LA VISION EN CLASSE DE 4 E : REGARDS CROISES

1. LA VISION EN CLASSE DE 4E : REGARDS CROISES Travail interdisciplinaire Collège Pilâtre de Rozier - Ars-sur-Moselle Audrey Borr – SVT Stéphane Capizzi – Mathématiques Gwenaëlle Cuny – Sciences Physiques

2. Les motivations - Eviter les redondances - Rendre les enseignements plus cohérents pour les élèves en les aidant à faire les liens entre les différentes disciplines - Répondre à des problématiques concrètes pour les élèves, et donc rendre les séances plus motivantes - Travailler en équipe dans l’objectif de valider des compétences du socle commun

3. Le choix du thème et de la classe La lecture croisée des B.O. nous a amené à trouver un point de convergence dans nos programmes de la classe de quatrième, nous permettant de manipuler en PC et en SVT : - la communication nerveuse en SVT - la vision en PC la proportionnalité en Mathématiques Tout cela abordé à travers le thème de la vision.

4. L’enchaînement des séances • Séance 1 SVT : début du cours sur la commande du mouvement avec des problèmes posés en SVT • de quoi est composé un œil ? PC • Quel est le lien entre la vision d’un prédateur (réception du stimulus visuel) et le comportement de fuite de l’animal (mouvements dus aux muscles) ? SVT • Séance 1 PC : les différents éléments de l’œil + leurs rôles avec un problème à résoudre : • Quel est le lien entre l’œil et le cerveau ? SVT • Comment se forment les images dans l’œil ? PC • Séance 2 SVT : dissections pour découvrir les liens anatomiques entre les yeux, le cerveau, la moelle épinière et les muscles : découverte des nerfs. • Séance 2 PC : formation des images dans l’œil. Etude du système « oeil-rétine » avec un problème à résoudre : • les images s’impriment à l’envers sur la rétine, elles sont pourtant perçues à l’endroit, pourquoi ? SVT • Existe-t-il une relation entre la taille de l’objet et la taille de l’image obtenue ? MATHS • Séance 3 SVT : découverte du rôle de chaque organe découvert à la séance précédente et intervenant dans la commande du mouvement, avec résolution du problème posé en PC • Lien avec histoire des arts avec la vision de la grenouille et le pointillisme. • Séance 1 MATHS : proportionnalité entre la taille de l’image et la taille de l’objet. • Séance 3 PC : Bilan de la séance 3 SVT et de la séance 1 MATHS. Etude des défauts de l’œil et des corrections. • Séance 4 SVT : schéma fonctionnel à construire par les élèves et synthèse de cours.

5. Séance 1 - SVT • Objectifs : 1/ motiver les élèves 2/ arriver à un schéma de départ sur leurs connaissances globales sur le sujet 3/ faire émerger un questionnement et des hypothèses Constat à partir du logiciel CMD téléchargeable ici • Lorsqu’un animal voit un prédateur (ou un danger), il fuit. L’animal reçoit un stimulus (= vision du prédateur) et grâce à ses muscles (= organes effecteurs), il fuit. • Quel est le lien entre la réception du stimulus et le comportement de fuite ? • Qu’est ce que vous proposez de faire pour comprendre le lien entre l’œil et les muscles des cuisses ? motivation séance 2 SVT • De quoi se composent les yeux, qui sont des organes récepteurs ? Motivation Séance 1 PC

6. Séance 1 – Sciences Physiques • Les constituants de l’œil et leurs rôles • Durée : 1h PROBLÈME POSÉ EN SVT : de quoi est composé un œil ? • Pré-requis : définition d’une lentille convergente • Objectifs de la séance : - identifier les différentes parties d’un œil humain - comprendre le rôle de chaque partie dans la vision

7. Séance 1 – Sciences Physiques Activité 1 : Fonctionnement de l’iris Les élèves observent les yeux de leur voisin attentivement, en modifiant la luminosité dans la salle, les élèves voient très facilement l’iris de dilater puis se contracter autour de la pupille. Transition vers activité 2 : quels sont les différentes parties de l’œil ? Comment fonctionnent nos yeux ?

8. Séance 1 – Sciences Physiques Activité 2 : Les différentes parties de l’oeil A l’aide d’une maquette de l’œil (écorché) démontée et d’étiquettes auto-collantes : les élèves doivent remonter correctement l’œil et placer au fur et à mesure les étiquettes sur les différentes parties.    Photo : document pédagogique publié par le musée de la lunette

9. Séance 1 – Sciences Physiques Afin de les aider, on projette en même temps, une animation : http://college.ceret.free.fr/physique/optique/oeil_composition.swf Transition vers activité 3 : quelles sont les parties de l’œil qui jouent un rôle important dans le phénomène de vision ?

