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S V T4
SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE
e
Directeur d’ouvrage
André Duco
ME
PROGRAM
NOUVEAU
2009
Auteurs
Laure Ayrinhac, Sabine Bobée, Gérard Chapron,
Fatima El Aziz Khalil, Yann Esnault, Clara Etner,
Hervé Froissard, Camilia Hasnaoui, Jean-Jacques Mangier,
Rudy Monnier, Lise Schroun, Gilles Thomas, Aurélie Zwang
SOMMAIRE
• Partie A REPRODUCTION SEXUÉE ET MAINTIEN DES ESPÈCES
DANS LES MILIEUX
Chapitre 1 La reproduction sexuée des êtres vivants
Chapitre 2 Reproduction sexuée et conditions
des milieux de vie
Couverture : © JH Editorial / Minden Pictures / Globio / Katherine Feng
• Partie B LA TRANSMISSION DE LA VIE CHEZ L’HOMME
Chapitre 1 Devenir un homme, devenir une femme
Chapitre 2 La formation d’un nouvel être humain
Chapitre 3 Choisir d’avoir ou nom un enfant
• Partie C RELATIONS AU SEIN DE L’ORGANISME
Chapitre 1 L’organisme en mouvement
Chapitre 2 Les perturbations du système nerveux
Chapitre 3 Le déclenchement des transformations
du corps à la puberté
• Partie C L’ACTIVITÉ INTERNE DU GLOBE
Chapitre 1 Les séismes
Chapitre 2 Le volcanisme
Chapitre 3 La structure externe de la Terre
Chapitre 4 Les mouvements des plaques lithosphériques
Chapitre 5 L’Homme face aux risques géologiques
© Éditions Belin 2011
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Ce livre du professeur a été réalisé pour expliciter
les choix pédagogiques et scientifiques du manuel de SVT 4e. Il suit le découpage du manuel, en
démontre la conformité par rapport au programme
officiel, et surtout explique la démarche pédagogique voulue par les auteurs. Les enseignants y
trouveront des pistes de travail pour la classe et
l’ensemble des compétences méthodologiques
visées pour les activités pédagogiques et les exercices du manuel.
Des fiches photocopiables avec exercices complémentaires et schémas « muets », des documents et
des compléments d’informations sont disponibles
sur le site du manuel de SVT 4e (voir l’adresse cidessous et la liste au dos du présent ouvrage).
Livre du professeur téléchargeable gratuitement
sur le site du manuel de SVT 4e :
www.libtheque.fr/svtcollege
8, RUE FÉROU, 75278 PARIS CEDEX 06
WWW.EDITIONS-BELIN.COM
A
e
Parti
Reproduction sexuée et maintien
des espèces dans les milieux
Programme officiel : « Reproduction sexuée et maintien des espèces dans les milieux »
(répartition conseillée : 10 %)
• Objectifs scientifiques :
« Il s’agit :
– de parvenir à une généralisation concernant la reproduction sexuée ;
– de mettre en relation les conditions de reproduction sexuée et le devenir d’une espèce dans les milieux ;
– d’enrichir la classification, amorcée en classe de sixième, avec les nouvelles espèces rencontrées
et ainsi de renforcer l’idée de biodiversité et de préparer l’approche du concept d’évolution. »
• Objectifs éducatifs : « Cette partie contribue à l’éducation pour un développement durable, puisque les activités
humaines influent sur les caractéristiques des milieux et donc sur la reproduction sexuée et le devenir des espèces. »
Connaissances du programme
Correspondance avec le manuel
« Reproduction sexuée et maintien des espèces
dans les milieux »
Partie A : Reproduction sexuée et maintien des espèces
dans les milieux
Cohérence verticale :
Fiches 4 et 7 (cycles 2 et 3) ; espèce, classification des êtres vivants,
colonisation du milieu par les végétaux (6e) ; conditions de vie et
répartition des êtres vivants dans l’environnement (6e et 5e).
x
Je m’interroge pour commencer (pp. 10-11 du manuel de l’élève)
x
Ce que je sais déjà (p. 12 du manuel de l’élève)
La reproduction sexuée animale comme végétale comporte l’union
d’une cellule reproductrice mâle et d’une cellule reproductrice femelle.
Le résultat de la fécondation est une cellule-œuf à l’origine d’un
nouvel individu.
L’union des cellules reproductrices mâle et femelle a lieu dans le
milieu ou dans l’organisme.
x
Chapitre 1. La reproduction sexuée des êtres
vivants
(pp. 13-26 du manuel de l’élève)
x
Unité 1. La fécondation externe à l’origine d’un nouvel individu
x
Unité 2. La fécondation interne à l’origine d’un nouvel individu
x
Unité 3. Des mécanismes pour favoriser la fécondation
x
Chapitre 2. Reproduction sexuée et conditions
des milieux de vie
(pp. 27-41 du manuel de l’élève)
x
Unité 1. Reproduction sexuée et milieux de vie
x
Unité 2. Reproduction sexuée et ressources alimentaires
x
Unité 3. Influence de l’Homme sur la reproduction sexuée
La reproduction sexuée permet aux espèces de se maintenir dans un
milieu.
Les conditions du milieu influent sur la reproduction sexuée et donc
sur le devenir d’une espèce.
L’Homme peut aussi influer sur la reproduction sexuée, et ainsi porter
atteinte, préserver ou recréer une biodiversité.
2
1
1
La reproduction sexuée des êtres vivants
La fécondation externe à l’origine d’un nouvel individu
(pp. 14-15 du manuel de l’élève)
Capacités du programme
Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Observer, recenser et organiser des informations permettant de
reconnaître une reproduction sexuée à l’origine d’un nouvel individu.
– Observer, recenser et organiser des informations afin de
distinguer une fécondation interne et une fécondation externe.
– Effectuer un geste technique en réalisant une observation
microscopique de cellules reproductrices et/ou d’une fécondation.
– Observer, recenser et organiser des informations
afin de placer un être vivant dans la classification.
Conseils et suggestions
– Les élèves utiliseront leurs acquis de 6e sur la reproduction sexuée, les cycles de vie et la classification
générale des êtres vivants.
– Ce chapitre généralise la reproduction sexuée, en la recentrant sur la notion essentielle de fécondation, union
de deux cellules reproductrices à l’origine de la celluleœuf. On insistera sur la nécessaire distinction entre cellule-œuf et œuf.
– On privilégie l’expression « cellules reproductrices » à
« spermatozoïdes » et « ovules ».
– L’étude du développement et des stades larvaires
n’est pas au programme, de même que la parthénogenèse, l’hermaphrodisme et la double fécondation chez
les végétaux.
– Dans cette unité, on utilise l’omble de fontaine pour
illustrer la reproduction externe chez un animal aquatique. Autre exemple, le fucus qui n’est pas un végétal
au sens strict, mais fait partie de la « lignée végétale »
(voir l’article de M.-A. Selosse, « Animal ou végétal ? »,
Pour la Science, décembre 2006). Nous avons choisi cet
exemple pour sa simplicité.
– L’observation de la libération des cellules reproductrices chez l’omble de fontaine et le fucus permet de
mettre en évidence les caractéristiques de la fécondation externe (doc. 1 à 7).
– L’observation des cellules reproductrices et de la
fécondation chez le fucus sont deux manipulations
réalisables en classe (doc. 5 à 7).
– La définition de la fécondation se limite dans cette partie à « l’union d’une cellule reproductrice mâle et d’une
cellule reproductrice femelle ». La notion de fécondation
sera précisée dans la partie B du manuel (voir p. 65 du
manuel), où l’on insistera aussi sur le fait que les cellules
reproductrices sont des cellules.
– Observer la libération des cellules reproductrices
et en déduire le lieu de la fécondation (doc. 1 à 7).
– Observer les cellules reproductrices et réaliser
la fécondation du fucus (doc. 5 à 7).
– Classer l’omble de fontaine (doc. 1).
– L’atelier « Des métiers en relation avec la reproduction » (p. 22 du manuel de l’élève) permet de découvrir des métiers en relation avec cette partie du
programme. L’atelier « Des crapauds en caleçon »
(p. 23 du manuel) permet de prolonger cette unité en
exploitant des expériences qui montrent le rôle des
cellules reproductrices dans la reproduction.
Exploitation des documents par les activités
1 Doc. 1 (S’informer à partir de documents). L’omble
de fontaine est un poisson à nageoires rayonnées,
car il a un squelette et des nageoires avec des rayons.
