La respiration et la circulation sanguine

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
S. SEDDIK
Objectif
- Modéliser les mouvements respiratoires (rôle du diaphragme, des muscles…).
- Mesurer des rythmes respiratoires et les interpréter pour comprendre les liens entre respiration et activité physique.
- Maîtriser le vocabulaire suivant : poumon, diaphragme, cage thoracique, inspiration, expiration, fréquence respiratoire, échanges respiratoires, air inspiré, air expiré, dioxygène, dioxyde de carbone.
- Aborder le rôle de la circulation sanguine dans le fonctionnement des organes à partir des poumons et du tube digestif.
Relation avec les programmes

Ancien Socle commun (2007)

  • Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes
  • Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique, démontrer
  • Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide d’un langage adapté
  • Le vivant : unité d’organisation et diversité ; fonctionnement des organismes vivants, évolution des espèces, organisation et fonctionnement du corps humain
  • S’intégrer et coopérer dans un projet collectif
  • Être autonome dans son travail : savoir l’organiser, le planifier, l’anticiper, rechercher et sélectionner des informations utiles
Dates
Créée le 19 mars 2016
Modifiée le 19 mars 2016
Statistiques
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19 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

Déroulement des séances

1

Quel est le lien entre la respiration et la circulation sanguine ?

Dernière mise à jour le 19 mars 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Observer et mesurer les modifications des fréquences respiratoires et circulatoires du repos à l'effort soutenu.
Appréhender les notions d'inspiration et d'expiration, de mouvement respiratoire, de rythme et de rythme respiratoire.
Distinguer rythme respiratoire et rythme cardiaque.
Savoir mesurer un rythme (nombre d'événements en un temps donné)
Durée
60 minutes (3 phases)
Matériel
1 chronomètre
doc. 1
doc. 2

1. Mise en situation

individuel | 10 min. | découverte

Nous allons étudier les modifications physiques que provoque un effort dans le cadre d'une étude sur le corps humain.

Voici un questionnaire auquel vous allez répondre en quelques minutes.

Vous écrirez ce que vous pensez savoir sur le sujet.

DOC 1

Mise en commun des réponses trouvés par les élèves ( j'écris au tableau les réponses probantes).

2. Mesure du rythme respiratoire et cardiaque

collectif | 30 min. | recherche

Consigne : Je vais prendre le chronomètre et pendant 1 minute, vous allez compter vos mouvements respiratoires.

(leur laisser le temps)

Je vais à nouveau prendre le chronomètre pendant 1 minute mais cette fois ci, vous allez mesurer votre rythme cardiaque.

Mise  en commun des résultats : pourquoi y a t-il de si grandes différences ?

à savoir :

Le rythme respiratoire peut changer inconsciemment pendant l'exercice.

(certains élèves vont confondre les 2 rythmes d'autres vont les additionner)

Question : Comment peut-on mesurer son rythme cardiaque et son rythme respiratoire ?

En mettant sa main sur sa poitrine / en mettant son doigt sous son nez / en prenant un pouls au poignet / en prenant un pouls carotidien

Nouvelle mesure avec méthode imposée

Vous allez recommencer en mettant votre doigt sous votre nez

 

DOC 2

Le nombre de mouvement moyen est de  16 (les réponses trop éloignées ne seront pas retenues)

Nouvelle mesure après effort

 

Levez vous ! , vous allez faire assez vite mais pas trop quand même, vous allez faire 30 flexions avec vos jambes comme ceci (je montre aux élèves). Lorsque tout le monde aura fini je donnerai le top et vous compterez à nouveau vos mouvements respiratoires et votre rythme cardiaque pendant 1 minute. Vous me direz ensuite ce que vous ressentez après cet exercice.

 
Je note les ressentis au tableau (essoufflement, rougeurs du visage, sueurs..)
 
Interpréter les résultats pour amener à la conclusion que les fréquences respiratoires et cardiaques varient de la même façon selon le niveau d'effort.

