CRPE Académie de Lille - Session 1999

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sujet, corrigé (du formateur)

1er volet.(12 points)

Première partie : 8 points

1) Le document 1 représente vue tige fleurie de Giroflée :
a) Donnez un titre aux parties du document de lA à 1 E
b) Annotez les différents éléments de 1 F représentant une fleur en coupe transversale - vue de dessus - (à découper et coller sur la copie), donnez le rôle de chacun des éléments.

Question 1 notée sur 2 points.

2) Afiu d'obtenir l'élément 1 E, la pollinisation est nécessaire.
Le document 2 A parle d'une aide à la pollinisation.
a) Emettez des hypothèses quant aux aides extérieures à la fleur (documents 2 B - 2 C - 2 D ). Justifiez.
b) Analysez en une phrase chacun des documents 2 E - 2 F - 2G - 2 H.
c) A partir de vos hypothèses et de l'analyse précédente, recherchez les effets et les limites de ces aides extérieures,

Question 2 notée sur 2 points.

3) Représentez graphiquement les données du tableau du document 2 1. Analysez.

Question 3 notée sur 1,5 point.

4) On met à germer plusieurs lots identiques de graines, les uns à la lumière, les autres à l'obscurité, toutes les autres conditions étant exactement les mêmes pour tous les lots. Tous les 5 jours, on prélève l'un des lots placés à la lumière et l'un des lots placés dans l'obscurité. Pour chacun des deux on détermine la masse de matière sèche contenue dans les graines et les jeunes plantes qui en sont issues.
Les résultats exprimés en paumes de matière séche sont représentés sur le graphique du document 3.

Expliquez les variations de masses du lot de graitles mises à germer à la lumière.

Question 4 notée sur 2 points

5) A partir des données des questions précédentes, représentez sous la forme d'un schéma, le cycle de vie d'une plante à fleur.

Question 5 notée sur 0, 5 point.

NB. : le barème, donné à titre indicatif esr susceptible d'être modifié à la correction.

DOCUMENTS

1

2A
Texte de Rémy CHAUVIN : « Traité de Biologie de l'Abeille » Masson 68
Chez une grande quantité de plantes le pollen ne parvient pas de lui-même au pistil et par conséquent la graine ou le fruit ne se formera pas ou très mal, les carpelles des fruits pourront ne pas contenir de graines...
La raison de cette difficulté à former sans aide une graine ou un fruit peut venir de l'autostérilité comme chez les arbres fruitier. Un pommier ne peut se féconder avec son propre pollen, il lui faut celui d'un autre pommier. Ou encore les étamines sont très loin du pistil qui est au fond de la corolle ou ne peuvent l'atteindre par suite de la conformation de la fleur... Il arrive aussi que les végétaux soient dioïques, c'est à dire qu'il existe des pieds mâles et des pieds femelles séparés ; ou encore que le calice des fleurs femelles reste fermé plus longtemps que celui des fleurs mâles...

2B
Influence du mode de pollinisation, chez la févérole sur le rendement en graines (d'après Free, 1966).

Plantes sous cage sans insectes

Plantes en plein champ

Nombre de graines par plante

14,5

31,9

Masse de graines par plante (g)

10,0

21,4

2C
Influence de la présence d'abeilles sur la production grainière de Brassica sp. (d'après Sakharov, 1956) (Chou )

Méthodes de pollinisation utilisées

Pollinisation par saturation d'abeilles

Pollinisation libre

Auto-pollinisation

Production moyenne de par plante

46,6

0,9

0,1

Masse de1000 graines (en g)

4,8

2,0

très faible

Pourcentage de germination

96

64

0

2D


% de pollinisation cn fonction de la distance entre la source d'émission et le pistil récepteur (d'après Proctor et Yeo 73)

 

Remarque: le vent souffle dans la direction du pistil.

