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29 janvier 2007 1 29 /01 /janvier /2007 11:12
Sciences de la vie et de la Terre
Série scientifique
Nouveau programme applicable à compter de l'année scolaire 2001-2002

PRÉSENTATION GÉNÉRALE

Objectifs et organisation
L'enseignement des sciences de la vie et de la Terre constitue un élément clef de la formation scientifique. En cohérence avec les enseignements du collège et de la classe de seconde, le programme permet d'acquérir des connaissances fondamentales du champ disciplinaire, en mettant l'accent sur le raisonnement scientifique, les démarches expérimentales et la mise en œuvre des techniques. Ces connaissances, associées à la pratique expérimentale, participent au développement de l'esprit critique requis pour appréhender les enjeux éthiques et sociaux associés au progrès scientifique et aux nouvelles technologies. Fondé sur des notions acquises dans d'autres disciplines, notamment en physique-chimie, ce programme contribue à l'orientation positive des élèves vers les carrières scientifiques.

SCIENCES DE LA VIE
L'ensemble du programme s'articule autour des relations existant entre le génotype d'un organisme et son phénotype. Dans un premier temps, la notion de phénotype est étudiée à différentes échelles : macroscopique, cellulaire et moléculaire. Les différents niveaux d'organisation une fois établis, le rôle fondamental des protéines dans la réalisation du phénotype est approfondie à travers l'exemple des protéines enzymatiques. L'étude de la synthèse des protéines permet, en s'appuyant sur les acquis de la classe de seconde, d'établir le lien entre gènes et protéines. La compréhension du fait que la diversité phénotypique résulte d'interactions complexes entre la variabilité génétique et l'environnement est l'aboutissement logique de cette progression. Dans un second temps, l'étude de la morphogénèse des végétaux offre l'occasion de relier différents processus cellulaires, permettant l'établissement du phénotype, à l'influence de certains facteurs de l'environnement. Elle apporte une illustration de l'intégration de ces processus et du rôle d'une hormone végétale : l'auxine. Un troisième volet prolonge l'étude de l'adaptation de l'organisme aux variations de l'environnement réalisée en classe de seconde. Il porte sur une fonction physiologique : la régulation de la glycémie. Son étude permet de construire la notion d'homéostat. Elle permet aussi de comprendre que la régulation de la glycémie est l'expression d'une information génétique multiple, modulée par les facteurs de l'environnement, en particulier l'alimentation. Elle est l'occasion de saisir les enjeux de la médecine prédictive et les problèmes éthiques soulevés par la connaissance des maladies génétiques. Une quatrième partie a pour objectif de dégager l'importance de l'expression du génotype et de la plasticité dans la formation du cerveau et dans l'individuation qui en dépend. Elle s'appuie sur la mobilisation des acquis des classes antérieures et approfondit les bases anatomiques et fonctionnelles de la communication nerveuse à travers l'étude du réflexe myotatique. La connaissance des phénomènes à l'échelle cellulaire et des mécanismes explicatifs des processus intégrateurs permet ensuite de traiter de la part du génotype dans le fonctionnement du système nerveux et de la neuroplasticité.

SCIENCES DE LA TERRE
L'ensemble du programme est centré sur la dynamique du globe ; il s'appuie sur la connaissance de la structure et de la composition chimique de la planète Terre. Prolongeant les acquis du collège et de la classe de seconde, il s'inscrit dans une démarche scientifique visant à la construction de modèles explicatifs qui constituent un cadre conceptuel au questionnement et à la pratique expérimentale. L'analyse de données expérimentales, notamment l'étude de la propagation des ondes sismiques et de la composition chimique de la Terre, permet d'accéder à un modèle de la structure de la Terre. Les mouvements relatifs des plaques lithosphériques, en particulier de divergence au niveau des dorsales océaniques, ainsi que la sédimentation, les activités tectoniques et magmatiques associées, sont étudiés. Cette étude des processus de surface est complétée par une approche des mouvements internes permettant de saisir le fonctionnement global de la machinerie thermique de la Terre.

CLASSE DE TERRAIN
La classe de terrain est un moyen privilégié pour favoriser le questionnement, l'observation, l'intégration des connaissances, à une échelle aisément accessible à l'élève. Partie intégrante du programme de sciences de la Terre, elle a pour objectif d'aider par la collecte des données de terrain à la démarche scientifique de construction d'une représentation globale de la dynamique de la Terre. En liaison avec le programme de sciences de la vie, elle a également pour objectif de permettre une approche concrète de la diversité morphologique des végétaux en relation avec différentes conditions d'environnement.