 

 

3. Trace écrite

individuel | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

Un mouvement respiratoire comprend 2 phases :

une expiration et une inspiration.

Rythme respiratoire : nombre de mouvements respiratoires pendant un temps donné (placer un doigt sous son nez).

Rythme cardiaque : nombre de battement du cœur pendant un temps donné ( prendre mon pouls au poignet ou à la carotide).

Les rythmes cardiaques et respiratoires varient, ils sont différents d'un enfant à l'autre.

Ils augmentent pendant et après un effort physique.

2

Où va l'air que je respire ?

Dernière mise à jour le 19 mars 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Connaître le trajet de l'air dans l'appareil respiratoire.
Connaître l'appareil respiratoire: la bouche, la trachée, les bronches, les bronchioles, les alvéoles.
Faire un schéma et mettre la légende adéquat.
Durée
60 minutes (3 phases)
Matériel
DOC. 3
DOC. 4
vidéo dissection
Informations théoriques
Pour la prochaine fois ; prévoir un mètre ruban pour 2

1. Représentation initiales

collectif | 20 min. | recherche

D'après vous, quel est le trajet de l'air dans votre corps ?

Compléter la silhouette avec une légende

DOC 3

Réaliser un schéma commun pour toute la classe​

 

2. Vidéo sur la dissection d'un poumon

collectif | 20 min. | recherche

Visionnage d'une dissection de poumon

réflexion et discussion autour de l'utilisation d'une paille pour simuler les mouvements respiratoires

3. Etude de texte et institutionnalisation

collectif | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

DOC 4

Lecture du texte à l'oral

Les élèves surlignent le vocabulaire correspondant à l'appareil respiratoire puis le trajet de l'air.

Les élèves complètent ensuite les schémas qui serviront de trace écrite.

trace écrite :

schéma

3

Que se passe t'il quand je respire ?

Dernière mise à jour le 19 mars 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Connaître les mouvements respiratoires
inspiration/expiration.
Durée
60 minutes (3 phases)
Matériel
doc. 5
papier calque (1 feuille par élève)
1 mètre ruban par groupe de 2
doc. 6

1. Les mouvements respiratoire : inspiartion / expiration.

collectif | 20 min. | découverte

Je vais vous distribuer un nouveau document sur lequel vous allez devoir répondre aux questions et faire les manipulations décrites, pour cela prenez votre mètre ruban par binôme.

DOC. 5​

 
Repasser en rouge le diaphragme.

 

 

2. Comment fonctionne la cage thoracique ?

collectif | 20 min. | recherche

Je montre aux élèves la modélisation de la cage thoracique (ballon/bouteille)

et je fais la démonstration.

Les élèves essayent de faire les rapprochements avec la réalité.

DOC. 6

 
 

 

3. Trace écrite

individuel | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

Le diaphragme est un muscle plat attaché à la base de la cage thoracique.

Lorsque le diaphragme est au repos, il est bombé vers le haut.

Lorsque le diaphragme se contracte, il s'abaisse. Le volume de la cage thoracique augmente et le poumon se rempli d'air : c'est l'inspiration.

Lorsque le diaphragme se relâche, il s'aplatit vers le bas. Le volume de la cage thoracique diminue et l'air sort du poumon : c'est l'expiration.

4

à quoi sa sert de respirer ?

