Ci-dessus Image: Rangée d’arbres poussant dans la même direction © wildpixel, iStockphoto.com

Aperçu

Les élèves utilisent un boîtier de CD pour observer des graines et voir comment les semis réagissent à la gravité terrestre. Les élèves créent ensuite des systèmes pour imiter un environnement à faible gravité, comme celui de la Station spatiale internationale.

Développement des habiletés d’enquête

• Élaborer des questions sous forme vérifiable
• Prédire
• Observer les changements relatifs aux structures des semences et des semis à mesure que les graines germent
• Consigner des données d’observations

Développement de concepts

• Comprendre le rôle du gravitropisme dans la survie d’une plante
• Explorer la germination des graines et les premiers stades de développement des semis

Connaissances et habiletés préalables

• Compréhension de base de la germination et de la croissance des plantes
• Savoir comment élaborer une question sous forme vérifiable

Critères de réussite

• Les élèves élaborent des questions sous forme vérifiable appropriées.
• Les élèves effectuent soigneusement l’activité relative au gravitropisme et utilisent efficacement le temps alloué.
• Les groupes d’élèves remplissent toutes les sections du résumé d’enquête.
• Les élèves consignent les données dans un format approprié.

Durée suggérée

Théorie

• 15 à 20 minutes de discussion en petits groupes
• 10 à 15 minutes pour déterminer la question sous forme vérifiable

Action

• 15 minutes en classe pour mettre en place les dispositifs d’observation de la germination fabriqués à partir de boîtiers de CD
• 10 à 15 minutes par jour pendant 7 à 10 jours pour l’observation et la consignation des données

Consolidation

• 15 à 20 minutes en classe pour discuter des résultats

Matériel

• Boîtiers de CD transparents et épais (1 cm d’épaisseur) – 2 par petit groupe de 3 ou 4 élèves
• Feutre – 1 carré par boîtier de CD, découpé à la taille du boîtier
• Serviettes en papier (de bonne qualité) – 1 par boîtier de CD

Remarque : Faire prétremper les graines de tomate pendant environ 20 à 30 minutes pour ramollir l’enveloppe des graines et lancer le processus de germination.

• Graines de tomate – 4 graines par boîtier; utiliser des graines collectées à partir de tomates à la maison ou achetées dans un centre de jardinage; le type ou la variété de tomate n’a pas d’importance
• Eau
• Verre grossissant ou loupe sur pied
• Ruban-cache et marqueur
• Pipettes en plastique ou compte-gouttes pour l’arrosage
• Matériaux pour consigner les observations (p. ex., crayons de couleur, appareils photo, caméras vidéo, etc.)
• Fiche reproductible 1 : Résumé de l’enquête sur le gravitropisme des végétaux – 1 par groupe doc  pdf
• Fiche reproductible 2 : Organisateur de séquences sur le gravitropisme des végétaux – 1 par groupe doc  pdf

Conseils pour réussir :

• Il est fortement recommandé de former les groupes de travail avant la leçon pour gagner du temps.
• Ne pas laisser les élèves trop arroser les boîtiers de CD, car l’excès d’eau peut tuer les semis.

Théorie

Introduction à l’enquête

Step 1

Présenter le sujet du tropisme chez les végétaux. Vous pouvez utiliser des questions comme :

1. Les plantes peuvent-elles se déplacer d’un endroit à un autre pour s’éloigner d’un environnement ou d’une situation défavorable? (Non)
2. Les plantes peuvent-elles se déplacer? (Les élèves peuvent suggérer que les plantes poussent ou que les graines se déplacent d’un endroit à un autre.)

Step 2

Expliquer aux élèves que les plantes peuvent pousser ou se pencher en direction d’un stimulus externe ou s’en éloigner. Cette réaction de croissance s’appelle un tropisme (du mot grec signifiant « tourner »). Si une plante bouge en direction d’un stimulus, elle manifeste un tropisme positif; si elle s’éloigne d’un stimulus, elle manifeste un tropisme négatif. Il existe plusieurs types de tropisme chez les végétaux, dont le phototropisme (réaction à la lumière), l’hydrotropisme (réaction à l’eau), le thigmotropisme (réaction à un contact physique) et le géotropisme – également appelé gravitropisme (réaction à la gravité).

Step 3

Former : des groupes de travail de 3 à 4 élèves. Distribuer un exemplaire de la Fiche reproductible 1 : Résumé de l’enquête sur le gravitropisme des végétaux à chaque groupe.

Step 4

Demander à chaque groupe d’élèves d’élaborer une question sous forme vérifiable pour une enquête consistant à comparer la germination des semis en fonction de la gravité. Une série de graines sera exposée aux conditions de gravité normales sur Terre et une autre subira une rotation quotidienne afin d’expérimenter un environnement dans lequel elles ignorent où se trouvent le haut et le bas – une situation semblable à ce qu’elles vivraient dans l’espace. Demander à chaque groupe d’élèves d’élaborer une hypothèse basée sur leur question d’enquête.

Action

Préparation des boîtiers de CD pour observer la germination

Step 1

Distribuer deux boîtiers de CD, deux morceaux de feutre précoupés et deux serviettes en papier à chaque groupe d’élèves. Demander aux élèves de plier les serviettes en quatre et de les mouiller, ainsi que les morceaux de feutre, de façon à ce qu’ils soient très humides. Demander aux élèves de placer la serviette en papier dans le boîtier de CD, puis de placer le carré de feutre sur la serviette.

