Formation des personnels de laboratoire: les nouveaux

programmes de SVT au lycée

18 juin 2012 à Mulhouse21 juin 2012 à Strasbourg

Véronique Darcy – Sylviane Napoli – Thierry Pujol - Marie-Claire Valentin

3 thématiques

La Terre dans l’Univers,

la vie et l’évolution

du vivant

Enjeux planétaires

contemporains

Corpshumain et santé

Univers métiers de la science

fondamentale

Univers métiers de la gestion

publique et de l’environnement

Univers métiers de la santé

La Terre dans l’Univers, la vie

et l’évolution du vivant

Enjeux planétaires

contemporains

Corps humain et santé

2deLes

conditions de la vie

La nature du vivant

Biodiversité Le Soleil Le sol L’effort Pression artérielle

Activité physique et santé

1ère SGénétique :expression,

stabilitéVariation du

génome

Tectonique des plaques

histoire d’un modèle

Géologie appliquée Nourrir

l’humanitéFémininmasculin

De l’œil au

cerveau

Variation génétique et santé

Thèmes communs aux ES-L

La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution

du vivant

Enjeux planétaires

contemporains

Corps humain et santé

TS obligatoire

Génétique et évolution

Le domaine continental

et sa dynamique

Géothermie et propriétés

thermiques de la Terre

La plante domestiquée

Le maintien de l’intégrité de l’organisme:

quelques aspects de la

réaction immunitaire

Neurone et fibre

musculaire: la communication

nerveuse

TSspécialité

Energie et cellule vivante Atmosphère, hydrosphère, climats: du passé à l’avenir

Glycémie et diabète

Programme de seconde

• 1h30 par semaine pour l’élève

• Liberté d’organiser le temps entre les 3 thèmes (toutefois, au moins ¼ de l’année pour le thème le plus court)

• Découpage des 3 thèmes en 18 « items » (soit 1.5 à 2 semaines par item en moyenne)

Thème1 La Terre, planète habitéeLes conditions de la vie, une particularité de la planète Terre ?

La Terre dans le système solaire: - logiciels (terre 2: planétologie)Les molécules du vivant: - mesures de masse avant et après déshydratation, - mise en évidence de différentes molécules à l’aide de réactifs

spécifiques, - étude de ces molécules à partir d’un logicielLe monde cellulaire: - kit de levures Ade + / Ade -, - cultures de cellules végétales dans des conditions de luminosité

différentes, - réalisation de préparations microscopiques pour observer la diversité

des cellules (pas de matériel humain),- mise en évidence d’échanges transmembranaires Information génétique et ADN: - expérience de transgénèse (kit APBG sur E.coli) en documents- logiciels

Thème1 La Terre, planète habitée La biodiversité

Biodiversité des écosystèmes, des espèces, des individus:- sortie - déterminations

Organisation commune des Vertébrés: - dissections- observation de squelettes de Vertébrés

La diversité des allèles et ses modifications au cours du temps (escargots, phalènes): - jeux de simulation - logiciels de simulation

Thème 2 Energie et sol Le soleil : une source d’énergie essentielle

Synthèse de matière organique; bilan photosynthèse; échelle planétaire; biomasse - mise en évidence de la production de matière organique dans différentes conditions (!!! Alcool bouillant, penser au bain marie) – il est possible de conserver les feuilles décolorées dans

l’alcool- mesure de la croissance d’une population de cellules chlorophylliennes- observation de cellules chlorophylliennes et mise en évidence des réserves- cultures de lentilles d’eau

Biomasse enfouie: gisements de pétrole et charbon: - sortie sur le terrain- identification de restes organiques fossiles dans du charbon ou de la lignite - mesure de porosité des roches sédimentaires - modélisation de pièges à pétrole- expériences de fermentation lenteUtilisation des combustibles fossiles et CO2, cycle du Carbone - combustion et dégagement de CO2Devenir de l’énergie solaire, énergies renouvelables: - modélisation des courants de convection- couplages des enveloppes atmosphérique et océanique- étude d’images satellitaires

•

Thème 2 Energie et sol Le sol : un patrimoine durable ?

