Logo-ul Corpus

Hrăniți celulele

Funcționarea corpului și necesarul de energie

Introducere
Sesiunea 1
Sesiunea 2
Sesiunea 3
Sesiunea 4
Sesiunea 5
Concluzie

Introducere

Organizarea sesiunilor

Scenariu organizat în 5 sesiuni pentru un total de 5:30.

Sesiunea 1: 2h30
Sesiunea 2: 1h00
Sesiunea 3: 1h00
Sesiunea 4: 1h00
Sesiunea 5: 0h00

Obiective

Demonstrați, prin experimentare, necesitatea de glucoză și oxigen pentru a satisface nevoile de energie la nivel celular.
Evidențiați implicarea sinergică a 4 funcții majore ale corpului pentru a acoperi aceste nevoi.
Arătați că organizarea țesutului respirator și intestinal, precum și a sistemului circulator, eficientizează furnizarea de materii prime către celulele corpului.

Condiții prealabile

Respirația este însoțită de consumul de oxigen și eliberarea de dioxid de carbon.
La om, oxigenul necesar vieții provine din aerul atmosferic.
Schimbul de gaze între corp și aer are loc într-un anumit organ: plămânii.
Oxigenul necesar vieții este transportat de sângele din plămâni către organele care au nevoie de el.
Sângele aduce oxigen în organe și colectează dioxidul de carbon care va fi eliberat în exterior.
Funcționarea mușchilor este posibilă datorită alimentelor consumate.
În timpul digestiei, alimentele se transformă treptat în elemente mai simple care pot trece în sânge pentru a fi distribuite și utilizate de toate organele.

Sesiunea 1

Durată

Situație declanșatoare

cereți elevilor să prezinte obiectul abordării experimentale operate de Adolf Fick și Johannes Wislicenus și să formuleze ipoteza prezentată inițial de chimistul Justus Liebig.
cereți-le să explice cum rezultatele obținute de fiziologul A. Fick și prietenul său J. Wislicenus au făcut posibilă respingerea acestei ipoteze.
formulați noua întrebare (Deci, care este substratul energetic care permite mușchilor să se contracte, să își desfășoare activitatea?).
Reamintim: este important să opriți proiecția video la 2 min 09 secunde pentru a nu da răspunsul la această întrebare.

Studenții sunt încurajați să facă propuneri cu privire la identitatea moleculei sau moleculelor consumate de acești mușchi. Abordarea experimentală întreprinsă ulterior are ca scop validarea sau invalidarea acestor propuneri.

Problemă

Care sunt nevoile de materie primă ale unui organ sau ale unei celule pentru a-și desfășura propriile activități ?

Suporturi

Material experimental: experimentare asistată de computer (Ex.A.O) folosind o sondă oximetrică și făcând posibilă măsurarea intensității respiratorii a drojdiilor (post) în absența sau prezența glucozei.
Prezentare pe o lamelă Kova a unei suspensii de drojdie lăsată 3 zile cu O2 + glucoză/a unei suspensii de drojdie lăsată 3 zile fără O2 + glucoză/a unei suspensii de drojdie lăsată 3 zile fără O2 fără glucoză. Aceste preparate pot fi apoi observate la microscopul luminos pentru a efectua un număr comparativ de celule. Se va observa că fiecare suspensie de drojdie a inclus x celule cu trei zile înainte.
NB: Elevilor li se va spune că drojdiile (Saccharomyces cerevisiae aici) sunt celule fungice, dar funcționarea cărora poate fi considerată aici foarte apropiată de cea a celulelor animale. Acesta este un model celular ușor de utilizat pentru experimentarea în clasă.

Dulap

Din materialul experimental furnizat, demonstrează că celulele au nevoie, pentru a fi active, de a consuma glucoză în timp ce respiră.
Pentru fiecare experiment efectuat, prezentați rezultatele obținute și rezumați-le în două sau trei propoziții.

Activități

Producția așteptată

Realizarea tehnică, în grupuri mici, a experimentării asistate de calculator.
Prezentare, cu formatare gratuită la raport, a rezultatelor experimentale obținute.
Scrierea a două sau trei propoziții care rezumă aceste rezultate.

