Forts en sciences - Guide pédagogique

Forts en sciences

Le guideCe guide accompagne la série d’émissions Forts en sciences; une série de dix émissions de quinze minutes chacune. Le contenu vise particulièrement les attentes et contenus d’apprentissage du programme-cadre de Sciences et technologie de l’Ontario pour les élèves des 9e et 10e années. Les attentes et contenus d’apprentissage de ce programme-cadre sont inclus pour chaque émission dans ce guide.

Édition 2010Révision pédagogique – François LépineRévision linguistique – J. M. Badié

Version originale Auteur : François Lépine

Pour obtenir des exemplaires supplémentaires de ce guide :• Vous pouvez imprimer ce guide à partir du site web www.tfo.org/ressources;• Vous avez le droit d’en faire des photocopies à volonté;• Vous pouvez acheter ce guide au Centre franco-ontarien de ressources pédagogiques à Ottawa, joignable au 1.877.742.3677, poste 228 (Ontario) et au 1.877.747.8003, poste 228 (Canada).

Pour obtenir une copie des émissions :• Vous pouvez les enregistrer sur DVD lors de leur diffusion sur les ondes de TFO;• Vous pouvez consulter le site www.tfo.org/diffusion pour connaître la date de la prochaine diffusion ou téléphoner au 1.800.387.8435, poste 2388 pour demander une diffusion spéciale;• Les écoles de langue française en Ontario peuvent visionner ces émissions directement sur le site web www.tfo.org/ressources. Les écoles des conseils scolaires qui sont abonnés au service d’accès en ligne de TFO peuvent aussi y accéder par Internet.

TFO tient à remercier le Secrétariat d’État de sa participation financière à la réalisation de ce projet.

© L’Office des télécommunications éducatives de langue française de l’Ontario, janvier 2010.

Table des matières

Introduction

Émission 1 Les états de la matière (10e année) Émission 2 Le modèle atomique(9e année)

Émission 3 Les réactions chimiques (9e et 10e années) Émission 4 Les appareils optiques (10e année)

Émission 5 La couleur (10e année)

Émission 6 La cellule (10e année)

Émission 7 La structure des plantes(9e et 10e années)

Émission 8 L’importance des plantes (9e année)

Émission 9 Les aliments et la santé(10e année)

Émission 10 Les sciences et la société (9e et 10e années)

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Introduction

Forts en sciences est une série de dix émissions de quinze minutes chacune. Le contenu des dix émissions vise les attentes et contenus d’apprentissage du programme-cadre de Sciences et technologie de l’Ontario pour les élèves de9e année et de 10e année. Ces attentes et contenus d’apprentissage de ce programme-cadre sont inclus pour chaque activité proposée dans ce guide.

Il est à noter que les émissions sont indépendantes les unes des autres. Bien que le contenu des émissions soit principalement scientifique, la série offre des possibilités d’intégration des matières.

Le guide pédagogique suggère des activités qui permettent d’approfondir les émissions et dont certaines offrent la possibilité d’intégrer d’autres matières.Le niveau de difficulté des activités est très varié et permet la planification d’un enseignement différencié.

Il faut toutefois rester conscient des dangers de l’utilisation d’outils et de produits chimiques. Avant d’entreprendre toute activité, il est important de faire un exposé à propos de la sécurité en laboratoire.

Pour chaque chapitre, ce guide comprend une liste des mots et de concepts importants présentés dans l’émission; ainsi l’élève devrait pouvoir utiliser dans ses communications orales, les mots cités dans la rubrique « vocabulaire » de chaque chapitre.

Il est fortement recommandé de faire des pauses lors du visionnement afin de permettre de poser des questions et d’ajouter des commentaires. Ces vidéos susciteront certainement des discutions sur l’influence des nouvelles technologies sur la société.

5 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 1 : Les étâts de la matière

Émission 1 : Les états de la matière

Lien au curriculum de Sciences et technologie de l’Ontario

10e année SCN2P Attentes• Reconnaître des réactions chimiques courantes ainsi que les modèles et les équations chimiques;• Évaluer l’incidence de l’utilisation de produits chimiques ou de réactions chimiques dans des activités quotidiennes. Contenus d’apprentissage• Repérer et identifier diverses réactions chimiques rencontrées dans son quotidien;• Préciser les mesures de sécurité à prendre dans divers métiers.

10e année SCN2D Attentes• Reconnaître des réactions chimiques courantes ainsi que les modèles et les équations servant à les représenter;• Analyser le rôle des réactions chimiques dans des activités quotidiennes et évaluer leur incidence sur la santé et l’environnement. Contenu d’apprentissage• Décrire les preuves d’un changement chimique;• Repérer des exemples de réactions chimiques dans la vie quotidienne et évaluer leur incidence sur la santé et l’environnement.

Description

L’émission débute par une brève description d’un modèle. On décrit ensuitele modèle corpusculaire de la matière en expliquant qu’elle est composée d’atomes qui sont toujours en mouvement. L’intensité de ce mouvement continuel déterminera si la substance est solide, liquide ou gazeuse à la température sélectionnée. Ainsi, les substances peuvent passer d’un état à un autre selon la température. Des exemples, tel que celui du cycle de l’eau, permettent de mieux comprendre ces changements.

La deuxième partie de l’émission présente les phénomènes de dilatation et de contraction qui sont directement liés au mouvement moléculaire. Le thermomètre est d’ailleurs représentatif des principes de dilatation et de contraction. D’autres utilisations de ces principes font aussi l’objet d’une attention particulière.

Un autre concept, celui de la masse volumique, découle des notions de la dilatation et de la contraction. Il permet, entre autres, d’expliquer l’ascension d’une montgolfière. Il y a toutefois une exception, à ce modèle : l’eau, dont le comportement particulier au point de congélation, est présenté, à la fin de l’émission.


Après le visionnement de cette émission et après les activités suggérées dans ce guide, l’élève pourra :

1. citer les postulats de la théorie corpusculaire de la matière, et citer un exemple où un modèle scientifique aura permis la prédiction d’un phénomène;

2. décrire les trois états de la matière;

3. nommer et expliquer les six changements d’états;

4. expliquer comment la présence ou l’absence de chaleur influence la dilatation et la contraction des substances, et comment ce principe aide à déterminer la température;

5. citer et expliquer des exemples où les principes de dilatation et de contraction sont utilisés;

6. évaluer la pertinence des modèles comme outils de prévision;

7. découvrir que les modèles ont des limites et ne peuvent pas tout expliquer par l’étude du comportement « anormal » de l’eau lors de la congélation.

Vocabulaire

modèle

solide

sublimation

atomes

énergie calorifique

contraction

état

évaporation

dilatation

gaz

condensation

masse volumique

liquide

fusion

NOTE : Cette émission répond aussi à certaines attentes du programme-cadre de Sciences et technologie des 7e et 8e années en rapport avec le domaine de Matière et énergie. Il se peut que les élèves aient déjà visionné cette émission et fait certaines des activités proposées dans ce guide. Dans ce cas, cette émission servira de revue pour les élèves de 10e année et présentera une occasion d’approfondir leurs connaissances avec des activités plus poussées.


Activités suggérées

Avant le visionnement 1. Qu’est-ce qu’un modèle Type : Recherche individuelle Déroulement : Définir pour les élèves ce qu’est un modèle. Demander aux élèves de présenter un modèle à la classe. Il peut s’agir d’un modèle de la terre (globe terrestre), du modèle à coller d’une voiture, d’un graphique, d’une maquette, etc. Discuter de l’utilité des divers types de modèles.


Pendant le visionnement

Il est suggéré d’utiliser la commande PAUSE régulièrement pendant le visionnement. Voici donc un endroit où il serait bon de prévoir une pause pour une activité d’approfondissement.

Après la description des changements d’états et avant la description de la dilatation et de la contraction.

1. La sublimation de la neige carbonique Type : Démonstration But : Expliquer le phénomène de la diffusion Matériel : Neige carbonique, eau Déroulement : Verser un peu de neige carbonique dans un récipient d’eau. Observer la sublimation de la neige carbonique. Expliquer que le mouvement continuel des atomes entraîne la diffusion du gaz. Ceci démontre que les atomes sont en mouvement.

2. La réfrigération Type : Démonstration But : Démontrer une application pratique des connaissances des changements d’états Matériel : Réfrigérateur Déroulement : Expliquer le principe de fonctionnement du réfrigérateur. Un liquide absorbe la chaleur des aliments et se transforme en gaz. Le gaz chaud est refroidi lorsqu’il entre en contact avec l’atmosphère dans les tuyaux externes à l’arrière du réfrigérateur. Un moteur condense le gaz et le transforme en liquide. Le cycle peut alors être recommencé.

3. Le mouvement Brownien Type : Expérience But : Démontrer l’influence de la température sur la diffusion Matériel : Permanganate de potassium ou autre substance colorée soluble dans l’eau, plaque chauffante, 3 contenants de verre, eau, glace, thermomètre, chronomètre Déroulement : Verser une quantité égale d’eau dans trois contenants. Plonger le premier contenant dans un bain de glace pendant 10 minutes et noter la température de l’eau. Laisser le deuxième contenant à la température de la pièce pendant 10 minutes et noter la température de l’eau. Chauffer le troisième contenant d’eau à 50 °C. Verser simultanément une quantité égale de permanganate de potassium dans chaque contenant d’eau. Noter le temps requis pour que la substance recouvre le fond du contenant. Faire un graphique du temps de diffusion en fonction de la température. Tirer une conclusion du graphique. Expliquer les résultats selon le modèle corpusculaire de la matière.


Après le visionnement

1. Un tour de magie… la bille et l’anneau ! Type : Démonstration But : Démontrer les phénomènes de dilatation et de contraction Matériel : Anneau et bille métallique (en vente dans le commerce), plaque chauffante, ou brûleur à gaz Déroulement : Démontrer que la bille métallique passe facilement dans l’anneau. Chauffer la bille afin de la faire dilater. Démontrer que la bille n’entre plus dans l’anneau.

2. La dilatation et la contraction Type : Expérience But : Démontrer les phénomènes de dilatation et de contraction de l’air Matériel : Brûleur à gaz ou à alcool, éprouvette, ballon de caoutchouc, élastique, bain de glace Déroulement : Amener l’eau à ébullition. Placer une éprouvette pleine d’air et recouverte d’un ballon de caoutchouc non gonflé dans l’eau bouillante. Observer le gonflement du ballon. Placer l’éprouvette d’air dans un bain de glace et observer l’affaissement du ballon. Expliquer les observations à partir du modèle corpusculaire de la matière. Un défi de plus : Refaire l’expérience à intervalles de 10° C pour créer un minithermomètre.

3. Fabrication du thermomètre Type : Expérience But : Expliquer le principe de fonctionnement et de calibration d’un thermomètre Matériel : Éprouvette, bouchon à un trou, tube de verre, alcool coloré, brûleur à gaz ou à alcool, crayon gras, thermomètre Déroulement : Verser suffisamment d’alcool coloré dans une éprouvette afin de la remplir complètement. Boucher l’éprouvette à l’aide d’un bouchon à un trou où on aura inséré un tube de verre. Faire une trace du niveau de liquide dans le tube avec un crayon gras. Noter la température de la pièce. Placer l’éprouvette d’alcool dans un bain-marie d’eau chaude. Observer le liquide monter dans le tube. Noter le niveau d’alcool dans le tube et faire une marque au crayon gras. Noter la température de l’eau. Calculer la différence du volume de l’alcool. Calculer le coefficient de dilatation de l’alcool.