Méthodologie
L'enseignement s'organise autour de la construction du raisonnement scientifique et des approches expérimentales. Les différentes parties du programme reposent sur des activités pratiques permettant à l'élève de s'approprier les concepts, les méthodes, les techniques qui fondent la connaissance scientifique. Au cours des séances de travaux pratiques, l'élève apprend à saisir des données, à traiter des informations, à effectuer une synthèse, à construire éventuellement un modèle, à formuler une hypothèse et à développer l'esprit critique. Toute activité pratique permet la mise en œuvre des techniques dans une démarche d'investigation. Prenant en compte ces activités concrètes et expérimentales, le cours est l'occasion, par l'alternance de phases dialoguées et informatives, de mises au point et d'une organisation claire du savoir à mémoriser.
La plupart des parties du programme se prêtent particulièrement bien à l'utilisation des techniques d'information et de communication (TIC), dont certaines sont étroitement liées au champ disciplinaire (mise en œuvre d'un dispositif expérimental assisté par ordinateur). L'acquisition des données expérimentales et leur traitement informatique sont l'occasion d'une analyse critique des résultats en fonction des montages expérimentaux.
Les activités envisagées, permettant de réaliser ces objectifs, sont proposées dans la colonne de gauche des différentes parties du programme, en regard des notions et contenus qui s'y rapportent.
Le professeur dispose d'une totale liberté pédagogique pour atteindre les objectifs fixés par le programme.


Évaluation
Dans un souci de cohérence et d'homogénéité, les notions et contenus exigibles sont clairement explicités. De même, les limites du programme sont précisées. Les évaluations, en cours et en fin d'apprentissage, sont programmées de manière à permettre la progression éducative de l'élève. Elles permettent d'éprouver les capacités de l'élève à mobiliser et appliquer les connaissances du programme, et à mettre en œuvre les méthodes et techniques qui pourront faire l'objet d'un contrôle en fin de scolarité.

SCIENCES DE LA TERRE
Thème général : structure, composition et dynamique de la Terre
Horaire : 10 semaines à raison de 2 heures de cours par semaine et 2 heures de travaux pratiques.

Ce programme s'appuie sur les acquis du collège et de la classe de seconde.
La tectonique des plaques et les modèles de la structure et de la dynamique interne de la Terre fournissent un cadre de réflexion qui s'enrichit et évolue au fur et à mesure de l'accumulation des données. La démarche des scientifiques vise en permanence à enrichir les modèles de Terre, à les critiquer et donc à les faire évoluer pour parfaire la description du fonctionnement et de l'évolution de la planète qui est un système complexe.
L'ordre de présentation des objectifs de connaissance n'impose aucune progression pédagogique particulière. Liberté dans la progression est donc laissée au professeur.
Ainsi, il est possible de présenter d'abord les données pour aboutir à une présentation synthétique de la structure et du fonctionnement de la terre.
L'enseignant peut aussi tenir compte davantage des acquis des classes antérieures et partir d'une présentation simplifiée des modèles de Terre qui constitueront une référence que l'élève s'approprie, utilise, questionne et enrichit dans sa progression au cours de l'année scolaire.
La classe sur le terrain est un moyen privilégié d'aborder la géologie à une échelle aisément accessible aux élèves.
Sur un affleurement ou face à un paysage offrant une grande diversité d'informations, l'élève est conduit à sélectionner un objet d'étude pertinent. Il apprend à observer et décrire les objets d'intérêt géologique, puis il en dégage des informations importantes. Il sollicite son imagination pour les interpréter et les intégrer à une représentation plus globale de la planète.
La confrontation entre les données acquises sur le terrain et d'autres données choisies et présentées par le professeur permet d'orienter la réflexion des élèves vers l'un des thèmes du programme. Le professeur intègre la sortie sur le terrain dans sa progression pédagogique et la place au moment jugé le plus opportun en fonction notamment du site retenu.
Les roches sédimentaires représentent un faible volume de la planète et, de ce fait, peuvent être négligées quand on établit une composition chimique globale de la Terre. Néanmoins, elles sont des enregistreurs privilégiés de l'histoire de la Terre, de la tectonique des plaques et des changements de l'environnement terrestre. Ces aspects sont abordés en première à l'occasion de l'étude des marges passives et seront développés en terminale.

SCIENCES DE LA VIE
THÈME GÉNÉRAL : DES PHÉNOTYPES À DIFFÉRENTS NIVEAUX D'ORGANISATION DU VIVANT
Horaire : 20 semaines à raison de 2 heures de cours par semaine et 2 heures de travaux pratiques.