Bilanț

Sesiunea 2

Durată

Situație declanșatoare

Activitatea celulară necesită acoperirea necesităților de oxigen și glucoză.
O scurtă secvență video care arată un atlet care mănâncă în timp ce își practică activitatea fizică (Corpus: dieta atletului, primele 30 de secunde) amintește importanța aporturilor exogene pentru a acoperi nevoile de energie ale corpului. Două dispozitive sunt folosite aici, printre altele: sistemul digestiv și sistemul pulmonar ...

Problemă

Cum asigură fiecare dintre aceste dispozitive trecerea materiilor prime necesare în sânge = Cum asigură fiecare dintre ele aprovizionarea sistemului circulator cu oxigen și glucoză ?
(Notă: sesiunea oferită aici necesită achiziționarea noțiunilor legate de transformarea mecanică și chimică a alimentelor în timpul digestiei).

Suporturi

Dulap

Pe baza resurselor propuse privind sistemul pulmonar pe de o parte și sistemul digestiv pe de altă parte, explică modul în care are loc trecerea glucozei și a oxigenului în sânge.
Legendați și completați diagramele propuse pentru a prezenta structurile implicate și a indica calea urmată de glucoză/oxigen în timpul absorbției intestinale și a respirației pulmonare.

Activități

Producția așteptată

Diagramă funcțională subtitrată care arată principalele structuri ale sistemului respirator implicate în alimentarea cu oxigen a sângelui, precum și calea parcursă de acest gaz.
Cadru schematic funcțional subtitrat care prezintă principalele structuri ale tractului intestinal implicate în alimentarea cu sânge a glucozei, precum și calea parcursă de această moleculă de energie.
Criteriile și indicatorii de succes asociați cu acest tip de activitate sunt comunicate elevilor atunci când sunt explicate instrucțiunile. Aceste elemente constituie, pentru unii studenți, un ajutor util pentru a defini mai bine așteptările metodologice și, astfel, pentru a-și rafina producția personală.
Rezumat scris sub formă de câteva propoziții pentru a evidenția identitatea și rolul, pentru fiecare țesut studiat, al structurilor implicate în alimentarea cu oxigen și glucoză a sistemului circulator. Din nou, criteriile și indicatorii de succes ar trebui să le permită elevilor să atingă obiectivele dorite.

Bilanț

Abordarea de investigație propusă aici permite fiecărui elev să înțeleagă interacțiunea dorită între sistemul pulmonar și sistemul circulator, între intestin și sistemul circulator. Astfel, leagă absorbția nutrienților, absorbția oxigenului și circulația sângelui pentru a acoperi nevoile celulelor.
Rezumatele individuale întocmite fac posibilă angajarea în munca finală, colectiv, oral. Într-adevăr, înregistrările personale scrise sunt folosite aici ca suport pentru a permite anumitor elevi să comunice oral, colegilor lor, punctele esențiale reținute. Această etapă de oralizare promovează schimburile între elevi și permite profesorului să se bazeze pe aceste interacțiuni pentru a întocmi un rezumat, punctele relevante ajungând la un consens.

Proiecția secvenței videografice „Corpus: hrana celulelor” face posibilă nu numai consolidarea acestor realizări (prin stabilirea paralelei între ceea ce a fost observat în timpul procesului și ceea ce prezintă modelarea infografică), ci și stabilizarea științificului vocabular necesar. Se evidențiază importanța colaborării dintre organele/dispozitivele studiate aici ...

Sesiunea 3

Durată

Situație declanșatoare

Sistemul circulator este un sistem organizat care asigură transportul și distribuția materiilor prime (oxigen și glucoză aici în studiu) către celulele active ale corpului. În această sesiune, scopul este de a arăta cum organizarea acestui sistem face posibilă alimentarea fiecărui organ, a fiecărei celule, cu substanțe nutritive și oxigen pentru activitățile sale. Secvența Corpus: Heart and Vessels, proiectată până la a 39-a secundă, poate fi utilizată pentru a intra în contextul studiului. Profesorul poate lua în considerare apoi punerea la îndoială a reprezentărilor mentale ale elevilor.

Problemă

Cum organizarea sistemului circulator face posibilă alimentarea fiecărui organ al corpului cu nutrienți (glucoză în cadrul secvenței studiate) și oxigen ?

