En Tronc commun de Seconde
LIAISON AVEC LE PROGRAMME | |
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Niveau concerné | Seconde |
Partie du programme : | Corps humain et santé : l’exercice physique |
PLACE DANS LA PROGRESSION |
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La séance prends place vers la fin du thème, entre les adaptations vasculaires à l’effort et la régulation de la pression artérielle |
PROBLEME A RESOUDRE |
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Quel est l’effet de l’effort sur la pression artérielle ? |
NOTIONS, COMPETENCES | |
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Notions | Au cours de l’effort un certain nombre de paramètres physiologiques sont modifiés : fréquence cardiaque, volume d’éjection systolique (et donc débit cardiaque) ; fréquence ventilatoire et volume courant (et donc débit ventilatoire) ; pression artérielle. |
Compétences | Concevoir et/ou mettre en œuvre un protocole expérimental (en particulier assisté par ordinateur) pour montrer les variations des paramètres physiologiques à l’effort. |
ACTIVITE | ||
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Durée : 30 minutes | Coût : 30 euros par tensiomètre automatique | Sécurité : limiter la durée et le nombre de mesures avec les tensiomètres automatiques, en laissant 5 minutes entre deux mesures |
- Matériel et ressources :
– smartphones des élèves
– appli prétendant mesurer la pression artérielle, installée. J’avais anticipé en demandant la semaine précédente aux élèves de faire l’installation chez eux, s’ils le pouvaient, avec le wifi pour que cela ne leur coûte rien. Je n’avais pas donné de consigne plus précise, pour voir ce que donnaient des applications différentes.
– tensiomètre(s) automatique(s)
- Déroulement de l’activité :
– Point de départ : la pression artérielle étant définie et le rôle du cœur en tant que pompe ayant été posé, le constat de l’augmentation de l’activité cardiaque pendant l’effort amène facilement à l’hypothèse d’une augmentation de la pression artérielle.
– Définition d’une stratégie de résolution : on demande aux élèves comment faire pour vérifier l’hypothèse, stratégie qu’ils peuvent facilement donner, dans la logique des séances précédentes sur la consommation de dioxygène, la ventilation ou l’activité cardiaque mesurées en ExAO.
– Réalisation des mesures : A l’aide de l’appli, les élèves font une première mesure au repos, puis une seconde juste après 15 flexions.
En parallèle une mesure au repos est réalisée avec l’appli puis immédiatement avec le tensiomètre automatique.
- Exploitation des mesures :
Le résultat attendu, celui des livres, est une augmentation de la pression artérielle, en particulier de la pression systolique, à l’effort par rapport au repos.
Le résultat obtenu avec le tensiomètre sur une élève est le suivant :
Pressions systolique et diastolique au repos et à l’effort, mesurées au tensiomètre
P | Repos | Effort |
Pression systolique (mm Hg) | 90 | 144 |
Pression diastolique (mm Hg) | 62 | 62 |
Le tensiomètre utilisé est un OMRON M4, avec brassard.
On observe bien une augmentation de la pression systolique et un maintien de la pression diastolique.
Les résultats obtenus avec les applications et les téléphones sont les suivants :
Pressions systolique et diastolique au repos et à l’effort,mesurées avec les téléphones
Nom de l’application | Psys repos (mmHg) | Pdia Repos (mmHg) | Psys effort (mmHg) | Pdia effort (mmHg) |
Finger Blood Pressure | 94 | 63 | 97 | 88 |
Finger Blood Pressure | 98 | 77 | 103 | 78 |
FINGER BLOOD PRESSURE CHECKER | 102 | 67 | 123 | 58 |
Finger Blood pressure checker | 88 | 56 | 107 | 76 |
finger blood pressure checker | 0 | 67 | 115 | 78 |
Finger Blood Pressure Checker | 103 | 67 | 91 | 62 |
finger blood pressure | 135 | 85 | 107 | 72 |
On voit que malgré l’absence de consigne, il y a peu de variété dans les applications installées par les élèves. Ce sont en effet toujours les mêmes qui sont données en premier lors des recherches dans les magasins d’applications.
