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UTILISER LES TÂCHES COMPLEXES POUR EXERCER LES ELEVES A LEXERCICE DE TYPE II-2 DU BAC PREMIER EXEMPLE : sur le thème 1 DEUXIEME EXEMPLE : sur le thème 3 Olivier Hanecart Karine Voyer

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UTILISER LES TÂCHES COMPLEXES

POUR EXERCER LES ELEVES

A L’EXERCICE DE TYPE II-2 DU BAC

PREMIER EXEMPLE : sur le thème 1

DEUXIEME EXEMPLE : sur le thème 3

Olivier Hanecart

Karine Voyer

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PREMIER EXEMPLE :

LE METABOLISME D’UNE CELLULE

Thème 1 Seconde : La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée.

Partie : La nature du vivant

Connaissances :

« De nombreuses réactions chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôlé par les conditions de milieu et le patrimoine génétique. »

Capacités et Attitudes travaillées :

- Exploiter des documents et mettre en relation des informations

- Exploiter des graphiques

- Apporter les connaissances personnelles et les mettre en relation

- Répondre à une problématique

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Différentes souches de levures existent dans le monde vivant : elles diffèrent

par leur information génétique et par la manière d’exploiter les ressources

du milieu disponible pour vivre.

Parmi elles, on distingue des souches de levures sauvages appelées

SACC+ et des souches mutantes appelées SACC-

Ces deux souches produisent l’énergie nécessaire à leur fonctionnement par

respiration cellulaire.

Les souches sauvages SACC+ peuvent se développer aussi bien dans un

milieu de culture contenant du glucose que dans un milieu de culture

dépourvu de glucose, mais contenant du saccharose.

Par contre, les souches mutantes ne peuvent se développer que dans un

milieu de culture contenant du glucose.

Dans un laboratoire de biologie, on cherche à comprendre le lien entre

l’information génétique portée par chaque souche et l’utilisation des

ressources du milieu pour se développer.

Pour cela, ce laboratoire dispose des deux souches que l’on souhaite étudier.

METABOLISME DES LEVURES ET UTILISATION DU

SACCHAROSE

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A l’aide de l’exploitation des documents associée à l’utilisation des

connaissances :

- identifier les deux types de souches, en expliquant la démarche

utilisée et en exploitant les graphiques

- expliquer pourquoi la souche mutante SACC- ne peut pas se

développer dans un milieu avec du saccharose contrairement à la

souche sauvage SACC+.

Votre réponse sera structurée avec une introduction, comportant le

problème à résoudre ;

un développement comportant les deux graphiques collés et légendés

le plus complètement possible et une conclusion répondant au

problème posé.

L’ordre d’exploitation des documents est laissé libre.

QUESTION

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Document 1 : identification des deux souches de levures par une étude expérimentale

Document 1.1 : dispositif expérimental utilisé :

A l’aide d’un dispositif EXAO ci-contre, relié à un ordinateur, on peut étudier la respiration des deux souches : on place dans le bioréacteur une souche à étudier, avec les deux sondes à O2 et à CO2, puis on lance l’enregistrement et à deux minutes trente, on injecte 1 ml de saccharose. On obtient des graphiques (doc 1.2).

Dispositif EXAO

permettant d’étudier la

respiration cellulaire

D’après www.jeulin.fr

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Document 1.2 : résultats expérimentaux obtenus : chaque graphique

correspond soit à la souche SACC+ soit à la souche SACC -

Concentration en O2 en mg/l

Temps en min

Graphique 1 : 1ère souche étudiée Concentration en CO2 en mg/l

Injection de 1 ml de saccharose

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Document 2 : le saccharose et la saccharase

Le saccharose est une molécule glucidique de grande taille

composée de l’assemblage de 2 autres molécules : une

molécule de fructose assemblée avec une molécule de

glucose.

Le saccharose peut être coupé en ses 2 molécules

constitutives par une enzyme appelée saccharase

Lors de la respiration cellulaire, seul le glucose peut-être

dégradé.

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Document 3 : information génétique des 2 souches

Les deux souches de levure de boulanger SACC+ et SACC- présentent 2 allèles différents (allèle sacc + et allèle sacc –) pour le gène dirigeant la fabrication d’une enzyme, la saccharase. Seul un des 2 allèles permet la synthèse d’une saccharase capable de couper le saccharose en glucose et fructose.

