par Pauline Henri
En classe de 5ème, l’étude de l’hérédité amène les élèves à s’interroger sur l’origine des caractères observables chez les êtres vivants. À ce niveau, il n’est pas encore question d’aborder en détail l’ADN ou les mécanismes moléculaires de la génétique. L’objectif est avant tout de faire comprendre qu’une information héréditaire existe et qu’elle est portée par un composant cellulaire particulier. La progressivité amènera ensuite à aborder les chromosomes, gène puis les mutation dans les niveaux suivants.
En 5ème les élèves peuvent comparer des caractères entre individus et observer des ressemblances familiales, mais ils ne peuvent pas réaliser eux-mêmes les expériences historiques qui ont permis d’identifier le noyau comme compartiment contenant l’information génétique.
L’idée a donc été de concevoir une application permettant de transformer une expérience historique de transfert de noyaux en une activité de manipulation interactive.
L’expérimentation virtuelle
La séance s’inscrit dans le thème « Le vivant et son évolution », avec pour objectif de comprendre comment les caractères observables d’un individu sont liés à une information héréditaire. Les notions de caractère, de phénotype et de caractère héréditaire ont été abordées en amont. La séance s’ouvre sur un questionnement : Dans quel composant cellulaire se trouve l’information héréditaire ?
Des rappels sur la composition de la cellule sont réalisés afin de remobiliser les connaissances : Noyau, Cytoplasme, Membrane plasmique.
Les expériences historiques de transfert de noyaux sont abordées sans en donner le résultat car ce sont les élèves qui vont réaliser numériquement des expériences de transfert de noyau et retrouver eux même les conclusions.
Présentation de l’application
L’application est disponible en ligne : https://heredite.daeden.fr/
L’élève entre son prénom et sa classe afin de personnaliser son parcours et de permettre le suivi de ses réponses.
Il accède alors à un dispositif de manipulation virtuelle mettant en scène deux moutons facilement identifiables par leur couleur : un mouton orange et un mouton bleu. À chacun de ces moutons est associée une cellule simplifiée ne comportant que trois éléments légendés :
- une membrane plasmique ;
- un cytoplasme ;
- un noyau.
L’élève peut alors prélever et recombiner librement ces différents constituants cellulaires. Il peut, par exemple, placer le noyau du mouton bleu dans le cytoplasme du mouton orange, ou tester d’autres combinaisons.
Une fois la cellule reconstituée, l’application génère immédiatement le mouton obtenu : celui-ci est soit bleu, soit orange selon l’origine du noyau utilisé.
L’élève peut recommencer l’expérience autant de fois qu’il le souhaite. Il peut tester différentes hypothèses, se tromper, modifier ses choix, comparer les résultats et vérifier si ses observations se répètent.
Après cette phase de manipulation, l’application conduit l’élève vers une question de synthèse :
« Quel est le composant de la cellule dont dépend le phénotype ? »
La réponse de l’élève est automatiquement envoyée dans une base de données Airtable.
Cette fonctionnalité offre à l’enseignant une vision immédiate des réponses de la classe et offre une mise en commun rapide des conclusions de chacun.
L’application propose donc un outil de manipulation, de réflexion et d’évaluation formative.
Ce que le numérique apporte à cette séance
L’intérêt du numérique ici permet de rendre manipulable une expérience qui ne pourrait pas être réalisée matériellement en classe de collège. C’est aussi l’occasion de parler avec les élèves de l’utilisation de modèles en sciences, utilisés justement dans des cas ou une manipulation n’est pas réalisable.
L’application offre plusieurs avantages pédagogiques :
- une démarche d’investigation
- la liberté de tester différentes hypothèses
- a possibilité de répéter les expériences autant de fois que nécessaire ⇒ Reproductibilité, autre concept intéressant à aborder.
L’élève devient acteur de la démarche scientifique, expérimente et construit lui-même la conclusion selon laquelle le noyau est le composant cellulaire portant l’information héréditaire.
La séance se conclue avec la mise en commun par un bilan répondant à la problématique de départ, identifiant le noyau comme compartiment cellulaire contenant l’information génétique.
Lien vers l’application :
