1. Nutrition et Fonctions humaines

Nous proposons que la première étape de cette séquence soit un passage par la fonction de nutrition du corps humain, approchée par le développement d’un modèle explicatif.

Par nutrition, nous entendons l’association des systèmes digestif, circulatoire et respiratoire. En effet, c’est le flux de matière et d’énergie qui traverse tout or­ganisme qui est indispensable pour le maintenir en vie ; cela ne s’arrête pas à la seule transformation des aliments en nutriments, qui n’expliquerait pas vraiment pourquoi il faut manger : il faut encore pouvoir mettre à disposition ces nutriments aux différentes parties de l’organisme.

Les systèmes digestif, circulatoire et respiratoire sont généralement enseignés de manière descriptive et disjointe (un système à la fois). Cette étude émiettée ne permet pas de réaliser systématiquement le lien fonctionnel entre ces systèmes.

Même lorsque ce lien fonctionnel est abordé, il suit généralement une phase de description censée être un préalable obligatoire. Or, dans cette étape de la séquence que nous vous proposons, le développement du modèle explicatif sur la nutrition ne commence pas par des descriptions et pourtant, il n’empêche pas d’aborder les aspects descriptifs. Dans cette optique, les trois systèmes sont abordés en même temps.

Il pourrait être tentant de commencer malgré tout par la description du corps humain, de ses structures et leur fonctionnement, avant d’envisager des explications sur la signification de ces fonctions. Cette manière de faire comporte des risques :

  • l’enjeu du tronc commun n’est pas la description rigoureuse, qui sera de toute façon incomplète quel que soit le niveau de la scolarité (obligatoire). Le temps passé à cela pourrait donc être mis à profit autrement ;
  • en commençant et en se focalisant sur la description, les élèves pourraient penser que l’enjeu est à ce niveau. Cela pourrait les détourner des objectifs d’apprentissage plus ambitieux.

Au contraire, mettre les élèves au travail sur une question qui les amène à proposer des explications en rapport avec les mo­dèles explicatifs permettra tout de même d’aborder la description du corps humain, de ses structures et leur fonctionnement. Par ailleurs, cela donnera l’occasion à l’en­seignant de repérer le « déjà là » descriptif qu’ils possèdent et de diriger la recherche en conséquence, sans perdre le temps de faire deviner aux élèves des organes dont ils ne peuvent pas à priori deviner le nom et le rôle.

Le travail de modélisation donne l’occasion de modéliser sur le cœur et la ventilation. Par là, les aspects descriptifs sont abordés.

Une tentative de travailler les 3 systèmes conjointement. L’usage plus classique « papier et crayon » est cependant tout à fait possible.


Concrètement, la question de départ doit permettre aux élèves de mettre au travail des liens entre plusieurs systèmes du corps humain.

Ex : comment l’air que vous respirez permet-il à toutes les parties du corps de recevoir de l’oxygène ?

Cela permettra de relier une fonction (alimenter toutes les parties du corps en nutriments, en oxygène, etc.) à un ou des fonctionnements (ex : « comment l’air que vous respirez permet-il… »). Les élèves peuvent alors travailler un problème biologique pertinent puisqu’il s’agit d’élaborer un modèle explicatif et non uniquement des descriptions.

Exemple sur la nutrition (élèves de 10-11 ans) : « Comment ce que j’ai mangé peut-il me donner des forces ? »
Affiche d’un groupe (8-10 ans) travaillant sur la respiration mais en lien avec les besoins des différentes parties du corps. Figure tirée de Orange (2012, p.54).

Si les élèves anticipent généralement bien que des parties d’aliments vont dans le sang (les vitamines et les « bonnes choses »), des questions restent en suspens : où se fait l’absorption de ces « bonnes choses » ? Y-a-t-il un tri ? Comment l’absorption et/ou le tri sont rendus possibles ?

  • De la question de départ, les élèves « problématisent » et construisent le(s) problème(s) qui vont réellement les occuper. L’investigation n’est donc pas immédiatement lancée après une question de départ.

L’investigation pourra se faire par une recherche documentaire (qui va d’ailleurs permettre d’aborder le volet descriptif des différents systèmes). Cette investigation sera pleine de sens puisque les élèves auront identifié dans la phase de problématisation ce qui fait encore débat ; ou pour l’enseignant les conceptions qui doivent évoluer.

Exemple d’un modèle envisagé à priori comme réponse à la question de départ et qui donne de quoi fonder une investigation, pour peu qu’on la confronte à d’autres modèles et qu’on dégage explicitement ce sur quoi l’investigation devra donc porter.

