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Comment utiliser le numérique au service de la démarche d’investigation en sciences par un travail collaboratif entre élèves de différentes classes des EMALA de la

circonscription de Grenoble Montagne

Séquence 1

Séance 1 : Les animaux se déplacent : « Où, comment, à quelle vitesse ? »

Séance 2 : Les animaux marchent

Séance 3 : La marche et la course de l’homme

Séance 4 : Les animaux rampent ( optionnel)

Les écoles des EMALA comportent des classes uniques ou à cours multiples, l’étude des déplacements des animaux y est commune, mais plus ou moins développée selon les cycles.

Au cycle 2, on s’attache surtout à préciser que :

-le mode de déplacement varie selon l’animal et selon le milieu dans lequel il vit- les modes de déplacement des animaux sont variés : marche, course, vol, nage,

saut, reptation..- selon le mode de déplacement, l’animal utilise des organes différents : ailes pour

voler, pattes pour marcher ou courir.

De façon simplifiée, on ne dépasse pas au cycle 2, ce qui se voit extérieurement ( au cours des déplacements, les membres se plient à certains endroits et pas à d’autres.

Au cycle 3 qui est le niveau retenu pour les contenus proposés, on va chercher à savoir comment les membres plient et comment se font les déplacements. À la suite de cette séquence, le travail d’investigation se poursuivra avec les os, les articulations entre les os, les muscles et leurs rôles dans le mouvement. Il s’achèvera par la comparaison de membres de vertébrés qui présentent avec l’homme, un même plan d’organisation.

Alain Morival CPC Grenoble Montagne . Projet collaboratif Sciences/Emala 2015-2016

Séance 1 : Les animaux se déplacent : « Où, comment, à quelle vitesse ? »

Objectifs

-Découvrir les différentes modes de déplacement des animaux et les résistances du milieu.

-Découvrir les organes en jeu dans le mouvement en fonction du type de déplacement

-Découvrir la notion de point d’appui.

1) En début de séance, on propose aux élèves de recueillir leurs conceptions sur la vitesse de déplacement de certains animaux. On se réfère à l’événement « courseton » pour demander aux élèves : « Si on proposait à ces animaux de faire une course avec l’homme, quel serait le classement à l’arrivée ? Explique ton choix.

Note : il est important, de recueillir les conceptions des élèves sur la vitesse de déplacement de ces animaux. Les critères de taille, de poids, de nombre de pattes vont apparaitre. Les notions de point d’appui et de résistance du milieu ne seront pas évoquées. Les élèves vont les découvrir au cours de la séquence.

2) Le document « Où, comment et à quelle Vitesse ? » 1 est proposé aux élèves. Il permet d’établir des comparaisons entre les vitesses de déplacement dans les divers milieux (y compris le milieu aquatique qui n’était pas proposé dans le recueil des conceptions). Les élèves peuvent faire des comparaisons, mais il est important de les amener à la constatation suivante : le plus rapide à la nage et beaucoup moins rapide que le champion à la course et ce dernier et loin d’atteindre la vitesse de l’oiseau qui vole le plus vite. Cette constatation permet d’établir une première synthèse sur les déplacements

1 R.Tavernier « Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire ». BordasAlain Morival CPC Grenoble Montagne . Projet collaboratif Sciences/Emala 2015-2016

des animaux et les « résistances » du milieu où il prend appui pour se déplacer. On précisera pour la reptation, mode de déplacement qui n’apparait pas sur le document.

Synthèse écrite possible : Alain Morival CPC Grenoble Montagne . Projet collaboratif Sciences/Emala 2015-2016

Les animaux se déplacent : « Où, comment, à quelle vitesse ? » (

« Quand un animal se déplace, il prend toujours appui sur quelque chose de résistant :

o Le sol dans la marche, la course, le saut, la reptation

o L’eau dans la nage

o L’air dans le vol

La résistance de l’eau est nettement supérieure à celle de l’air, ce qui explique que les animaux qui se déplacent dans l’eau sont moins rapides que ceux qui se déplacent dans l’air ».

3) Dans un deuxième temps de la séance il est important d’utiliser le document « Où, comment, à quelle vitesse » et d’en présenter les résultats sous forme d’écrit. Un tableau est la forme la plus appropriée. Les élèves pourront le construire ou le compléter selon le modèle ci-dessous selon le temps que l’enseignant souhaitera consacrer à cette activité. Ce passage à l’écrit doit permettre de préciser plusieurs notions importantes ; par quoi l’animal prend-il appui sur le milieu et comment réduit-il au maximum cette résistance du milieu. Ceci est essentiel à la compréhension de l’adaptation des animaux à leur milieu et permet de donner un sens à la comparaison des membres locomoteurs des vertébrés qui sera abordée après le travail sur le squelette et les articulations de l’homme.

