Replic’ADN, l’enquête scientifique dont tu es le héros Niveau Première S

Une activité ludifiée du type "histoire dont tu es le héros", sous forme d’enquête, réalisée sur un support numérique, pour comprendre les modalités de réplication de l’ADN.


- Liaison avec le programme et place dans la progression
- Problème à résoudre
- Notions, savoir-faire, compétences
- Outils numériques et ressources

- Déroulement de la séquence
- Retour des impressions des élèves
- Analyse et évaluation du dispositif

Professeurs

Mélanie Fenaert, lycée Baise Pascal, Orsay (91), d’après une activité de Brigitte Le Meur-Millard.

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première S
Partie du programme : Thème 1 - A : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
PLACE DANS LA PROGRESSION
Juste après avoir vu les étapes de la mitose et dégagé la nécessité d’une réplication de l’ADN pour effectuer un nouveau cycle.
MOTIVATION DU CHOIX DE LA SEQUENCE
Les expériences de Meselson et Stahl permettant de déduire les modalités de réplication de l’ADN sont incontournables en 1ère S. Il n’est cependant pas évident pour les élèves de se représenter et comprendre l’ensemble des manipulations réalisées, ni d’interpréter seuls les résultats. J’avais pour habitude d’exploiter une animation en anglais lors d’une activité très guidée qui leur permettait de découvrir pas à pas toutes les étapes. Cependant, elle était indisponible au moment où j’ai souhaité l’utiliser cette année avec mes élèves. J’ai donc choisi de recréer un support numérique en me basant sur une activité construite à la manière d’une "histoire dont tu es le héros" par une autre enseignante, Brigitte Le Meur-Millard, avec son aimable autorisation.

PROBLEME A RESOUDRE

Comment est assurée la stabilité de l’information génétique au cours des divisions cellulaires ?

NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, COMPETENCES
Notions Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.
Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi-conservative. En absence d’erreur, ce phénomène préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides.
Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une cellule mère possèdent la même information génétique.
Savoir-faire Mettre en oeuvre une méthode (démarche historique) et/ou une utilisation de logiciels et/ou une pratique documentaire permettant de comprendre le mécanisme de réplication semi conservative.
Savoir-être Savoir solliciter une aide au moment opportun.
Compétences Raisonner à partir de données scientifiques.
ACTIVITE
Durée : 1h Coût : 0
(plastification des cartes facultative)
Sécurité : RAS

Outils numériques et ressources
Un jeu de cartes à plastifier et découper avec les codes d’accès à certaines étapes ;
Le jeu de cartes



  • l’interface Replic’ADN créée sur le site genial.ly ;
  • Un tableau à compléter et des documents d’aide (fournis si besoin par le professeur) ;
    Le tableau à compléter
  • Eventuellement : une maquette de l’ADN.

Déroulement détaillé de la séquence
Après un rapide retour sur les étapes de la mitose vues précédemment, et sur le vocabulaire (chromosome, chromatide, brin d’ADN), on revient sur le problème de la quantité d’ADN : il y a nécessité de la doubler avant la mitose, c’est la réplication. Quelles en sont les modalités ?

Le document-support de l’activité, un tableau à compléter, est distribué. L’introduction est lue ensemble, puis les élèves se connectent à l’interface numérique via l’ordinateur.


Vous pouvez agrandir l’interface ci dessus en cliquant sur le rond en bas à droite. Vous pouvez l’ouvrir dans un nouvel onglet grâce à ce lien.

Les élèves découvrent leur enquête, l’enseignant précise comment se réalise la navigation, avec notamment les fléches permettant d’accéder aux étapes. Il est indiqué que les étapes d’aide sont facultatives et non pénalisantes, le compte-rendu n’étant pas ramassé. L’activité est ici purement formative.

L’activité débute avec les aspects théoriques sur la réplication, et la recherche de trois hypothèses. Différents niveaux d’explication sont fournis. Il est à noter que les élèves peuvent avancer dans ces étapes à leur rythme. Une schématisation au brouillon des trois modes est attendue. Puis ils accèdent au protocole de l’expérience de Meselson et Stahl, et complètent les deux premières colonnes du tableau avec les schémas des trois hypothèses en respectant un code couleur pour les brins parentaux et néoformés.


Au bout de cette étape n°5, les élèves sont bloqués par un code d’accès en attendant la validation de l’enseignant. Celle-ci prend la forme d’une carte portant un code, remise après discussion entre les élèves et l’enseignant, qui s’assure de la compréhension des notions et de la qualité des schémas. En cas de blocage, ils ont l’information qu’ils peuvent demander un document d’aide au professeur.

L’étape 6 leur donne accès aux résultats de l’expérience après le premier cycle de réplication, et à une série de propositions de type QCM. Cela leur permet d’éliminer l’hypothèse conservative. En cas d’incompréhension, des explications sont disponibles. Ils imaginent ensuite et schématisent les résultats après un second cycle de réplication, puis sont à nouveau bloqués par un code. L’enseignant valide leurs schémas avec une deuxième carte de code, ou fournit un deuxième document d’aide.
L’étape 11 est constituée des résultats du second cycle de réplication, et permet de valider l’hypothèse semi-conservative. Il leur est demandé une phrase bilan répondant au problème posé. Le dernier code permet d’accéder à un message de félicitations.

Dans le dernier quart d’heure, les binômes n’ayant pas tous terminé au même moment, en fonction de la maturité des élèves, certains ont été envoyés en aide pour les autres binômes (les élèves capables d’aider sans donner les réponses...), et d’autres se sont amusés à reconstituer le puzzle au dos des cartes, ce qui nécessitait que tous aient réussi.

Une fois que tous les binômes ont été validés par l’enseignant grâce au dernier code, un bilan collectif oral est réalisé, et le tableau est collé dans le cahier/classeur des élèves.

RETOURS ET IMPRESSIONS DES ELEVES
Les plus rapides ont terminé en moins d’une heure l’activité complète. L’interface numérique et la scénarisation ludique leur ont plu. Les codes à passer ont représenté un défi amusant et intéressant, même s’ils ne pouvaient pas deviner les codes... quoique, certains ont réussi tout de même à trouver le dernier code par hasard (je l’ai modifié depuis).
Un seul binôme sur 18 a réclamé la maquette de l’ADN, pour mieux comprendre la disposition des deux brins en 3D.

ANALYSE DU DISPOSITIF
Plus-values dégagées
  • Ma précédente activité consistait à suivre une animation en anglais pas à pas (dont j’avais traduit des passages) tout en complétant un tableau avec des schémas et en répondant à des questions simples.
  • On conserve ici une interface numérique, avec des étapes au rythme choisi par les élèves. Ils sont en semi-autonomie : si les étapes sont décidées à l’avance, ils ont cependant la possibilité de passer par des aides, soit dans l’interface, soit en appelant le professeur qui leur fournira un document complémentaire (voire fichier). Ces aides peuvent leur permettre de vérifier que leur raisonnement est correct, ou de comprendre leurs erreurs et de le rectifier.
  • La scénarisation sous forme d’enquête avec une interface ludique permet d’engager plus facilement les élèves dans l’activité. Ils se confrontent exactement aux mêmes ressources que dans une activité classique avec des documents papier, et on constate d’ailleurs toujours les mêmes blocages sur certains points (compréhension du marquage par l’azote lourd ou léger, interprétation des pourcentages...), mais le défi constitué par les codes d’accès aiguillonne leur curiosité et leur réflexion.
  • Bloquer à des moments clés la réflexion des binômes par des codes permet à l’enseignant de vérifier leurs schémas, de leur faire verbaliser leur raisonnement, de rectifier si besoin le vocabulaire.
  • Les petites cartes avec les codes d’accès, fournies par l’enseignant après validation de 3 étapes-clés, ont un petit effet récompense, un peu à la manière d’un "bon point". Elles sont simples à manipuler pour l’enseignant, permettant de donner rapidement l’accès aux binômes ne rencontrant pas de difficultés. Ce gain de temps permet de favoriser les temps de discussion et remédiation avec les élèves ayant moins de facilités.
Difficultés rencontrées Nous avons rencontré quelques petits bugs de navigation liés à une version obsolète d’un navigateur. Le site genial.ly nécessite un navigateur performant (préférer Mozilla Firefox ou Google Chrome) et une bonne connexion Internet.
Pistes d’amélioration
  • L’introduction du document support (tableau à compléter) est peut-être trop détaillée et redondante par rapport aux information situées dans l’interface numérique. Cela permet cependant de conserver dans le cahier les éléments de compréhension importants des expériences de Meselson et Stahl. Le document pourrait être repaginé de telle sorte que ces éléments ne soient pas nécessairement lus dès le début par l’élève.
  • Certaines étapes ou aides pourraient être plus précises, mais il faut aussi laisser le champ à la réflexion et aux hypothèses, essais, erreurs des élèves. La navigation et les étapes bloquées pourraient être modifiées, notamment faire intervenir le premier code avant les données sur l’expérience de Meselson et Stahl.
  • Le tableau à compléter est améliorable : mieux y repérer les étapes de schématisation en lien avec le Genially notamment.

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