Dernière mise à jour le 19 mars 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Découvrir les échanges respiratoires.
Constater la nature différente de l'air inspiré et de l'air expiré.
Etablir un modèle cohérent du trajet de l'air et du sang dans le corps.
Durée
60 minutes (3 phases)
Matériel
Fiche d'expérience
eau de chaux
2 verres
1 paille
1 seringue
doc. 7
Informations théoriques
Préparation : L’eau de chaux se prépare par dissolution de chaux dans de l’eau, si possible déminéralisée ou distillée. À défaut, on peut utiliser de l’eau du robinet, bouillie au préalable pour éliminer le gaz carbonique, et refroidie. Verser 2 ou 3 cuillérées de chaux vive dans 1 litre d’eau froide et mélanger doucement. On obtient un liquide blanc, le lait de chaux, et on constate un dégagement de chaleur dû à la réaction chimique qui conduit à la formation d’hydroxyde de calcium. Attention, la chaux vive et l’hydroxyde de calcium sont corrosifs : utiliser des gants et des lunettes. Filtrer ensuite le lait de chaux. Le liquide transparent obtenu est de l’eau de chaux. Conserver l’eau de chaux dans un récipient étanche et rempli à ras bord pour éviter la réaction avec le gaz carbonique atmosphérique.

1. L'air inspiré est-il le même que l'air expiré ?

collectif | 20 min. | découverte

L'expérience est menée par moi même

Fiche expérience à remplir de manière collective

 
Modéliser notre expérience
 
Notre question : l'air inspiré est il le même que l'air expiré ?
 
Notre hypothèse : je pense que ......
 
Notre expérience : Nous remplissons 2 verres avec de  l'eau de chaux, nous envoyons de l'air avec la seringue dans le verre A et nous soufflons dans 1 paille dans le verre B
 
Notre schéma
 
Conclusion :
​L'air expiré est plus en gaz carbonique que l'air que l'on inspire dans la pièce.
 
 

 

2. Analyse d'un tableau de résultat

collectif | 20 min. | recherche

Consigne: 

Je vais vous distribuer un document sur lequel vous allez devoir répondre aux questions. 

doc.7 → Une discussion permet d’affiner le questionnement:

 Que se passe-t-il au niveau des poumons ? D’où vient le gaz carbonique ? Les battements du cœur ont-ils un rapport avec la respiration ? 

→ Du dioxygène passe dans les vaisseaux sanguins au niveau des alvéoles des poumons. Le sang transporte le dioxygène vers tous les organes du corps qui l'utilisent pour produire de l'énergie.

Le sang transporte aussi le dioxyde de carbone  produit par les organes et rejeté aux niveau des alvéoles.

 

3. Trace écrite

individuel | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

L'air expiré est plus riche en gaz carbonique et moins riche en oxygène que l'air inspiré.

En effet, le corps se sert de l'oxygène pour produire de l'énergie et se débarrasse du gaz carbonique qui est un déchet.

Les échanges se font au niveau des alvéoles pulmonaires.

Le sang transporte de l'oxygène vers tous les organes du corps qui l'utilisent pour produire de l'énergie et il récupère le gaz carbonique produit par les organes.

5

Comment circule le sang dans mon corps ?

Dernière mise à jour le 19 mars 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Découvrir la circulation sanguine et le rôle du cœur.
Etablir un modèle cohérent du trajet de l'air et du sang dans le corps.
Durée
50 minutes (3 phases)
Matériel
DOC. 3
DOC. 8
DIAPORAMA
ANIMATION FLASH
Informations théoriques
rappel des acquis précédents.

1. Mise en situation

individuel | 10 min. | découverte

Quel est le trajet de la circulation du sang dans le corps ?

Qu'est ce qui se passe ?

Laisser les enfants réfléchir.

Faire un rappel :

l'air est riche en oxygène à l'inspiration

l'air est pauvre en oxygène et riche en dioxyde de carbone à l'expiration

l'oxygène parvient aux muscles grâce aux sang

 

 

2. Recherche

collectif | 30 min. | recherche

par binôme, vous devez schématiser le trajet du sang dans le corps en tenant compte des séances précédentes.

Le sang riche en oxygène ne doit pas se mélanger au sang chargé en gaz carbonique.

Comment pouvons nous les séparer ?

Il n'existe qu'une possibilité : La séparation des flux au niveau du cœur et du système circulatoire

DOC. 6

DOC. 8

CORRECTION AVEC DIAPORAMA

 
Puis animation Flash pour résumer.

 

3. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation