La progression de la séquence sur la respiration

Document élaboré par Caroline Payre – Ecole d'Ozenay (71)
La respiration
NIVEAU : Cycle 3
NOMBRE DE SEANCES : 6
OBJECTIFS :
 de connaissance :
- comprendre ce qui se passe lors de l’inspiration et de l’expiration
- comprendre que l’amplitude thoracique (capacité des poumons) est variable d’un individu à un
autre
- cerner le trajet de l’air dans notre corps (l’air circule dans notre corps)
- reconnaître et nommer les organes composant l’appareil respiratoire
- avoir conscience que les échanges gazeux se font au niveau des alvéoles pulmonaires (passage
de l’air dans le sang)
- avoir conscience de la composition de l’air inspiré et de l’air expiré
 de méthode (savoir faire) :
- se poser des questions, émettre des hypothèses, écouter les autres, argumenter
- observer le réel
- comprendre le réel à partir d’un modèle
- trouver des informations à partir de documents
- interpréter le résultat d’une expérience
- rédiger un texte scientifique en utilisant le vocabulaire approprié (lien avec le français)
SEANCE
TEMPS
MATERIEL
GESTION DE LA
CLASSE
Un mètre ruban
S1
Réalisée
après une
séance
d’E.P.S
30 mn
L’ardoise
En collectif
Le TBI
CONTENUS
Après la séance d’endurance, l’enseignant deman
décrire ce qu'ils ressentent, et les modification
sur leur corps.
« Le cœur bat vite… »
« On respire plus vite, plus fort, on est essouff
Le maître orientera le questionnement des élève
sorties d’air, et sur leur relation aux mouvemen
moments :
- juste après un effort ;
- lorsque la respiration est redevenue « normale
- à un autre moment de la journée ou de la sema
respiration « habituelle ».
On s'attachera en particulier à vérifier que les
bien ce qui se passe au moment de la sortie d'ai
niveau de la cage thoracique. Le but est que cha
conscience :
- de sa propre respiration ;
- que celle-ci fonctionne de façon permanente, m
pas ;
-que les mouvements « volontaires » ne sont pas
efficaces : pour inspirer, les épaules n’ont pas à
ventre ne doit pas être rentré. Il conviendra ég
s’intéresser aussi à ce que l’on perçoit de la resp
quels en sont les signes extérieurs?
Lors d’une inspiration ou d’une expiration forcée
constatent d’abord que le volume du thorax « au
de leur inspiration, et « diminue » au cours de l'
Pour leur faire préciser ce constat, on peut prop
d’avoir recours à des mesures. Il leur faudra alo
procédure pertinente : que peut-on mesurer et
Mesurer le périmètre thoracique d’un ou deux é
Quelques élèves acceptent de se faire mesurer
En binôme
Faire réaliser les mesures par tous les enfants
Réaliser les mesures en situation de mouvement
s'impose : le seul fait de penser à expirer engen
plus ample que le mouvement naturel.
Traitement des données recueillies
Classement des représentations :
S2
Recueil des
représentati
ons
60mn
Feuille de QI initial :
Où va l’air que je
respire ? Dessine le
trajet de l’air dans
ton corps
En individuel
1) l’air reste dans le corps
2) l’air va partout dans le corps puis ressort par
3) l’air va dans le cœur puis ressort par le même
4) l’air va dans les poumons puis ressort par le m
5)l’air va dans le sang puis ressort par le même
6)l’air qui entre et l’air qui sort utilisent deux ch
Grandes affiches par
En groupe
Former des groupes homogènes et demande
S3
L’air circule
dans mon
corps
groupe.
mettre d’accord sur un schéma à dessiner sur u
TBI pour noter les
hypothèses.
En parallèle, on note les différentes hypothèses
A l'occasion de cette séance, on pourra explique
élèves que la démarche qu’ils viennent d’adopter
des chercheurs : ils se posent des questions, ils
hypothèses, ils comparent leurs idées, et ensuit
comment ils vont s'y prendre pour tester leurs
En binôme
On part à nouveau des représentations initiales
amène à vérifier si, comme certains le disent, «
et ressort par la bouche ».
Les élèves inspirent et expirent en fermant la b
même chose en se bouchant le nez. On en profit
qui se passe au niveau de la cage thoracique, en
sternum, puis sur le ventre.
En collectif
On observe un enfant en train de respirer : on c
de la cage thoracique, puis son relâchement.
On présente des radios aux élèves et on leur de
l’inspiration et l’expiration. Ils ajoutent des flèc
l’entrée et la sortie de l’air.
Si possible : On utilise un film vidéo montrant le
et d’expiration en radiographie. On observe la d
thoracique et des poumons lors de l’inspiration p
de la cage thoracique et la diminution des
poumons lors de l’expiration, l’abaissement et le
diaphragme.
En collectif
L’enseignant demande aux enfants :
Que faudrait-il faire pour savoir comment est c
de notre corps et donc pour savoir exactement
respire?
Les enfants formulent oralement de nombreuse
- Demander à un scientifique.
- Faire une dissection
- Regarder dans une encyclopédie, dans un livre
Internet...
- Chercher sur des radios ou des scanners…
Remarque : La question des dissections est touj
à aborder. Il conviendra d’expliquer que l’on a le
un animal mort mais qu'il n'est pas possible de d
humain.
À la suite de cette discussion, l'enseignant anno
observera l'intérieur du corps d'un animal à l’oc
prochaine séance. Les lèves devront alors, sur la
affichés, formuler les questions pour lesquelles
obtenir des réponses par la dissection
En collectif
Présentation de la fraisure à disséquer
-Qu’est-ce que c’est ?
-D’où provient cet appareil respiratoire ?
-Reconnaissez-vous quelques organes ?
Les enfants sont invités à décrire oralement ce
Livres documentaires
40 mn
Radio à l’inspiration et à
l’expiration
(Film vidéo)
15 mn
Cahier d’essais, ardoise
S4
L’appareil
75mn
Fraisure de porc ou
d’agneau
TBI avec nos
respiratoire
hypothèses
l’enseignant reformule la description et nomme
observés (trachée… lobes des poumons, cœur).
Les différents termes seront écrits sur le TBI
liste déjà établie antérieurement
Gants
Les enfants équipés de gants peuvent venir touc
organes.
On décrit les couleurs, l’aspect et on peut déjà
chacun des organes.
Bassine
Appareil photo
numérique
Le trajet
de l’air
En collectif
Ensuite l’enseignant soufflera, à l’aide d’une pail
Les poumon se gonflent.
Des enfants volontaires peuvent refaire la mani
de décrire ce qui se passe.
Les poumons dans lesquels on souffle se gonflen
blanc, ceux dans lesquels on ne souffle pas rest
Pour les enfants, à ce niveau de formulation, les
sacs. Afin de modifier cette fausse représentat
coupera un des deux poumons pour faire appara
L’enseignant (ou les enfants) dissèque(ent) ensu
respiratoire.
En individuel
Les enfants dessinent l’appareil respiratoire en
différents organes.
-extérieurement
-intérieurement
L’enseignant en profite pour circuler auprès de
montrer l’intérieur d’un poumon.
Feuilles de papier blanc
pour dessiner l’appareil
respiratoire
Schéma de l’appareil
respiratoire à légender
 Transposition au modèle humain.
S5
La
composition
de l’air
inspiré et
de l’air
expiré
75 mn
En individuel
On s’appuiera sur l’observation que les enfants o
sanguins dans les coupes des poumons pour abor
échanges gazeux. Une recherche documentaire
sur ce sujet, en prenant en compte le dispositif
s’insèrent les poumons.
Les enfants liront ainsi que c’est au niveau des a
que s’effectuent les échanges gazeux.
En groupe
L’air qui sort des poumons est-il le même que
entré ?
L’air expiré par la bouche ou le nez est plus chau
cela peut être constaté à l’aide d’un thermomèt
suivante : mesurer la température de l’air donc
c’est celle de l’air ambiant ;
- expirer sur le thermomètre : la température i
L’air expiré provoque la buée sur une vitre froid
l’on inspire n’en provoque pas : l’air expiré contie
plus humide.
Plusieurs étapes sont nécessaires au raisonneme
- Montrer que l’eau de chaux est troublée par d
en versant de l’eau gazeuse d’une bouteille indiq
ce gaz dissous
- Montrer que l’air ambiant normal ne trouble pa
introduisant de l’air dans celle-ci avec une serin
Documents présentant
les échanges gazeux
Thermomètre
Eau de chaux
Gants
Eau gazeuse
- Montrer que l’air expiré trouble l’eau de chaux
l’eau de chaux avec une paille.
On peut alors raisonnablement conclure que l’
CO2
Autre possibilité :Faire brûler une bougie dans d
l’air ambiant.
S6
Evaluation
30 mn
Feuille d’évaluation
Individuel
-Légender un schéma
-Expliquer le trajet de l’air dans notre corps
-Interpréter le résultat d’une expérience
SEANCE 1
 30 mn environ après la séance d’E.P.S
Première phase
Objectif : Comprendre ce qui se passe lors d’une inspiration et d’une expiration
Déroulement
♦ Consigne : En revenant de la séance d’endurance, « Décrivez ce que vous ressentez, ce que
vous observer sur votre corps, comment se modifie-t-il ? »
♦Recherche individuelle sur l’ardoise (ou le cahier d’essais)
♦Mise en commun :On donne quelques exemples de ce que l’on ressent, ce que l’on observe.
La maîtresse oriente le questionnement sur les entrées et les sorties d’air et sur les
modifications de la respiration (action) lors de la séance de sport:
1) avant l’effort
2) après l’effort
3) lorsque la respiration redevient normale
On prend conscience de ce qui se passe lorsque l’on respire. On s'attachera en particulier à
vérifier que les enfants ressentent bien ce qui se passe au moment de la sortie d'air,
notamment au niveau de la cage thoracique.
Le but est que chacun prenne conscience :
- de sa propre respiration
- que celle-ci fonctionne de façon permanente, même s’il n’y pense pas
Conclusion / Institutionnalisation
 lors de l’inspiration le thorax se gonfle
 lors de l’expiration, il se dégonfle
Deuxième phase
Objectif : Mesurer l’amplitude thoracique
Déroulement
♦Regrouper les élèves par binômes
 réaliser des binôme avec enfants de même taille, de corpulence plus ou moins identique
Demander à chacun, à tour de rôle de réaliser une inspiration et une expiration forcée
(inhabituel).
Faire observer (ce qui savant déjà) par les autres ce qui se passe au niveau de la cage
thoracique :
 lors de l’inspiration le thorax se gonfle
 lors de l’expiration, il se dégonfle
Remarque : beaucoup de personnes respirent « à l’envers », le faire remarquer aux enfants.
♦ Consigne : Au sein de chaque binôme, vous allez mesurer, à l’aide du mètre ruban, le tour de
poitrine lors de l’inspiration forcée et lors de l’expiration forcée. Et notez vos résultats sur
l’ardoise.
Montrer l’exemple avec deux ou trois enfants
♦Recherche en groupe (binôme)
♦ Mise en commun: Chaque binôme vient présenter ses résultats qui sont regroupés dans un
tableau (TBI)
L’enseignant laisse commenter et débat se met en place.
 les mesures ont été mal faites, on devrait tous avoir les mêmes résultats
 c’est normal , on n’est pas tous pareils
- L’enseignant régule le débat :
Conclusion / Institutionnalisation
Chaque individu a une amplitude thoracique différente en fonction du volume d’air qu’il peut
inspiré dans ses poumons.
Trace écrite
Texte produit par les enfants
SEANCE 2  environ 1 heure
Objectif : Recueillir les RI des élèves
Déroulement
Phase 1 :
♦Consigne : Où va l’air que je respire ? Dessine le trajet de l’air dans ton corps.
♦Recherche individuelle sur feuille A4
♦ Mise en commun :Les productions des élèves sont affichées au tableau. On les regarde toutes
puis on essaie de les classer en fonction de leurs ressemblances. On obtient plusieurs groupes :
1) l’air entre par le nez ou la bouche et reste dans le corps
2) l’air entre par le nez ou la bouche, va partout dans le corps puis ressort par le même chemin
3) l’air entre par le nez ou la bouche, va dans le cœur puis ressort par le même chemin
4) l’air entre par le nez ou la bouche, va dans les poumons puis ressort par le même chemin
5) l’air entre par le nez ou la bouche, va dans le sang puis ressort par le même chemin
6) l’air qui entre et l’air qui sort utilisent deux chemin différent
Phase 2 :
♦Consigne : Au sein de chaque groupe, vous allez vous mettre d’accord sur le schéma à dessiner
et vous allez le dessiner sur une grande feuille blanche. Ces feuilles constitueront nos
hypothèses.
♦Recherche collective sur feuille A3
♦ Mise en commun :Les productions des groupes sont affichées au tableau. On les commente.
Chacune représente une de nos hypothèses et sera numérotée de 1 à 6
1) l’air entre par le nez ou la bouche et reste dans le corps
2) l’air entre par le nez ou la bouche, va partout dans le corps puis ressort par le même chemin
3) l’air entre par le nez ou la bouche, va dans le cœur puis ressort par le même chemin
4) l’air entre par le nez ou la bouche, va dans les poumons puis ressort par le même chemin
5) l’air entre par le nez ou la bouche, va dans le sang puis ressort par le même chemin
6) l’air qui entre et l’air qui sort utilisent deux chemin différent
On demande ensuite aux enfants comment on va s’y prendre pour valider ou non nos hypothèses.
SEANCE 3  environ 1 heure
Phase 1
Objectif : Prendre conscience que l’air circule dans notre corps
Déroulement :
On part à nouveau des représentations initiales des élèves et on les amène à vérifier si, comme
certains le disent :
« L’air entre par le nez et ressort par la bouche ».
♦Consigne : « Vous allez inspirer et expirer en fermant la bouche puis vous ferez la même chose
en vous bouchant le nez »
On en profite pour observer ce qui se passe au niveau de la cage thoracique, en posant la main
sur le sternum, puis sur le ventre (on constate la dilatation de la cage thoracique, puis son
relâchement).
♦Réalisation par binôme
♦Mise en commun
On fait le point sur ce qui vient d’être fait au sein de chaque binôme.
On présente des radios aux élèves (sur TBI) et on leur demande de retrouver celle qui
correspond à l’inspiration et celle qui correspond à l’expiration.
Ils ajoutent des flèches pour indiquer l’entrée et la sortie de l’air.
Si possible : On utilise un film vidéo montrant les phases d’inspiration et d’expiration en radiographie. On observe la
dilatation de la cage thoracique et des poumons lors de l’inspiration puis le relâchement de la cage thoracique et la
diminution des
poumons lors de l’expiration, l’abaissement et le soulèvement du diaphragme.
Conclusion / Institutionnalisation
L’air circule dans notre corps. Il entre par le nez ou la bouche et ressort de la même manière
(par le même chemin)  On peut invalider l’hypothèse 1
Trace écrite
Texte produit par les enfants
Phase 2
Objectif : Mettre en place une démarche d’investigations
Déroulement :
♦Consigne : « Comment faire pour savoir ce qui se passe dans notre corps lors de la respiration,
que fait l’air entre le moment où il entre et celui où il sort ? »
On en profite pour observer ce qui se passe au niveau de la cage thoracique, en posant la main
sur le sternum, puis sur le ventre (on constate la dilatation de la cage thoracique, puis son
relâchement).
♦Débat collectif
Les enfants formulent oralement de nombreuses possibilités :
- Demander à un scientifique.
- Faire une dissection
- Regarder dans une encyclopédie, dans un livre de sciences, sur Internet...
- Chercher sur des radios ou des scanners…
Remarque : La question des dissections est toujours un sujet délicat à aborder. Il conviendra
d’expliquer que l’on a le droit de disséquer un animal mort mais qu'il n'est pas possible de
disséquer un corps humain.
À la suite de cette discussion, l'enseignant annoncera qu'on observera l'intérieur du corps d'un
animal à l’occasion de la prochaine séance. Les lèves devront alors, sur la base des dessins
affichés, formuler les questions pour lesquelles ils pensent pouvoir obtenir des réponses par la
dissection
SEANCE 4  environ 1h15
Phase 1
Objectif : Reconnaître et nommer les organes (visibles) de l’appareil respiratoire
Déroulement :
Présentation de la fraisure de porc (ou d’agneau)
♦Consigne : « D’où provient cette fraisure ? Qu’est-ce que c’est ? Que reconnaissez-vous ? »
♦Discussion collective :
Les enfants sont invités à décrire oralement ce qu'ils observent, l’enseignant reformule la
description et nomme les éléments observés (œsophage, trachée… lobes des poumons, cœur).
Les différents termes seront écrits sur le TBI pour compléter la liste déjà établie
antérieurement. Les élèves seront notamment amenés à
- identifier la graisse sur le cœur ;
- noter la différence de couleur et de toucher entre trachée ou bronches (tuyaux durs avec des
anneaux) et vaisseaux sanguins (tuyaux mous et
blancs) ;
- observer les lobes des poumons et les étaler pour en repérer la forme. Ils seront ainsi en
mesure de répondre à la question : « Comment sont faits les poumons, en extérieur ? » (en
attendant d’observer l’intérieur et de voir où va l’air qui y est entré !)
Après avoir décrit le visuel, on va décrire ce que l’on ressent au toucher :
Les enfants équipés de gants peuvent venir toucher les différents organes.
 On décrit les couleurs, l’aspect et on peut déjà envisager le rôle de chacun des organes.
♦Consigne : « Vous allez dessiner ce que vous voyez (extérieur de l’appareil respiratoire) »
♦Réalisation individuelle des dessins + légende
Phase 2
Objectifs : Cerner le trajet de l’air dans notre corps
Nommer les organes (internes) de l’appareil respiratoire
Déroulement :
Ensuite l’enseignant souffle, à l’aide d’une paille, dans la trachée. Les poumon se gonflent.
Des enfants volontaires peuvent refaire la manipulation en essayant de décrire ce qui se passe.
- Les poumons dans lesquels on souffle se gonflent et deviennent blanc, ceux dans lesquels on ne
souffle pas restent roses.
- Les poumons ne se gonflent pas comme un ballon ou comme un sac.
- Le cœur ne gonfle pas lorsque l’on insuffle de l’air dans les poumons ; il est soulevé lorsque
ceux-ci sont en mouvement.
- Les poumons se vident tout seuls, sans aide. Toutefois on ne peut rien en déduire concernant
nos propres poumons, puisque les organes observés ne font plus partie d’un organisme vivant et
qu’il a fallu les gonfler artificiellement. Une fois gonflés, nos poumons peuvent se vider
passivement car ils sont élastiques.
L'enseignant rappellera aux élèves qu'ils ont représenté les poumons sous la forme de sortes de
poches contenant de l'air. Pourtant, ils ont observé qu’ils ne se remplissaient pas comme un sac.
Comment faire à présent pour savoir?
Il faut couper pour voir dedans !!
L’enseignant dissèque ensuite l’appareil respiratoire.
L'enseignant engage une pointe de ciseaux dans la trachée puis coupe le long de cette voie
respiratoire. Il fait décrire ce qui est découvert et nomme les conduits observés.
La dissection permet de montrer que la trachée se divise en deux bronches.
À chaque bifurcation, une direction est choisie et poursuivie ainsi jusqu'à l'extrémité visible des
voies respiratoires. On peut constater que la paroi des conduits respiratoires est assez rigide
(c'est du cartilage), et que leur taille diminue au fur et à mesure de l'avancée de la
dissection.
L'enseignant ouvre ainsi plusieurs voies respiratoires. Les enfants découvrent que l'ensemble
des voies ainsi « disséquées » forme un ensemble très ramifié, un peu comme les branches d'un
arbre. Ils constatent que le poumon n'est pas une poche.
On coupe ensuite la pointe d'un lobe pulmonaire pour examiner l'intérieur d'un poumon.
En soufflant de l'air dans les bronchioles, on peut observer les extrémités des voies
respiratoires qui gonflent : ce sont les sacs alvéolaires, où se trouvent les alvéoles, qui ferment
les voies respiratoires. On procédera à une deuxième coupe transversale de la pointe d’un
poumon pour obtenir une tranche de 2 cm d’épaisseur. On observera alors les sections
des bronchioles sur les deux faces, à l’œil nu (et à la loupe)
À la loupe, on notera qu’ils décrivent des petits tuyaux (certains contiennent du sang, d'autres
sont dépourvus de sang) : il y a donc côte à côte de très petits vaisseaux sanguins et de très
petites conduites d’air, les bronchioles.
♦Consigne : « Vous allez dessiner ce que vous voyez (intérieur de l’appareil respiratoire) et
nommer les différents organes»
♦Réalisation individuelle des dessins + légende
Conclusion / Institutionnalisation
Trace écrite
Dessins (intérieur et extérieur de l’appareil respiratoire)
Texte retraçant le trajet de l’air dans le corps
SEANCE 5  environ 1h15
Phase 1
Objectif : Comprendre que des échanges gazeux ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires
Déroulement :
♦Etude de documents
♦Consigne : « Quelle interprétations peux-tu faire de ces documents ? »
♦Recherche individuelle
♦Discussion collective animée par l’enseignant
Conclusion / Institutionnalisation
Des échanges gazeux ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires
Trace écrite
Texte produit par les enfants
Phase 2
Objectif : Comprendre que l’air inspiré et l’air expiré sont de composition différente.
Déroulement :
♦Consigne : « L’air qui sort des poumons est-il le même que celui qui y est entré ? »
♦Discussion collective : on note les différentes hypothèses sur TBI.
♦Recherche en groupe
1 - Mesurer la température de l’air inspiré (l’air ambiant) et de l’air expiré
- expirer sur le thermomètre : la température indiquée augmente.
 L’air expiré par la bouche ou le nez est plus chaud que l’air inspiré.
2- Souffler sur un vitre froide (ou un miroir) .
L’air expiré provoque la buée sur une vitre froide alors que l’air que l’on inspire n’en provoque
pas.
 L’air expiré contient plus d’eau, il est plus humide.
3- Expérience avec l’eau de chaux
- Montrer que l’eau de chaux est troublée par du CO2, par exemple en versant de l’eau gazeuse
d’une bouteille indiquant la présence de ce gaz dissous (mise en évidence au préalable, en groupe
classe, des propriétés de l’eau de chaux)
- Montrer que l’air ambiant normal ne trouble pas l’eau de chaux en
introduisant de l’air dans celle-ci avec une seringue
- Montrer que l’air expiré trouble l’eau de chaux en soufflant dans l’eau de chaux avec une paille.
L’air expiré contient du CO2
Autre possibilité :Faire brûler une bougie dans de l’air expiré ou dans l’air ambiant.
♦Mise en commun : on en déduit la composition de l’air inspiré et celle de l’air expiré
♦Réalisation individuelle des dessins d’expérience + légende
Conclusion / Institutionnalisation
L’air inspiré et l’air expiré sont de composition différente.
Trace écrite
Dessins des expériences + interprétations.
Texte produit par les enfants.
SEANCE 6 : Evaluation  environ 30 minutes
Objectif : Vérifier les acquis des élèves
Exercices
♦Légender des schémas de l’appareil respiratoire
 extérieur
 intérieur
♦Expliquer le trajet de l’air dans notre corps
♦Interpréter un résultat d’expériences