Introduction: besoins alimentaires / agriculture sols, concurrence agriculture / photosynthèse, nourriture / combustibles ou agro carburants

Formation lente des sols / dégradation rapide; responsabilité humaine; gestion des sols; biomasse du sol:

- mise en évidence des constituants d’un sol- étude de la relation entre roche mère et fraction minérale du sol- détermination de la microfaune du sol- mise en évidence de son rôle dans la dégradation de la matière organique

Thème 3: exercice physiqueDes modifications physiologiques à l’effort

Consommation de O2 et VO2 max; consommation de nutriments et santé: mesures par ExAO de consommation de O2 pendant l’effort

Variation des paramètres physiologiques ; débits cardiaque et ventilatoire + pression artérielle; anatomie adaptée à ces modifications (cœur, circulation)

- mise en relation effort / échanges respiratoires-fréquence cardiaque: mesures par ExAO, mise en relation fréquence cardiaque / pression artérielle: mesures ExAO ou à l’aide d’un sphygmomanomètre ou d’un tensiomètre de poignet

- dissection du cœur, modèles anatomiques, maquettes Boucle de régulation de la pression artérielle ; automatisme cardiaque: - logiciels (régulation de la PA, simulation du fonctionnement du cœur et de la circulation, de l’appareil

pulmonaire)- automatisme du cœur d’huitre Mécanique du mouvement et organisation du muscle en lien avec les accidents musculaires et articulaires ;

éducation à la santé: - dissection d’une cuisse de grenouille, lapin- observation microsc. de fibres musculairesPratiques inadaptées: dopage, exercice intense

Enseignement d’exploration MPS

Six thèmes nationaux proposés:- Science et aliments- Science et cosmétologie- Science et investigation policière- Science et œuvres d’art- Science et prévention des risques d’origine humaine- Science et vision du monde

- Les thèmes sont traités en interdisciplinarité: mathématiques, physique-chimie et SVT

- Ils nécessitent autant que possible des groupes restreints

- Horaire: 1h30 par semaine pour les élèves

Le programme de 1ère S

1 - 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivantl’évolution du vivant

A – Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique (7 sem)

B – La tectonique des plaques, l’histoire d’un modèle (8 sem)

1 - 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivantl’évolution du vivant

A – Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique (7 sem)

B – La tectonique des plaques, l’histoire d’un modèle (8 sem)

2 - 2 - Enjeux planétaires contemporainsEnjeux planétaires contemporains

A – Tectonique des plaques et géologie appliquée (2 sem)

B – Nourrir l’humanité (3 sem)

2 - 2 - Enjeux planétaires contemporainsEnjeux planétaires contemporains

A – Tectonique des plaques et géologie appliquée (2 sem)

B – Nourrir l’humanité (3 sem)

3 – 3 – Corps humain et santéCorps humain et santé

A – Féminin/masculin (4 sem)

B – Variation génétique et santé (3 sem)

C – De l’œil au cerveau, quelques aspects de la vision (3 sem)

3 – 3 – Corps humain et santéCorps humain et santé

A – Féminin/masculin (4 sem)

B – Variation génétique et santé (3 sem)

C – De l’œil au cerveau, quelques aspects de la vision (3 sem)

50%17 %

33 %

15 sem.5 sem.

10 sem.

• horaires: 3h par semaine pour les élèves, • la répartition entre les heures de cours en

classe entière et les groupes restreints est propre à chaque établissement

1. La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant

1-A. Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique (7 semaines)

Le cycle cellulaire: échelle chromosomique (la mitose)- coloration de racines d’ail au carmin acétique- observation au microscope de racines d’ail + Utilisation de la caméra

numérique La réplication semi-conservative: échelle moléculaire- animations sur internet Variabilité génétique et mutations de l’ADN- culture de levures avec action des UV (EPI)- analyse de séquences d’ADN avec Anagène ou Genigen L’expression du patrimoine génétique: transcription, traduction- analyse de séquences d’ADN, ARN et acides aminés avec

Anagène ou Genigen- utilisation de Rasmol - électrophorèse des hémoglobines A et S Rôle de l’environnement et du génotype dans l’expression d’un

phénotype (exemple: la drépanocytose)- utilisation de banques de données

1.La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant

1-B. Tectonique des plaques, histoire d’un modèle (8 semaines)

La naissance de l’idée

- modélisation d’un séisme avec chaîne EXAO (audacity)