 

2E
Influence des insectes pollinisateurs sur la production grainiére de la carotte

plantes encagées

plantes libres

sans insectes

en présence de petits insectes

en présence d'abeilles domestiques

Production de graines (en kg / 40 ares)

58

205

381

322

2F
Influence de l'abeille domestique sur la production de graines de Cichorium intybus (chicorée)

distance entre le rucher et les cultures de Cichorium intybus

Nombre d'abeilles par m2

Poids moyen des graines par plante

300m

12

11g

3000m

6

7g

2G

2H


2I

Effet de la visite des abeilles sur la production en huile de tournesol (l'huile est fabriquée par pressage des graines de tournesol)

richesse en matière grasses en grammes par fleur

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

nombre de fleurs (60 fleurs étudiées toutes visitées par les abeilles)

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

2

6

10

4

14

10

7

4

nombre de fleurs (52 fleurs étudiées non visitées par les abeilles)

0

0

0

0

1

0

4

6

12

8

4

10

4

3

3

0

0

0

Remarque: ce que l'on appelle "fleur" chez le tournesol est en fait un capitule ou ensemble de fleurs élémentaires.

DOCUMENT 3



Les lettres A, B, C, D, E, correspondent aux différents états des lots à la lumière, présentés sur le dessin.

 

Deuxième partie : 4 points

Le document 4 constitue une production d'éléve à propos de volcan.
l) Quand obtient-on ce document ? Question 1 notée sur 0, 5 point.
2) Comment l'utiliseriez- vous ? Question 2 notée sur 1 point.
3) Y a-t-il des erreurs ? Si oui, rectifiez-les à votre niveau de formulation. Question 3 notée sur 2 points.
4) Donnez les deux grands types d'éruption volcanique considérés à l'école élémentaire. Question 4 notée sur 0, 5 point.

DOCUMENT 4

 

2ème volet (8 points)

l) Le document 5 résulte de l'expression orale d'enfants de cycle II répondant à la question : Que devient 1a fleur ?
a) Relevez les notions biologiques sous-jacentes. (Reprendre les numéros des affirmations comspondantes).
b) Comment le maître peut-il utiliser ces affirmations lors de sa préparation ? Dans sa démarche pédagogique ?

Question 1 notée sur 2 points.

2) Les Instructions officielles de 1995 prévoient entre autres, dans la Découverte du Monde, l'étude des manifestations « de la vie végétale » chez des « plantes typiques de la région ou connues des enfants ».

Les compléments aux programmes de 1985 précisent pour cette étude les objectifs de connaissance et indiquent notamment :
« Seules les plantes à fleurs produisent des graines : une fleur donne un fruit qui contient des graines ; cette transformation ne se produit que s'il y a eu fécondation »
A l'exclusion d'une recherche documentaire, quelles activités (au moins 3) et quel(s) matériel(s) envisageriez-vous pour parvenir à ces notions ? Vous préciserez, en plus, pour chaque activité, les objectifs méthodologiques développés.

Question 2 notée sur 3 points.

3) Quellcs seraient les traces écrites obtenues au cours des activités précédentes.

Question 3 notée sur 3 points.

DOCUMENT 5

Que devient la fleur ?

l- Elle va se faner
2- A la fin on a des haricots
3- Parfois c'est des petites boules
4- Au début c'est tout vert et après on a une fleur pour faire joli
5- Quand il y a une fleur qui meurt après il y en a des autres
6- L'herbe, elle a pas de fleurs
7- Si il n'y a qu'une fleur après il n'y a plus rien

Ces documents, donnés à titre de fond documentaire, ne font l'objet d'aucune question.
(extraits des fiches soins et beauté des plantes).

 

Corrigé (et barème du formateur)