Il est possible de comparer la séquence nucléotidique des 2 allèles en utilisant un logiciel de comparaison moléculaire appelé Anagène, dont le résultat est fourni ci-dessous :

Comparaison des séquences nucléotidiques des allèles sacc+ et sacc- avec le logiciel anagène

D’après copie d’écran du logiciel anagène

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ELEMENTS DE CORRECTION

Critères de réussite

Chaque critère réalisé peut être coché, permettant de mieux situer la

copie lors de l’utilisation de la grille curseur

1 - Qualité de la démarche : liste de critères permettant de repérer la qualité de la démarche

Compréhension du problème posé

Extraction d’informations pertinentes des documents

Apport d’informations pertinentes à partir des connaissances

Mise en relation des informations issues des documents et des connaissances

Mise en œuvre d’un raisonnement rigoureux, esprit critique

Bilan clair proposé

Graphiques légendés

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2 - Eléments scientifiques

Compréhension globale :

Les deux souches de levures n’ont pas la même information génétique : la souche SACC- présente une mutation pour l’allèle permettant de fabriquer la saccharase : elle ne peut pas couper le saccharose en glucose (et fructose), et ne dispose donc pas dans son milieu de glucose pour réaliser la respiration cellulaire : lors de la manipulation EXAO réalisée, elle ne respire pas (1ère souche étudiée) contrairement à la souche SACC + qui respire en présence de saccharase (2ème souche étudiée)

L’information génétique portée par une cellule détermine donc les ressources du milieu utilisées pour se développer.

Éléments scientifiques issus des connaissances

la respiration cellulaire permet à la cellule de dégrader le glucose en présence d’O2. Cette réaction produit de l’énergie nécessaire au développement des cellules et s’accompagne d’un rejet de CO2 et d’eau .

les sondes à O2 et à CO2 reliées au dispositif EXAO permettent de suivre les concentrations en ces deux gaz dans le milieu expérimental

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Éléments scientifiques issus des documents

sur le graphique 1, la 1ère souche étudiée ne respire pas sans saccharose ; à l’injection de saccharose, les concentrations en CO2 et en O2 ne varient pas : cette souche n’utilise pas le saccharose, c’est la souche SACC –.

sur le graphique 2, la 2ème souche étudiée ne respire pas sans saccharose ; à l’injection de saccharose, la concentration en CO2 augmente et la concentration en O2 diminue : cette souche utilise le saccharose, c’est la souche SACC +.

graphique 1 et 2 correctement légendés avec titres, identification des différentes parties, sens de variation des concentrations indiquées …

le saccharose est une molécule constituée de glucose et de fructose

le saccharose peut être coupé en 2 molécules grâce à une enzyme, la saccharase

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les deux souches de levures ne possèdent pas la même information génétique

la souche SACC- porte l’allèle sacc – qui présente une mutation sur le nucléotide 800 : un nucléotide C (cytosine) à la place d’un nucléotide T ( thymine)

l’allèle sacc – ne permet de fabriquer la saccharase

la souche SACC- ne peut pas couper le saccharose en glucose et fructose : sans glucose dans le milieu de culture, elle ne respire pas.

la souche SACC + porte l’allèle sacc + qui ne présente pas de mutation

l’allèle sacc + permet de fabriquer la saccharase

la souche SACC+ peut couper le saccharose en glucose et fructose : sans glucose dans le milieu de culture, mais avec du saccharose, elle peut respirer.

la souche SACC + dégrade grâce à la saccharase le saccharose en glucose (+ fructose), le glucose est ensuite dégradé lors de la respiration cellulaire.

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Outil de détermination de note : grille curseur

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Une proposition d’adaptation au niveau seconde,

dans l’esprit de celle utilisée en Terminale S

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Vous êtes un médecin devant délivrer un certificat d’aptitude au

sport pour deux patients :

- le patient A souhaite pratiquer l’athlétisme à haut niveau ;

- le patient B souhaite reprendre une activité sportive après une

sédentarité de 15 années.

A partir de l’exploitation complète des informations des

documents, rédiger votre compte-rendu médical

argumenté afin de délivrer ou non un certificat d’aptitude

au sport à chacun des deux patients.

Votre compte-rendu doit contenir les arguments relevant des

documents et de vos connaissances afin que les patients

comprennent votre décision.