- lecture de sismogrammes

- identification de la profondeur du Moho (Sismolog, Tectoglob) L’interprétation actuelle des différences d’altitude moyennes entre

les continents et les océans

- vitesse de déplacement des ondes dans différents matériaux

- observation des roches de la croûte à l’oeil nu et avec le microscope polarisant

- calcul de la masse volumique des roches des croûtes et du manteau

L’hypothèse d’une expansion océanique- réalisation d’un modèle de plancher océanique avec un teslamètre,

plusieurs paires d’aimants (voir diapo suivante)

http://www.svt.ac-versailles.fr/spip.php?article589

- étude de la répartition de l’âge des sédiments océaniques (carte des fonds océaniques)

- divergence au niveau des dorsales (Google Earth) Le concept de lithosphère et asthénosphère

- modélisation analogique de propagation des ondes à travers un matériau à des températures différentes

- localisation des zones de subduction et distribution des foyers des séismes (Sismolog ou Tectoglob)

Un premier modèle global

- modèle de plaques lithosphériques en rotation

- étude des alignements de volcans avec Google Earth

Le renforcement du modèle par son efficacité prédictive

- mise en évidence des mouvements relatifs des plaques à partir des données GPS

L’évolution du modèle: le renouvellement de la lithosphère océanique

- influence de la vitesse de refroidissement et de cristallisation sur la taille des cristaux

2. Enjeux planétaires contemporains

2-A. Tectonique des plaques et géologie appliquée (2 semaines)

Tectonique des plaques et recherche d’hydrocarburesRecherche de matière organique dans les sédiments

Sortie sur le terrain

Utilisation de la lithothèque

Tectonique des plaques et ressource locale

2. Enjeux planétaires contemporains

2-B. Nourrir l’humanité (3 semaines)

La production végétale : utilisation de la production primaire

Un écosystème géré par l’Homme : l’agrosystème

- réalisation d’une culture de lentilles avec des doses d’engrais variables

- animation flash: gestion des intrants dans un champ de blé

- logiciel de simulation de la croissance de spiruline en fonction des paramètres du milieu

La production animale

Pratiques alimentaires collectives et perspectives globales

3. Corps humain et santé3-A. Féminin/Masculin

(4 semaines)

Devenir femme ou homme

Les différences anatomiques, physiologiques et chromosomiques des deux sexes

- Dissection de l’appareil génital de la souris

La mise en place des appareils sexuels

- utilisation d’un logiciel: « Différenciation sexuelle »

Sexualité et procréation

Fonctionnement de l’appareil reproducteur masculin et féminin

Observation de coupes de testicules, d’ovaire et d’utérus Les méthodes contraceptives

Malette avec contraceptifs variés La procréation médicalement assistée

Sexualité et bases biologiques du plaisir

L’activation dans le cerveau des « systèmes de récompense »

Logiciel « Le système de récompense », « Biologie du plaisir »

3-B. Variation génétique et santé (3 semaines)

3. Corps humain et santé

Patrimoine génétique et maladie: étude d’une maladie génétique

Sites internet

Perturbation du génome et cancérisation

Observation de préparations microscopiques de cellules cancéreuses

Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques

Possibilité de modéliser un antibiogramme sur:

http://acces.inrp.fr/acces/ressources/sante/reponse-immunitaire/ressources/biodyn/antibiogramme

3. Corps humain et santé

3-C. De l’œil au cerveau : quelques aspects de la vision (3 semaines)

Le programme de 1ère L/ES

1. Représentation visuelle

A. De l’œil au cerveau

B. La chimie de la perception

1. Représentation visuelle

A. De l’œil au cerveau

B. La chimie de la perception

2. Nourrir l’humanité

A. Vers une agriculture durable au niveau de la planète

B. Qualité et innocuité des aliments : le contenu de nos assiettes

2. Nourrir l’humanité

A. Vers une agriculture durable au niveau de la planète

B. Qualité et innocuité des aliments : le contenu de nos assiettes

3. Féminin/Masculin A. Prendre en charge de façon conjointe et responsable sa vie sexuelle

B. Devenir homme ou femme

C. Vivre sa sexualité

3. Féminin/Masculin A. Prendre en charge de façon conjointe et responsable sa vie sexuelle

B. Devenir homme ou femme

C. Vivre sa sexualité

33% 33 %

33 %

10 sem. 10 sem.