1er volet - 1ère partie: (8 points)
1)
(2) a) doc 1A: partie terminale fleurie d'une tige de giroflée ("fleur" est inexact car c'est "inflorescence" composée de plusieurs fleurs)- 1B: une fleur (vue perspective) - 1C: coupe longitudinale d'une fleur - 1D: organes reproducteurs d'une fleur (pièces fertiles mâles et femelle: androcée et gynécée) - 1E: fruit (gousse: fruit sec déhiscent) avec graines
1) b) 1F: diagramme floral: de l'extérieur vers l'intérieur on distingue d'abord 2 cycles de pièces stériles formant le périanthe: les 4
sépales, externes, et les 4 pétales, plus internes: elles sont toutes deux colorées et ont un rôle protecteur (des pièces fertiles) et attracteur des insectes pollinisateurs (couleurs vives); un cycle de 6 étamines, pièces fertiles mâles formant l'androcée, au sein desquelles se forment les grains de pollen qui donneront naissance aux gamètes mâles (2 spermatozoïdes se formeront à l'extrémité du tube pollinique issu de la "germination" du grain de pollen qui atteindra le stigmate d'un carpelle); puis le gynécée formé par un carpelle dont l'unique ovaire montre en coupe 2 loges contenant chacune 2 ovules, qui sont les structures femelles qui contiennent le sac embryonnaire, homologue femelle du grain de pollen, et contenant elles aussi les gamètes femelles (oosphère et cellules du sac habituellement qui seront fécondés chacune par un spermatozoïde lors de la double fécondation).

2) (2) a)Les documents 2B, 2C et 2D ne doivent pas vraiment être analysés mais servir à justifier les différents types d'aide à la pollinisation:
* les
insectes (pollinisation entomophile) constituent la première aide: leur rôle est mis en évidence dans le doc 2B et 2C; en effet, chez la féverole (2B), la mise sous cage des plantes de façon à éviter le contact avec les insectes fait chuter non seulement le nombre moyen de graines par plante (14,5 au lieu de 31,9) mais au la masse des graines par plante (10,0 g au lieu de 21,4 g). De la même façon, chez le chou (Brassica sp.) une pollinisation en présence de nombreuses abeilles multiplie d'un facteur 50 la production de graines par plante par rapport à la pollinisation libre et par 2,5 la masse des graines, tout en favorisant le pourcentage de germination (près du double).
* l'autopollinisation, qui se fait essentiellement par
gravité (on parler aussi de pollinisation géophile) est peu efficace chez le chou (doc 2C) car aucune graine ne germe, même si quelques graines se forment. Par contre le vent (pollinisation anémophile) est un facteur beaucoup plus efficace d'aide à la pollinisation comme le montre le document 2D (on ne connaît pas la plante): en cas de vent faible on ne dépasse guère 5% de pollinisation au-delà de 5 mètres de distance entre les étamines qui libèrent le pollen et le pistil qui reçoit celui-ci. Par contre, par vent moyen on atteint encore 10% de pollinisation dès 7 mètres et au-delà. Pour un vent fort c'est 18% de pollinisation qui sont atteint au-delà de 10 mètres. Pour des distances plus proches les pourcentages sont bien sûr plus élevés (près de 40%) mais décroissent vite dès que l'on éloigne de plus de 2 mètres la source de pollen et le pistil récepteur.
* d'autres aides à la pollinisation existent: animaux autres que les insectes (pollinisation zoophile), pollinisation par l'homme (anthropophile), par l'eau (hydrophile)...
2) b)
2E: les abeilles domestiques sont d'excellents pollinisateurs de la carotte ainsi que les petits insectes qui ne sont cependant pas les seuls insectes pollinisateurs.
2F: Le poids moyen des graines de Cicochium intybus (Chicorée) augmente si la distance de la culture au ruches d'abeilles est plus faible et donc qu'il y a plus d'abeilles par unité de surface dans le champ.
2G: La production de graines de trèfle violet augmente avec le nombre d'abeilles par hectare jusqu'à une production maximale de 6000 graines par m2 atteint pour une population d'environ 15000 abeilles par hectare.
2H: On peut mettre en relation la forme du fruit du pommier (pomme) et du poirier (poire) en fonction de la présence ou de l'absence ou encore du nombre de pépins (graines); une loge carpellaire sans pépin (pas de graine) correspondant à un côté du fruit moins développé que celui d'une loge avec pépin.
2) c) la pollinisation, si l'on se réfère aux exemples fournis, est
essentiellement entomophile et repose donc pour certaines espèces entièrement sur l'activité des insectes (attirés par les couleurs, souvent des pièces du périanthe, mais aussi la forme de certaines fleurs qui miment des insectes (?) et surtout par la présence de nectars (solutions sucrées sécrétées par les pièces du périanthe et souvent recueillis dans un éperon nectarifère dans lequel les insectes comme les papillons plongent leur trompe; le miel des abeilles n'a pas d'autre origine); des odeurs (substances chimiques volatiles) attractives sont aussi produites par les fleurs pour attirer les insectes...). En absence de pollinisation, il n'y a pas de fécondation, et donc absence de graines. Si parfois cependant certaines graines se forment elles sont incapables de germer. Cette dépendance est certainement une contrainte. Cependant si l'autofécondation était fréquente et facile, on observerait peut-être une dégénérescence des espèces comme on le voit dans le cas de consanguinités chez l'homme. En fait, d'une manière très générale, tant chez les animaux que chez les végétaux, il existe de très nombreuses barrières (génétiques, chimiques, mécaniques, comportementales...) à l'autofécondation.

