Détermination expérimentale de la taille d’une molécule de lipide FORFOR 2011 – Sciences 2ème degré Détermination expérimentale de la taille d’une molécule de lipide Françoise Mernier - Delphine Hanus Haute Ecole Blaise Pascal

Références au programme FT2 : Mener à bien une recherche expérimentale CG2: Contexte : situation concrète Finalités : élaboration de nouveau concepts, découverte et validation de lois et de théories

Références au programme Savoirs Thème 1 - La masse des atomes et des molécules   ordres de grandeurs (intéressant) Thème 4 - Les liaisons chimiques  molécules polaires et apolaires et leur comportement (spécifique) Thème 5 - Introduction à la chimie organique Savoir-faire  utiliser correctement la verrerie de laboratoire (Berlin vs Erlenmeyer, précision du matériel gradué)  développer l’esprit scientifique (reproductibilité, sources d’erreur)  rédiger un rapport de laboratoire  utiliser l’outil mathématique

« Ne fais pas comme je t’ai montré, fais avec ce que je t’ai montré » Séquence proposée Pré-requis 1er degré et/ou 3ème année Installation des ressources Tâche – Chimie 4ème Sciences générales « Ne fais pas comme je t’ai montré, fais avec ce que je t’ai montré » Variantes de la tâche – Chimie 4ème Sciences de base Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience. Evaluation Liens avec les autres points de matière

Pré-requis 1er degré et/ou 3ème année Mélanges homogène/hétérogène   l’huile est insoluble dans l’eau et se répand en surface  l’acétone est soluble dans l’eau Changements de phase   l’acétone est un composé volatil Modèle moléculaire  Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience. Instruments et récipients  Distinction molécules inorganiques et molécules organiques

Installation des ressources - 1 « Il est possible de mesurer la taille d’un grain de couscous » Solution 1 : avec une latte millimétrée mais mesure imprécise Solution 2 : méthode indirecte permettant une mesure plus précise Manipulation en suivant un protocole  Annexe 1 OBJECTIFS Permet l’acquisition - du savoir (logique de raisonnement, sources potentielles d’erreurs et formule mathématique) - de savoirs faire (verrerie de labo et application de la formule) Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience. Modélisation de la manipulation pour rendre explicite le phénomène et le raisonnement

Démonstration par le professeur Installation des ressources - 2 « Une goutte d’huile non diluée a besoin d’une surface très grande pour s’étaler à la surface de l’eau » Démonstration par le professeur Installation des ressources - 3 « Il est possible de mesurer le volume d’une goutte de liquide »  écoulement un nbre défini de gouttes dans un pied gradué  nbre de gouttes correspondant à l’écoulement d’un volume défini Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience. Vérification par les élèves Rem. : si nécessaire, vérifier la non compressibilité des liquides

Gérer une tâche nécessite la mise en œuvre d’une démarche scientifique Problématiser, s’approprier la situation  La molécule est invisible à l’œil nu, une mesure directe est donc impossible  La taille des grains de couscous a été déterminée par mesure indirecte; la méthode de travail a été modélisée  Tâche à réaliser : Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience. « Il est possible de déterminer expérimentalement la taille d’une molécule d’huile  »

Tâche Recueillir et traiter des informations « Il est possible de déterminer expérimentalement la taille d’une molécule d’huile  » Recueillir et traiter des informations  matériel : boîte de Pétri, pipette graduée, spatule, papier noir plastifié, latte, Berlin de 200ml  composés chimiques : eau, talc, solution diluée d’huile de ricin dans l’acétone  document contenant les informations suivantes : l’huile est soluble dans l’acétone l’acétone est soluble dans l’eau l’acétone est volatil et s’évapore rapidement la poudre de talc se dépose à la surface de l’eau une goutte d’huile déposée sur une mince couche de talc à la surface de l’eau repousse le talc vers l’extérieur le protocole de laboratoire sur la détermination de la taille d’un grain de couscous Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience. Construire le mode opératoire et le tester

Tâche « Il est possible de déterminer expérimentalement la taille d’une molécule d’huile  » Communiquer  rapport de laboratoire objectif(s) matériel et composés chimiques mode opératoire (schémas expérimentaux) observations expérimentales et tableau des résultats expérimentaux exploitation des résultats expérimentaux conclusions et généralisation Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience.

Donner du sens au résultat obtenu

Détergent Assiette - poivre Vidéo de l’expérience http://www.dailymotion.com/video/x331o5_franklin_tech Animation présentant l’expérience de Franklin http://www.intellego.fr/soutien-scolaire-2nde/aide-scolaire-Chimie/ANIMATION-CHIMIE-25-L-experience-de-Franklin-(determination-de-la-taille-d-une-molecule)/31710

Décrire l’expérience à l’aide de schémas uniquement. Variante de la tâche Chimie 4ème Sciences générales, FT2 Expérimenter  défi identique mais guidance adaptée au temps imparti et au public Chimie 4ème Sciences de base, FT1 Décrire, expliquer, prévoir  le professeur réalise l’exp. dans un cristallisoir déposé sur un rétroprojecteur; les élèves complètent le rapport de laboratoire;  DEFI 1:  Expliquer à un élève absent comment déterminer la taille d’une molécule d’huile. Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience.  DEFI 2:  Décrire l’expérience à l’aide de schémas uniquement.

Partir des critères et identifier les indicateurs pertinents Evaluation de la tâche Partir des critères et identifier les indicateurs pertinents Associer les indicateurs utilisés habituellement aux critères proposés Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience.

Evaluation de la tâche Critères Indicateurs respect des consignes de sécurité et du matériel comportement adéquat /2 rangement du matériel et nettoyage de sa table à la fin du laboratoire /1 2. manipulations (appropriation et investigation) élaboration du mode opératoire /3 analyse réflexive de la démarche à suivre /4 utilisation pertinente de la verrerie 3. rédaction du rapport de laboratoire (communication) respect des consignes de rédaction calculs interprétation des résultats - conclusions soin Total /20

Liens avec les autres points de matière Chimie   transposition de la tâche en 3ème année  chimie organique (6ème année) Biologie  faire un lien avec la microscopie et l’observation des cellules  grandeur cellules/molécules  lien avec la polarité de la double membrane lipidique (3ème et 4ème) Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience.

Wikipedia

Liens avec les autres points de matière Chimie   prolonger la démarche de modélisation vers le thème 2 « de la molécule à l’atome et à l’ion »  sensibilisation à la chimie organique (4ème et 6ème) Biologie  faire un lien avec la microscopie et l’observation des cellules  grandeur cellules/molécules  lien avec la polarité de la double membrane lipidique (3ème et 4ème)  faire émerger une échelle du vivant Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience.

Van In Bio 4, référentiel

Liens avec les autres points de matière Physique  chiffres significatifs (calcul d’erreur) Mathématiques  application de formules simples  transformation d’unité Dans le point savoir-faire, Comparer Berlin et Erlenmeyer devant le groupe de participants présenter les différents pieds gradués pour identifier le plus précis inviter les participants à initier une réflexion avec leurs élèves sur la pertinence de l’utilisation d’un matériel adapté à l’expérience.