10 sem.

• Horaires: 1h30 d’enseignement scientifique pour les élèves (SVT + physique-chimie)

• La répartition entre cours en classe entière et groupes restreints est déterminée au sein de l’établissement

• Les élèves ont une épreuve anticipée de bac qui se présente pour une des questions sous la forme d’un commentaire argumenté

• Les thèmes « Représentation visuelle » et « Nourrir l’humanité » doivent être traités en interdisciplinarité

Le programme de T S

1 - 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivantl’évolution du vivant

A – Génétique et évolution ( 10 sem)

B – Le domaine continental et sa dynamique

( 5 sem)

1 - 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivantl’évolution du vivant

A – Génétique et évolution ( 10 sem)

B – Le domaine continental et sa dynamique

( 5 sem)

2 - 2 - Enjeux planétaires contemporainsEnjeux planétaires contemporains

A – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre

( 2,5 sem)

B – La plante domestiquée (2,5 sem)

2 - 2 - Enjeux planétaires contemporainsEnjeux planétaires contemporains

A – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre

( 2,5 sem)

B – La plante domestiquée (2,5 sem)

3 – 3 – Corps humain et santéCorps humain et santé

A –Le maintien de l’intégrité de l’organisme: quelques aspects de la réaction immunitaire

(5 à 6 sem)

B – Neurone et fibre musculaire: la communication nerveuse

( 4 à 5 sem)

3 – 3 – Corps humain et santéCorps humain et santé

A –Le maintien de l’intégrité de l’organisme: quelques aspects de la réaction immunitaire

(5 à 6 sem)

B – Neurone et fibre musculaire: la communication nerveuse

( 4 à 5 sem)

50%17 %

33 %

15 sem.5 sem.

10 sem.

• horaires: 3h30 par semaine pour les élèves• la répartition entre les heures de cours en

classe entière et les groupes restreints est propre à chaque établissement

• l’épreuve d’ECE est maintenue mais des changements sont prévus

1. La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant

1-A. Génétique et évolution (10 semaines) Brassage et diversité génétique: méiose, brassages, anomalies, duplications, fécondation- observation au microscope de figures de méiose + caméra numérique, caryotypes, Sordaria (éventuellement), obs microsc de fécondation, dissection testicules du criquet

(orséïne), drosophiles.

Diversification génétique et des êtres vivants- comparaison de séquences de gènes – Anagene (1 séance)

Evolution de la biodiversité- simulations (1 séance)

Evolution de l’Homme - crânes fossiles (possible d’emprunter au musée zoologique)– Mesures de volumes – Logiciels

– Outils

Vie fixée chez les plantes, résultat de l’évolution - coupes de tiges et racines, microscopes, caméras – Cèleri + encre - dissection florale - mesures de surface des feuilles d’un végétal à rapporter à sa masse - mesures de surface d’échange des racines avec le sol (poils absorbants) - observation de stomates et mise en évidence des échanges gazeux - observation de structures de protection de divers végétaux (feuilles à cuticule épaisse, épines, aiguilles, bourgeon du marronnier)

1-B. Le domaine continental et sa dynamique (5 semaines)

Caractéristiques du domaine continental: lithosphère continentale, reliefs, épaisseur de la croute

- sortie terrain - logiciels type Sismolog, Radiochronologie (uniquement Rb-Sr) - modélisation compression, modélisation de la densité de la

lithosphère- modélisation isostasie- logiciel Airy- animation isostasie: http://florimont.info/flash/isostasie.swf

Convergence et formation de chaînes de montagnes - échantillons de roches métamorphiques, ophiolites, lames minces ,

microscopes polarisants - mesures de densité de roches Magmatisme de subduction

- échantillons de roches (andésites, rhyolites, granodiorites, basalte), lames minces , microscopes polarisants

- modélisation d’émission de laves de viscosités différentes Disparition des reliefs: érosion- modélisation érosion, transport, sédimentation- images satellitales, cartes d’un massif montagneux actuel,

données GPS

- échantillons, lames minces de roches altérées

- Info terre: épaisseur et âge des sédiments

2. La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant

2-A. Géothermie et propriétés thermiques de la Terre (2,5 semaines)

SortiesImages satellitalesMesures de conduction (sur barre métallique ou en grès) – convectionModélisation de convection (matériaux de viscosité différente)

2-B. La plante domestiquée (2,5 semaines)

Sélection, génie génétiquePlantes cultivées et leurs ancêtres (épis de maïs, variétés de pommes, …)Voir sortie scolaire au verger d’étude du lycée agricole d’ObernaiBanques de données de séquences d’ADN de différentes variétés ?