4. L’eau, une exception Type : Expérience But : Démontrer le comportement anormal de l’eau au point de congélation Matériel : Contenant en plastique, congélateur, eau, crayon gras, thermomètre, glace Déroulement : Verser de l’eau dans le contenant de plastique. Noter le niveau et la température de l’eau. Placer le contenant de plastique d’eau dans un bain de glace pendant plusieurs minutes. Noter le niveau de l’eau. Placer le contenant d’eau au congélateur. Noter le niveau de glace. Expliquer pourquoi la glace occupe un volume plus grand que celui de l’eau.


5. Le moteur à vapeur Type : Expérience But : Construire une turbine à vapeur Matériel : Bouilloire, eau, erlenmeyer, bouchon à un trou, tube de verre, vire-vent Déroulement : Faire le schéma d’une turbine à vapeur. Placer de l’eau dans un erlenmeyer. Boucher l’erlenmeyer à l’aide d’un bouchon dans lequel on aura inséré le tube de verre. Amener l’eau à ébullition. Placer le vire-vent devant l’orifice du tube et observer le mouvement du vire-vent créé par la pression de vapeur. 6. La masse volumique de l’eau Type : Expérience But : Calculer la masse volumique de l’eau Matériel : Balance, cylindre gradué, eau, contenant Déroulement : Mesurer la masse du contenant avec, consécutivement 50 ml d’eau, 100 ml, 150 ml puis 200 ml. Calculer la masse volumique de l’eau pour chaque essai en divisant la masse par le volume d’eau. Transformer le résultat en kg/m3. Un défi de plus : Tracer un graphique de la masse de l’eau en fonction de son volume. Calculer l’inclinaison du graphique et démontrer que cette inclinaison représente la masse volumique de l’eau. Intégration des matières : Mathématiques

7. L’explosion de la navette Challenger Type : Discussion But : Démontrer que l’explosion de la navette spatiale Challenger est le résultat d’une contraction excessive des joints hermétiques des fusées d’appoint Matériel : : Texte tiré du livre : Au cœur des sciences 9 Déroulement : Lire le texte à la classe. Diviser la classe en groupes de discussion. Déterminer les facteurs qui influencent une décision (économique, politique, scientifique, social, etc.). Démontrer la cause de l’accident.

11 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 2 : Le modèle atomique

Émission 2 : Le modèle atomique


9e année SCN1P AttenteDémontrer, à l’aide du tableau périodique et de modèles, la structure atomique de certains éléments ainsi que l’agencement des atomes de diverses molécules. Contenus d’apprentissage• Reconnaître que l’atome est la plus petite particule de matière et qu’il est composé de protons, de neutrons et d’électrons, et préciser la charge, l’emplacement et la masse relative des ces particules subatomiques;• Reconnaître qu’un élément est une substance pure, constituée d’un seul type de particules qu’on appelle des atomes, et que chaque élément possède des caractéristiques qui lui sont propres;• Identifier les principales caractéristiques du tableau périodique.

9e année SCN1D Attentes• Cerner des propriétés de la matière à partir du tableau périodique des éléments et des diverses théories de l’atome;• Distinguer, en appliquant la méthode scientifique, les propriétés physiques et chimiques de divers éléments et composés, et utiliser le tableau périodique pour illustrer certaines tendances périodiques. Contenus d’apprentissage• Illustrer l’évolution des connaissances sur l’atome en utilisant des modèles atomiques;• Dégager les principales caractéristiques du tableau périodique;• Faire ressortir, à l’aide du tableau périodique, les caractéristiques structurales des vingt premiers éléments en utilisant la représentation de Bohr-Rutherford;• Représenter des éléments, des composés et des molécules par leur symbole ou leur formule chimique;• Expliquer, à partir des modèles de l’atome, le lien entre les caractéristiques physiques et chimiques dans les familles d’éléments leur structure atomique et leur position dans le tableau périodique;• Prédire des propriétés physiques ou chimiques, l’utilité ou le danger potentiel d’éléments selon leur position dans le tableau périodique.

Description

Toute substance est constituée de petites particules nommées atomes. Afin de mieux comprendre les propriétés de ces substances, il convient de comprendre la structure et le comportement des atomes. C’est dans cet esprit qu’a été développée la théorie atomique. Plusieurs scientifiques se sont intéressés à développer un modèle de la structure de l’atome. Des expériences et déductions savantes ont permis le développement de ce modèle. Pour être utiles, toutes ces informations devaient être classées. Le tableau périodique permet au chimiste de retrouver facilement les informations nécessaires à la prévision du comportement des atomes.


Objectifs de l’émission


1. relater l’apport de Démocrite, Dalton, Lavoisier, Thomson, Rutherford, Curie, Bohr, Chapman et Chadwick dans l’établissement du modèle atomique;

2. démontrer la nécessité d’adapter et de modifier les modèles aux nouveaux résultats des expériences récentes;

3. expliquer comment les résultats des expériences telles que la production de charges électrostatiques par frottement et l’expérience de la feuille d’or ont permis de faire avancer les connaissances sur le modèle atomique;

4. utiliser le tableau périodique des éléments afin de dessiner le modèle atomique des vingt premiers éléments du tableau périodique, en tenant compte du nombre des particules de chaque type qui composent ces atomes;

5. citer les règles applicables aux symboles chimiques des éléments dans le tableau périodique.

Vocabulaire

modèle

proton

famille

atome

neutron

électron de valence

cathode

nombre atomique

anode

masse atomique

électron

période



Avant le visionnement 1. Qu’est-ce qu’un modèle Type : Recherche individuelle Déroulement : Définir pour les élèves ce qu’est un modèle. Demander aux élèves de présenter un modèle à la classe. Il peut s’agir d’un modèle de la terre (globe terrestre), du modèle à coller d’une voiture, d’un graphique, d’une maquette, etc. Discuter de l’utilité des divers types de modèles.




Après la description du modèle atomique et avant la description du tableau périodique des éléments.

1. Le modèle atomique Type : Recherche coopérative But : Relater le rôle de divers scientifiques dans la construction du modèle atomique Matériel : Livres de références, encyclopédie informatisée et sites web Déroulement : Diviser la classe en groupes. Attribuer à chaque groupe le nom d’un scientifique ayant participé à l’élaboration du modèle atomique. Chaque groupe doit décrire la contribution de ce chercheur dans la construction du modèle atomique. Lors de la plénière, replacer les travaux de ce chercheur sur l’échelle du temps. Intégration des matières : Histoire, informatique

2. La boîte noire Type : Expérience But : Démontrer comment on peut connaître la structure d’un atome sans le voir Matériel : Boîte de carton opaque, billes de verre ou petites balles, objets triangulaires et rectangulaires Déroulement : Découper les deux côtés opposés de la boîte afin d’obtenir un tunnel. Placer un objet à l’intérieur. Lancer une bille dans le tunnel et noter sa trajectoire. Lancer des billes à partir de divers endroits devant l’ouverture du tunnel selon sa trajectoire. Déterminer la forme de l’objet dans le tunnel selon les trajectoires des billes. Remarque : Le Centre des sciences de l’Ontario propose une démonstration de ce genre.

3. L’expérience de la feuille d’or Type : Atelier But : Démontrer comment l’expérience de Rutherford a permis l’avancement des connaissances sur le modèle atomique Déroulement : Expliquer la structure du montage. Expliquer la raison pour laquelle certaines particules rebondissent sur la feuille d’or alors que d’autres la traversent.



1. Loi de la conservation de la matière Type : Expérience But : Démontrer le principe de Lavoisier qui dit que lors d’une réaction chimique, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme Matériel : Éprouvette, erlenmeyer et un bouchon de caoutchouc, bécher, balance, eau distillée Réaction 1 : bicarbonate de soude et vinaigre; Réaction 2 : nitrate de plomb et iodure de potassium; Réaction 3 : sulfate de cuivre et hydroxyde de sodium; Réaction 4 : chlorure de baryum et sulfate de sodium. Déroulement : Réaction 1 : Verser un peu de bicarbonate de soude dans le bécher. Verser le vinaigre dans le bicarbonate de sodium et noter les observations. Lorsque la réaction est terminée, mesurer la masse totale du bécher et de l’éprouvette. Expliquer pourquoi il n’y a pas eu de conservation de la masse dans cette expérience. Réaction 2 : Dissoudre le nitrate de plomb à l’aide de l’eau distillée. Dissoudre l’iodure de potassium à l’aide de l’eau distillée. Mettre la solution de nitrate de plomb dans l’erlenmeyer et la solution d’iodure de potassium dans l’éprouvette. Glisser l’éprouvette dans l’erlenmeyer sans qu’il n’y ait contact entre les deux substances. Fermer l’erlenmeyer à l’aide du bouchon de caoutchouc. Noter la masse totale initiale. Incliner l’erlenmeyer légèrement afin que les deux liquides se mélangent. Noter les observations. Mesurer la masse totale finale. Les masses initiales et finale devraient être identiques. Refaire les mêmes étapes que la réaction 2 pour les autres réactions en remplaçant les substances appropriées. Un défi de plus : Écrire les équations chimiques équilibrées des réactions chimiques présentées.

2. Les éléments Type : Recherche individuelle But : Démontrer les caractéristiques physiques et chimiques de divers éléments Matériel : Tableau périodique géant (cases vides), cartons, crayons marqueurs et encyclopédie chimique Déroulement : Choisir un élément du tableau périodique. Présenter les propriétés chimiques et physiques de cet élément. La présentation visuelle doit se faire sous forme de case du tableau périodique. Placer l’élément en question dans le tableau périodique géant affiché devant la classe. Déterminer les renseignements que l’on peut tirer de la position de cet élément dans le tableau périodique. Un défi de plus : Construire un modèle physique de la structure de l’atome Intégration des matières : Technologie


3. Les composés Type : Expérience But : Faire des modèles simples de composés chimiques simples Démontrer la loi de la conservation de la matière Matériel : Trousse pour modèle atomique Déroulement : Construire une molécule diatomique d’hydrogène en reliant deux atomes d’hydrogène. Construire une deuxième molécule identique à la première. Construire une molécule d’oxygène. Construire une molécule d’eau à l’aide des molécules d’hydrogène et d’oxygène en reliant deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. Construire une deuxième molécule d’eau.

4. Le rangement des produits chimiques But : Apprendre les règles de rangement des produits chimiques Déroulement : Faire l’inventaire des produits chimiques retrouvés à la maison ou à l’école. Écrire leur formule chimique si possible. Noter les symboles de sécurité et leur signification. Déterminer les règles de classement de ces produits (exemple : l’eau de javel doit être gardée loi des acides).

5. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle But : Explorer les choix de carrières connexes comme par exemple, chimiste et technicien de laboratoire Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc. Intégration des matières : Utilisation de l’informatique

17 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 3 : Les réactions chimiques

Émission 3 : Les réactions chimiques


9e année SCN1P AttenteDémontrer, à l’aide du tableau périodique et de modèles, la structure atomique de certains éléments ainsi que l’agencement des atomes de diverses molécules.. Contenu d’apprentissageReconnaître des éléments et des composés qui entrent dans la composition de produits d’usage courant.

9e année SCN1D AttenteÉvaluer les répercussions sociales, économiques et environnementales de l’extraction, de l’utilisation ou du recyclage d’éléments ou de composés, ainsi que des produits et technologies mettant à profit leurs propriétés. Contenus d’apprentissage• Évaluer les effets économiques, sociaux et environnementaux de l’extraction, de l’utilisation ou du recyclage d’éléments ou de composés;• Décrire des produits et des technologies qui mettent à profit les propriétés des éléments et composés, et évaluer leurs incidences sociales, économiques et environnementales.

Description

Cette émission est consacrée à la chimie. On définit d’abord le concept de réaction chimique en le différenciant du concept de changement physique. Plusieurs exemples visuels de réactions chimiques permettent de découvrir des indices afin de reconnaître ces réactions. On présente ensuite les utilités des réactions chimiques dans notre société. On découvre ainsi qu’elles nous permettent d’obtenir de l’énergie, de dissoudre des substances, de fabriquer des produits et des médicaments. Malheureusement, il arrive parfois que certains produits chimiques aient des effets imprévus. C’est le cas d’un médicament : la thalidomide et des CFC par exemple. D’où le besoin de parfaire nos connaissances sur l’atome afin de faire des prévisions plus précises. Peut-être la chimie permettra-t-elle un jour de résoudre ces problèmes!



10e année SCN2P Attentes• Reconnaître des réactions courantes ainsi que les modèles et les équations chimiques servant à les représenter;• Évaluer l’incidence de l’utilisation de produits chimiques ou de réactions chimiques dans des activités quotidiennes. Contenus d’apprentissage• Représenter des réactions chimiques simples sous forme d’équations nominatives et d’équations chimiques équilibrées;• Repérer et identifier diverses réactions chimiques rencontrées dans son quotidien;• Discuter de l’impact de procédés qui font appel à des réactions chimiques dans le milieu du travail ou à la maison.

10e année SCN2D AttenteReconnaître des réactions chimiques courantes ainsi que des modèles et les équations servant à les représenter.. Contenu d’apprentissageDécrire les preuves d’un changement chimique.



1. distinguer un changement physique d’une réaction chimique;

2. citer des exemples de réactions chimiques importantes pour l’humain dans la société moderne;

3. évaluer les rôles positif et négatif joués par l’industrie chimique;

4. exprimer des réactions en symboles chimiques.


Vocabulaire

chimie

élément

pétrochimie

inflammable

substance pure

respiration cellulaire

molécule

changement physique

électrolyse

oxydation

réaction chimique

solvant


Avant le visionnement 1. Révision des changements physiques Type : Exercice But : Revoir la notion de changement physique Déroulement : Nommer et décrire les six changements d’états. Est-ce que la substance est la même avant et après le changement d’état?




Après la description d’une réaction chimique et avant la description des utilités telles que la respiration cellulaire.

1. Les réactions chimiques Type : Expérience But : Démontrer la différence entre une réaction chimique et un changement physique Matériel : Cylindre gradué, magnésium (ruban), compte-gouttes, éprouvettes, phénolphtaléine, support à éprouvettes, sulfate de cuivre, bec Bunsen Déroulement : Réaction 1 : Remplir au tiers une éprouvette d’acide chlorhydrique, Ajouter un petit morceau de magnésium. Boucher l’éprouvette. Noter les observations (rechercher un indice d’une réaction chimique). Attendre une minute, puis allumer une allumette et la placer au-dessus du liquide dans l’éprouvette. Noter les observations. Réaction 2 : Verser 5 ml d’acide chlorhydrique dans une éprouvette. Ajouter 2 à 3 gouttes de phénolphtaléine à l’éprouvette contenant l’acide. Observer la solution et noter. Verser 4 ml d’hydroxyde de sodium dans l’éprouvette contenant l’acide. Agiter l’éprouvette. S’il n’y a pas de changement de coloration permanent, ajouter un peu d’hydroxyde de sodium goutte à goutte jusqu’à ce qu’il y ait un changement. Agiter entre chaque goutte. Verser 3 ml de cette solution dans une éprouvette propre. À l’aide du bec Bunsen, amener la solution à ébullition. Une fois le liquide presque évaporé, décrire le résidu dans le fond de l’éprouvette. Réaction 3 : Remplir au tiers une éprouvette d’une solution de sulfate de cuivre. Remplir une autre éprouvette au tiers d’hydroxyde de sodium. Noter l’apparence des deux solutions. Mélanger les deux solutions en versant la première dans la deuxième. Noter toutes les observations pertinentes. Déterminer à partir des indices notés, si les réactions 1, 2, et 3 sont des changements physiques ou des réactions chimiques. Un défi de plus : Écrire l’équation chimique équilibrée des réactions.


2. L’électrolyse de l’eau Type : Expérience But : Procéder à la séparation des éléments constituants de l’eau Matériel : Eau, bécher, pile voltaïque de 9 volts, acide concentré, fil de cuivre recouvert d’un isolant, 2 éprouvettes, éclisse de bois incandescente Déroulement : Remplir le bécher d’eau. Placer les 2 éprouvettes remplies d’eau, tête en bas, dans l’eau. S’assurer qu’elles sont pleines et ne contiennent aucune bulle d’air. Relier une extrémité dénudée d’un fil de cuivre à la borne positive de la pile voltaïque et l’autre extrémité d’un fil de cuivre à la borne négative de la pile de 9 volts et l’autre extrémité du fil dans la deuxième éprouvette renversée. Ajouter un peu d’acide dans l’eau. Laisser le tout reposer pendant 24 heures. Noter le volume d’oxygène et d’hydrogène produit. L’oxygène se dégage de l’anode alors que l’hydrogène se dégage de la cathode. Enlever les éprouvettes en prenant soin de recueillir les gaz présents. Placer une éclisse de bois incandescente devant l’ouverture de l’éprouvette et observer la réaction. Expliquer la cause de la différence de volume des deux gaz.


1. Les pluies acides Type : Recherche But : Démontrer comment les déchets industriels réagissent dans l’atmosphère pour former des pluies acides Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Expliquer comment les déchets azotés ou sulfurés réagissent avec les vapeurs d’eau pour former de l’acide nitrique ou sulfurique. Expliquer les effets que peuvent avoir les pluies acides sur la végétation, les monuments, le sol, etc.

2. La fluoration de l’eau Type : Recherche coopérative But : Démontrer le pour et le contre de l’utilisation de la fluoration de l’eau Matériel : Divers articles scientifiques sur le sujet Déroulement : Diviser la classe en petits groupes. Distribuer un article sur la fluoration de l’eau à chaque groupe. Énumérer les arguments pour ou contre la fluoration de l’eau. Donner une valeur à chaque argument de -3 à +3. Additionnez ces valeurs afin de déterminer si le pour ou le contre l’emporte.


3. La destruction de la couche d’ozone et l’effet de serre Type : Expliquer le rôle de divers produits chimiques dans le processus de détérioration de la couche d’ozone et celui de l’effet de serre Matériel : Logiciel Save the Planet (disponible dans Shareware) Déroulement : Suivre les directives du logiciel. Dresser une liste des produits chimiques responsables de la destruction de la couche d’ozone et de l’effet de serre. Intégration des matières : Informatique

4. La fermentation Type : Expérience But : Démontrer la production d’énergie calorifique par le processus de fermentation Matériel : Levure, bouteille isolante, jus de raisin, bleu de bromothymol, thermomètre, tuyau de caoutchouc et de verre, bouchon à deux trous Déroulement : Placer le thermomètre dans l’un des trous du bouchon. Attention : Il peut facilement se casser. Placer ensuite un tube de verre relié à un tuyau de caoutchouc dans le deuxième trou du bouchon. Mettre le jus de raisin et les levures dans la bouteille isolante. Fermer à l’aide du bouchon. Noter la température initiale. Faire un deuxième montage identique au premier en omettant la levure. Placer l’autre extrémité du tube de caoutchouc dans une éprouvette contentant du bleu de bromothymol. Mesurer la température du montage à intervalles réguliers tout au long de l’expérience. Noter la couleur du bleu de bromothymol dans l’éprouvette. Le bleu de bromothymol est un indicateur acido-basique qui devient jaune dans un acide. Le bioxyde de carbone réagit avec l’eau pour former un acide faible, HCO3

-. Faire un graphique de l’augmentation de la température en fonction du temps. Intégration des matières : Mathématiques

5. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle But : Explorer les choix de carrières connexes comme par exemple, chimiste et technicien de laboratoire Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc. Intégration des matières : Informatique

23 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 4 : Les appareils optiques

Émission 4 : Les appareils optiques


10e année SCN2P Attentes• Démontrer la compréhension des caractéristiques et des propriétés de la lumière, notamment les effets de la réflexion, de la réfraction, et de la synthèse des couleurs;• Vérifier, en appliquant la méthode scientifique, les effets de la réflexion, de la réfraction et de la synthèse des couleurs;• Évaluer l’incidence des connaissances scientifiques en optique géométrique sur la société. Contenus d’apprentissage• Illustrer la loi de la réflexion de la lumière sur des miroirs plats, concaves et convexes;• Reconnaître des applications courantes de la réflexion de la lumière sur différents types de miroirs.

10e année SCN2D Attentes• Démontrer la compréhension des caractéristiques et des propriétés de la lumière, notamment les effets de la réflexion sur les miroirs et de la réfraction dans les lentilles;• Vérifier, en appliquant la méthode scientifique, les propriétés de la lumière, notamment la réflexion sur les miroirs plats, concaves et convexes, et la réfraction dans les lentilles;• Évaluer l’incidence de technologies dont le fonctionnement découle des propriétés de la lumière. Contenus d’apprentissage• Déterminer, à l’aide de diagrammes de rayons et de formules appropriées, les caractéristiques et la position d’une image produite par la réflexion de la lumière sur des miroirs plats, concaves et convexes;• Décrire la réfraction de la lumière en termes qualitatifs et quantitatifs, selon la loi de Snell-Descartes;• Expliquer le rôle d’une lentille convergente et d’une lentille divergente dans des instruments d’optiques en fonction de leur effet sur des rayons lumineux parallèles;• Expliquer le fonctionnement de l’œil et d’un appareil d’optique ou d’un procédé destiné à améliorer la vision.

Description

Parmi toutes les ondes électromagnétiques qui nous parviennent du soleil, l’œil peut déceler seulement la partie du spectre appelée la lumière visible. Ainsi la structure de l’œil humain permet de déceler les ondes comprises entre le rouge et le violet. La lumière entre par la pupille et forme une image inversée sur la rétine. L’image est inversée parce que la lumière voyage en ligne droite. Si la lumière frappe une surface plane avec un angle particulier, elle rebondira avec le même angle et l’angle d’incidence sera égal à l’angle de réflexion. Cette règle permet de comprendre le comportement de la lumière sur des miroirs courbés, qu’ils soient concaves ou convexes. La technologie des miroirs et des lentilles a permis de construire des appareils optiques tels que le microscope, le périscope et le télescope. Le principe de fonctionnement de ces appareils est basé sur les lois de la réflexion.




