Programme pour le cycle 4 (5°- 4° - 3°)

Les professeurs veillent à la progressivité et à la continuité dans les apprentissages des notions et concepts, sur l’ensemble du cycle, pour laisser aux élèves le temps nécessaire à leur assimilation. Dans le prolongement des approches en cycle 2 (questionner le monde) et en cycle 3 (sciences et technologie), il s’agit dans le cadre de l’enseignement de sciences de la vie et de la Terre au cours du cycle 4 de permettre à l’élève :

• d’accéder à des savoirs scientifiques actualisés, de les comprendre et les utiliser pour mener des raisonnements adéquats, en reliant des données, en imaginant et identifiant des causes et des effets ;
• d’appréhender la complexité du réel en utilisant le concret, en observant, en expérimentant, en modélisant ;
• de distinguer les faits des idées ;
• d’appréhender la place des techniques, leur émergence, leurs interactions avec les sciences ;
• d’expliquer les liens entre l’être humain et la nature ;
• d’expliquer les impacts générés par le rythme, la nature (bénéfices/nuisances) et la variabilité des actions de l’être humain sur la nature ;
• d’agir en exerçant des choix éclairés, y compris pour ses choix d’orientation ;
• d’exercer une citoyenneté responsable, en particulier dans les domaines de la santé et de l’environnement, pour :
  • construire sa relation au monde, à l’autre, à son propre corps,
  • intégrer les évolutions des domaines économique et technologique, assumer les responsabilités sociales et éthiques qui en découlent.

Au cours du cycle 4, il s’agit, en sciences de la vie et de la Terre, de permettre aux jeunes de se distancier d’une vision anthropocentrée du monde et de distinguer faits scientifiques et croyances, pour entrer dans une relation scientifique avec les phénomènes naturels ou techniques, et le monde vivant. Cette posture scientifique est faite d’attitudes (curiosité, ouverture d’esprit, esprit critique, exploitation positive des erreurs…) et de capacités (observer, expérimenter, modéliser, …).

Les objectifs de formation du cycle 4 en sciences de la vie et de la Terre s’organisent autour de trois grandes thématiques : la planète Terre, l’environnement et l’action humaine ; le vivant et son évolution ; le corps humain et la santé. Le programme de sciences de la vie et de la Terre, dans le prolongement du cycle 3, fait ainsi écho aux programmes de physique-chimie et de technologie du cycle 4, et s’articule avec d’autres disciplines pour donner une vision scientifique de la réalité. Elles apportent un regard particulier, à côté et en complément d’autres regards, pour enrichir les approches éthiques des questions vives de la société.

Compétences travaillées

Domaine du socle

Pratiquer des démarches scientifiques

• Formuler une question ou un problème scientifique.
• Proposer une ou des hypothèses pour résoudre un problème ou une question. Concevoir des expériences pour la ou les tester.
• Utiliser des instruments d’observation, de mesures et des techniques de préparation et de collecte.
• Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.
• Communiquer sur ses démarches, ses résultats et ses choix, en argumentant.
• Identifier et choisir des notions, des outils et des techniques, ou des modèles simples pour mettre en œuvre une démarche scientifique.

4, 2, 1

Concevoir, créer, réaliser

• Concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental.

4

Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre

• Apprendre à organiser son travail (par ex. pour mettre en œuvre un protocole expérimental).
• Identifier et choisir les outils et les techniques pour garder trace de ses recherches (à l’oral et à l’écrit).

2

Pratiquer des langages

• Lire et exploiter des données présentées sous différentes formes : tableaux, graphiques, diagrammes, dessins, conclusions de recherches, cartes heuristiques, etc.
• Représenter des données sous différentes formes, passer d’une représentation à une autre et choisir celle qui est adaptée à la situation de travail.

1, 4

Utiliser des outils numériques

• Conduire une recherche d’informations sur internet pour répondre à une question ou un problème scientifique, en choisissant des mots-clés pertinents, et en évaluant la fiabilité des sources et la validité des résultats.
• Utiliser des logiciels d’acquisition de données, de simulation et des bases de données.

2

Adopter un comportement éthique et responsable

• Identifier les impacts (bénéfices et nuisances) des activités humaines sur l’environnement à différentes échelles. 
• Fonder ses choix de comportement responsable vis-à-vis de sa santé ou de l’environnement sur des arguments scientifiques.
• Comprendre les responsabilités individuelle et collective en matière de préservation des ressources de la planète (biodiversité, ressources minérales et ressources énergétiques) et de santé.
• Participer à l’élaboration de règles de sécurité et les appliquer au laboratoire et sur le terrain.
• Distinguer ce qui relève d’une croyance ou d’une idée et ce qui constitue un savoir scientifique.

3, 4, 5

Se situer dans l’espace et dans le temps

• Situer l’espèce humaine dans l’évolution des espèces.
• Appréhender différentes échelles de temps géologique et biologique (ex : histoire de la Terre ; apparition de la vie, évolution et extinction des espèces vivantes…).
• Appréhender différentes échelles spatiales d’un même phénomène/d’une même fonction (ex : nutrition : niveau de l’organisme, niveau des organes et niveau cellulaire).
• Identifier par l’histoire des sciences et des techniques comment se construit un savoir scientifique.

5, 4

Attendus de fin de cycle

• Explorer et expliquer certains phénomènes géologiques liés au fonctionnement de la Terre.
• Explorer et expliquer certains éléments de météorologie et de climatologie.
• Identifier les principaux impacts de l’action humaine, bénéfices et risques, à la surface de la planète Terre.
• Envisager ou justifier des comportements responsables face à l’environnement et à la préservation des ressources limitées de la planète.

