Sciences de la vie et de la Terre · Seconde

Idées d’apprentissage actif

Reconstruire la parenté : arbres phylogénétiques

Les élèves retiennent mieux les principes des arbres phylogénétiques quand ils passent du temps à les construire eux-mêmes plutôt que de simplement les observer. En manipulant des matrices de caractères et en discutant des choix de parcimonie, ils intègrent la logique derrière les relations de parenté.

• Programmes Officiels
• MEN: Lycee - La parenté entre êtres vivants
• MEN: Lycee - L'espèce et la spéciation

• 25–50 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Cercle de recherche
• 50 min · Petits groupes

Cercle de recherche: Construire un arbre

Les groupes reçoivent une matrice de caractères (présence/absence de poils, plumes, mâchoire, quatre membres, etc.) pour six espèces. Ils doivent construire l'arbre le plus parcimonieux, justifier chaque regroupement et identifier les caractères dérivés partagés.

Expliquez comment les caractères partagés (homologies) sont utilisés pour construire des arbres phylogénétiques.

Conseil de facilitation

Pendant l'activité collaborative, circulez entre les groupes pour poser des questions qui les incitent à expliquer leur raisonnement, comme 'Pourquoi avez-vous placé ce caractère ici ?'.

À observer

Présentez aux élèves une matrice de caractères simple pour 4-5 organismes (ex: vertébrés). Demandez-leur de construire l'arbre phylogénétique le plus parcimonieux sur une feuille. Vérifiez la bonne identification des ancêtres communs et des relations de parenté.

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

Activité 02

• Penser-Partager-Présenter
• 25 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: Lire un arbre sans se tromper

Chaque élève reçoit un arbre et cinq affirmations à vérifier (ex: 'le lézard est plus évolué que la grenouille'). Il les évalue individuellement, puis confronte ses réponses avec un voisin. La mise en commun corrige les erreurs de lecture fréquentes.

Interprétez un arbre phylogénétique pour déduire les relations de parenté entre différents organismes.

Conseil de facilitation

Lors du Think-Pair-Share, insistez sur le temps de réflexion individuelle avant la discussion en binôme pour éviter que les élèves ne répètent simplement ce qu'ils entendent.

À observer

Donnez aux élèves un arbre phylogénétique simple. Posez deux questions : 1. Citez deux espèces qui partagent un ancêtre commun plus récent que leur ancêtre commun avec une troisième espèce donnée. 2. Identifiez un caractère qui est une homologie et un caractère qui pourrait être une analogie dans le contexte de l'arbre.

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

Activité 03

• Rotation par ateliers
• 35 min · Petits groupes

Rotation par ateliers: Homologie vs analogie

Trois stations présentent des exemples de structures similaires : aile de chauve-souris vs aile d'oiseau (homologie), aile d'insecte vs aile d'oiseau (analogie), nageoire de dauphin vs nageoire de requin (analogie). Les élèves doivent justifier la nature de chaque ressemblance à partir de l'anatomie comparée.

Analysez les limites et les incertitudes dans la reconstruction des arbres phylogénétiques.

Conseil de facilitation

À la station analogie/homologie, préparez des exemples visuels précis (comme les ailes d'oiseaux et d'insectes) pour éviter les généralisations.

À observer

Lancez une discussion en classe : 'Pourquoi un arbre phylogénétique n'est-il pas une échelle de progrès ?'. Guidez la discussion pour faire émerger la notion que l'évolution n'a pas de but prédéfini et que la complexité n'est pas synonyme de 'meilleure' adaptation.

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

Activité 04

• Carte conceptuelle
• 45 min · Binômes

Atelier numérique : Phylogène

Les élèves utilisent le logiciel Phylogène pour construire un arbre à partir de données moléculaires et le comparer avec un arbre morphologique. Ils identifient les concordances et les divergences, et discutent des raisons possibles des différences.

Expliquez comment les caractères partagés (homologies) sont utilisés pour construire des arbres phylogénétiques.

À observer

Présentez aux élèves une matrice de caractères simple pour 4-5 organismes (ex: vertébrés). Demandez-leur de construire l'arbre phylogénétique le plus parcimonieux sur une feuille. Vérifiez la bonne identification des ancêtres communs et des relations de parenté.

• Comprendre
• Analyser
• Créer
• Conscience de soi
• Autogestion

Quelques notes pour enseigner cette unité

Commencez par des exemples simples avec des organismes familiers (comme les vertébrés) pour ancrer les concepts dans le concret. Évitez de présenter trop tôt des arbres complexes ou des exceptions. La recherche montre que les élèves comprennent mieux la parcimonie quand ils voient plusieurs arbres possibles pour les mêmes données et qu'ils doivent choisir le plus simple. Prévoyez du temps pour des retours collectifs sur les erreurs fréquentes après chaque activité.

Les élèves identifient correctement les caractères homologues, construisent un arbre parcimonieux sans erreurs majeures et justifient leurs choix en référence à l'ancêtre commun. Ils distinguent aussi clairement homologie et analogie dans des exemples concrets.

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Attention à ces idées reçues

• During l'activité 'Think-Pair-Share : Lire un arbre sans se tromper', watch for des élèves qui interprètent les branches terminales comme des 'stades' successifs d'évolution.

  Utilisez la matrice de caractères fournie pendant cette activité pour leur faire reconstruire l'arbre et montrer que toutes les espèces actuelles sont des 'feuilles' contemporaines, pas des étapes.

• During la station 'Homologie vs analogie', watch for des élèves qui confondent similitude de fonction avec similitude d'origine.

  Demandez-leur de comparer la structure interne des exemples (ex: os des ailes de chauve-souris vs insectes) pour identifier les caractères homologues et les caractères analogues.

• During l'atelier de construction collaborative d'un arbre, watch for des élèves qui pensent que l'ancêtre commun est une espèce encore vivante ou retrouvable dans les fossiles.

  Demandez-leur de dessiner les ancêtres communs comme des nœuds sur l'arbre et de discuter pourquoi ces points représentent des hypothèses, pas des espèces réelles.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Cercle de recherche
• Penser-Partager-Présenter
• Rotation par ateliers
• Carte conceptuelle