Remarque : à ce stade de l’étude la ligne du tableau sur la reptation n’est pas encore renseignée, elle ne le sera qu’après la séance : « Les animaux rampent ».


L’animal prend appui

sur…… par……

Son mode de déplacement

est…

Des forces s’opposent au déplacement…..

L’animal les réduit au maximum par…

Le sol ou une autre surface rigide

-La face ventrale de son corps

La reptation -Le frottement important sur le sol

-Un contact intermittent de certaines parties de son corps

-L’extrémité de membres articulés (2 ou 4)

La marcheLa courseLe saut

-Le frottement sur le sol-La résistance de l’air (à grande vitesse)- *

-Un contact non permanent avec le sol (l’animal fait des « bonds »)

L’eau-Des nageoires ou des membres palmés La nage -La résistance de l’eau ** -Une forme hydrodynamique

L’air -Les ailes Le vol -La résistance de l’air -Une forme aérodynamique

exigences du milieu

réponses de l’animal

* Il y a également la pesanteur qui s’oppose au déplacement, mais elle ne sera pas évoquée.** Un animal qui marche dans l’eau en prenant appui sur le fond ou sur un support n’a plus à vaincre la pesanteur, mais la résistance de l’eau à l’avancement est beaucoup plus importante que celle de l’air

Séance 2 : Les animaux marchentAlain Morival CPC Grenoble Montagne . Projet collaboratif Sciences/Emala 2015-2016

Objectifs :- Découvrir que la marche est un ensemble de mouvements divers et complexes

selon les animaux

Objectifs et activités qui seront abordés après le Courseton dans la séquence 2- Connaître le rôle des articulations dans la marche.- Comparer les membres locomoteurs postérieurs du chat et du cheval avec les jambes de

l’homme.

1) Sur le document « Où, comment, à quelle vitesse », on demande aux élèves d’établir des comparaisons entre l’homme, le chat et le cheval. Tous trois ont en commun le fait de se déplacer sur le sol, ils ont le même type de déplacement. Ce qui les différencie, c’est que l’homme se déplace sur deux membres seulement, c’est un bipède, tandis que le chat et le cheval sur quatre, ce sont des quadrupèdes.

2) Après cette constatation, on demande aux élèves de comparer les performances à la course. Le chat et le cheval sont d’excellents coureurs, mais pas l’homme. Qu’est-ce qui peut expliquer cette différence ?

Pour aider les élèves, on leur propose d’observer les schémas (membre postérieur et empreinte) et de répondre aux trois questions suivantes :

-Avec quelle partie du membre postérieur l’homme touche-t-il le sol ?-Avec quelle partie du membre postérieur le chat touche-t-il le sol ?-Avec quelle partie du membre postérieur le cheval touche-t-il le sol ?


Synthèse écrite possible

« Lorsque l’homme marche, il touche le sol avec toute la plante des pieds, c’est un plantigrade. Le chat, lui, touche le sol par l’extrémité de ses phalanges (doigts) c’est un digitigrade. Le cheval touche le sol seulement par sa dernière phalange recouverte d’un sabot c’est un onguligrade. Les animaux excellents coureurs comme les digitigrades et les onguligrades présentent tous des points communs qui favorisent la course en particulier un appui sur le sol qui est toujours réduit.

Remarque : La séance est basée sur la notion de point d’appui. Toutefois, si les élèves en font la remarque, on peut également leur faire observer que chez les animaux excellents coureurs, le corps est supporté par des membres longs et grêles. Cette longueur résulte de l’allongement du pied et de sa position relevée. Chez le cheval, le pied, redressé presque verticalement, est plus long que la jambe !


Pour illustrer l’efficacité du déplacement du springboks, une gazelle d’Afrique du Sud, on peut proposer aux élèves la vidéo ( en ressource sur le Padlet avec tous les autres documents de la séquence) de son déplacement par bonds successifs .Cela renvoie à la dernière colonne du tableau de la séance 2 : « Un contact non permanent avec le sol (l’animal fait des « bonds ») »


Séance 3 : La marche et la course de l’homme

Cette séance qui se déroule après l’épreuve du courseton est en lien avec le programme d’EPS dans les domaines « courses de vitesse » et « courses en durée ». Des photos d’élèves en situation de course pourront être utilisées afin d’illustrer des moments de marche et de course.