2 Doc. 2, 3 et 7 (S’informer à partir de documents).
Pour les deux espèces, les cellules reproductrices mâles
sont très petites. Les cellules reproductrices femelles
sont plus grosses et rondes.
3
Doc. 7 (Communiquer par un dessin).
ovule
noyau
spermatozoïde
La fécondation chez le fucus
Doc. 1 à 3, 5 et 6 (S’informer à partir de documents). Chez ces deux espèces, les cellules reproductrices sont libérées dans le milieu extérieur (dans l’eau).
La fécondation se fait dans l’eau, elle est donc externe.
5 Doc. 4 et 7 (S’informer à partir de documents).
Le résultat de la fécondation chez l’omble de fontaine et
chez le fucus est la formation d’une cellule-œuf qui deviendra ensuite un nouvel individu.
4
A • Chapitre 1 • La reproduction sexuée des êtres vivants
3
6 En conclusion (Organiser et communiquer).
La fécondation externe a lieu hors de l’organisme de la
2
femelle. Les cellules reproductrices sont émises dans le
milieu extérieur (dans l’eau), où la fécondation a lieu.
La fécondation interne à l’origine d’un nouvel individu
(pp. 16-17 du manuel de l’élève)
Capacités du programme
Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Observer, recenser et organiser des informations permettant de reconnaître une reproduction sexuée à l’origine d’un
nouvel individu.
– Observer, recenser et organiser des informations afin de distinguer une fécondation interne et une fécondation externe.
– Observer, recenser et organiser des informations afin de
placer un être vivant dans la classification.
– Observer et comprendre l’accouplement d’animaux d’élevage
(doc. 1 à 8).
– Identifier le lieu de la fécondation (doc. 2, 5 et 7).
– Observer le résultat de la fécondation (doc. 3, 4,6 et 8).
– Classer le bombyx et la poule (doc. 1 et 5).
Conseils et suggestions
– Dans cette unité, on utilise le bombyx éri et la poule
pour illustrer la fécondation interne.
– Le bombyx éri est facile à élever et le dimorphisme
sexuel est marqué. Il est aisé de se procurer des œufs
(auprès de l’OPIE). De plus, les adultes ne se nourrissent
pas et les chenilles mangent du troène que l’on trouve
même en hiver, ce qui rend l’élevage facile tout au long de
l’année. Le cycle de vie de ce papillon dure 2,5 à 3 mois.
– L’observation de l’accouplement chez la poule permet
aux élèves de déduire le lieu de rencontre des cellules
reproductrices et donc les caractéristiques de la fécondation interne.
Exploitation des documents par les activités
1 Doc. 1 et 5 (S’informer à partir de documents).
Le bombyx éri possède un squelette externe et 3 paires
de pattes articulées, c’est un insecte. La poule possède
un squelette interne, un squelette d’os, 4 membres, des
plumes : c’est un oiseau.
2
4
Doc. 2 à 4 (S’informer à partir de documents).
3 Doc. 5 à 8 (S’informer à partir de documents).
Les cellules reproductrices femelles sont libérées dans
le corps de la poule, les cellules reproductrices mâles
sont aussi libérées dans le corps de la femelle grâce à un
accouplement. La fécondation se fait donc dans le corps
de la femelle, elle est interne.
4 Doc. 5 et 7 (S’informer à partir de documents).
• Les spermatozoïdes passent des testicules du
coq dans des conduits, puis passent dans l’appareil
reproducteur de la poule grâce à l’accouplement.
Ils remontent dans l’oviducte jusqu’à l’ovule. Un seul
spermatozoïde fécondera l’ovule.
• Les deux cellules reproductrices assurent la fécondation.
Doc. 3 et 4, 6 et 8 (S’informer à partir de
documents). Le résultat de la fécondation est la formation
d’une cellule-œuf qui donnera ensuite un nouvel individu.
5
6 En conclusion (Organiser et communiquer).
La fécondation interne a lieu dans l’organisme de la
femelle. Elle nécessite un accouplement qui permet de
rapprocher une cellule reproductrice mâle et une cellule
reproductrice femelle.
3
Des mécanismes pour favoriser la fécondation
Capacités du programme
– Observer, recenser et organiser des informations montrant
l’attraction des cellules reproductrices.