Le calcul du débit cardiaque et son évolution sont attendus pour

argumenter la délivrance ou non du certificat d’aptitude au sport.

SECOND EXEMPLE :

VERSION SOMMATIVE

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Document 1 : fréquence cardiaque et volume d’éjection systolique au

cours d’activités d’intensité croissante chez deux patients A et B

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Document 2 : coronarographie cardiaque suite à une injection d’iode

(produit qui est opaque aux rayons X)

L’injection d’iode a eu lieu dans les artères coronaires (artères irriguant le

muscle cardiaque), ce qui les rend observables. L’examen chez chaque patient

est effectué au repos et en position allongée.

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Document 3 : données sur l’infarctus cardiaque

Les causes de mort-subite diffèrent selon l’âge. Chez le jeune athlète, on

retrouve le plus souvent une anomalie cardiaque qui n’avait pas été

diagnostiquée jusqu’alors. En revanche, lorsqu’une personne reprend une

activité sportive après 40 ans, le décès est causé en général par un

athérome coronaire. Le rétrécissement des artères coronaires à cause des

plaques d’athérome n’autorise plus un débit sanguin suffisant pour irriguer le

cœur lors de l’effort.

Ainsi, un débit sanguin correct dans la zone du cœur en aval des artères

coronaires est nécessaire au bon approvisionnement des cellules

musculaires cardiaques en dioxygène et en nutriments. Lorsque les cellules

cardiaques n’ont plus suffisamment de dioxygène et de nutriments, elles ne

peuvent plus se contracter par manque d’énergie cellulaire : c’est l’infarctus

du myocarde.

Cependant, les accidents cardio-vasculaires associés à une pratique

sportive sont beaucoup moins fréquents que ceux dus à la sédentarité.

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1. Qualité de la démarche : liste de critères permettant de repérer la qualité de la démarche

Compréhension du problème posé Extraction d’informations pertinentes des documents Apport d’informations pertinentes à partir des connaissances Mise en relation des informations issues des documents et

des connaissances Mise en œuvre d’un raisonnement rigoureux, esprit critique Bilan clair proposé Graphiques légendés

Page 22: UTILISER LES TÂCHES COMPLEXES POUR …svt.spip.ac-rouen.fr/IMG/pdf/diaporama_exercer_les_eleves_exo_ii2.pdf · Les deux souches de levure de boulanger SACC+ et SACC- ... documents,

1. Eléments scientifiques

Compréhension globale

La pratique d’un sport de compétition est possible chez le

patient A.

La pratique d’un sport est dangereuse chez le patient B : il y a

des risques d’infarctus du muscle cardiaque liés au

rétrécissement coronarien, ainsi qu’une faible capacité

d’augmentation du VES.

Le certificat d’aptitude au sport lui est refusé.

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Eléments scientifiques tirés des documents

Pour le patient A, le VES et la fréquence cardiaque passent respectivement

de 130 mL à 185 mL, et de 90 batt/min à 190 batt/min lors d’une activité

physique d’intensité croissante.

Le débit cardiaque est triplé, permettant de répondre correctement à

l’effort.

Pour le patient B, le VES et la fréquence cardiaque passent respectivement

de 120 mL à 130 mL, et de 90 batt/min à 190 batt/min lors d’une activité

physique d’intensité croissante.

Le débit cardiaque est doublé avec l’augmentation de l’intensité de l’effort,

mais le volume d’éjection systolique peut difficilement augmenter davantage.

La coronarographie du patient A montre des artères coronaires en bon état :

le muscle cardiaque est bien irrigué et peut répondre à l’effort.

La coronarographie du patient B montre un rétrécissement d’une des

artères coronaires principale.

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Eléments scientifiques tirés des connaissances

Calculs du débit cardiaque :

oLe débit cardiaque calculé augmente donc de 11,7 L/min à

35,15 L/min.

oLe débit cardiaque calculé augmente donc de 10,8 L/min à

24,7 L/min.

Notion de VES

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SECOND EXEMPLE :

VERSION FORMATIVE

Vous êtes un médecin devant délivrer un certificat d’aptitude au

sport pour deux patients :

le patient A souhaite pratiquer l’athlétisme à haut niveau ;

le patient B souhaite reprendre une activité sportive après une

sédentarité de 15 années.

