L'air dans le corps : ventilation et respiration

Enjeux
- Faire identifier et verbaliser ce que l’on ressent après un effort : ce qui relève de la ventilation, ce qui relève du rythme cardiaque.
- Mettre en relation les entrées et sorties d'air du corps avec les mouvements du thorax et les associer aux termes d'inspiration et d'expiration.
- Décrire le plus précisément possible les mouvements respiratoires perceptibles (amplitude, fréquence), et se constituer un lexique spécifique.

Séance 1- Inspirer, expirer

Après une activité sollicitant la respiration, on demande aux enfants de décrire ce qu'ils ressentent, et les modifications qu'ils observent sur leur corps.  Le maître orientera le questionnement des élèves sur les entrées et sorties d’air, et sur leur relation aux mouvements ressentis à divers moments :  juste après un effort, lorsque la respiration est redevenue « normale », à un autre moment de la journée ou de la semaine lors d’une respiration « habituelle ».

Séance 2- Amplitude thoracique

Les élèves constatent d’abord que le volume du thorax « augmente » au cours de leur inspiration, et « diminue » au cours de l'expiration. Pour leur faire préciser ce constat, on peut proposer aux enfants d’avoir recours à des mesures.

Séance 3- La fréquence respiratoire (CM)

On peut demander aux élèves de compter combien de cycles respiratoires ils effectuent en une minute, au repos et après avoir couru. Une durée suffisamment longue est requise pour qu’il ne soit pas possible d’imposer une fréquence particulière à sa respiration.

Séance 4- Mise en commun et synthèse de la séquence

Il s’agira pour cela de chercher collectivement des titres pour traduire la ou les points traités (ceux qui relèvent de la description des mouvements respiratoires, de leur fréquence…), que l’on pourra situer par rapport aux questions initiales affichées et d’élaborer oralement un texte commun, qui sera ensuite reformulé à l’écrit.

Séance 5- Le mou, le dur et autres pistes…

Ces activités sont l'occasion pour les élèves de sentir leur thorax et de constater qu'il est constitué des côtes sur les côtés et à l'avant. Dans une situation d'expiration forcée, les enfants expérimenteront, en posant une main sur l'abdomen, le durcissement du ventre.

Séance 1 - Se familiariser avec un dispositif de mesure

La question de la mesure du volume expiré est posée : « Comment récupérer l’air que l’on a expiré ? Comment peut-on mesurer la quantité d’air que l’on peut expirer en une seule fois ? »

L’enseignant présente aux élèves le matériel utile pour réaliser une sorte de spiromètre ou présente le dispositif déjà réalisé, qu’il demande aux élèves de reproduire, plusieurs problèmes (taille et graduation du réservoir) restant néanmoins à résoudre.

Séance 2 - La préparation de l’expérience

Avant la réalisation de mesures systématiques, on demande aux élèves de schématiser le montage. 

Séance 3 - A vos marques, prêts, soufflez !

Les mesures sont effectuées. A partir des mesures réalisées, plusieurs travaux pourront être proposés : calculer une moyenne à partir de plusieurs essais d’un même élève ou calculer une moyenne à partir des mesures des expirations de chacun des 4 élèves d’un groupe.

Enjeux

- Cerner le parcours de l’air dans le corps en observant les organes de l'appareil respiratoire d'un animal dont l'anatomie est proche de celle de l'être humain, et en observant des radiographies pulmonaires humaines (et autres supports documentaires), ainsi que des maquettes.

- Concevoir l’idée que la respiration ne se limite pas à faire entrer de l’air dans les poumons, notamment observer l'interface entre tuyaux de circulation d'air et tuyaux de circulation du sang.

Séance 1- Ce que je crois savoir et les questions que je me pose sur l’air dans mon corps

Le maître distribue aux enfants une silhouette humaine vierge, avec la consigne de dessiner l'appareil respiratoire et leur propose de classer les dessins selon les idées qu’ils véhiculent.  

Séance 2 - Recherche d’informations par observation de l’appareil respiratoire d’un animal

Lors de la dissection, les enfants sont tout d'abord invités à décrire oralement ce qu'ils observent, aidés par l'enseignant  qui reformule la description et nomme les éléments observés (œsophage, trachée… lobes des poumons, cœur). Ils dessinent ensuite l'ensemble qu'ils ont sous les yeux ou légendent un schéma. Enfin, ils observent l'intérieur de l'appareil respiratoire.

Prolongements : radios, squelettes et écorchés, maquettes ; recherches documentaires ; composition de l’air inspiré et expiré.