Le tra­vail de l’enseignant ne consiste pas à immédiatement identifier la bonne explication mais plutôt à organiser le débat et éventuellement demander des compléments d’argumentation, etc. afin que les élèves construisent le problème explicatif du ou des systèmes liés entre eux et puissent enfin lancer l’investigation.

Cette confrontation peut se faire lors d’un débat durant lequel les élèves sortent avec quelques éléments à vérifier lors d’une investigation (les problèmes de digestion, d’absorption et de distribution des nutriments)  ; comme ci-contre.

Élève 1 : « Et là, les vitamines vont dans les muscles pour leur donner des forces. »
Élève 2 : « Comment les vitamines peuvent-elles passer ? Le conduit digestif et les muscles ne sont pas liés ! »
Élève 3 : « Et il n’y a que les vitamines qui peuvent donner de la force au corps ? »
Élève 1 : « Les aliments passent alors dans le sang pour donner de l’énergie au corps. »
Élève 2 : « Mais le sang, c’est un liquide qui passe dans des veines, très petites. Il faut bien qu’il soit arrivé quelque chose aux aliments pour qu’ils soient assez petits que pour pouvoir entrer dans les veines, non ? »

Dans cette optique : il est tentant de consti­tuer des groupes d’élèves hétérogènes du point de vue des idées qu’ils ont sur le fonctionnement d’un système. Néanmoins, il peut être plus intéressant de grouper les élèves qui ont des idées similaires sur un fonctionne­ment : cela permet de diminuer le nombre de « thèses » (et donc de groupes) qu’il faudra comparer et cela per­met de développer entièrement chacune des explica­tions, plutôt que de faire émerger une seule thèse par groupe, les autres ayant été éliminées par l’effet d’un élève « meneur ».


Dans cet exemple de débat en classe (8-10 ans), la distribution du sang est au départ pensée selon un schéma linéaire : Production du sang – distribution par les vaisseaux sanguins – utilisation par les parties du corps :

La conception de la distribution du sang comme une irrigation conduit à des modèles explicatifs qui fonctionnent de manière linéaire. Cela constitue alors un obstacle à penser un fonctionnement dynamique du système circulatoire (donc avec un retour du sang au cœur).

Quand l’idée de retour au cœur du sang est construite, elle peut être pensée comme l’arrivée du « bon » sang aux organes et le retour du sang « usé » ou « mauvais » au cœur qui le régénère. Dans ce cas, c’est la fonction de transporteur du sang qu’il faut travailler : transport des nutriments, transport de l’oxygène, des déchets… Le sang n’est plus ce qui nourrit mais ce qui distribue ce qui nourrit.

Concernant l’investigation, celle-ci pourra être plus classique : consultation d’ouvrages, de maquettes, manipulation d’un outil numérique, etc. Les possibilités et les ressources ne manquent pas mais elles ont un intérêt que parce que le problème clair a été construit.

Un outil numérique 3D : Zygotebody.

Le numéro 8 de Sciences en Cadence montre le travail qui est fait par/avec des maquettes.

Suite de la séquence

Il n’y a qu’un pas maintenant à faire vers l’alimentation : toutes ces discussions sur les aliments dont les termes peuvent parfois être connotés (vitamines, graisses, protéines, sucre, etc.) ont pu soulever des questions, des restrictions sur ce qui peut ou non passer la barrière intestinale, des anecdotes, etc. Les élèves de primaire baignent déjà depuis des années dans ce discours, souvent empli de lieux communs ou d’injonctions.

Avant de nous préoccuper quoi mettre dans nos assiettes, savons-nous d’où proviennent la plupart de nos aliments ? Et comment ils parviennent jusqu’à nous ?

Pour le découvrir, suivez le reste de notre séquence !

Outils complémentaires

Sur le travail avec les traces écrites, sur la modélisation ou encore sur les liens entre les systèmes du corps humain, vous pouvez vous reporter aux différents guides réalisés par le Consortium 4 du Pacte.

Une démarche intéressante est proposée avec le numéro 13 du magazine Sciences en Cadence : Manger, et après ?. Elle peut être associée à celle du numéro 8 : Systèmes circulatoire et respiratoire qui est une alternative tournée uniquement sur les circulation-respiration et sur l’idée de l’effort physique et des échanges gazeux (en 3 périodes). Différentes aides complémentaires sont proposées ici et également ici.

Pour un recul didactique, consultez la page « Nutrition humaine » de la plateforme DidacSciences.