– Effectuer un geste technique en réalisant une observation
microscopique de cellules reproductrices et/ou d’une fécondation.
– Observer, recenser et organiser des informations afin de
placer un organisme vivant dans la classification.
Conseils et suggestions
– Cette unité vise à montrer l’attraction des cellules reproductrices chez l’oursin et l’attraction du tube pollinique chez une plante à fleur.
– Précisons qu’il n’existe pas d’expérience simple réalisable en classe montrant l’attraction des spermatozoïdes par les ovules d’oursin. L’expérience souvent
présentée dans les manuels scolaires (2 gouttes déposées sur une lame mince et observation du passage des
spermatozoïdes vers la goutte contenant les ovules)
est contestée par les scientifiques (expérience non reproductible). L’eau dans laquelle ont macéré les ovules
induit cependant l’agglutination des spermatozoïdes :
le phénomène s’observe chez Paracentrotus lividus et
Arbacia lixula, mais ne constitue néanmoins pas une
preuve scientifique du chémotactisme chez ces deux
espèces ; une des interprétations est qu’il se produit une
réaction entre des glycoprotéines entourant les ovules
(les antifertilisines) et des récepteurs de surface sur les
spermatozoïdes (les fertilisines). En revanche, le chémotactisme a été effectivement démontré chez une espèce
américaine, Arabacia punctulata, sans doute l’espèce la
plus étudiée. C’est l’expérience qui est reproduite doc. 3.
– L’hermaphrodisme n’est pas au programme, mais
l’exemple du lis n’est pas nouveau pour les élèves
(classe de 6e).
– L’expérience de germination des grains de pollen
(doc. 6) est réalisable en classe et permet un travail en
autonomie des élèves. Les résultats sont observables à
la loupe binoculaire. On réinvestira les acquis de 6e sur la
reproduction sexuée des plantes à fleurs.
– Rappel : le grain de pollen et l’ovule ne sont pas les cellules reproductrices ; celles-ci se forment à l’intérieur du
grain de pollen germé et à l’intérieur de l’ovule. La notion
de double fécondation chez les plantes à fleurs n’est pas
au programme.
– Les ateliers « Chérie comme tu sens bon ! » et
« Apprendre à reconnaître le chant des grillons ! »
offrent un prolongement à l’unité (limitée à l’attraction des
cellules reproductrices, conformément au programme)
en montrant comment la fécondation peut aussi être facilitée par la rencontre des individus.
(pp. 18-19 du manuel de l’élève)
Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Comprendre des mécanismes qui favorisent la fécondation
à l’échelle des cellules reproductrices (doc. 1 à 6).
– Placer un être vivant dans la classification (doc. 1).
– Construire un tableau de synthèse (doc. 1 à 7).
Exploitation des documents par les activités
1 Doc. 1 et 4 (S’informer à partir de documents).
L’oursin est un animal qui a un squelette dans la peau.
C’est un échinoderme. Le lis est un végétal vert, qui a des
tiges, des feuilles et des fleurs. C’est une plante à fleurs.
Doc. 2 (Raisonner). On veut vérifier que les cellules
reproductrices se rencontrent et se fécondent dans l’eau.
2
Doc. 3 (Raisonner à partir d’expériences). On voit que
les spermatozoïdes se regroupent autour de la pipette qui
a contenu des ovules. Par contre, ils ne se regroupent pas
autour de la pipette remplie d’eau de mer. On en conclut
que les spermatozoïdes sont attirés par une substance
émise dans l’eau de mer par les ovules d’oursin.
3
Doc. 4 à 6 (S’informer à partir de documents).
• On voit qu’en l’absence d’ovaire, les grains de pollen
germent, mais les tubes polliniques partent dans tous les
sens. Par contre, en présence de la tranche d’ovaire, les
tubes polliniques sont attirés par celle-ci. Le pollen est
déposé au niveau de l’extrémité du pistil, donc à distance
de l’ovaire.
• Le tube pollinique permet la rencontre entre une cellule
reproductrice mâle (contenue dans le grain de pollen) et
une cellule reproductrice femelle (contenue dans l’ovule).
4
5
En conclusion (Organiser et communiquer).
Oursin
Lis
Type de
fécondation
Externe
Interne
Ce qui
favorise la
fécondation
La fécondation
est favorisée
par l’attraction
des cellules
reproductrices.