Step 2

Distribuer les graines de tomate prétrempées aux élèves et leur demander de les aligner à équidistance les unes des autres au milieu du feutre. Les élèves devraient placer un maximum de quatre graines dans chaque boîtier de CD.

Step 3

Demander à chaque groupe d’étiqueter les deux boîtiers de CD avec du ruban-cache en indiquant où se trouve le haut (inscrire « Haut »).

Step 4

Placer les boîtiers de CD sur la tranche avec le mot « Haut » vers le haut.

Step 5

Les boîtiers devraient être posés dans un endroit chaud de la classe où ils seront à la lumière pendant la journée. S’assurer que les graines n’ont pas trop chaud ou que le feutre ne sèche pas. Dans les climats froids, les graines peuvent avoir trop froid ou geler sur le rebord d’une fenêtre; il conviendrait alors de trouver un autre endroit chaud et lumineux dans la classe.

Step 6

L’un des boîtiers de CD sera laissé en position stationnaire (statique – conditions de gravité normales) et l’autre sera tourné chaque jour de 90 degrés dans le sens des aiguilles d’une montre sur sa tranche (rotation – conditions spatiales).

Step 7

Les élèves devraient arroser les graines chaque jour. Une pipette en plastique ou un compte-gouttes inséré contre les bords du boîtier facilitera l’arrosage. Encourager les élèves à ne pas ouvrir le boîtier pour arroser et ajouter uniquement de petites quantités d’eau à la fois pour éviter que l’eau n’entraîne les graines hors du boîtier ou qu’elle les endommage.

Observation et consignation des observations

Step 1

Faire en sorte que les élèves disposent de 10 à 15 minutes tous les jours (ou un jour sur deux) pour observer leurs graines dans les boîtiers de CD. Si possible, fournir des verres grossissants ou des loupes sur pied pour aider les élèves à faire des observations. Les élèves devraient également mesurer la longueur des racines et des pousses et inscrire ces données sur leurs diagrammes.

Step 2

Fournir à chaque groupe un exemplaire de la Fiche reproductible 2 : Organisateur de séquences sur le gravitropisme des végétaux. Demander aux élèves de commencer à utiliser l’organisateur le jour 1, soit la journée où les graines sont placées dans le boîtier. Demander aux élèves de dessiner une image de la ou des graines dans chacun des boîtiers et de décrire l’apparence de ces graines dans l’espace prévu.

Step 3

Chaque fois qu’il y a une différence observable dans l’apparence de la graine ou de la plante émergente, demander aux élèves de dessiner leurs observations et de décrire les changements en cours dans l’organisateur de séquences.

Step 4

Continuer à faire des observations quotidiennes jusqu’à ce que les graines aient de petites feuilles (cotylédons) et des racines (radicules) (voir la figure 2). Pour en savoir plus sur le processus de germination, consulter la fiche d’information Les graines et la germination. La période d’observation de cette enquête se terminera peu de temps après que les graines auront développé des cotylédons.

Consolidation

Renforcer les concepts de germination et de gravitropisme

Step 1

Après l’enquête, discuter des résultats en utilisant des questions comme :

• Qu’est-ce qui a poussé en premier : les racines ou les pousses? Pourquoi pensez-vous que les semis se développent de cette façon?
• Est-ce que les résultats vous ont surpris? Si c’est le cas, décrivez ce qui vous a surpris.
• Pensez-vous que d’autres types de tropisme affectaient également les semis? Si oui, lesquels et pourquoi?
• En quoi cette expérience est-elle semblable à ce que les plantes éprouveraient dans la Station spatiale internationale? En quoi est-elle différente?
• Pourquoi le gravitropisme est-il important pour les plantes? Est-ce qu’il demeurerait important pour les plantes dans l’espace?

Step 2

• Discuter des modifications potentielles de l’expérience en posant des questions comme :

• Comment pouvez-vous faire en sorte que cette expérience ressemble davantage aux conditions spatiales?
• Comment pouvez-vous organiser l’expérience de façon à éliminer les effets des autres types de tropisme?
• Quelles autres variables pouvez-vous modifier dans cette expérience?

Prolongement

• Faire germer d’autres types de graines dans les boîtiers de CD.
• Comparer les taux de germination des graines de tomates prétrempées et non prétrempées.
• Demander aux élèves de créer un système mécanique qui tourne automatiquement les boîtiers de CD.
• Les élèves peuvent essayer de continuer à faire pousser les semis en ouvrant légèrement et doucement le boîtier. Il est difficile de transplanter les semis ayant germé de cette façon, parce que les racines collent au feutre. Pour tout de même essayer de transplanter les semis, sortir le feutre du boìtier et recouvrir les racines de terreau en les laissant attachées au feutre. S’assurer que la tige et les feuilles restent au-dessus du terreau et garder le sol humide.

Informations supplémentaires

Ressources de Parlons sciences

• Les graines et la germination (fiche d’information de Tomatosphere^MC)
• Tropisme chez les plantes (fiche d’information de Tomatosphere^MC)

• Recherche à l’aide des mots-clés « processus des plantes » sur ExploreCurioCite.org
• Communiquer avec un site local du programme Sensibilisation Parlons sciences pour présenter des activités pratiques dans votre classe.

Autres informations et ressources en ligne

• https://www.nasa.gov/audience/foreducators/topnav/materials/listbytype/Tropisms_of_Plants.html (consulté le 5 avril 2017) En anglais seulement

L’équipe de Tomatosphere^MC souhaite collecter des modèles et des photos de ses stratégies d’apprentissage en action. Merci d’envisager de nous transmettre les vôtres à : tomatosphere@parlonssciences.ca.