3. Corps humain et santé

3-A. Le maintien de l’intégrité de l’organisme: quelques aspects de la réaction immunitaire

(5 à 6 semaines)

Réaction inflammatoire Observation microscopique de coupe de peau ou autre avec ou sans inflammation (catalogue fournisseur à la rentrée) Immunité adaptative - modèles d’anticorps, Anagene, Rasmol - Ouchterlony, ELISA, billes de latex brucellose, test de grossesse - observation de lames de frottis sanguins

Phénotype immunitaire au cours de la vie: mémoire et vaccins

3-B. Neurone et fibre musculaire: la communication nerveuse (4 à 5 semaines)

Réflexe myotatique - expérimentation ExAO ou simulation - obs microsc + caméras lames histologiques de fibres nerveuses, nerfs, moelle épinière, ganglions rachidiens - Simulation synapse (animations)

De la volonté au mouvement - ExAO et muscles antagonistes (éventuellement) - imagerie médicale aires du cerveau - maquette d’encéphale (avec zones cérébrales)

Motricité et plasticité cérébrale Imagerie médicale

Le programme de T S spécialité

1 - 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivantl’évolution du vivant

Energie et cellule vivante

1 - 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivantl’évolution du vivant

Energie et cellule vivante

2 - 2 - Enjeux planétaires contemporainsEnjeux planétaires contemporains

Atmosphère, hydrosphère, climats: du Atmosphère, hydrosphère, climats: du passé à l’avenirpassé à l’avenir

2 - 2 - Enjeux planétaires contemporainsEnjeux planétaires contemporains

Atmosphère, hydrosphère, climats: du Atmosphère, hydrosphère, climats: du passé à l’avenirpassé à l’avenir

3 – 3 – Corps humain et santéCorps humain et santé

Glycémie et diabète

3 – 3 – Corps humain et santéCorps humain et santé

Glycémie et diabète

33%33 %

33 %

10 sem.10 sem.

10 sem.

Horaire: 2h par semaine pour les élèves (effectif inférieur à 24 élèves)

Thème 1: Energie et cellule vivante

La photosynthèse

- synthèse d’amidon dans les chloroplastes

- extraction des pigments chlorophylliens et chromatographie ( prunus, feuilles rouges)

- utilisation du spectroscope, spectrophotomètre

- EXAO: réaction de Hill

La respiration

- glycolyse avec des cellules de navet (mise en évidence des oxydoréductions)

- EXAO respiration:• avec des levures• avec des cellules chlorophylliennes• avec des mitochondries (cellules de foie)

La fermentation

- EXAO fermentation alcoolique

- réalisation d’une fermentation lactique

ATP

- cyclose?

- synthèse de l’amidon dans les cellules de pomme de terre (glucose 1 phosphate)

- observation microscopique de cellules musculaires (dilacération et coloration au bleu de méthylène cuire la viande)

Thème 2: Atmosphère, hydrosphère, climats

- Expériences à partir du sulfate de fer ( Fe2+ et Fe3+)- Logiciel « Vostock », « SimClimat » (Jussieu), Oxygène- Observation de pollens + logiciel « Paléobiome »- Reconstitution climatique à partir de Foraminifères +

numération- Simulation des échanges de CO2 entre atmosphère et hydrosphère

- Mesure d’albédo (radiomètre ou luxmètre??)

- Mesure d’un indice stomatique

- Expérience de précipitation des carbonates

- Modélisation de l’effet de serre

Thème 3: Glycémie et diabète

- Etude de réactions enzymatiques (prévoir achat d’enzymes amylase,

fluka= sigma aldrich)

- Rasmol pour site actif enzyme

- Expérience du foie lavé (frais)

- Extraction du glycogène de cellules de foie (congelé)

- Observation microscopique de cellules de foie et de pancréas (normal et diabétique)