La photosynthèse

La photosynthèse est un processus complexe qui bénéficie grandement de l'apprentissage actif. En impliquant directement les élèves dans des expériences et des simulations, ils peuvent mieux saisir les interactions entre la lumière, le CO2, l'eau et la production d'oxygène, rendant le concept abstrait plus concret.

• CM1
• Explorations Scientifiques : Matière, Vivant et Objets
• 4 activités
• 25 min–60 min

Objectifs d’apprentissage

1. Expliquer le rôle de la lumière solaire, du dioxyde de carbone et de l'eau dans la production de matière organique par les plantes.
2. Identifier les produits de la photosynthèse : le glucose (matière organique) et le dioxygène.
3. Comparer le rôle des plantes en tant que producteurs primaires par rapport aux animaux consommateurs.
4. Analyser l'importance de la photosynthèse pour la chaîne alimentaire et la composition de l'atmosphère terrestre.

Jeu de simulation

⏱ 30 min·Petits groupes

Investigation collaborative : La plante a-t-elle besoin de lumière ?

Chaque groupe cultive deux plants identiques dans les mêmes conditions, sauf une variable : l'un reçoit la lumière, l'autre est couvert d'un carton opaque. Après une semaine, ils comparent la couleur, la taille et l'état des feuilles, puis formulent une conclusion sur le rôle de la lumière.

Préparation et détails

Expliquez comment les plantes produisent leur propre nourriture.

Conseil de facilitation: Lors de l'Investigation collaborative, guidez les groupes pour qu'ils isolent méthodiquement la variable 'lumière' et observent attentivement les différences entre les plants.

Setup: Espace modulable avec différents îlots de travail

Materials: Fiches de rôle avec objectifs et ressources, Monnaie fictive ou jetons de jeu, Tableau de suivi des tours

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

Rotation par ateliers

⏱ 60 min·Petits groupes

Rotation par ateliers: Les ingrédients de la photosynthèse

Atelier 1 : Observer des bulles d'oxygène produites par une plante aquatique (élodée) sous une lampe. Atelier 2 : Tester la présence d'amidon dans une feuille avec de l'eau iodée (la feuille éclairée bleuit, celle privée de lumière reste claire). Atelier 3 : Construire un schéma fonctionnel de la photosynthèse avec des étiquettes.

Préparation et détails

Analysez le rôle de la lumière et du dioxyde de carbone dans la photosynthèse.

Conseil de facilitation: Pendant la Station Rotation, assurez-vous que chaque groupe identifie correctement les bulles d'oxygène produites par la plante aquatique et relie cette observation à la lumière.

Setup: Tables ou bureaux organisés en 4 à 6 pôles distincts dans la salle

Materials: Fiches de consignes par station, Matériel spécifique à chaque activité, Minuteur pour les rotations

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Penser-Partager-Présenter

⏱ 25 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: D'où vient le bois de l'arbre ?

L'enseignant pose la question : un chêne de 500 kg pousse dans un pot de terre qui n'a perdu que quelques grammes, d'où vient toute cette masse ? Les élèves réfléchissent seuls, discutent en paires, puis découvrent que la majeure partie de la masse vient du CO2 de l'air transformé par la photosynthèse.

Préparation et détails

Justifiez pourquoi la photosynthèse est fondamentale pour tous les êtres vivants.

Conseil de facilitation: Avec Penser-Partager-Présenter, encouragez les élèves à formuler des hypothèses audacieuses sur l'origine de la masse de l'arbre avant de révéler la relation avec le CO2.

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Jeu de rôle

⏱ 30 min·Classe entière

Jeu de rôle: La chaîne de la vie

Les élèves jouent les différents éléments de la photosynthèse : certains sont le soleil (portent des lampes), d'autres les racines (apportent de l'eau), d'autres les feuilles (captent le CO2). Ensemble, ils miment la fabrication du glucose et le rejet d'oxygène pour visualiser le processus complet.

Préparation et détails

Expliquez comment les plantes produisent leur propre nourriture.

Conseil de facilitation: Dans le Jeu de rôle 'La chaîne de la vie', aidez les élèves incarnant le soleil, le CO2 et l'eau à interagir physiquement pour représenter le processus de transformation en glucose et O2.

Setup: Espace ouvert ou bureaux réorganisés pour la mise en scène

Materials: Fiches de personnage (contexte et objectifs), Fiche de mise en situation (scénario)

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Conscience sociale
• Conscience de soi

Enseigner ce sujet

Pour enseigner la photosynthèse, privilégiez une approche investigative où les élèves formulent des hypothèses et cherchent des preuves. Évitez de présenter uniquement la formule chimique ; concentrez-vous sur le 'pourquoi' et le 'comment' à travers des expériences concrètes. Mettez l'accent sur le fait que la photosynthèse est un processus de fabrication de nourriture par la plante, et non une simple absorption par les racines.