1. définir ce qu’est la lumière et citer les lois de la réflexion;

2. expliquer comment la lumière est captée par l’œil humain;

3. appliquer les lois de la réflexion à des situations concrètes impliquant des miroirs plats et courbés;

4. citer quelques applications pratiques qui découlent des connaissances des lois de la réflexion tels que le périscope et le télescope;

5. relater l’histoire du développement du microscope;

6. définir le principe de fonctionnement d’un microscope optique et d’un microscope électronique.

Vocabulaire

spectre électromagnétique

cône

angle d’incidence

convexe

longueur d’onde

bâtonnet

angle de réflexion

télescope

iris

transparent

image virtuelle

microscope

pupille

transluscide

miroir concave

périscope

rétine

opaque


Activités suggéréesIl est recommandé de visionner la première partie de l’émission sur la couleur avant de visionner celle sur les appareils optiques, surtout la partie où l’on décrit ce qu’est la lumière en présentant le spectre électromagnétique et la notion de longueur d’ondes.

Avant le visionnement 1. La longueur d’onde Type : Démonstration But : Définir le concept de la longueur d’onde Matériel : Générateur d’onde ou bassin d’eau Déroulement : Créer des vagues à l’aide d’un générateur d’ondes. Définir la longueur d’onde comme étant la distance entre deux sommets.



Après la description des milieux transparent, translucide et opaque.

1. L’ombre et la pénombre Type : Exercice But : Démontrer que la lumière voyage en ligne droite. Définir l’ombre et la pénombre dans diverses situations Matériel : Lampe, objet opaque, écran Déroulement : Placer un objet opaque entre la lampe et l’écran. Observer la formation de l’ombre et de la pénombre. Dessiner un schéma de la situation en respectant l’échelle des grandeurs et des distances. Tracer les rayons permettant de définir l’ombre et la pénombre et mesurer la grandeur de l’ombre et la pénombre. Varier la distance lampe-objet, le diamètre de la lampe, la grandeur de l’objet. Déterminer l’effet de chaque changement sur la zone d’ombre de la pénombre.


2. Un défi de plus : la réfraction Type : Expérience But : Démontrer la réfraction de la lumière Matériel : Lampe, aquarium, rapporteur d’angle, source lumineuse, tige de verre Déroulement : Placer une tige de verre dans l’eau. Mesurer l’angle d’incidence avec lequel la tige frappe l’eau. La tige semble plier. Mesurer l’angle avec lequel la tige semble pénétrer dans l’eau.

3. La structure de l’œil Type : Expérience But : Décrire la structure de l’œil Matériel : Œil de bœuf, schéma de l’œil, outils de dissection Déroulement : Enlever la graisse pour faciliter l’observation des muscles. Trouver les muscles et le nerf optique. Enlever les muscles afin de mieux voir le globe oculaire. Repérer la cornée et couper autour pour l’enlever. Trouver l’iris, la pupille et le cristallin. Placer le globe oculaire sur le côté et le couper. Retirer l’humeur vitré afin de dégager le cristallin pour en observer la structure. Repérer et nommer les membranes du globe oculaire : la sclérotique, la choroïde et la rétine. Remarque : Cette activité est au programme de la 11e année dans le cours de biologie générale. Un défi de plus : Démontrer comment les verres correcteurs peuvent corriger les problèmes de myopie, presbytie, astigmatisme et hypermétropie.

4. L’effet Tyndall Type : Expérience But : Identifier des mélanges par le principe de l’effet Tyndall Matériel : Lumière, divers mélanges Déroulement : L’effet Tyndall est la réflexion de la lumière sur des particules. Lorsque la lumière est réfléchie sur des particules et rebondit vers nos yeux, le mélange n’est pas une solution. Les particules sont si petites dans une solution que très peu de lumière est réfléchie. Projeter un faisceau lumineux sur les divers mélanges et déterminer si ces mélanges sont des solutions.

5. Construction d’une caméra à sténopé Type : Expérience But : Démontrer que l’image est inversée sur la rétine de l’œil Matériel : Boîte de carton, papier ciré, ciseaux, ruban gommé, chandelle, pic, feuille d’aluminium Déroulement : Couper le fond cartonné de la boîte et le remplacer par du papier ciré. Découper un cercle de 2 cm de diamètre de l’autre coté de la boîte. Recouvrir le cercle de feuille d’aluminium. Percer un trou à l’aide d’un pic très pointu dans le milieu du cercle de feuille d’aluminium. Placer la caméra devant la chandelle, le petit trou vers la chandelle et observer la formation de l’image sur le papier ciré.



1. La première loi de la réflexion Type : Expérience But : Démontrer que l’angle d’incidence égale l’angle de réflexion Matériel : Miroir plat, faisceau lumineux, rapporteur d’angle, 2 brosses à tableau avec de la poussière de craie Déroulement : Placer le miroir debout sur la table de travail. Placer un faisceau lumineux devant le miroir à un angle de 20°. Frapper les deux brosses à tableau l’une contre l’autre. Les poussières de craie vous permettront de mieux voir les faisceaux lumineux réfléchi. Mesurer l’angle de réflexion du faisceau lumineux réfléchi et répéter l’expérience en plaçant le faisceau incident à divers angles.

2. L’image produite par un miroir plat Type : Expérience But : Démontrer que la distance de l’image virtuelle produite par un miroir plat est la même que la distance de l’objet devant le miroir Matériel : Miroir plat de quelques centimètres de hauteur et support, deux objets identiques (crayons, chandelles, etc.), règle Déroulement : Placer un objet devant le miroir afin que l’image dans le miroir corresponde parfaitement à l’objet derrière le miroir. Répéter l’expérience en variant la distance de l’objet devant le miroir.

3. Image produite par un miroir concave et par un miroir convexe Type : Exercice But : Décrire les caractéristiques d’une image produite par un miroir concave Matériel : Règle et rapporteur d’angle Déroulement : Tracer un miroir concave en utilisant la partie courbée du rapporteur d’angle. Mesurer la distance du centre de courbure. Marquer un point sur un schéma et tracer l’axe principal. Placer un point au foyer du miroir, soit à la moitié de la distance miroir-centre de courbure. Tracer un objet de 1 cm de hauteur à 3 cm derrière le centre de courbure. Tracer les rayons qui vous permettront de trouver l’image. Décrire la position, la grandeur, la forme (droite ou inversée) et le type (réel ou virtuel) de l’image. Tracer d’autres schémas en variant la position de l’objet : sur le centre de courbure, entre le centre de courbure et le foyer, sur le foyer, devant le foyer. Répéter ces opérations avec un miroir convexe.


4. Construction d’un périscope Type : Expérience But : Construire un périscope Matériel : Cylindre de carton, petits miroirs ou prismes, ciseaux, rapporteur d’angle Déroulement : Faire un plan de construction et le faire approuver par l’enseignant, Pratiquer une fente vers le haut du cylindre de carton à un angle de 45° et y insérer un miroir. Pratiquer une fente vers le bas du cylindre de carton à un angle de 45° et y insérer un miroir. Découper une fenêtre dans le cylindre de carton devant les miroirs. Ajuster l’angle des miroirs et observer. Intégration des matières : Technologie

5. Les travaux de Galilée Type : Recherche But : Citer les travaux de Galilée et ses contributions à l’avancement de la science Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Citer les contributions scientifiques et technologiques de Galilée. Discuter de l’importance de ces découvertes pour l’époque. Intégration des matières : Histoire

6. L’histoire du microscope Type : Recherche But : Démontrer la contribution de divers scientifiques dans l’avancement de la technologie du microscope Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Citer la contribution de Leeuwenhoek, Hooke, Ruska, Hillier et Prebus. Relier les découvertes scientifiques aux progrès de la technologie microscopique.

7. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire les possibilités d’emplois en optométrie, microscopie, télescopie Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et le site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc.

29 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 5 : La couleur

Émission 5 : La couleur


10e année SCN2P AttenteDémontrer la compréhension des caractéristiques et des propriétés de la lumière, notamment les effets de la réflexion, de la réfraction, et de la synthèse des couleurs. Contenus d’apprentissage• Prédire la couleur d’objets dans différents contextes en utilisant la synthèse des couleurs – synthèse additive, synthèse soustractive;• Décrire l’effet des filtres sur la lumière blanche en utilisant la synthèse soustractive.

10e année SCN2D Attentes• Démontrer la compréhension des caractéristiques et des propriétés de la lumière, notamment les effets de la réflexion sur les miroirs et de la réfraction dans les lentilles;• Évaluer l’incidence de technologies dont le fonctionnement découle des propriétés de la lumière. Contenus d’apprentissage• Comparer les propriétés de la lumière visible à celles d’autres rayonnements du spectre électromagnétique;• Expliquer le fonctionnement de l’œil et d’un appareil d’optique ou d’un procédé destiné à améliorer la vision.

Description

Le but de cette émission est de définir le concept de la couleur. On apprend que la couleur d’un objet dépend non seulement de la lumière qui l’éclaire, mais aussi des caractéristiques de l’objet. Une brève description du spectre électromagnétique et de la notion de longueur d’onde est incluse. Les couleurs primaires et secondaires de la théorie additive et de la théorie soustractive de la couleur sont décrites par des croisements de faisceaux lumineux. Le fonctionnement d’une caméra couleur et le principe de fonctionnement des filtres achromatiques en photographie sont deux applications pratiques de ces théories. Finalement, la structure qui permet à l’œil humain de distinguer les couleurs est présentée.




1. définir ce qu’est la couleur;

2. décrire les composantes du spectre lumineux;

3. énoncer les théories additives et soustractives de la couleur;

4. déterminer des applications pratiques reliées aux théories additives et soustractives de la couleur;

5. décrire comment l’œil perçoit la lumière.

Vocabulaire

faisceau lumineux

couleur secondaire

filtre chromatique

daltonisme

onde électromagnétique

saturation

globe oculaire

spectre électromagnétique

éclat

rétine

couleur primaire

translucide

cône


Activités suggéréesNote : Il est très important de bien ajuster les couleurs avant de visionner l’émission.

1. Révision du système métrique de mesures Type : Exercice individuel But : Définir le nanomètre Matériel : Questionnaire Déroulement : Demander aux élèves de remplir un questionnaire concernant les diverses transformations d’unités, principalement du millimètre au nanomètre. Intégration des matières : Mathématiques

Pendant le visionnementIl est suggéré d’utiliser la commande PAUSE régulièrement pendant le visionnement. Voici donc un endroit où il serait bon de prévoir une pause pour une activité d’approfondissement.

Après la description du spectre lumineux et avant la description de la théorie additive.