10. Séance 1 – Sciences Physiques Activité 3 : Rôles des différents constituants de l’œil A partir d’un texte (extrait d’un site internet), on demande aux élèves de construire un tableau à deux colonnes et de faire correspondre les différentes parties de l’œil avec leurs fonctions.

11. Séance 1 – Sciences Physiques Correction possible : PROBLÈME POSÉ VERS SVT : quel est le rôle précis du nerf optique ?

12. Séance 2 - SVT Les organes de la communication nerveuse et leurs relations Durée : 1h20 Objectifs : proposer une hypothèse – réaliser une dissection – valider ou invalider l’hypothèse formulée On se propose de vérifier les liens qui existent entre l’œil et les muscles de la cuisse afin de comprendre ce qui se passe lors d’un mouvement en réponse à une stimulation. EN PC, vous avez constaté que l’œil est relié au nerf optique, sorte de « courroie de transmission ». A quoi est relié ce nerf ? Pouvez-vous proposer une hypothèse à ce problème ? Activité : réaliser une dissection afin de mettre en évidence des liens anatomiques Travail différencié à réaliser en binôme : la moitié de la classe travaille sur une tête de poisson ou de grenouille et l’autre moitié travaille sur une cuisse de grenouille (plus simple). 1/ On va disséquer une tête de poisson/ une grenouille et une cuisse de grenouille et observer : - vérifier que l’œil est relié au nerf optique et voir à quoi est relié le nerf optique ? - à quoi est relié le muscle de la cuisse ? Pour la dissection, suivre le protocole proposé. Coller la grille d’évaluation. 2/ Noter vos observations  (vous pouvez faire des schémas annotés) 3/ Valider ou non l’hypothèse formulée précédemment.

13. Séance 2 - SVT Dissection du système nerveux d’une grenouille Source: BORDAS 4e Si les finances ne permettent pas d’acquérir des grenouilles, une tête de poisson et une cuisse de grenouille sont des supports très convenables !

14. Séance 2 - SVT Réponses attendues : L’œil est relié au cerveau par le nerf optique. Le cerveau est en plusieurs parties, il est relié à la moelle épinière. Dans le muscle de la cuisse, on découvre un nerf, le nerf sciatique. Il est relié à la moelle épinière qui se trouve dans la colonne vertébrale. Des questions émergent des observations  sur l’organisation et la fonction des organes découverts : comment fonctionnent les organes découverts, quels sont leurs rôles  dans la commande du mouvement ? (motivation de la séance 3)

15. Séance 2 – Sciences Physiques Objectifs de la séance: 1. définir la position de l’écran permettant d’obtenir une image nette 2. observer la formation des images à l’envers sur l’écran 3. mesurer ces images 4. mettre en évidence le phénomène d’accommodation de l’oeil

16. Séance 2 – Sciences Physiques • Les élèves constatentque: • - si l’écran se trouve à une distance inférieure à la distance focale de la lentille, aucune image n’est observée • il existe une position de l’écran permettant d’obtenir une image nette: l’image est plus petite que l’objet et à l’envers • si on déplace l’objet, il faut déplacer l’écran pour retrouver une image nette

17. Séance 2 – Sciences Physiques Photo : document pédagogique publié par le musée de la lunette Pourtant, nos yeux nous permettent de voir net des objets, de loin, comme de près : c’est le phénomène d’accommodation

18. Séance Mathématiques Formation des images sur un écran • Ces tableaux sont-ils des tableaux de proportionnalité ? • Si oui, quels sont les coefficients de proportionnalité ? • Placez les points des tableaux dans un repère, en plaçant la taille de l’objet sur l’axe des abscisses (on prendra 1 cm pour une taille d’objet de 0,1 cm) et la taille de l’image sur l’axe des ordonnées (on prendra 1 cm pour une taille d’image de 0,5 cm) • Que remarque t’on ?