À quoi s’attendre

Les élèves démontreront une compréhension claire des intrants (lumière, CO2, eau) et des extrants (glucose, O2) de la photosynthèse. Ils pourront expliquer le rôle des plantes comme producteurs primaires et leur importance pour la vie sur Terre, en utilisant le vocabulaire scientifique approprié.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Lors de l'Investigation collaborative 'La plante a-t-elle besoin de lumière ?', certains élèves pourraient conclure que la terre nourrit directement la plante comme un aliment, car le plant 'pousse' dans la terre.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Après l'expérience, utilisez les résultats pour rappeler que les racines absorbent l'eau et les minéraux, mais que la masse principale vient de l'air (CO2) grâce à la lumière. La comparaison entre le plant à l'ombre et celui au soleil montrera l'importance de la lumière pour la fabrication de la matière.

Idée reçue courante

Pendant la Station Rotation 'Les ingrédients de la photosynthèse', il pourrait sembler que la plante aquatique rejette du gaz sans raison ou que ce gaz est juste de l'air dissous.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Lors de l'atelier sur l'élodée, guidez les élèves à observer que les bulles apparaissent sous la lampe. Demandez-leur de nommer ce gaz (oxygène) et de le relier à la photosynthèse, en expliquant que c'est un 'déchet' utile pour nous.

Idée reçue courante

Suite à Penser-Partager-Présenter 'D'où vient le bois de l'arbre ?', certains élèves pourraient encore penser que le bois provient majoritairement de la terre absorbée par les racines.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Utilisez le calcul du poids de l'arbre et le peu de perte de terre pour amener les élèves à réaliser que la majeure partie de la matière provient de l'air (CO2). Expliquez que la terre fournit les 'outils' (eau, minéraux) mais pas la 'matière première' principale pour la croissance.

Idée reçue courante

Dans le Jeu de rôle 'La chaîne de la vie', les élèves jouant le CO2 pourraient ne pas comprendre qu'il vient de l'air et non d'une autre plante ou de la terre.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant le jeu de rôle, assurez-vous que l'élève 'Soleil' puisse 'activer' les élèves 'CO2' et 'Eau' qui viennent de l'environnement général, symbolisant l'absorption par les feuilles et les racines, pour ensuite se transformer en 'Glucose' et 'Oxygène'.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Après l'Investigation collaborative, demandez aux élèves de dessiner les deux plants étudiés, d'indiquer celui qui a le mieux grandi et d'écrire une phrase expliquant pourquoi la lumière est essentielle.

Vérification rapide

Durant la Station Rotation, posez des questions ciblées : 'Quel gaz observez-vous ?', 'D'où vient ce gaz ?', 'Que faut-il pour que la plante le produise ?'. Observez leurs réponses pour vérifier la compréhension des intrants et extrants.

Question de discussion

Après Penser-Partager-Présenter, lancez une discussion : 'Si une plante absorbe du CO2 pour grandir, est-ce qu'elle 'mange' l'air ?'. Encouragez les élèves à utiliser le vocabulaire de la photosynthèse pour défendre leur point de vue.

Évaluation par les pairs

À la fin du Jeu de rôle 'La chaîne de la vie', demandez aux élèves de s'évaluer mutuellement sur la clarté de leur rôle et la justesse de leur interaction pour représenter la photosynthèse.

Extensions et étayage

• Défi : Rechercher comment d'autres organismes, comme le phytoplancton, contribuent à la production d'oxygène mondial.
• Soutien : Fournir des schémas simplifiés ou des étiquettes prédéfinies pour aider à organiser les observations lors des expériences.
• Exploration approfondie : Créer un modèle 3D de la structure d'une feuille pour visualiser où se déroule la photosynthèse.

Vocabulaire clé

Photosynthèse	Processus par lequel les plantes vertes utilisent l'énergie lumineuse pour fabriquer leur propre nourriture à partir de dioxyde de carbone et d'eau.
Chlorophylle	Pigment vert présent dans les feuilles des plantes, essentiel pour capter l'énergie de la lumière solaire lors de la photosynthèse.
Glucose	Sucre simple produit par les plantes pendant la photosynthèse, servant de source d'énergie et de matière première pour leur croissance.
Dioxygène	Gaz libéré dans l'atmosphère par les plantes lors de la photosynthèse, indispensable à la respiration de la plupart des êtres vivants.