Objectifs :-Réaliser une étude comparée entre la marche et la course ;- réinvestir les notions de point d’appui et de résistance du milieu ;-découvrir la différence entre les déplacements des bipèdes et des quadrupèdes.

1) On propose aux élèves les vignettes ci-après ( il pourrait s’agir d’un enfant qui court pendant et marche après le courseton). Ils doivent, après découpage, mettre les images dans l’autre chronologique de leur succession.


L’étude comparée de la marche et de la course de l’homme permet de faire l’inventaire des différences entre ces deux modes de déplacement. Elles porteront essentiellement sur :

- La longueur du pas plus grande dans la course que dans la marche. Le programme d’EPS utilise le terme d’ « amplitude » ;

- l’inclinaison du corps (le corps est penché en avant pendant la course).Le mouvement des bras. Le programme d’EPS précise : « Améliorer sa foulée (amplitude, action combinée bras/jambes) ;

- le contact avec le sol (dans la marche un membre, au moins est toujours en appui sur le sol alors que, dans la course, il existe une phase durant laquelle le corps est sans relation avec un support solide). On peut ajouter que la course est un mode de déplacement accéléré dans lequel la poussée exercée par les membres sur le sol est plus forte que dans la marche : la course apparait ainsi comme une succession de bonds.

Remarque : le même travail sur la marche et la course des quadrupèdes est possible, mais très « technique ». On peut se contenter d’indiquer aux élèves que la plupart des quadrupèdes peuvent courir de deux façons : ils trottent ou ils galopent. Le galop est une succession de bonds.


Séance 4 : Les animaux rampentL’intérêt de cette séance réside dans le fait qu’elle intervient après que les élèves ont

réalisé un important travail sur l’importance des bonds dans l’efficacité de la course des bipèdes et des quadrupèdes. Qu’en est-il des serpents qui à priori sont « handicapés » par un contact avec le sol qui concerne tout leur corps ?...

Objectif :- Connaitre les caractéristiques anatomiques et fonctionnelles de la reptation chez

les vertébrés terrestres

1) On demande aux élèves quels sont les animaux (vertébrés) qui se déplacent sur terre en appui sur le sol, mais qui n’apparaissent pas sur le document : « Où, comment, à quelle vitesse ». Les élèves vont sans doute évoquer les serpents. On leur propose alors de regarder une petite vidéo sur le déplacement du serpent. Comme il n’a pas de patte, comment fait-il pour se déplacer ?. Après avoir regardé la vidéo, on remarque qu’ il fait de rapides mouvements d’ondulations du corps, son ventre trainant sur le sol. Ces écailles lui permettent de faciliter ses appuis sur les aspérités du sol.

2) Après avoir bien observé les mouvements d’ondulation du corps du serpent sur le sol, l’enseignant demande aux élèves en revenant sur la dernière colonne du tableau de la première séance, comment le serpent parvient à réduire ses appuis sur le sol afin de se déplacer plus rapidement ?.L’enseignant fait alors remarquer aux élèves que lors de sa reptation toutes les parties du corps du serpent ne sont pas en contact en même temps avec le sol ce qui réduit sa résistance et permet au reptile de se déplacer plus vite.

Prolongement: N’y a-t-il que les animaux sans patte qui rampent ? Non, il en est de même de ceux qui, comme le lézard, ont des pattes placées latéralement par rapport au corps. Celles-ci ne peuvent supporter le poids de l’animal, et le ventre touche alors le sol. On peut observer une vidéo de la reptation du lézard ainsi qu’une photo pour voir l’emplacement de ses pattes. Ces dernières possèdent des griffes pour permettre à l’animal de s’accrocher aux aspérités du sol


Le ventre du lézard touche le sol

À la fin de cette séance le tableau sur la fiche : « Où, comment, à quelle vitesse ? » est complété avec la ligne : « reptation ».

Trace écrite possible

« Les vertébrés terrestres dépourvus de pattes comme les serpents se déplacent sur le sol en

rampant. Il en est de même de ceux qui comme le lézard ont des pattes placées latéralement par rapport

au corps. Celles-ci ne peuvent supporter le poids de l’animal et le ventre touche le sol.

Les animaux dont la reptation est le mode de déplacement habituel présentent en commun des caractères

qui facilitent ce type de locomotion :

- Un corps très allongé

- Une grande souplesse de la colonne vertébrale (les serpents peuvent s’enrouler sur eux-mêmes)

- Une présence d’écailles sur la peau ou de griffes aux doigts pour s’accrocher aux aspérités du

sol. »


Les pattes sont munies de griffes

Documents

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