité optimal

L’enseignant reproduit au tableau la grille d’observation ; chaque groupe, en s’appuyant sur ses notes, indique ses résultats que le maître inscrit dans le tableau. Les mêmes conditions ont logiquement produit un nombre de larves approximativement égal (voir étape 3 si des résultats différents ont été consignés, entre le groupes ou à l’intérieur de ceux-ci.)

Avec les élèves, il analyse ces données :

- Les bouteilles à température ambiante et lumière ont produit un nombre important de larves d’artémies, conformément aux expérimentations des séances 1 à 3.

- Les bouteilles à température ambiante mais sans lumière ont également produit de nombreuses larves d’artémies : la classe en déduit que la lumière n’a pas d’influence sur l’éclosion et le premier développement des larves d’artémie.

- Les bouteilles placées au réfrigérateur n’ont pas permis l’éclosion des œufs. En écartant grâce à l’expérience précédente le rôle de l’obscurité, la classe conclut que la température doit être suffisamment élevée pour que les larves éclosent.


Les élèves inscrivent le résultat de chaque expérience sur leur cahier de sciences et copie la trace écrite. Pour pouvoir éclore et se développer, les larves d’artémie ont besoin d’une température suffisamment élevée. En revanche, la lumière n’a pas d’influence sur l’éclosion des œufs ni sur leur développement.



Étape 3 réflexion sur les conditions d’expérimentation (facultative)

Il est possible que tous les élèves n’aient pas obtenu ou observé les mêmes résultats. L’enseignant engage alors une discussion sur ces divergences, en inventoriant les causes possibles :

- imprécisions dans la mesure : de l’eau, du sel ou des œufs d’artémie - inconstance des conditions de lumière ou de température (par exemple ouverture fréquente du réfrigérateur) - méthode d’observation (certains regardent les larves en haut de la bouteille, d’autres en bas) - interprétation personnelle des quantités « peu », « moyen » ou « beaucoup ».

L’enseignant souligne alors la rigueur nécessaire à une expérimentation scientifique et la nécessité d’outils de mesure précis et objectifs.

Évaluation 10 minutes



Compétences évaluées Connaître les conditions optimales pour le développement d’êtres vivants (les artémies).

Appréciation de l’enseignant

prénom, nom : __________________________ date : _______________

Coche la bonne case.

Pour que les œufs d’artémie éclosent ,il faut :

exercice 1

qu’ils soient posés dans une soucoupe .

qu’ils soient plongés dans de l’eau douce .

qu’ils soient plongés dans de l’eau salée.

qu’ils soient enterrés .

Complète le tableau avec les symboles:

+ : beaucoup d’œufs éclos - : peu ou pas d’œufs éclos

exercice 2

Œufs dans eau douce chauffée.

Œufs dans eau douce froide.

Œufs dans eau salée chauffée.

Œufs dans eau salée froide.

Œufs dans eau salée chauffée sans lumière .

Œufs dans eau salée froide sans lumière .

Pour que cette évaluation soit pertinente, on demandera aux enfants de revoir la trace écrite ainsi que le tableau d’expérimentation .



Complète les phrases suivantes.

Pour pouvoir se développer, les larves d’artémie ont besoin d’………. et de ………. . Pour pouvoir éclore et se développer, les larves d’artémie ont besoin d’une ……………….. suffisamment élevée.

exercice 3

correction



Compétences évaluées

- connaître des résultats d’expériences - connaître les conditions optimales pour le développement d’êtres vivants (les artémies).

restituer des résultats d’expériences en renseignant des tableaux

Pour que les œufs d’artémie éclosent ,il faut :

exercice 1

qu’ils soient posés dans une soucoupe .

qu’ils soient plongés dans de l’eau douce .

qu’ils soient plongés dans de l’eau salée. X

qu’ils soient enterrés .

restituer des résultats d’expériences en renseignant des tableaux

+ : beaucoup d’œufs éclos - : peu ou pas d’œufs éclos

exercice 2

Œufs dans eau douce chauffée. - Œufs dans eau douce froide. - Œufs dans eau salée chauffée. + Œufs dans eau salée froide. - Œufs dans eau salée chauffée sans lumière . + Œufs dans eau salée froide sans lumière . -



connaître les conditions optimales pour le développement d’êtres vivants (les artémies)

Pour pouvoir se développer, les larves d’artémie ont besoin d’eau et de sel . Pour pouvoir éclore et se développer, les larves d’artémie ont besoin d’une température suffisamment élevée.

exercice 3

Évaluation des compétences liées à la démarche scientifique

Année scolaire : …………………….

CD1 CD2 CD3 CD4

formuler une hypothèse

manipuler, expérimenter

communiquer schématiser, dessiner

On s’assure que la problé-matique a bien été posée

et que les élèves l’ont bien comprise.

Émettre une idée

(hypothèse ) et la

justifier : dire, écrire,

dessiner

Réaliser une expéri-

mentation : suivre un

protocole, réaliser des

gestes techniques

Noter et/ou transmettre

des informations issues

de l’observation (oral,

écrit, représentations)

Schématiser et dessiner

en respectant les con-

signes

validé

précédem-ment dans

le cycle

élèves

validé non

validé

L’élève s’engage et produit conformément à la consigne.

L’élève s’engage et produit.

L’élève ne s’engage pas et ne produit pas.

Évaluation des compétences liées à la démarche scientifique

Année scolaire : …………………….

CD1 CD2 CD3 CD4

formuler une hypothèse

manipuler, expérimenter

communiquer schématiser, dessiner

On s’assure que la problé-matique a bien été posée

et que les élèves l’ont bien comprise.

Émettre une idée

(hypothèse ) et la

justifier : dire, écrire,

dessiner

Réaliser une expéri-

mentation : suivre un

protocole, réaliser des

gestes techniques

Noter et/ou transmettre

des informations issues

de l’observation (oral,

écrit, représentations)

Schématiser et dessiner

en respectant les con-

signes

validé

précédem-ment dans

le cycle

élèves

validé non

validé

L’élève s’engage et produit conformément à la consigne.

L’élève s’engage et produit.

L’élève ne s’engage pas et ne produit pas.

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