Le tube pollinique amène
les cellules reproductrices
mâles (contenues dans le
pollen) au contact des cellules reproductrices femelles
(contenues dans l’ovule).
A • Chapitre 1 • La reproduction sexuée des êtres vivants
5
(pp. 24-25 du manuel de l’élève)
Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 24 du manuel de l’élève) et le corrigé de l’exercice
guidé (p. 26) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 218). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique
« J’applique mes connaissances » et de l’exercice d’application de la rubrique « Méthode ».
4 PISA La reproduction du corail
c.
A Ovule
Raisonner à partir d’un texte. Cet exercice réinvestit les
connaissances acquises dans les 3 unités. L’élève doit
retrouver le mode de fécondation d’une espèce qu’il ne
connaît pas et raisonner.
membrane
B Spermatozoïde
membrane
noyau
cytoplasme
Réponses attendues :
1. a. 2 ; b. 2.
2. L’émission simultanée des cellules reproductrices permet
de donner plus de chance à la fécondation. Si ce n’était pas
le cas, les cellules reproductrices se perdraient dans l’océan
sans jamais se rencontrer. Le fait qu’il y en ait beaucoup
donne aussi plus de chance à la fécondation de se produire.
5 La reproduction de la grenouille rousse
cytoplasme
flagelle
d. Le résultat d’une fécondation est la formation d’une
cellule-œuf, à l’origine d’un nouvel individu.
7 La reproduction de quatre animaux
…xtraire des informations d’un texte et raisonner. Cet
exercice se rapporte aux unités 1 et 3. L’élève doit retrouver le mode de fécondation de la grenouille rousse et
retrouver les comportements qui favorisent la rencontre
des cellules reproductrices.
…xtraire des informations de textes et raisonner. Cet exercice permet un prolongement des unités 1 et 2. L’élève
doit replacer les 4 animaux dans la classification des animaux et, grâce à des informations et à des photos, il doit
déduire le mode de fécondation des animaux.
Réponses attendues :
Réponses attendues :
a. Le mâle libère des cellules reproductrices mâles, des
spermatozoïdes.
b. La fécondation est externe car les cellules reproductrices sont libérées dans l’eau, où la fécondation a lieu.
c. Les mâles coassent pour attirer les femelles. De plus,
même si la fécondation est externe, il y a accouplement.
Cela permet aux ovules d’avoir plus de chance d’être
fécondés. Le mâle arrose les ovules au fur et à mesure
que la femelle les pond. Ils seront certainement fécondés en grand nombre.
6 Les cellules reproductrices
Groupe de classification
Type de fécondation
Cerf
Mammifère
(on voit les poils)
Interne
(accouplement)
Marsouin
commun
Mammifère
(la femelle allaite)
Interne
(accouplement)
Truite
commune
Poisson à nageoires
rayonnées
(nageoires à rayons)
Externe
(dans l’eau)
Roussette Poisson à squelette
cartilagineux
(squelette cartilagineux)
Interne
(accouplement)
8 9 J’apprends à formuler et à tester une
hypothèse (Méthode)
Réaliser un dessin scientifique. Cet exercice réinvestit
les connaissances à propos des cellules reproductrices
et de leur taille.
Exercice guidé : voir le corrigé p. 218 du manuel de l’élève.
Réponses attendues :
Réponses attendues pour l’exercice d’application :
a. La cellule reproductrice représentée en 1 est une
cellule reproductrice femelle, soit un ovule. Celle représentée en 2 est une cellule reproductrice mâle, soit un
spermatozoïde.
b. Taille de l’ovule : 60 mm/600 = 0,1 mm. Taille du spermatozoïde : 50 mm/3 000 = 0,017 mm.
a. On cherche à savoir ce qui attire les vers luisants mâles.
b. Je suppose que les mâles sont attirés par l’abdomen
luminescent (le lampion) de la femelle.
c. L’élève peut schématiser, en s’inspirant de l’exercice 8,
une femelle sous un carton et une femelle sous un bocal
en verre, avec des mâles autour dans les deux cas.
d. Si l’hypothèse est validée (si les mâles sont bien attirés
par le lampion de la femelle), ils voleront vers la femelle
sous le bocal en verre, pas vers celle sous le carton.
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