Suporturi

Hartie alba. sau, pentru elevii care ar dori nevoia, o foaie care să arate deja formele geometrice ale diferitelor organe studiate.
Foaia „Mână ajutătoare” amintind, de exemplu, bogăția sângelui în oxigen în aval de plămâni, nivelul său inferior în amonte.
Foaia „Mână ajutătoare” amintind, de exemplu, într-o formă schematică, eșantionarea oxigenului de către un organ activ (de exemplu, mușchiul).

Dulap

Având în vedere organismul nostru (uman) alcătuit din inimă, plămâni, intestin, mușchi și pancreas, sugerați-vă diagrama cu titluri care arată circulația sângelui necesară pentru furnizarea de materii prime către aceste organe active.
Organele luate în considerare în această activitate vor fi reprezentate prin simboluri geometrice simple.

Activități

Această activitate de diagnostic își propune să colecteze rapid reprezentarea mentală a fiecărui elev asupra organizării dispozitivului studiat.
Producțiile vor fi de diferite calități științifice. Unii studenți vor avea dificultăți în plasarea circulației pulmonare în raport cu circulația generală. Alții vor plasa în serie toate organele circulației generale (pancreas, mușchi, intestin). În cele din urmă, alții vor stabili o diagramă cu dispunerea adecvată a circulației pulmonare și paralelizarea organelor în circulația generală.
Profesorul poate alege apoi să grupeze elevii împreună, amestecând calitatea acestor prime producții. În cadrul grupurilor mici formate, diversitatea reprezentărilor alimentează schimburile. Remediile au loc apoi în mod natural. Profesorul poate provoca grupurile cerându-le să verifice dacă toate organele pot, în reprezentarea studiată, să primească o cantitate echivalentă (dacă intensitatea activității lor este considerată a fi identică) de oxigen și glucoză. Această întrebare care trezește vigilența trebuie să corecteze, printre altele, reprezentările având pancreasul, intestinul și mușchiul în serie.

Producția așteptată

Reprezentarea schematică a organizării sistemului circulator ținând cont de organele impuse.
Remediile individuale și colective pentru reprezentările inițiale.

Bilanț

Sesiunea 4

Durată

Situație declanșatoare

Notă: Această sesiune nr. 4 își propune să studieze cu elevii, excreția urinară și implicarea rinichilor în această funcție. Chiar dacă programul oficial nu necesită un studiu explicit al acestuia, cunoștințele/conceptele referitoare la eliminarea deșeurilor azotate vor fi necesare pentru desfășurarea activității de sinteză propusă în sesiunea 5.
Astfel, în funcție de timpul disponibil sau alocat secvenței, pot fi luate în considerare două strategii de predare. Profesorul poate alege să transmită noțiunile utile referitoare la această excreție urinară destul de repede sau, dacă timpul ne permite, poate alege să inițieze următorul proces de investigație cu elevii.

„Matthew este un băiat tânăr care a fost diagnosticat cu„ insuficiență renală ”. În medie, în fiecare zi, trebuie să meargă la spital pentru dializă *. Acest tratament este vital pentru el. Matthieu știe de ce acest tratament este important pentru el să se simtă mai bine, dar nu înțelege de ce trebuie efectuat atât de des ”.

* Dializa face posibilă înlocuirea rinichilor și asigurarea anumitor funcții pe care rinichii nu le mai pot îndeplini. Dializa este o metodă de filtrare a sângelui printr-o membrană.

Problemă

De ce este atât de important pentru Matei să facă dializă atât de regulat ?

Suporturi

Memento schematic al funcționării unei celule cu dezvoltarea materiilor prime necesare și a deșeurilor legate de activitățile sale. Diagrama prezentată integrează deșeurile (uree/acid uric) rezultate din degradarea proteinelor.
Disecție subtitrată (efectuată de profesor) a unui rinichi de porc. Această disecție poate fi prezentată în paralel cu o placă anatomică subtitrată. Oferă informații despre legăturile dintre rinichi, sânge, urină și vezică.
Tabel de compoziție a „sângelui care intră” (în amonte) și „care iese” (în aval) de rinichi.
Document care prezintă uree și acid uric și care specifică toxicitatea respectivă pe termen scurt în absența eliminării din organism.

Dulap

După ce a exploatat fiecare dintre resursele prezentate, explică lui Matthieu, importanța rinichilor pentru „buna funcționare” a organismului și necesitatea, pentru el, de a face o dializă de 3 ori pe săptămână.
Veți scrie un paragraf științific pentru acest lucru, folosind în mod judicios conectorii logici (dar, sau, așa).

