Biologie-écologie · Première

Idées d’apprentissage actif

Flux d'énergie et cycle de la matière

Ce chapitre traite de la thermodynamique du vivant à travers l'étude des flux d'énergie et des cycles biogéochimiques. Les élèves apprennent que la matière circule en cycles fermés tandis que l'énergie circule de manière unidirectionnelle avec des pertes sous forme de chaleur à chaque niveau trophique. C'est ici que sont introduits les concepts de production primaire par les autotrophes et de production secondaire par les hétérotrophes.

• Programmes Officiels
• Programme de la spécialité biologie-écologie de la classe de première, Thème : Le fonctionnement des écosystèmes - Flux de matière et d'énergie
• Capacités exigibles : Modéliser les flux de matière et d'énergie au sein d'un écosystème

• 45–90 min
• Binômes → Classe entière
• 3 activités

Activité 01

• Jeu de simulation
• 45 min · Classe entière

Jeu de simulation: Le jeu du flux d'énergie

Les élèves incarnent différents niveaux trophiques et se transmettent des jetons représentant l'énergie. À chaque transfert, une partie des jetons est retirée pour simuler la respiration et les déchets, illustrant visuellement la diminution de l'énergie disponible.

Comment l'énergie circule-t-elle dans un réseau trophique ?

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Activité 02

• Cercle de recherche
• 90 min · Petits groupes

Cercle de recherche: Analyse d'une pelote de réjection

En petits groupes, les élèves dissèquent des pelotes de chouette pour identifier les proies. Ils utilisent ces données pour reconstituer un réseau trophique local et estimer la biomasse nécessaire au maintien du prédateur.

Qu'est-ce que le cycle de la matière ?

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Conscience de soi

Activité 03

• Galerie marchande
• 50 min · Petits groupes

Galerie marchande: Les cycles de la matière

Des groupes créent des posters sur les cycles du carbone, de l'azote ou de l'eau. La classe circule pour identifier les points communs (réservoirs, flux) et les perturbations anthropiques majeures sur chaque cycle.

Comment mesurer la biomasse et la productivité ?

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Quelques notes pour enseigner cette unité

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Attention à ces idées reçues

• L'énergie est recyclée dans l'écosystème comme la matière.

  Contrairement à la matière, l'énergie ne boucle pas. Elle entre sous forme lumineuse et sort sous forme de chaleur. Les activités de traçage de flux aident à distinguer le cycle de la matière du flux d'énergie.

• Les prédateurs au sommet de la chaîne ont le plus d'énergie.

  C'est l'inverse : ils reçoivent la plus petite fraction de l'énergie initiale à cause des pertes successives. Construire des pyramides d'énergie permet de corriger cette confusion entre force physique et quantité d'énergie disponible.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de simulation
• Cercle de recherche
• Galerie marchande