On mesure souvent une pression artérielle plus importante, systolique comme diastolique, après l’effort.
En complément, quelques élèves ont eu le temps de faire une mesure au repos avec leur appli puis immédiatement après avec le tensiomètre automatique pour comparer les résultats dans les mêmes conditions.
Pressions systolique et diastolique au repos,mesurées avec les téléphones et avec le tensiomètre
Nom de l’application | Psys (mmHg) donnée par l’appli | Pdia (mmHg) donnée par l’appli | Psys (mmHg) donnée par le tensiomètre | Pdia (mmHg) donnée par le tensiomètre |
Finger Blood Pressure | 104 | 74 | 107 | 69 |
Finger Blood pressure checker | 90 | 55 | 104 | 78 |
Finger Blood Pressure Checker | 136 | 58 | 95 | 69 |
finger blood pressure | 124 | 80 | 80 | 58 |
On voit que les mesures faites avec les smartphones ne correspondent pas avec celles du tensiomètre, à l’exception de la première.
- Etude complémentaire
Pour tester la reproductibilité des mesures, j’ai fait sur moi-même 10 mesures successives dans les mêmes conditions (assis à mon bureau) avec des applications installées sur mon téléphone (Motorola G).
Mesure | Application | |||
Blood Pressure | FINGER BLOOD PRESSURE CHECKER | |||
Psys (mm Hg) | Pdia (mm Hg) | Psys (mm Hg) | Pdia (mm Hg) | |
1 | 124 | 75 | 105 | 87 |
2 | 170 | 90 | 90 | 64 |
3 | 136 | 95 | 92 | 88 |
4 | 124 | 75 | 106 | 60 |
5 | 130 | 80 | 93 | 65 |
6 | 124 | 75 | 105 | 61 |
7 | 130 | 80 | 110 | 82 |
8 | 124 | 75 | 96 | 71 |
9 | 120 | 83 | 94 | 65 |
10 | 124 | 75 | 93 | 69 |
moyenne | 130,6 | 80,3 | 98,4 | 71,2 |
écart type | 14,57699862 | 7,134423593 | 7,260241808 | 10,60188662 |
J’ai ensuite fait 4 mesures, toujours dans les mêmes conditions, avec le même tensiomètre automatique qu’en classe :
Mesure | Psys (mm Hg) | Pdia (mm Hg) |
1 | 121 | 61 |
2 | 119 | 65 |
3 | 123 | 63 |
4 | 117 | 61 |
moyenne | 120 | 62,5 |
écart type | 2,236067977 | 1,658312395 |
- Conclusion
Les résultats obtenus avec les smartphones ne semblent pas très fiables : les valeurs ne sont pas très proches de celles données par le tensiomètre et l’écart-type est important. Ils ne servent donc pas bien la notion que l’on veut faire passer.
Toutefois l’activité est intéressante du point de vue de la méthode expérimentale et permet un regard critique sur les téléphones si chers à nos élèves.
En Enseignement d’exploration Sciences et Laboratoire
LIAISON AVEC LE PROGRAMME | |
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Niveau concerné | Seconde |
Thème : | Informations et communications - Prélever des informations |
Mots clés : | Capteurs |
PROBLEME A RESOUDRE |
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Les mesures de pression artérielle réalisées avec un smartphone sont-elles fiables ? |
- Matériel et ressources :
– smartphones des élèves
– appli prétendant mesurer la pression artérielle, installée. J’avais anticipé en demandant la semaine précédente aux élèves de faire l’installation chez eux, s’ils le pouvaient, avec le wifi pour que cela ne leur coûte rien. Je n’avais pas donné de consigne plus précise, pour voir ce que donnaient des applications différentes.
– tensiomètre automatique à brassard Sanitas sbm42
- Déroulement de l’activité :
– Point de départ : les applications sur smartphone autour de la santé se développent.
On fait le lien avec la pression artérielle, abordée en Tronc commun de SVT, en mesurée par les médecins.
– Définition d’une stratégie de résolution : on demande aux élèves comment faire pour vérifier que les mesures que l’on peut faire avec une application installée sur un smartphone sont fiables.
Deux stratégies sont proposées :
* comparer avec les mesures faites avec un appareil médical
* répéter les mesures dans les mêmes conditions
– Réalisation des mesures : A l’aide de l’appli, les élèves font 10 mesures au repos, puis immédiatement après 5 mesures avec le tensiomètre automatique, dans les mêmes conditions.
Nous avons limité le nombre de mesures successives avec le tensiomètre et il est recommandé d’attendre quelques minutes entre deux mesures car les tensiomètres bloquant momentanément la circulation dans le bras, la mesure peut être douloureuse voire dangereuse.
- Exploitation des mesures :
Après les mesures, les élèves ont complété un fichier dans le tableur puis
– calculé la moyenne pour chaque pression mesurée, avec les formules du tableur
– tracé les graphiques donnant la valeur de la pression en fonction du numéro de l’essai.
Exemple de résultat :
– Mesures avec l’application :
n° de la mesure | Pression systolique (mmHg) | Pression diastolique (mmHg) |
1 | 109 | 69 |
2 | 111 | 71 |
3 | 109 | 69 |
4 | 114 | 74 |
5 | 117 | 75 |
Moyenne | 112 | 71,6 |
– Mesures avec les tensiomètres automatiques à brassard Sanitas sbm42 :
n° de la mesure | Pression systolique (mmHg) | Pression diastolique (mmHg) |
1 | 108 | 82 |
2 | 119 | 65 |
3 | 116 | 72 |
4 | 100 | 79 |
5 | 106 | 72 |
Moyenne | 109,8 | 74 |
Exploitation :
Les valeurs données par les tensiomètres et par l’application ne sont pas très éloignées mais ne sont pas identiques.
Pour aller plus loin, nous avons réfléchi sur la reproductibilité des mesures, montrée graphiquement par la droite de la valeur moyenne.
L’idée était de faire constater visuellement une différence de dispersion des points autour de la moyenne, ce qui amène aux notions de variance et d’écart-type.
Le calcul de ce dernier a ensuite été fait avec les formules proposées par le tableur.
Résultats :
Mesures | avec l’application | avec le tensiomètre automatique | ||
Pression | systolique | diastolique | systolique | diastolique |
Moyenne (mm Hg) | 112 | 71,6 | 109,8 | 74 |
Ecart-type | 3,5 | 2,8 | 7,7 | 6,7 |
On constate ici, étonnamment, un écart type plus faible avec l’application qu’avec les tensiomètres, ce qui nous amène à conclure à une certaine fiabilité des mesures faites avec l’application (ou à une faible fiabilité des mesures faites avec les tensiomètres achetés en supermarché).
Cette conclusion a été pondérée par le faible nombre de mesures sur lequel nous avons fait ce calcul d’écart-type.
Prolongements
Cette étude peut-être prolongée par la comparaison des résultats obtenus par les différents binômes, ce qui nous amène à discuter de la façon de tenir compte :
– de la variabilité induite par les différentes applications
– de la variabilité induite par les différents téléphones
Cela nous ramène à la démarche expérimentale et à la nécessaire unicité du paramètre variable.
Nous ne l’avons pas testé mais les élèves ont pu dire qu’il faudrait comparer les différentes applications sur le même téléphone et les différents téléphones avec la même application.
Conclusion
Cette étude nous a permis d’aborder l’importance de tenir compte du capteur utilisé dans une étude scientifique, ainsi qu’une façon d’estimer la fiabilité des mesures réalisées.