1. Disque de Newton Type : Expérience But : Démontrer que le mélange de toutes les couleurs donne du blanc Matériel : Carton blanc, peinture de diverses couleurs ou disque de Newton vendu dans le commerce Déroulement : Construire de l’arc-en-ciel en respectant les proportions décrites par Newton (des disques déjà prêts existent dans le commerce). Faire tourner le disque rapidement en utilisant un moteur ou une toupie. Noter la couleur du disque. Intégration des matières : Technologies (utilisation d’un moteur, planification et construction de la toupie.)

Pause suggéréeAprès la description de la saturation et l’éclat, et avant la description de la théorie soustractive

2. La couleur des objets Type : Expérience But : Démontrer que la couleur d’un objet dépend de la couleur de la lumière et des pigments qui le composent Matériel : Cartons de couleurs différentes, lampe de poche blanche, chambre noire, filtres de diverses couleurs Déroulement : Placer des cartons de couleurs différentes sur une table sous un drap. Éteindre les lumières. Éclairer le premier carton à l’aide d’un filtre rouge devant la lampe de poche. Déterminer la couleur perçue du carton. Répéter cette opération pour tous les autres cartons de couleurs. Changer le filtre rouge pour un filtre bleu et recommencer les étapes précédentes.



1. La théorie soustractive Type : Expérience But : Démontrer qu’un filtre d’une certaine couleur absorbe les autres couleurs Matériel : Lampe de poche, filtres de couleurs différentes Déroulement : Placer un filtre rouge devant la lumière blanche. La couleur de la lumière de l’autre côté du filtre devient rouge car toutes les autres couleurs ont été bloquées (absorbées). Seul le rouge a traversé le filtre. Placer un deuxième filtre, cette fois de couleur bleue devant le filtre rouge. Aucune lumière ne traversera cette combinaison. Tenter de trouver d’autres combinaisons de filtres qui bloqueront toute la lumière.

2. Ajustement des couleurs de la télévision Type : Expérience individuelle réalisée à la maison But : Définir ce qu’est l’éclat et la saturation. Définir la théorie additive des couleurs Matériel : Téléviseur Déroulement : Repérer les commandes d’éclat, de saturation et des couleurs sur un téléviseur. Tenter de réduire ou augmenter l’éclat ou la saturation. Décrire les effets des ajustements des couleurs. Observer l’écran avec une loupe afin de découvrir les trois couleurs primaires. Intégration des matières : Technologie (utilisation d’appareils technologiques)

3. Le daltonisme Type : Recherche But : Définir ce qu’est le daltonisme. Construire et exécuter un test de dépistage Matériel : Test de dépistage acheté dans un commerce ou construction d’un motif fait de point bleu sur un fond de point vert, livres de références Déroulement : Construire un test de dépistage à partir d’un modèle acheté dans un commerce ou d’un modèle trouvé dans un livre de références. Exécuter le test en prédisant comment un daltonien et un non daltonien répondraient.

4. L’impact de la télévision couleur Type : Recherche But : Déterminer l’effet de l’invention de la télévision couleur Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Diviser la classe en groupes. Déterminer l’effet de l’invention de la télévision couleur sur notre mode de vie, la production de films, la photographie. Présenter les découvertes sous forme de bande dessinée en noir et blanc ou en couleurs. Intégration des matières : Sciences sociales (impact des nouvelles technologies sur la société), arts visuels (bandes dessinées).


5. La musique colorée Type : Projet But : Visualiser une pièce musicale en couleurs Matériel : Tableau des longueurs d’onde des différentes couleurs et des notes musicales. Pièce musicale simple ou complexe (selon le degré de connaissances musicales des élèves). Ordinateur et logiciel de composition (falcutatif). Déroulement : Inscrire les notes musicales de la pièce sur une feuille. Transposer la longueur d’onde de la note en Herz en longueur d’onde lumineuse en nanomètres. Remplacer la note musicale par un carton de la couleur correspondante. Exemple : La (440 Hz) correspond à violet (390-450 nm). Présenter la pièce musicale comme une suite de cartons colorés. Décrire l’œuvre d’art. Un défi de plus : Bâtir un programme informatique qui transpose la note en couleurs. Intégration des matières : Musique, arts visuels, informatique et physique.

6. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire les possibilités d’emplois en photographie, décoration intérieure, éclairage de scène, optométrie Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et le site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc.

34 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 6 : La cel lule

Émission 6 : La cellule

Description

L’émission présente l’histoire du développement de la théorie cellulaire. Elle met l’emphase sur les énoncés de cette théorie et sur l’implication des scientifiques à l’élaboration de ceux-ci. Elle présente des parties de la cellule et de leurs fonctions respectives. De superbes images produites par des microscopes optiques et électroniques, ainsi que des modèles infographiques viennent appuyerles narrations. On peut ensuite contempler le cycle de vie d’une cellule in vivo. Des images spectaculaires démontrent la reproduction de la cellule. Finalement, l’émission suggère quelques applications pratiques des connaissances de la biologie cellulaire comme le traitement du cancer et de la greffe de la peau.



10e année SCN2P Attentes• Expliquer l’organisation hiérarchique, la structure, la fonction et l’interdépendance des systèmes animaux;• Analyser, en appliquant la méthode scientifique, la division cellulaire, la différenciation cellulaire et l’organisation des systèmes animaux;• Évaluer des facteurs environnementaux, des choix personnels et des technologies qui ont un impact sur la santé. Contenus d’apprentissage• Décrire le cycle cellulaire et expliquer son importance pour la croissance et la réparation des tissus;• Décrire l’organisation cellulaire en précisant les relations entre les cellules, les tissus et les organes du corps humain;• Reconnaître les différentes étapes de la mitose animale à l’aide d’un microscope et de lames préparées ou de micrographies;• Vérifier la différenciation cellulaire en examinant différents types de cellules animales au microscope et illustrer ces observations à l’aide de dessins biologiques;• Évaluer l’influence d’un facteur environnemental ou d’un agent de consommation sur un système humain et développer un plan de prévention des risques qui y sont associés.

10e année SCN2D Attentes• Décrire l’organisation hiérarchique, la structure, la fonction et l’interdépendance des systèmes animaux et végétaux;• Analyser, en appliquant la méthode scientifique, la division cellulaire, la différenciation cellulaire et l’organisation des différents systèmes chez les organismes vivants;• Évaluer les effets des mesures gouvernementales, de choix personnels et de l’évolution des technologies sur la santé de systèmes animaux et végétaux. Contenus d’apprentissage• Décrire le cycle cellulaire, incluant les étapes de la mitose animale et végétale, et reconnaître l’importance de la division et de la différenciation cellulaire pour la croissance des organismes et la réparation des tissus;• Décrire la structure et la fonction spécialisée de cellules et de tissus animaux et végétaux;• Décrire l’organisation cellulaire en précisant les relations entre les cellules spécialisées, les tissus, les organes et les systèmes d’organismes animaux et végétaux;• Distinguer les différentes étapes de la mitose chez des cellules animales et végétales à l’aide d’un microscope et de lames préparées ou de micrographies;• Comparer des caractéristiques de cellules cancéreuses et de cellules non cancéreuses à partir d’observations et analyser l’impact du cancer sur des organismes;• Décrire les causes, les symptômes, les traitements et les mesures préventives, le cas échéant, d’une maladie ou d’un problème de santé des tissus, des organes ou des systèmes animaux ou végétaux.




1. citer les énoncés de la théorie cellulaire;

2. prendre conscience du fait que le développement d’une théorie implique le travail de plusieurs scientifiques pendant de nombreuses années;

3. relier le développement de la technologie du microscope au développement de la théorie cellulaire;

4. décrire le modèle d’une cellule eucaryote telle que vue sous le microscope électronique;

5. décrire le cycle de vie de la cellule, en particulier le processus de reproduction de la cellule;

6. définir le cancer comme étant une perte de contrôle des mécanismes de la reproduction cellulaire;

7. décrire quelques applications qui découlent des connaissances sur la cellule.

Vocabulaire

micromètre

respiration cellulaire

interphase

cellule

théorie

tissu

photosynthèse

organe

mitose

flagelle

cytokinèse

NOTE : Cette émission répond aussi à certaines attentes du programme-cadre de Sciences et technologie de la 8e année en rapport avec le domaine de Systèmes vivants. Il se peut que les élèves aient déjà visionné cette émission et fait certaines des activités proposées dans ce guide. Dans ce cas, cette émission servira de revue pour les élèves de 10e année et présentera une occasion d’approfondir leurs connaissances avec des activités plus poussées.


Activités suggéréesAvant le visionnement

1. Dresser une liste des caractéristiques des êtres vivants Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Prendre conscience du fait que les êtres vivants sont faits de cellules qui en contrôlent toutes les activités Matériel : Êtres vivants (poisson, souris, insecte, etc.), objets inanimés variés. Déroulement : Observer un être vivant comme un poisson, une souris, un insecte, etc. et dresser une liste des caractéristiques qu’ils possèdent et que les objets inanimés n’ont pas. Regrouper ces caractéristiques en trois fonctions principales d’une cellule : la nutrition, la relation avec l’environnement et la reproduction. Un défi de plus : Décrire les caractéristiques des virus et déterminer celles qu’ils partagent avec les êtres vivants.

2. Contributions historiques des scientifiques à l’élaboration de la théorie cellulaire Type : Recherche coopérative But : Citer les contributions historiques des scientifiques suivants dans l’élaboration de la théorie cellulaire : Lorentz Oken, Théodore Schwann, Mathias Schleiden Matériel : Internet Déroulement : Chaque groupe (3 ou 4) doit présenter les travaux d’un des scientifiques mentionnés ci-dessus. Chaque groupe doit ensuite présenter son personnage soit sous forme d’une entrevue (vidéo, audio) en faisant renaître le personnage, soit sous forme d’une biographie écrite ou orale. Intégration des matières : Français.

3. Décrire le fonctionnement du microscope optique et le comparer au microscope électronique Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Comprendre le fonctionnement des divers types de microscopes et dresser une liste d’avantages et d’inconvénients de chacun d’eux Matériel : Schéma d’un microscope optique et microscope électronique Déroulement : En groupes, décrire les principales composantes du microscope optique et microscope électronique, puis dresser une liste des avantages et des inconvénients de chacun d’eux. Intégration des matières : Technologies : bâtir un microscope.



Après la description de la théorie cellulaire et avant la description de chacune des parties de la cellule.

1. Faire la description des divers types de tissus (épithélial, musculaire, nerveux et conjonctif). Type : Recherche coopérative But : Décrire la structure et la fonction des divers types de tissus cellulaires Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Diviser la classe en plusieurs groupes et attribuer un type de tissu à chaque groupe qui a pour tâche de décrire la structure et la principale fonction de ce tissu. Un membre de chaque groupe doit rester à sa place et décrire les découvertes de son équipe, alors que les autres vont rencontrer le représentant d’une autre équipe afin de connaître les autres tissus. Ils reviendront ensuite à leur équipe originale pour partager leurs découvertes.

2. Un virus est-il vivant? Type : Recherche individuelle But : Appliquer les connaissances des caractéristiques du virus pour résoudre un problème Déroulement : Décrire la structure d’un virus et tenter de déterminer si les virus sont vivants ou non. (Ils ne possèdent que la caractéristique de reproduction de leur matériel génétique en commun avec les vivants, d’où la difficulté de les classer comme des êtres vivants).

3. Observation de divers organismes unicellulaires au microscope. Type : Expérience But : Observer au microscope optique divers organismes unicellulaires (amibe, euglène, etc.) provenant de l’eau d’un étang ou de lames vendues dans le commerce et décrire leur structure et leurs adaptations particulières Matériel : Microscope optique, eau d’un étang ou micro-organisme vendu dans le commerce, compte-gouttes, lame et lamelle Déroulement : Prendre une goutte d’eau provenant de l’étang et la placer sur une lame. Couvrir d’une lamelle et observer au microscope. Il s’agit d’une activité d’enrichissement intéressante, même si elle est au programme de la 10e année. Un défi de plus : Évaluer la taille des organismes observés. En observant un morceau de papier millimétrique au microscope, on peut déterminer approximativement la taille des organismes. Intégration des matières : Faire le schéma de la cellule à l’aide d’un logiciel de dessin.


Pause suggéréeAprès la description des parties de la cellule et avant la description de la mitose.

4. Comparaison entre une cellule et une usine ou une école Type : Stratégie d’enseignement Description : Faire la comparaison entre le fonctionnement de la cellule et celui d’une usine ou d’une école. (Exemple : le bureau de la direction de l’usine représente le noyau de la cellule.) Cet exercice permet à l’élève d’associer le concept à une situation concrète, même si ce genre de comparaison simplifiée a ses limites et ses imperfections.

Pause suggéréeAprès la description des parties de la cellule et avant la description de la mitose. ATTENTION : La suite de l’émission présente le cancer et la greffe de la peau. Ces sujets devraient être traités comme délicats (voir le programme cadre, cycle intermédiaire et supérieur, 1987, partie 1 : Politique générale du programme de sciences).

5. Le cycle de vie de la cellule Type : Stratégie d’enseignement Description : Présenter le cycle de vie de la cellule comme étant un processus continu. Les étapes mentionnées sont de conception humaine afin de mieux expliquer le mécanisme de reproduction. Noter que dans la vidéo, les images du processus de la mitose ont dû être arrêtées afin de donner le temps d’expliquer le processus.

6. Le cancer Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire les divers types de cancer (localisé, métastase, tumeur, maligne versus tumeur bénigne). Décrire les traitements existants (chimiothérapie, ablation de la partie touchée, etc.) Matériel : Livres de références et sites web Stratégie d’enseignement : Certaines universités disposent d’une liste de conférenciers pouvant faire des présentations en classe. Ce service est habituellement gratuit.



1. Observation de cellules animales et de cellules végétales au microscope optique Type : Expérience But : Observer et dessiner les parties visibles de la cellule au microscope optique. Évaluer la taille d’une cellule. Décrire les différences visibles au microscope optique entre une cellule animale et végétale Matériel : Microscope optique, lame, lamelle, cure-dent, couteau, oignon, pinces à dissection (ou à épiler), iode ou bleu de méthylène Déroulement : Se gratter l’intérieur de la joue avec un cure-dent. Frotter ensuite le cure-dent sur la lame. Colorer avec quelques gouttes d’iode ou de bleu de méthylène. Déposer une lamelle sur la préparation. Observer au microscope optique. Dessiner et identifier les parties de la cellule. Évaluer la taille de la cellule. À l’aide des pinces, éplucher une mince couche de cellules d’oignon, placer les cellules sur la lame. Colorer avec quelques gouttes d’iode, placer une lamelle, dessiner et identifier les parties de la cellule, Évaluer la taille de la cellule végétale. Décrire les différences entre la cellule animale et la cellule végétale. Un défi de plus : Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire les différences entre une cellule procaryote (sans noyau ni membrane interne) et une cellule eucaryote (avec un noyau et une membrane interne)

2. La technologie et l’avancement des sciences Type : Travail individuel But : Décrire le lien qui existe entre l’avancement de la technologie microscopique et l’avancement des connaissances scientifiques de la cellule Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Écrire un texte relatant l’histoire des connaissances scientifiques sur la cellule en spécifiant le rôle de la technologie microscopique dans cette découverte.

3. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle But : Explorer le choix de carrière connexes comme par exemple, technicien de laboraoire, médecin, microbiologiste Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et le site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc.

41 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 7 : La structure des plantes

Émission 7 : La structure des plantes


9e année SCN1P AttenteDémontrer la compréhension de la structure d’un écosystème et des interactions entre les systèmes naturels et humains. Contenus d’apprentissage• Expliquer l’importance de la photosynthèse et de la respiration cellulaire pour le transfert d’énergie et le recyclage de la matière dans un écosystème et illustrer l’impact de l’activité humaine sur ces processus complémentaires;• Identifier des facteurs limitants et décrire leur impact sur des populations d’un écosystème.

9e année SCN1D AttenteAnalyser, en appliquant la méthode scientifique, l’influence de facteurs anthropiques sur la durabilité des écosystèmes terrestres et aquatiques. Contenus d’apprentissage• Vérifier expérimentalement l’effet d’un facteur abiotique sur un écosystème terrestre et en évaluer l’impact;• Vérifier expérimentalement l’effet d’un facteur abiotique sur un écosystème aquatique et en évaluer l’impact.

10e année SCN2D Attentes• Décrire l’organisation hiérarchique, la structure, la fonction et l’interdépendance des systèmes animaux et végétaux;• Analyser, en appliquant la méthode scientifique, la division cellulaire, la différenciation cellulaire et l’organisation des différents systèmes chez les organismes vivants. Contenus d’apprentissage• Décrire la structure et la fonction spécialisée de cellules et de tissus animaux et végétaux;• Décrire des interactions vitales entre des systèmes d’organismes végétaux et animaux.

Description

L’émission présente l’anatomie et la physiologie d’une plante. Les structures de la graine, de la racine, de la tige, de la feuille et de la fleur sont présentées en images microscopiques et infographiques. Pour chaque partie de la plante, plusieurs fonctions sont décrites. La description des rôles des parties de la plante dans le processus de la photosynthèse permet d’établir le lien biologique entre la structure et la fonction.



Après le visionnement de cette émission et après les activités suggérées dans ce guide, l’élève pourra démontrer :

1. les structures et les fonctions de la graine, de la racine, de la tige et de la feuille;

2. comment toutes les structures de la plante participent au phénomène de la photosynthèse;

3. comment les structures de la fleur assurent la continuité de l’espèce.

Vocabulaire

espèce

moelle

tégument

photosynthèse

cotylédon

limbe

tissu vasculaire

pollinisation

rhyzome


Activités suggéréesAvant le visionnement1. La germination Type : Stratégie d’enseignement But : Faire germer des graines dans un endroit sombre et humide afin d’obtenir des plantes pour des expériences futures Déroulement : Faire germer des graines de types variés une semaine avant le début de l’unité.


Après la description de la graine et avant la description de la racine.

1. Dissection d’une graine de monocotylédone et de dicotylédone Type : Expérience But : Identifier les parties de la graine Matériel : Graines de haricots, de maïs, outils de dissection, loupes Déroulement : Enlever le tégument de la graine. Couper la graine en deux parties égales. Identifier le nombre de cotylédons et la plantule. Décrire les différences entre une monocotylédone et une dicotylédone.

Pause suggérée :Après la description de la racine et avant la description de la tige.

2. Description de la structure de la racine Type : Expérience But : Dessiner les structures de la racine Matériel : Racines de gazon, carotte, pissenlit et autres plantes, loupes, microscopes, lames achetées dans le commerce (facultatif) Déroulement : À l’aide de la loupe, identifier les poils absorbants sur les cellules épidermiques des racines. Couper la racine transversalement. Repérer le cortex, la coiffe, le xylème et le phloème.


Pause suggérée :Après la description de la tige et avant la description de la feuille.

3. Évaluation de l’âge d’un arbre Type : Expérience But : Déterminer l’âge d’un arbre d’après le nombre d’anneaux de croissance Matériel : Plusieurs bûches de plantes ligneuses dont le tronc a été bien coupé, loupes Déroulement : Compter le nombre d’anneaux de xylème afin de déduire l’âge de l’arbre. Remarquer que chaque anneau de croissance représente la trace d’une mauvaise saison de croissance. Puisqu’il y a en général une seule mauvaise saison de croissance par année, le nombre d’anneaux est une bonne indication du nombre d’années. Expliquer pourquoi chaque mauvaise saison de croissance laisse une trace.

Pause suggérée :Après la description de la feuille et de photosynthèse, et avant la description de la fleur.

4. La montée de l’eau chez les plantes Type : Expérience But : Démontrer le rôle de l’évaporation dans le processus de montée de l’eau. Matériel : Céleri avec feuilles, colorant alimentaire rouge et bleu, gelée de pétrole, 2 béchers, contenants, couteaux, endroit bien éclairé, microscope optique Déroulement : Couper le céleri dans le sens de la longueur à partir du bas jusqu’au centre. Placer une branche du céleri dans l’eau colorée rouge et l’autre dans l’eau colorée bleue. Recouvrir les feuilles du céleri plongé dans l’eau bleue d’une couche généreuse de gelée de pétrole. Placer les céleris sous la lumière pendant 24 heures et observer la couleur des feuilles. Déterminer le côté ou l’eau est montée le plus haut. Prélever une feuille et observer l’épiderme inférieur au microscope optique. Évaluer le nombre de stomates. Placer une solution salée sur la feuille pour faire fermer le stomate. Expliquer la raison pour laquelle le stomate se ferme.



1. Dissection d’une fleur Type : Expérience But : Identifier les parties d’une fleur bisexuée Matériel : Fleurs bisexuées à maturité, loupe ou microscope. Déroulement : Identifier les parties externes de la fleur telles que les sépales et les pétales. Enlever ces parties et repérer le pistil et les étamines. Prélever une étamine pour observer les grains de pollen au microscope. Faire des schémas légendés à la suite des observations.

2. Choix de carrière : Botaniste et horticulteur Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire les possibilités d’emploi en botanique et en horticulture Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et le site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc. Intégration des matières : Informatique

3. La photosynthèse Type : Expérience Matériel : Plantes et autres matériaux selon l’expérience, livres de références. Déroulement : Diviser la classe en groupes de 3 ou 4, chaque groupe représentant une compagnie de consultants scientifiques. Attribuer un sujet de recherche à chaque groupe, par exemple : • Effet de la couleur de la lumière, de son intensité et de la durée d’éclairement sur la photosynthèse; • Effet de la concentration de bioxyde de carbone sur la photosynthèse; • Effet de la concentration d’oxygène lors de la photosynthèse; • Détection des réserves d’amidon dans une plante; • Effet des pluies acides sur la photosynthèse, etc. Chaque groupe devra rédiger un protocole expérimental et accorder un contrat selon la qualité du protocole. La compagnie doit ensuite réaliser une expérience qui permettra de résoudre le problème. Les élèves doivent suivre la démarche scientifique. Préparer une conférence scientifique où toutes les compagnies présenteront leurs résultats. Discuter des points forts de chaque compagnie. Intégration des matières : Utilisation de l’informatique pour la conception de graphiques. Utilisation de divers appareils technologiques selon le sujet de la recherche. Médiatique.

4. La formation du tube pollinique Type : Expérience Matériel : Grain de pollen, solution sucrée, microscope, lame et lamelle Déroulement : Placer les grains de pollen dans une solution sucrée pendant 24 heures. Observer la formation du tube pollinique sous le microscope.

46 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 8 : L’importance des plantes

Émission 8 : L’importance des plantes


9e année SCN1D Attentes• Démontrer la compréhension de la nature dynamique des écosystèmes et de l’interaction entre les systèmes humains et les écosystèmes terrestres et aquatiques;• Analyser des questions d’actualité portant sur le développement durable en évaluant l’impact de l’activité humaine sur l’environnement. Contenus d’apprentissage

• Décrire les transferts d’énergie et le recyclage de la matière dans des écosystèmes terrestres et aquatiques en tenant compte de la complémentarité entre la respiration cellulaire et la photosynthèse;• Analyser l’impact d’une activité humaine sur un écosystème.

Description

L’émission présente d’abord plusieurs rôles importants que jouent les plantes dans notre société. Elle débute par une brève description du rôle qu’ont joué les plantes dans la modification de l’atmosphère primitive jusqu’à l’atmosphère actuelle. Ensuite, on démontre le rôle qu’elles ont joué dans la formation du sol et dans la transformation du climat de certaines régions. Les plantes permettent aux autres espèces vivantes de se nourrir et de s’abriter. Les humains utilisent aussi les plantes comme source d’énergie calorifique. L’une des grandes étapes dans l’évolution de la civilisation humaine est sans aucun doute le début de l’agriculture.

Depuis la révolution industrielle, la science a permis d’améliorer grandement les techniques agricoles. Les récoltes abondantes ont créé le besoin de mieux conserver les aliments et la science a aussi permis de perfectionner les techniques de conservation comme la salaison, la réfrigération, la pasteurisation, les emballages sous-vides et l’irradiation. Pourtant, certains peuples meurent toujours de faim à cause de la répartition inégale des ressources



Après le visionnement de cette émission et après les activités suggérées dans ce guide, l’élève pourra décrire :

1. le rôle primaire des plantes dans la chaîne alimentaire et tout l’écosystème;

2. comment la science a permis et permettra dans le futur d’améliorer l’agriculture;

3. l’importance des végétaux dans la production de sources énergétiques;

4. les techniques de conservation des aliments.

Vocabulaire

érosion

carnivore

ressources renouvelables et nonrenouvelables

écosystème

omnivore

chaîne alimentaire

génétique

herbivore

pasteurisation

NOTE : Cette émission répond aussi à certaines attentes du programme-cadre de Sciences et technologie des 7e et 8e années en rapport au domaine de Systèmes vivants. Il se peut que les élèves aient déjà visionné cette émission et fait certaines des activités proposées dans ce guide. Dans ce cas, cette émission servira de revue pour les élèves de 9e année et présentera une occasion d’approfondir leurs connaissances avec des activités plus poussées.



1. La composition de l’atmosphère Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire la composition de l’atmosphère actuelle. Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Faire un schéma des différentes couches de l’atmosphère et décrire leur composition. Intégration des matières : Géographie. Un défi de plus : Émettre des hypothèses expliquant la formation de l’atmosphère à partir de la terre primitive et l’apparition des premières formes de vie aquatique végétale.


Après la description des rôles des plantes et avant la description de l’origine de l’agriculture.

1. La formation du sol Type : Expérience But : Démontrer l’utilité du compostage dans le processus de formation du sol Matériel : Déchets organiques, contenants de plastique, emplacement extérieur, trousse d’étude de la composition du sol, microscope et loupe Déroulement : Percer le contenant de plastique dans le bas afin de permettre un apport d’oxygène suffisant. Placer les déchets organiques dans le contenant. Enfouir la base du contenant dans le sol dans un endroit ensoleillé. Prélever un échantillon de compost et observer au microscope afin de découvrir les organismes responsables de la dégradation des aliments. Utiliser la trousse d’étude du sol afin de déterminer la composition en minéraux du sol composé. Un défi de plus : Chaque groupe peut changer une condition du milieu (exemple changer le pH, placer le contenant à l’ombre, placer de la matière déjà composée au départ, etc.) et comparer avec le premier contenant de compost. Déterminer la meilleure méthode de compostage.


2. L’érosion Type : Expérience But : Démontrer que les plantes, tel que le gazon, permet de limiter l’érosion engendrée par l’eau Matériel : Eau courante, sable, tourbe, grande planche de bois, balance Déroulement : Prendre un contenant, le remplir de sable et le peser. Faire un mur de sable sur une planche de bois inclinée. Faire couler de l’eau sur le mur de sable et recueillir le sable qui s’érode. Mesurer la masse du sable érodé. Refaire l’expérience en remplaçant le mur de sable par de la tourbe. Comparer la quantité de sable recueillie à la quantité de terre recueillie. Déterminer l’efficacité des plantes à prévenir l’érosion du sol.

3. La déforestation des forêts tropicales au Brésil. Type : Débat But : Démontrer l’importance des plantes pour tous les habitants de la terre et la complexité de trouver des solutions satisfaisantes pour tout le monde Matériel : Textes sur la déforestation (dans des livres de références, des sites web ou des revues scientifiques) Déroulement : Diviser la classe en 5 groupes. Attribuer un personnage à chaque groupe : cultivateur brésilien, gestionnaire d’une compagnie minière, politicien, habitant asthmatique, membre du mouvement écologique Green Peace. Chaque groupe doit développer une opinion et des arguments face au problème suivant : doit-on continuer de couper les forêts d’Amazonie? Chaque groupe se familiarise avec son personnage afin que tous les membres soient en mesure de présenter les arguments. Diviser de nouveau la classe en équipes composées d’un représentant de chaque personnage. Trouver une solution acceptable par tous les personnages de l’équipe. Intégration des matières : Sciences sociales et écologie.



1. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle But : Explorer les domaines de carrières connexes comme : agriculture, biotehchnologie, écologie Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et le site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc. Intégration des matières : Utilisation de l’informatique

2. L’effet de l’agriculture sur la société humaine Type : Recherche coopérative But : Démontrer l’importance du début de l’agriculture dans l’évolution de la société humaine. Matériel : Livres de références d’histoire et sites web Déroulement : Diviser la classe en groupes. Chaque groupe reçoit un sujet tel que : décrire l’effet du début de l’agriculture sur la gestion des déchets, sur les activités journalières, sur le type de couvert végétal d’une religion (exemple : les prairies de l’ouest canadien). Chaque groupe prépare un exposé oral. Intégration des matières : Sciences sociales.

3. L’agriculture biologique versus l’agriculture technologique Type : Débat But : Expliquer les méthodes d’agriculture biologique telle que l’utilisation d’engrais naturel et l’utilisation de prédateur pour contrôler les insectes. Démontrer les avantages et les inconvénients des méthodes dites « naturelles ». Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Diviser la classe en deux groupes. Un groupe devra défendre les méthodes dites « biologiques » alors que l’autre groupe défendra les méthodes dites « technologiques ». Tenir un débat sur les avantages et les inconvénients des diverses méthodes (exemple : introduction d’un prédateur versus insecticides dans le contrôle des insectes nuisibles). Insister sur l’apport positif et négatif de la technologie dans le domaine de l’agriculture.


4. La salaison : un procédé de conservation Type : Expérience But : Démontrer comment la salaison permet la conservation des aliments Matériel : Pomme de terre, 2 contenants, eau salée, eau distillée, règle, couteau de cuisine Déroulement : Tailler deux cubes de pomme de terre dimensions égales et dont on prendra note. Placer de l’eau salée dans un contenant et la même quantité d’eau distillée dans l’autre. Noter le volume de liquide dans chaque contenant. Plonger un cube dans l’eau salée et l’autre dans l’eau distillée pendant 24 heures. Noter à nouveau la dimension des cubes et le niveau de liquide dans les deux contenants. Déterminer le pourcentage de variation du volume des cubes de pomme de terre et le pourcentage de variation du volume de liquide dans les contenants. Expliquer les résultats obtenus à partir des connaissances du processus de l’osmose.

5. La réfrigération : un procédé de conservation Type : Expérience But : Démontrer l’effet d’une baisse de température sur la reproduction des moisissures Matériel : Réfrigérateur, congélateur, fromage Déroulement : Peser trois morceaux de fromage et noter les caractéristiques de leur apparence (couleur, forme, odeur, etc.). Placer un morceau de fromage au réfrigérateur, un autre au congélateur et le troisième sur le comptoir du laboratoire. Observer et noter chaque jour les caractéristiques des trois morceaux de fromage pendant une semaine. Un défi de plus : Démontrer comment les CFC présents dans les appareils de réfrigération participent au phénomène de la destruction de la couche d’ozone.

6. L’irradiation des aliments : un procédé de conservation Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Décrire la technique de l’irradiation des aliments et la controverse que l’entoure Matériel : Textes sur l’irradiation des aliments (dans les revues scientifiques) et sites web Déroulement : Décrire le procédé, ses avantages et inconvénients. Décrire la controverse canadienne : le Canada est un pays de pointe dans la technologie de l’irradiation, toutefois cette méthode n’y est guère utilisée.

52 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 9 : Les al iments et la santé

Émission 9 : Les aliments et la santé


10e année SCN2D AttenteÉvaluer les effets de mesures gouvernementales, de choix personnels et de l’évolution des technologies sur la santé de systèmes animaux et végétaux. Contenus d’apprentissage• Évaluer l’impact de mesures gouvernementales et de choix personnels;• Décrire les causes, les symptômes, les traitements et les mesures préventives, le cas échéant, d’une maladie ou d’un problème de santé des tissus, des organes ou des systèmes animaux.

Description

L’émission débute par une description des diverses composantes des aliments et deleurs fonctions respectives. Protéines, lipides, glucides, minéraux, vitamines et l’eau sont parmi les composantes les plus importantes. Le corps humain a besoin de ces matériaux pour maintenir ses activités. Le régime alimentaire doit être soigneusement équilibré en fonction du style de vie individuel. Malheureusement, les médias présentent souvent une image irréaliste de ce qu’est un corps en santé. Cette mauvaise perception peut parfois déclencher des problèmes d’ordre psychologique comme l’anorexie et la boulimie.




1. définir ce qu’est un aliment en identifiant plusieurs composantes et en citant leurs fonctions;

2. reconnaître les besoins nutritifs de son corps ainsi que l’importance d’un régime alimentaire équilibré;

3. analyser les conséquences de certains désordres nutritionnels comme la boulimie ou l’anorexie;

4. reconnaître les dangers associés à l’utilisation des produits diététiques couramment vendus.

Vocabulaire

aliment

acide aminé

glucide

métabolisme

lipide

anorexie

protéine

boulimie

vitamine



1. Le guide alimentaire canadien Type : Exposé par l’enseignant ou l’agent de santé de l’école ou recherche individuelle But : Présenter les quatre groupes principaux d’aliments et les recommandations générales du guide alimentaire canadien Matériel : Guide alimentaire canadien (disponible dans le centre communautaire de santé) et sur Internet Déroulement : Présenter les groupes alimentaires et les recommandations générales du guide alimentaire canadien. Inviter l’agent de santé de l’école à faire une présentation sur le guide.