3) (1,5)
Le tableau et donc cet histogramme est vraiment difficile à "comprendre". On a fait des groupes (de 1 à 18, en abscisses) correspondant à une richesse croissante en matière grasse des graines (mesurée en g par fleur). Pour chaque groupe on compte le nombre de "fleurs" c'est-à-dire d'inflorescences (112 au total) dont les fleurs ont été visitées par les abeilles (en rouge) (60 au total) et celles qui n'ont pas été visitées (52 au total) par les abeilles. On note donc que les inflorescences visitées ont une richesse en matière grasse moyenne plus élevée (moyenne autour de 15 g par inflorescence) que celles non visitées (moyenne autour de 10 g par inflorescence).

4) (2) On observe que après 5 jours de décroissance de la masse des graines des lots mis à germer tant à l'obscurité qu'à la lumière, le lot mis à germer à la lumière présente un accroissement de sa masse sèche qui se traduit d'abord (de 5 à 10 jours) par une baisse moins sensible de masse (que pour les graines à l'obscurité) puis, de 10 à 15 jours, par une augmentation faible de masse et enfin, à partir de 15 jours par une augmentation rapide de la masse sèche. Le nouveau phénomène mis ici en évidence à partir du 5ème jour est la production de matière organique par la plante en cours de germination: c'est une plante autotrophe (vis-à-vis du carbone notamment) et qui fabrique donc sa propre matière organique à partir de la matière minérale du milieu (ici le gaz carbonique qui fournit le carbone et les nitrates du sol ou des solutions nutritives qui fournissent l'azote). Ce phénomène est la photosynthèse qui a lieu à la lumière. Elle se superpose à la respiration (dégradation de matière organique) qui est la seule présente dans les graines placées à l'obscurité. Du 5ème jour au 10ème jour la photosynthèse est encore trop faible pour contrebalancer la respiration (on parle de point de compensation non atteint); ce qu'elle fait à partir du 10ème jour. Si l'on met en relation la courbe avec les schémas de la jeune plante on observe que les cotylédons, premiers organes chlorophylliens (verts) à réaliser la photosynthèse ne sortent effectivement que le 5ème jour (B)., les premières feuilles vraies apparaissant le 10ème jour (C). Ces feuilles sont pleinement déployées et prennent le pas sur le rôle des cotylédons à partir du 15ème jour (point D).

5) (0,5) voir Tavernier p 221: le cycle de vie du haricot ou du pois p. 223

2ème volet (8 points)
1)
(2) a) la fleur est un organe de reproduction transitoire d'une plante (elle appartient à un cycle, il y a une période de floraison (mise à fleur) , annuelle, bisannuelle...) (1, 4, 5, 7); la fleur n'est pas un individu mais bien un organe de reproduction (4, 5, 7); la fleur donne le fruit qui contient les graines (2,3); les fleurs et les fruits ont des formes très diverses (3) et certaines plantes à fleurs ne semblent pas avoir de fleurs (6) ;
1) b)
A mon avis cette question appelle une réponse théorique sur l'utilisation des représentations initiales des enfants par le maître: voir par exemple sujets classés par thème de didactique.
2)
(3) Comme pour toute question demandant des activités, je vous encourage à présenter des fiches de préparation:

objectifs spécifiques: savoir que les fleurs donnent des fruits qui contiennent les graines si et seulement si la fécondation a lieu
Remarque: il est indispensable pour construire cette progression de s'appuyer sur des connaissances concernant la
fécondation qui pourra, par exemple, avoir été vue chez les animaux.

