Nutrition humaine (secondaire)

Introduction et balises

Les systèmes du corps humain sont des incontournables de la biologie à l’école. Pourtant, leur enseignement demande une vigilance didactique au même titre que les autres enseignements.

Généralement, les systèmes du corps humain sont enseignés via une description des organes. Il s’agit alors d’être plus ou moins exhaustif sur les organes et tissus d’un système, leur position, leur forme, leur volume, etc., parfois en précisant le fonctionnement, mais souvent en négligeant le sens de ces fonctionnements, c’est-à-dire la fonction. Ainsi, si nous sommes dotés d’un système respiratoire, c’est parce qu’il travaille en lien étroit avec les systèmes circulatoire et digestif pour assurer la fonction de nutrition permettant l’approvisionnement en matière et énergie d’un organisme, son entretien, son renouvellement. Envisager chaque système comme lié à d’autres pour former un ensemble a pour avantage de présenter une vue systémique du fonctionnement de l’être vivant.

À propos de la digestion

Un obstacle épistémologique important en secondaire naît de la contradiction entre d’une part la perméabilité de la paroi intestinale et des capillaires sanguins et d’autre part l’imperméabilité des tuyaux (ex : d’arrosage, à gaz, etc) que l’élève rencontre dans son quotidien (Kammoum, Chapron et Clément, 2002^[1]).

À propos de l’alimentation et de l’éducation nutritionnelle

L’éducation nutritionnelle prend une place importante dans les programmes du secondaire et cela en réponse à des constats sociétaux (surpoids, obésité, diabète, etc) . Cette “éducation à” repose sur les disciplines scientifiques tout en amenant des compétences transversales comme celle de la construction de l’esprit critique, nécessaire pour le développement social et personnel de chaque futur citoyen.

Force est de constater que, dans la vie quotidienne, les discours politiques promouvant la santé transitent par des supports pseudo-scientifiques mettant en avant des normes, des principes, des règles ou slogans mélangeant des références touchant à plusieurs sphères (sociale, culinaire, nutritionnelle, médicale, physiologique) et souvent présentées comme des solutions toutes faites (Ravachol, Kovacs et Orange, 2018^[2]). Un bon exemple est d’outil convoqué dans le cadre de l’éducation nutritionnelle est la pyramide alimentaire. Ses représentations sont multiples et il s’agit donc de l’utiliser avec précaution en classe en montrant ses intérêts et ses limites. Divers articles comme celui de Kovacs et Orange-Ravachol (2015)^[3] nourriront la question.

À propos de la respiration et de la circulation

Les concepts de respiration et de circulation humaines se caractérisent par leur croisement avec les autres systèmes et il est donc important d’amener une vision plus unitaire, non morcelée du fonctionnement de ces systèmes. Mais cette complexité amène des difficultés d’apprentissage pour les élèves.

Les élèves présentent des conceptions variées à propos de ces fonctions, souvent éloignées des modèles scientifiques et très résistantes au changement. Elles constituent de ce fait des obstacles à l’apprentissage (Bouzazi, 2019 ^[4]). Ainsi, en ce qui concerne les poumons, divers conceptions sont rencontrées chez les apprenants : le poumon est creux ou plein, il est assimilé à un muscle, présente un fonctionnement semblable au cœur (Paccaud (1991)^[7]).

Paccaud (1991)^[5] propose de distinguer 4 niveaux de formulation constituant en même temps des portes d’entrées pour ce concept de respiration :

“Mécanique” : en lien avec les mouvements respiratoires et la ventilation pulmonaire ;
“Physico-chimique” : sous l’angle des échanges gazeux s’effectuent au niveau des alvéoles pulmonaires et mettant en évidence le rôle du sang. L’étude de la diversité des organes respiratoires en lien avec les milieux de vie peuvent ainsi être réalisée ;
“Cellulaire” : par l’étude de la réaction globale de la respiration considérant le nutriment comme combustible (concept de nutrition au sen strict) ;
“Cyto-biochimique et énergétique” : lié à l’activité au sein des mitochondries et en particulier aux réactions de dégradation du glucose jusqu’à la production d’ATP.

Chacun de ces niveaux présente ainsi des niveaux de complexité particuliers et on peut remarquer qu’ils correspondent d’ailleurs au chemin parcouru par les élèves dans les apprentissages au cours de leur scolarité. En primaire, dès 6-7 ans, les élèves prennent conscience des mouvements d’inspiration et d’expiration pour progressivement aller vers la prise de conscience du rôle du sang dans les transports des gaz. En secondaire, ces apprentissages sont réinvestis et approfondis par l’étude des réactions chimiques qui s’opèrent.

Notez que la respiration peut également s’étudier sous l’angle de l’écologie (approche écosystémique) comme élément intervenant dans la dynamique des flux de matière et d’énergie qui relie les êtres vivants au sein des réseaux trophiques des écosystèmes.