Après la description des composantes des aliments et avant la description de notre mode de vie et des désordres nutritionnels.

1. Identification des composantes d’un aliment Type : Expérience But : Déterminer la composition d’un aliment par des tests chimiques et physiques. Matériel : 9 éprouvettes, lunettes de sécurité et blouse de laboratoire, solution de Bénédict, acide chlorhydrique ou solution de Biuret, plaque chauffante, aliment mystère, albumine (blanc d’œuf), huile végétale, glucose ou jus de raisin, pinces à éprouvettes, papier absorbant, indophénol, jus d’orange. Déroulement : Porter des lunettes de sécurité et une blouse de laboratoire en tout temps lors de l’expérience

Identification des protéines par dénaturation à l’acide Placer de l’albumine, de l’eau distillée et un aliment mystère dans trois éprouvettes numérotées 1, -2 et 3 respectivement. Ajouter un peu d’acide chlorhydrique dilué (ATTENTION CORROSIF) dans chaque éprouvette et mélanger. Noter l’apparence des solutions.

Identification des glucides simples par le test de Bénédict Placer environ 5 ml de glucose, d’eau et un aliment mystère dans des éprouvettes numérotées 4, 5 et 6 respectivement. Verser 5 ml de solution de Bénédict dans chaque éprouvette (ATTENTION CORROSIF). Mélanger et chauffer dans un bain-marie pendant 5 à 10 minutes. Dès qu’il y a un changement de coloration, retirer l’éprouvette, noter la coloration et nettoyer l’éprouvette immédiatement.

Identification de la présence de lipides par le test de transparence Placer une goutte d’huile végétale, d’eau et d’un aliment mystère sur un papier absorbant. Observer le papier devant une source lumineuse et évaluer la transparence et l’éclat. Les taches de liquides sont plus éclatantes et translucides que les taches d’eau. Laisser sécher le papier. La tache de lipide laissera une marque permanente.

Identification de la présence de vitamine C par la réaction à l’indophénol Placer une petite quantité de jus d’orange frais d’eau et d’un aliment mystère dans les éprouvettes 7, 8 et 9 respectivement. Ajouter une petite quantité d’indophénol dans chaque éprouvette. Noter la coloration de chaque éprouvette. Déterminer la composition de l’aliment mystère.


2. Dépistage de l’amidon dans divers aliments Type : Expérience But : Déterminer l’emplacement des réserves d’amidon dans divers aliments Matériel : Solution d’iode, divers aliments comme : tranche de carotte, pomme de terre, etc. Déroulement : Couper une tranche de carotte, de pomme de terre, etc. Asperger d’iode. Déterminer quel aliment contient de l’amidon et à quel endroit.

3. Quantité d’énergie présente dans un aliment Type : Expérience But : Déterminer la quantité d’énergie présente dans une arachide et dans une guimauve Matériel : Guimauve, arachide, brûleur à gaz avec montage, feuille d’aluminium, éprouvette, eau, cylindre gradué, thermomètre, balance Déroulement : Verser 20 ml d’eau dans une éprouvette. Noter la température initiale de l’eau et la masse initiale de l’arachide. À l’aide de la feuille d’aluminium, faire un montage qui évitera les pertes de chaleur. Enflammer l’arachide et la placer sous l’éprouvette. Laisser brûler l’arachide et noter la température maximale de l’eau et la masse restante de l’arachide. Il faut 0,084 kj pour augmenter la température de 20 ml d’eau de 1°C. Calculer la chaleur produite en multipliant 0,084 kj/°C par la différence de température de l’eau. Calculer l’énergie calorifique de l’arachide en divisant la chaleur produite par l’écart de masse de l’arachide. Répéter l’opération en remplaçant l’arachide par la guimauve. Déterminer l’aliment ayant la plus grande énergie calorifique.



1. Le diabète Type : Recherche individuelle ou coopérative But : Expliquer ce qu’est le diabète. Présenter les travaux de recherche. Matériel : Livres de références et sites web Déroulement : Décrire le rôle du pancréas dans la production d’insuline et de glucagon. Décrire le rôle de ces hormones dans le maintien d’un taux de sucre sanguin constant. Décrire les conséquences du diabète. Décrire les divers types de diabète. Décrire la contribution de divers scientifiques dans le développement de traitement du diabète. Un défi de plus : Débat sur l’utilisation des animaux à des fins de recherches scientifiques. (Le chien a servi pour les recherches sur le diabète.)

2. Le refroidissement créé par la transpiration Type : Expérience But : Démontrer l’efficacité du refroidissement créé par l’évaporation de l’eau. Matériel : Thermomètre, plaque de verre, élastique, papier absorbant, éventail, eau. Déroulement : Entourer l’extrémité du thermomètre de papier absorbant. Plonger le thermomètre dans l’eau et noter la température. Sortir le thermomètre et créer un courant d’air à l’aide de l’éventail pour faire évaporer l’eau. Noter la température. Calculer la baisse de température créée par l’évaporation de l’eau. Un défi de plus : Décrire les mécanismes du maintien de la température corporelle, de la quantité d’eau, de l’excrétion des déchets.

3. Les désordres nutritionnels Type : Atelier But : Décrire ce que sont l’anorexie et la boulimie. Décrire les symptômes. Déroulement : Inviter l’agent de santé de l’école à parler de divers désordres alimentaires. Discuter des publicités concernant les images physiques divulguées par les médias. Insister sur l’image de soi.

4. Un choix de carrière Type : Recherche individuelle But : Explorer les domaines de carrières connexes comme par exemple, nutritionniste, chimiste analyste. Matériel : Logiciel CHOIX de Logi-carrière (voir le conseiller en orientation) et le site web tfo.org/macarriere Déroulement : Décrire les compétences et études requises, la description de tâches, possibilités d’emploi, salaire, etc.

58 F o r t s e n s c i e n c e sÉ m i s s i o n 1 0 : Les sciences et la société

Émission 10 : Les sciences et la société


9e et 10e années SCN1P SCN1D SCN2P SCN2D AttenteAppliquer la méthode scientifique pour réaliser des expériences en laboratoire et sur le terrain, effectuer des recherches et résoudre des problèmes. Contenu d’apprentissageRepérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler une hypothèse.

Description

L’émission définit la technologie et la science ainsi que le lien qui existe entre les deux. La méthode d’investigation scientifique facilite l’obtention de résultats valides qui seront peut-être utilisés pour développer de nouvelles technologies. Une brève description de l’histoire du développement de la méthode scientifique permettra à l’élève de découvrir qu’il n’en a pas toujours été ainsi.

Plusieurs exemples de liens entre la science et la technologie sont décris, tel que le lien entre l’invention du moteur à vapeur et les connaissances du modèle corpusculaire de la matière. On apprend donc que la science et la technologie ont transformé notre société. Cependant, les nouvelles découvertes technologiques n’ont pas que des avantages et parfois, des aspects négatifs en découlent.




1. décrire la nature des sciences;

2. décrire la nature de la technique;

3. discuter des exemples où la science a apporté des contributions positives ou négatives à la société moderne.

Vocabulaire

science

hypothèse

technologie

modèle corpusculaire de la matière

physique

chimie

matière radioactive

biologie

NOTE : Cette émission répond aussi à certaines attentes du programme-cadre de Sciences et technologie des 7e et 8e années en rapport avec le domaine de Matière et énergie et Systèmes vivants. Il se peut que les élèves aient déjà visionné cette émission et fait certaines des activités proposées dans ce guide. Dans ce cas, cette émission servira de revue pour les élèves des 9e et 10e années et présentera une occasion d’approfondir leurs connaissances avec des activités plus poussées.


Activités suggéréesAvant le visionnementCette émission peut à la fois servir d’introduction et de conclusion au cours de sciences et technologie. Parmi les activités figurant ci-dessous, les activités suggérées avant le visionnement sont plus propices en tant qu’introduction au cours de sciences et technologie. Les activités suggérées après le visionnement seraient plus utiles à la conclusion du cours de sciences et technologie.

1. La science et la technologie Type : Discussion But : Définir ce que sont la science et la technologie. Déroulement : Demander aux élèves de définir la science et la technologie Faire un retour sur les diverses significations trouvées par les élèves. Cette activité serait une bonne introduction au cours de sciences et technologie.

Pendant le visionnement Il est suggéré d’utiliser la commande PAUSE régulièrement pendant le visionnement. Voici donc un endroit où il serait bon de prévoir une pause pour une activité d’approfondissement.

Après la description de la méthode scientifique et avant les exemples de liens entre les sciences et technologie.

1. Description de la méthode scientifique Type : Présentation de l’enseignant, atelier But : Démontrer le besoin d’une méthode commune pour fin de comparaison des résultats. Démontrer ce qu’est une expérience contrôlée. Déroulement : Relater diverses expériences qui ont été discréditées suite à l’utilisation d’une méthode nonrigoureuse (exemple : la génération spontanée, la fusion froide, etc.). En groupes, rédiger un protocole qui permettrait de déterminer la couleur de craie la plus visible sur un tableau. Insister sur le contrôle des variables. Analyser les points forts et les points faibles de chaque protocole.

2. Déterminer la fréquence d’apparition du chiffre 6 sur un dé Type : Expérience But : Vivre la démarche scientifique Matériel : Carton, ruban gommé, crayon feutre Déroulement : Fabriquer un dé en carton. Poser le problème suivant : quelle face apparaîtra le plus souvent ? Émettre une hypothèse. Rédiger un protocole expérimental permettant de résoudre le problème. Le protocole doit préciser les variables qui doivent être contrôlées lors de l’expérience. Faire l’expérimentation et communiquer les résultats sous forme de tableau. Analyser les résultats et en tirer une conclusion. Intégration des matières : Technologie (construction du dé) et mathématiques (probabilité)


Après le visionnement 1. Les succès et les ratés de la technologie Type : Dissertation But : Décrire les succès et les ratés de l’apport scientifique et technologique dans l’histoire de l’humanité. Déroulement : Choisir un sujet et écrire une dissertation sur les avantages et les inconvénients de cette technologie. Liste de sujets possibles : l’énergie nucléaire, l’automobile, les climatiseurs, les plastiques, les ordinateurs, l’utilisation des animaux de laboratoire, etc.

2. Débat technologique Type : Débat But : Déterminer les points positifs et négatifs de l’utilisation d’une technologie parmi les suivantes : l’énergie nucléaire l’automobile, les climatiseurs, les plastiques, les ordinateurs, l’utilisation des animaux de laboratoire, etc. Déroulement : Diviser la classe en deux groupes. L’un doit défendre les utilités de cette technologie alors que l’autre doit défendre les dangers et les problèmes. Le groupe doit soumettre des arguments au juge (l’enseignant ou l’enseignante). Une décision sera prise selon la qualité des arguments présentés.

Documents

Forts en sciences - Guide pédagogique