objectifs opérationnels

et étapes

travail du maître

travail des enfants

temps

matériel et commentaires

séance 1: la fleur, un organe de reproduction des plantes... à fleurs

savoir nommer et reconnaître les principales parties d'une fleur bisexuée

aide

par groupe: une espèce de fleur par groupe
* observations (grille fournie: taille, forme, couleur (s), parties... on peut couper une fleur par groupe)
* dessin d'observation

30 min

fleurs bisexuées de grande taille et simples: tulipe, jonquille, anémone, pensée, rose....

regroupement: schéma général et unique pour tout le monde permettant à chacun de légender son dessin

un schéma unique est donné en synthèse

vocabulaire:
pièces stériles (sépales et pétales: attirent les insectes)
pièces fertiles: étamines (filet + anthères: fabriquent le pollen, élément reproducteur mâle qui donnera les spermatozoïdes ou gamètes mâles) et carpelles (ovaire+style+stigmate: l'ovaire contient les oosphères ou gamètes femelles).

10 min

séance 1: fleurs et fruits

retrouver les parties de la fleur transformées à partir de fruits communs, et donc comprendre que la fleur donne le fruit

en commun: dessins des fleurs d'un côté et des fruits correspondant d'un autre côté (non associés)

associer les fleurs et les fruits correspondants

5 min

fleurs et fruits de forme facilement reconnaissables et différentes:
* fleur de fraisier et fraise (polyakène)
* fleur et fruit de rosier (pyxide)
* fleur et fruit de pois (gousse) ...

aide

par groupe: un seule couple fleur-fruit:
* observation de chacun:
* dessin de chacun
* lequel est la fleur et lequel est le fruit ? pourquoi ?
* essayer de répondre à la question:
peux-tu reconnaître dans le fruit des parties de la fleur transformées ? lesquelles ? que leur sont-elles arrivées ?

30 min

regroupement: chaque groupe présente sa fleur et son fruit et les hypothèses proposées

un exemple est choisi comme démonstratif et recopié par tout le monde à partir du tableau

15 min

séance 3 (et suivantes):

mettre en place une expérience qui permette de prouver que sans fécondation, il n'y a pas de formation de graines

l'idée étant que si l'on supprime les anthères d'une fleur, il n'y aura pas de fécondation et donc pas de formation ni de développement des graines; un témoin intact est nécessaire; attention aux échanges de pollen par les insectes ou le vent, il faut absolument protéger les deux cultures (témoin et émasculée)...

Remarque:
il faut s'assurer que la plante utilisée peut donner des graines par
autopollinisation: sinon il faut utiliser un bac avec plusieurs fleurs et une seule émasculée et protégée par un filet à mailles très fines (gaze).

Pédagogie au choix: mais il est certainement préférable de laisser les enfants mettre en place eux-mêmes leurs expériences et de les aider à les suivre. Une phase finale de regroupement et d'échanges des conclusions est indispensable.

30 min puis suivi par groupe de quelques minutes par jour (entretien, observations...)

des cultures d'une petite plante à fleur comme la primevère (à l'extérieur, mais dans ce cas ne pas oublier de protéger la culture pour éviter l'arrivée de pollen étranger) ou de petits narcisses à la fin de l'hiver (courte floraison) ou encore de jacinthes...

3) (3) Les traces écrites doivent être rédigées et les dessins réalisés, il ne faut pas uniquement les citer.
dans l'exemple proposé, un schéma de fleur (Tavernier, p 201, figure 2: le Pois) avec le vocabulaire amélioré ci-dessus (je suis partisan d'un vocabulaire exact et précis dès que possible: voir formulations, un fruit et sa fleur: le pois (même page), en détaillant beaucoup plus les légendes; un compte-rendu d'expérience (voir ci-dessus).

sujet, corrigé (du formateur)

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