19. Séance 3 - SVT Le rôle des organes dans la commande du mouvement Durée : 1h20 Objectifs : proposer des hypothèses – valider ou invalider des hypothèses – analyser des textes, des schémas, des images médicales • Comment vérifier le rôle de chaque organe ? (étude de documents/expériences…) • En PC, vous avez constaté que les images s’impriment à l’envers sur la rétine, elles sont pourtant perçues à l’endroit : pourquoi ? Y-a-t-il une explication anatomique ? • En collectif, proposer des hypothèses sur le rôle que pourrait jouer chaque organe et comment on peut mettre en évidence ce rôle. •  On va vérifier nos hypothèses à l’aide de différents documents. • On va répartir le travail au sein de la classe en deux thèmes  1/ le rôle des organes impliqués lors de la vision d’un objet 2/ le rôle des organes impliqués dans la réalisation d’un mouvement • Les informations collectées sur le cerveau seront utilisées pour le bilan de PC

20. Séance 3 - SVT Activité : découvrir le rôle des organes impliqués dans la vision/ dans la réalisation d’un mouvement à partir de l’analyse de documents et de l’utilisation d’un logiciel (CMD) Travail en groupe (4 élèves) et diversifié avec des documents de difficulté variable au sein de chaque groupe. Des aides sont prévues pour les élèves qui le demandent. Répartissez-vous le travail au sein du groupe : tout le monde analyse au moins un document. Désigner un secrétaire pour la rédaction du texte, et un rapporteur pour la présentation de votre travail à l’oral au reste de la classe. 1/ Analyser les documents à votre disposition. 2/ Rédiger ensuite un texte court présentant le rôle de chaque organe lors de la vision d’un objet (de l’œil au cerveau) OU lors d’un mouvement (du cerveau au muscle). 3/ Le rapporteur présentera brièvement vos travaux à la classe (2 minutes environ par groupe).

21. Séance 3 - SVT

22. Séance 3 - SVT Mise en commun et construction progressive d’un tableau de synthèse lors du passage à l’oral du rapporteur de chaque groupe. Les informations collectées sur le cerveau seront utilisées pour le bilan de PC

23. Séance 3 – Sciences Physiques Quand un œil fonctionne normalement, les images se forment nettes et à l’envers sur la rétine. Pourtant ce n’est pas toujours le cas, certains yeux présentent des défauts. Objectifs : analyse ces défauts et moyens de les corriger. Durée : 1h30 en salle informatique Validation de compétences pour le B2i : 3.6 : je sais utiliser un outil de simulation (ou de modélisation) en étant conscient de ses limites 4.3 : je sais utiliser les fonctions principales d’un outil de recherche sur le web (moteur de recherches) 4.5 Je sais sélectionner des résultats lors d'une recherche (et donner des arguments permettant de justifier ces choix)

24. Séance 4 - SVT Formalisation des connaissances acquises les séances précédentes Objectif : réaliser un schéma fonctionnel - Evaluation formative si première fois OU évaluation sommative (si schéma fonctionnel sur les hormones déjà fait en EF) Durée : 1h20 Présentation de la méthode pour construire un schéma fonctionnel puis travail individuel évalué Activité : réaliser un schéma fonctionnel de la commande du mouvement A partir de tes observations et des documents étudiés dans les séances précédentes, construis le schéma fonctionnel de la commande du mouvement avec les organes impliqués et le rôle de chaque organe.

25. Séance 4 - SVT Bilan collectif et correction du schéma fonctionnel, formalisation des connaissances acquises.

26. Faire de l’Histoire des Arts en SciencesDes données scientifiques liées au cours de SVT et de PC La vision chez l’Homme La vision chez la grenouille La grenouille sait surtout détecter le mouvement, mais très mal les formes : il est facile de les leurrer ! La grenouille semble insensible a tout ce qui est immobile, mais tout déplacement horizontal d'un objet l'intéresse : elle tourne sur place pour le voir bien en face. Il nous est difficile de nous imaginer un univers visuel pratiquement dépourvu de formes, de contours qui n'apparaîtrait que lorsque l'objet se déplace sur un fond immobile. L'illustrateur a choisi le parti pris du pointillisme dans cette illustration pour en rendre compte. Des couleurs ont été conservées car certains auteurs ont montre que les grenouilles adultes sauraient distinguer le rouge du bleu. http://site.voila.fr/lavisiondesanimaux/retine.htm#IIB

27. Un tableau pour parler du courant pointilliste : SEURAT-détail de la PARADE Le pointillisme (ou néo-impressionnisme ou divisionnisme) est une technique de peinture issue du mouvement impressionniste qui consiste a peindre par juxtaposition de petites "taches" de peinture de couleurs primaires (rouge, bleu et jaune) et de couleus complémentaires (orange, violet et vert) http://fr.wikipedia.org/wiki/Pointillisme