A partir de l’exploitation complète des informations des

documents, rédiger votre compte-rendu médical

argumenté afin de délivrer ou non un certificat d’aptitude

au sport à chacun des deux patients.

Votre compte-rendu doit contenir les arguments relevant des

documents et de vos connaissances afin que les patients

comprennent votre décision.

Le calcul du débit cardiaque et son évolution sont attendus pour

argumenter la délivrance ou non du certificat d’aptitude au sport.

Page 26: UTILISER LES TÂCHES COMPLEXES POUR …svt.spip.ac-rouen.fr/IMG/pdf/diaporama_exercer_les_eleves_exo_ii2.pdf · Les deux souches de levure de boulanger SACC+ et SACC- ... documents,
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Vous êtes un médecin devant délivrer un certificat d’aptitude au sport pour deux patients :

- le patient A souhaite pratiquer l’athlétisme à haut niveau ;

- le patient B souhaite reprendre une activité sportive après une sédentarité de 15 années.

A partir de l’exploitation complète des informations des documents, rédiger votre compte-

rendu médical argumenté afin de délivrer ou non un certificat d’aptitude au sport à chacun

des deux patients.

Votre compte-rendu doit contenir les arguments relevant des documents et de vos

connaissances afin que les patients comprennent votre décision.

Le calcul du débit cardiaque et son évolution sont attendus pour argumenter la délivrance ou

non du certificat d’aptitude au sport.

Page 28: UTILISER LES TÂCHES COMPLEXES POUR …svt.spip.ac-rouen.fr/IMG/pdf/diaporama_exercer_les_eleves_exo_ii2.pdf · Les deux souches de levure de boulanger SACC+ et SACC- ... documents,

Document 1 : fréquence cardiaque et volume d’éjection systolique au

cours d’activités d’intensité croissante chez deux patients A et B

Saisir les valeurs de VES et de VC

au repos et fin de l’effort chez

chaque patient.

Calcul du débit

cardiaque : FC x VES

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Document 2 : coronarographie cardiaque suite à une injection d’iode

(produit qui est opaque aux rayons X)

L’injection d’iode a eu lieu dans les artères coronaires (artères irriguant le

muscle cardiaque), ce qui les rend observables. L’examen chez chaque patient

est effectué au repos et en position allongée.

Patient A : artère coronaire

normale

Patient B : artère coronaire

rétrécie

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Document 3 : données sur l’infarctus cardiaque

Les causes de mort-subite diffèrent selon l’âge. Chez le jeune athlète, on

retrouve le plus souvent une anomalie cardiaque qui n’avait pas été

diagnostiquée jusqu’alors. En revanche, lorsqu’une personne reprend une

activité sportive après 40 ans, le décès est causé en général par un

athérome coronaire. Le rétrécissement des artères coronaires à cause des

plaques d’athérome n’autorise plus un débit sanguin suffisant pour irriguer le

cœur lors de l’effort.

Ainsi, un débit sanguin correct dans la zone du cœur en aval des artères

coronaires est nécessaire au bon approvisionnement des cellules

musculaires cardiaques en dioxygène et en nutriments. Lorsque les cellules

cardiaques n’ont plus suffisamment de dioxygène et de nutriments, elles ne

peuvent plus se contracter par manque d’énergie cellulaire : c’est l’infarctus

du myocarde.

Cependant, les accidents cardio-vasculaires associés à une pratique

sportive sont beaucoup moins fréquents que ceux dus à la sédentarité. Mise en relation avec données de coronographies du doc 2.

Mise en relation avec la faible augmentation du DC calculée

à partir du doc 1 chez le patient B

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BILAN

DES

GRANDES

IDEES

Préparer

les élèves

à Dans

notre

pratique

Rédiger, formuler

une stratégie de

résolution Rédiger un brouillon

Communiquer

scientifiquement

Définir les

règles de

communication

Concevoir une

évaluation

personnalisée pour

les élèves

Lister

l’idée

essentielle Abréviations, faute

d’orthographe, mots

clés, carte mentale,

enchainements

logiques

Capture d’image,

schéma, graphique,

organigramme

accompagnés de

quelques phrases

explicatives

Lister les idées

essentielles dans les

programmes

Apprentissage du II2

Apprentissage du I

Apprentissage des étapes

des ECE

Étape 1 ECE Étape 1 ECE

Ecrit du bac

Étape 3 ECE

Grilles curseurs

I et II2ECE