1- Du génotype au phénotype, relations avec l'environnement (durée indicative : 6 semaines)
Cette partie du programme s'appuie sur les connaissances acquises en classe de troisième (génétique) et de seconde (cellule et ADN). Elle permet d'approfondir les relations entre l'information génétique et les conséquences phénotypiques de son expression.
À partir de l'analyse des diverses échelles permettant de définir un phénotype, il s'agit d'étudier les rôles respectifs des gènes et de l'environnement dans la réalisation de ce phénotype.
L'importance des facteurs de l'environnement comme modulateurs de l'activité des protéines enzymatiques est rapprochée de la participation des protéines à la réalisation du phénotype.
La relation entre gènes et protéines est établie. Elle permet de faire le lien entre la diversité allélique au sein d'une espèce et ses conséquences phénotypiques.
Ce chapitre souligne que la diversité phénotypique au sein d'une espèce est le résultat d'interactions complexes entre la variabilité génétique et l'environnement.

2-La morphogénèse végétale et l'établissement du phénotype (durée indicative : 5 semaines)
Le phénotype morphologique d'un individu est le résultat des interactions entre l'expression du génotype et son contrôle par l'environnement. L'établissement de ce phénotype met en jeu un ensemble de processus biologiques dont des gènes sont responsables (mitose, métabolisme cellulaire, action d'hormones, mise en place des structures de l'organisme). Les gènes gouvernent à la fois les grands traits de l'organisation et les détails de la structure, en permettant la synthèse de protéines spécifiques aux diverses échelles qui constituent l'organisme (cellules, tissus, organes, plan d'organisation). L'expression de ces gènes est soumise à des facteurs externes (abiotiques ou biotiques) dont la variabilité s'ajoutent à la diversité allélique pour aboutir à une diversité phénotypique individuelle.
L'étude de la morphogénèse des végétaux permet d'aborder dans un cadre intégré ces différents phénomènes qui contribuent à l'établissement du phénotype.

3- La régulation de la glycémie et les phénotypes diabétiques (durée indicative : 3 semaines)
Cette partie du programme a pour but de prolonger les connaissances acquises en classe de seconde sur l'adaptation de l'organisme aux variations de l'environnement (effort musculaire).
Elle met en évidence le fait qu'une fonction physiologique, la régulation de la glycémie à court terme, est l'expression d'une information génétique multiple. Dans certains cas, des facteurs environnementaux tels que les déséquilibres alimentaires peuvent modifier cette régulation.
Il s'agit d'envisager la glycémie comme un paramètre du milieu intérieur maintenu constant à court terme en fonction des besoins de l'organisme. Cette constance est le résultat de la mise en jeu de l'homéostat glycémique : système réglé, système réglant.
Seule est étudiée la régulation de la glycémie à court terme après un jeûne de courte durée ou après un repas. L'intégration de la glycémie dans des boucles de régulation plus complexes, sous-tendant des processus de régulation à long terme, ne fait pas partie du programme.

4- La part du génotype et la part de l'expérience individuelle dans le fonctionnement du système nerveux (durée indicative : 6 semaines)
Cette partie du programme a un double objectif :
- d'une part, permettre l'acquisition de notions de base sur la communication nerveuse chez les mammifères et plus particulièrement chez l'homme ;
- d'autre part, élargir la compréhension des relations entre le phénotype et le génotype d'un organisme.
Les réactions comportementales, les représentations du monde que se construit un organisme grâce à son système nerveux, sont des aspects de son phénotype au même titre que ses caractéristiques physiques.
Le réflexe myotatique fournit un exemple du déterminisme génétique impliqué dans l'organisation du système nerveux et les propriétés des neurones.
Les approches suggérées de la plasticité du cortex cérébral attirent l'attention sur le fait que, depuis le tout début de sa mise en place jusqu'à la mort, l'organisation cérébrale inscrit dans sa structure l'histoire individuelle de l'organisme. Cette épigénèse, permise par les gènes, ouvre l'architecture corticale sur l'environnement physique et social. Elle fait de chaque individu - même les vrais jumeaux - un être cérébralement unique, parce qu'en constante reconstruction.
L'outil informatique est particulièrement utile pour aborder l'étude de ces sujets de neurophysiologie. Outre l'expérimentation assistée par ordinateur, il existe plusieurs logiciels de simulation, complémentaires les uns des autres, permettant de mettre les élèves en situation d'investigation. 

Voir / Télécharger le plan semi-développé du cours et la liste des prérequis

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