Activități

Înțelegerea și conectarea informațiilor utile ale fiecărei resurse prezentate îi determină pe elevi să scrie un paragraf științific care prezintă rinichiul, rolul acestuia în purificarea sângelui, natura deșeurilor eliminate de rinichi, dar și, în special, toxicitatea pe termen scurt a aceste deșeuri. Acesta este un punct pe care elevul trebuie să-l sublinieze pentru a justifica dializa regulată, care este vitală pentru Matei.
În faza de construcție a paragrafului explicativ, profesorul își poate aminti importanța utilizării unor conectori utili pentru a structura scrierea și a susține argumentul.

Producția așteptată

Paragraf științific structurat cu conectarea informațiilor utile și mobilizarea relevantă a conectorilor logici.

Bilanț

Activitatea amintește că metabolismul și activitatea celulelor generează deșeuri, care sunt toxice atunci când se acumulează. Eliminarea lor din corp este vitală. Sistemul renal este responsabil pentru eliminarea deșeurilor azotate. (Putem relaționa aceste cunoștințe cu memento-ul videografiei „Corpus: 1866, Fick și sursa de energie a mușchiului” consultată la începutul secvenței. Dozajul de uree conținut în urina celor doi fiziologi A. Fick și J. Wislicenus se referea la o risipă a acestui metabolism azotat).
Proiecția videografiei „Corpus: excreție urinară” va încheia această sesiune permițând unor elevi să formuleze întrebări noi, dacă este necesar.

Sesiunea 5

Durată

Situație declanșatoare

În timpul celor patru sesiuni anterioare, studenții și-au început pașii de investigație pentru a explora fiecare funcție fiziologică majoră implicată în nutriția celulelor noastre.
Sesiunea 5 prezentată aici își propune să facă bilanțul realizărilor întregii secvențe, prin urmare, cele patru sesiuni anterioare ar fi declanșatorul.

Problemă

Cum să legați toate informațiile lucrate anterior cu privire la nutriția celulelor? Cum să evidențiem munca de colaborare a organelor/dispozitivelor esențiale pentru nutriția celulelor noastre ?

Suporturi

Cadru care prezintă un organism în plin efort, cu afișare schematică nesemnată a organelor/dispozitivelor studiate.
Înregistrări scrise/producții studențești privind studii efectuate anterior în această secvență educațională.
Video: hrănirea celulelor

Dulap

„Prin preluarea tuturor punctelor lucrate anterior, ne amintește de implicarea fiecărui organ/dispozitiv în nutriția celulelor noastre. Apoi arătați cum munca în echipă a acestor organe/dispozitive asigură aprovizionarea corectă cu materii prime a celulelor noastre și eliminarea deșeurilor celulare ale acestora. "
Studiul dvs. se va baza pe cadrul schematic care prezintă organismul în activitate (organism în plin efort cu organele/dispozitivele studiate deja schematizate). Va trebui să completați acest cadru subtitrând organele/dispozitivele prezentate și afișând informațiile esențiale care arată rolul lor în nutriția celulelor. Apoi, vă veți asigura că subliniați legăturile, elementele care dezvăluie o muncă în echipă a acestor organe/dispozitive.

Activități

Producția așteptată

Diagrama funcțională subtitrată care prezintă în mod explicit participarea fiecărui organ/dispozitiv la nutriția celulelor și subliniază colaborarea lor efectivă pentru această nutriție.

Bilanț

Desfășurarea acestei sesiuni permite fiecărui student să-și ia puțin timp pentru a-și recapitula cunoștințele despre nutriția celulelor. Această reinvestire se face pe baza muncii efectuate anterior și a urmelor scrise în caiet. Profesorul poate profita de această sesiune pentru a efectua un diagnostic al stării acestor realizări și pentru a remedia eventualele remedii. Lucrarea se desfășoară într-un cadru formativ.
Activitatea de sinteză este, de asemenea, un exercițiu util pentru a confrunta elevii cu perspectiva necesară pentru a evidenția un element științific cheie, aici importanța muncii colaborative a organelor/dispozitivelor pentru hrana celulelor. Fără îndoială, va fi necesar un sprijin direcționat pentru elevii aflați în dificultate pentru a le permite să reușească pe deplin în această etapă a activității.