Un parallélisme entre ces conceptions et l’évolution historique de ce concept semble aussi intéressant à explorer avec les élèves.

Vous trouverez de plus amples informations dans les ressources proposées ci-dessous.

Entrées faciles

Le consortium 4 du Pacte a réalisé un guide raisonné (Dahmouche, Daro et Orange, 2021) sur les liens entre les systèmes du corps humain. Après avoir présenté brièvement les enjeux autour d’un travail conjoint des différents systèmes du corps humain, des exemples sont proposés ainsi que des points de vigilance. Le rôle de l’enseignant est précisé.

L’ouvrage « Précis de didactique des SVT » de Schneeberger, Orange, Orange-Ravachol et Lhoste (2021)[8] consacre son propros à l’enseignement des fonctions de nutrition dans le secondaire (collège et lycée, France). Dans celui-ci, les auteurs présentent des repères didactiques importants construits par la recherche en vue d’outiller l’enseignant dans la construction des apprentissages : énoncés de savoir, obstacles, objectifs d’apprentissage, enjeux, types d’activités, évaluation, etc.

La brochure thématique “Graines de casserole ” de l’asbl Hypothèse propose des pistes pour permettre à l’élève de se poser des questions scientifiques à propos de l’alimentation et la digestion. Les séquences proposées s’accompagnent d’éclairages didactiques et scientifiques.

Écrits scientifiques

À propos de la digestion

Dans son article, Sauvageot-Skibine (1991) retrace l’historique de la construction du concept de digestion puis analyse la façon dont les manuels scolaires pour le secondaire traduisent la connaissance scientifique de ce concept. Elle questionne notamment l’ambiguïté qui peut parfois exister entre transformations chimique et physique.

Sauvageot-Skibine (1993) propose de s’intéresser aux conceptions des élèves de 6e, aussi répandues aussi au collège et chez les adultes, et qui font obstacle à la construction du concept de milieu intérieur. L’auteure met en évidence la persistance de la représentation “communication par tuyaux” notamment dans la circulation de l’eau et des aliments chez l’humain et propose la piste d’une situation-problème pour dépasser cet obstacle.

L’article de Lhoste et al. (2011) présente une étude de cas sur le thème de la nutrition à la fois dans une classe de CM1-CM2 (9-11 ans) et dans une classe de 3e (14-15 ans). Les auteurs s’intéressent en particulier à l’entrée dans le processus de problématisation par l’intermédiaire de récits produits par les élèves.

La recherche de Lhoste (2015) traite du débat scientifique en classe sur le thème de la nutrition et son rôle dans la construction d’un savoir scientifique par problématisation. Dans l’article, l’auteur s’intéresse à la façon dont les élèves construisent les problèmes en sciences, en particulier ici sur la digestion et l’absorption intestinale dans la nutrition humaine.

L’article de Megalakaki et Fouquet (2009) met en évidence les conceptions naïves des enfants de 6 à 10 ans et décrit le changement conceptuel qui s’opère à propos du fonctionnement de l’appareil digestif humain. Un retour sur l’évolution du concept de la digestion et la présentation des principaux travaux de recherche sur cette notion accompagnent cet article. Même si cet article touche à l’école primaire, les propos sont tout à fait intéressants pour les enseignants du secondaire.

Dans l’acte du colloque FIES, Kammoum, Chapron et Clément (2002) (temporairement indisponible) présentent des résultats préliminaires d’une recherche portant sur les changements conceptuels relatifs à la tuyauterie digestion-excrétion chez des élèves du collège. Ils s’intéressent notamment à l’obstacle épistémologique de la perméabilité de « tuyaux » biologiques tels que l’intestin ou les capillaires sanguins.

A propos de l’alimentation et de l’éducation nutritionnelle

A propos de l’alimentation, l’article de Kovacs et Orange-Ravachol (2015) étudie la permanence et les mutations de la pyramide alimentaire, objet polymorphe controversé.

Lhoste et Peterfalvi (2009) cherchent à identifier les relations entre problématisation, problèmes et obstacles en lien avec les transformations de matière dans la nutrition et l’assimilation à différents niveaux de scolarité successifs (fin de primaire et début du secondaire).

Dans leur article, Orange Ravachol, Kovacs et Orange (2018) questionnent le lien entre éducation nutritionnelle et acculturation scientifique au départ des discours adressés aux jeunes sous diverses formes(dépliants, documents pédagogiques, manuels, etc). Ils cherchent à avancer des pistes pour rendre l’éducation nutritionnelle critique et argumentée scientifiquement.

A propos de la respiration

Sauvageot-Skibine (1993) propose de s’intéresser aux conceptions des élèves de 6e, aussi répandues aussi au collège et chez les adultes, et qui font obstacle à la construction du concept de milieu intérieur. L’auteure met en évidence la persistance de la représentation “communication par tuyaux” notamment dans le trajet de l’air dans les poumons et propose la piste d’une situation-problème pour franchir cet obstacle.

L’article de Schneeberger (2008) est consacré à l’analyse des interactions langagières concourant à la conceptualisation et qui ont lieu lors d’un débat mettant en jeu le lien entre respiration et circulation avec des élèves de 12 ans (5e, France).

L’article de Coquidé, Fortin et Rumelhard (2009) explore la démarche d’investigation et ses différentes formes. Il expose et analyse ensuite deux cas dont un sur la ventilation pulmonaire en y précisant les intérêts et les limites.

Dans la recherche de Bouzazi (2019) , il est question d’explorer les conceptions des élèves du secondaire (14-19 ans) à propos de la respiration. Divers registres explicatifs mobilisés par les élèves sont mis en évidence dont certains montrent un lien avec l’évolution historique du concept.

L’article de Paccaud (1991) questionne les conceptions des élèves de 15-17 ans à propos de la respiration humaine comme leviers d’apprentissage pour les élèves.

A propos de la circulation

La thèse de Fournier (2015) propose de s’intéresser à l’approche systémique de l’apprentissage du concept de circulation sanguine et son impact sur l’élaboration d’une représentation complexe chez des élèves de secondaire (France).

La thèse de Cappiello (2017) propose d’explorer les différents rapports aux savoirs, en lien avec des niveaux de mobilisation à apprendre les savoirs, et les relations entre rapports aux savoirs et pratiques de l’enseignant dans le cadre d’un apprentissage sur l’apport sanguin aux organes en milieu de secondaire (classe de seconde, France).

La thèse de Robitaille (1997) explore les conceptions d’élèves à la sortie du secondaire (17-18 ans).

L’article de Lavarde (1994) est une étude de l’histoire du “schéma” chez les scientifiques à propos de la circulation sanguine. Des implications pour l’enseignement des sciences peuvent être dégagées à partir de son propos.

Dans son article de recherche, Lhoste (20 0 6) s’intéresse à la construction du concept de circulation sanguine dans une démarche avec des élèves de 14-15 ans incluant deux approches : problématisation et argumentation.

Pistes de réflexion pour les TFE et mémoires

S’intéresser à la question de la nutrition humaine avec des élèves de secondaire, c’est par exemple :

Investiguer les obstacles rencontrés par les enseignants en lien avec les concepts de digestion, respiration, circulation, etc ;
questionner l’usage des modèles anatomiques et leurs effets sur la compréhension des concepts liés à la nutrition humaine ;
se pencher sur les conceptions des élèves à propos de la respiration, la digestion, la circulation, etc ;
investiguer à propos des problèmes qui peuvent être traités par les élèves dans le cadre d’un apprentissage liés à la nutrition humaine ;
questionner les intérêts et limites de l’usage de la pyramide alimentaire avec ces élèves ;
investiguer l’intérêt de l’usage de la schématisation comme outil facilitateur de l’apprentissage ;
se pencher sur la gradation des apprentissages tout au long de la scolarité de l’élève.
etc.

^[1] Kammoum, M., Chapron, G., & Clément, P. (2002). Changements conceptuels relatifs à la tuyauterie digestion-excrétion chez les élèves de Collège en Tunisie et en France. Actes JIES, 24, 311-316.

^[2] Ravachol, D. O., Kovacs, S., & Orange, C. (2018). Éducation nutritionnelle et acculturation scientifique: quelles circulations de normes et de savoirs dans les discours adressés aux jeunes?. Éducation et socialisation. Les Cahiers du CERFEE, (48).

^[3] Kovacs, S., & Orange-Ravachol, D. (2015). La pyramide alimentaire: permanence et mutations d’un objet polymorphe controversé. Questions de communication. (1), 129-149.

^[4] Bouzazi, R. (2019). Conceptions de la respiration chez des élèves tunisiens du cycle préparatoire et du cycle secondaire de l’enseignement. Educational Journal of the University of Patras UNESCO Chair, 6 (2), 114-126.

^[5] Paccaud, M. (1991). Les conceptions comme levier d’apprentissage du concept de respiration. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 13(1), 35-58.

^[6] Bouzazi, R. (2019). Conceptions de la respiration chez des élèves tunisiens du cycle préparatoire et du cycle secondaire de l’enseignement. Educational Journal of the University of Patras UNESCO Chair, 6 (2), 114-126.

^[7] Paccaud, M. (1991). Les conceptions comme levier d’apprentissage du concept de respiration. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 13(1), 35-58.

[8] Schneeberger, P., Orange, C., Orange Ravachol, D. et Lhoste, Y. (2021). Précis de didactique des SVT pour enseigner au collège et au lycée. Presses Universitaires de Bordeaux.