Connaissances et compétences associées

Exemples de situations, d’activités et de ressources pour l’élève

La Terre dans le système solaire.

Expliquer quelques phénomènes géologiques à partir du contexte géodynamique global.

• Le système solaire, les planètes telluriques et les planètes gazeuses.
• Le globe terrestre (forme, rotation, dynamique interne et tectonique des plaques ; séismes, éruptions volcaniques).
• Ères géologiques.

Les exemples locaux ou régionaux ainsi que les faits d’actualité sont à privilégier tout comme l’exploitation de banques de données, de mesures, d’expérimentation et de modélisation.

Ce thème se prête à l’histoire des sciences, lorsque l’élève situe dans son contexte historique et technique, l’évolution des idées, par exemple sur la forme de la Terre, sa position par rapport au soleil, la dérive des continents…

Pour traiter de l’évolution du climat, les exemples seront choisis dans une échelle de temps qui est celle de l’humanité, mais quelques exemples sur les climats passés peuvent être évoqués (ex., les glaciations du Quaternaire).

Toutes les notions liées aux aléas et aux risques peuvent être abordées à partir des phénomènes liés à la géodynamique externe puis réinvesties dans le domaine de la géodynamique interne ou inversement (ex. : aléas météorologiques ou climatiques, séismes, éruptions volcaniques, pollutions et autres risques technologiques…).

Les activités proposées permettront à l’élève de prendre conscience des enjeux sociétaux et de l’impact des politiques publiques et des comportements individuels.

Quelques exemples permettent aux élèves d’identifier, en utilisant notamment les biotechnologies, des solutions de préservation ou de restauration de l’environnement compatibles avec des modes de vie qui cherchent à mieux respecter les équilibres naturels.

Cette thématique est l’occasion de faire prendre conscience à l’élève des conséquences de certains comportements et modes de vie (exemples : pollution des eaux, raréfaction des ressources en eau dans certaines régions, combustion des ressources fossiles et réchauffement climatique, érosion des sols, déforestation, disparitions d’espèces animales et végétales, etc.).

Quelques exemples judicieusement choisis permettent aux élèves d’identifier des solutions de préservation ou de restauration de l’environnement compatibles avec des modes de vie qui cherchent à mieux respecter les équilibres naturels (énergies renouvelables, traitement des eaux, transports non polluants, gestion des déchets, aménagements urbains, optimisation énergétique).

Cette thématique contribue tout particulièrement à l’enseignement moral et civique.

Expliquer quelques phénomènes météorologiques et climatiques.

• Météorologie ; dynamique des masses d’air et des masses d’eau ; vents et courants océaniques.

• Différence entre météo et climat ; Les grandes zones climatiques de la Terre.

• Les changements climatiques passés (temps géologiques) et actuels (influence des activités humaines sur le climat).

Relier les connaissances scientifiques sur les risques naturels (ex. séismes, cyclones, inondations) ainsi que ceux liés aux activités humaines (pollution de l’air et des mers, réchauffement climatique…) aux mesures de prévention (quand c’est possible), de protection, d’adaptation, ou d’atténuation.

• Les phénomènes naturels : risques et enjeux pour l’être humain.
• Notions d’aléas, de vulnérabilité et de risque en lien avec les phénomènes naturels ; prévisions.

Caractériser quelques-uns des principaux enjeux de l’exploitation d’une ressource naturelle par l’être humain, en lien avec quelques grandes questions de société.

• L’exploitation de quelques ressources naturelles par l’être humain (eau, sol, pétrole, charbon, bois, ressources minérales, ressources halieutiques, …) pour ses besoins en nourriture et ses activités quotidiennes.

Comprendre et expliquer les choix en matière de gestion de ressources naturelles à différentes échelles.

Expliquer comment une activité humaine peut modifier l’organisation et le fonctionnement des écosystèmes en lien avec quelques questions environnementales globales.

Proposer des argumentations sur les impacts générés par le rythme, la nature (bénéfices/nuisances), l’importance et la variabilité des actions de l’être humain sur l’environnement.

• Quelques exemples d’interactions entre les activités humaines et l’environnement, dont l’interaction être humain - biodiversité (de l’échelle d’un écosystème local et de sa dynamique jusqu’à celle de la planète).

Attendus de fin de cycle

• Expliquer l’organisation du monde vivant, sa structure et son dynamisme à différentes échelles d’espace et de temps.
• Mettre en relation différents faits et établir des relations de causalité pour expliquer :

- la nutrition des organismes,

- la dynamique des populations,

- la classification du vivant,

- la biodiversité (diversité des espèces),

- la diversité génétique des individus,

- l’évolution des êtres vivants.

Connaissances et compétences associées

Relier les besoins des cellules animales et le rôle des systèmes de transport dans l’organisme.

• Nutrition et organisation fonctionnelle à l’échelle de l’organisme, des organes, des tissus et des cellules.
• Nutrition et interactions avec des micro-organismes.

Relier les besoins des cellules d’une plante chlorophyllienne, les lieux de production ou de prélèvement de matière et de stockage et les systèmes de transport au sein de la plante.

Relier des éléments de biologie de la reproduction sexuée et asexuée des êtres vivants et l’influence du milieu sur la survie des individus, à la dynamique des populations.

• Reproductions sexuée et asexuée, rencontre des gamètes, milieux et modes de reproduction.
• Gamètes et patrimoine génétique chez les Vertébrés et les plantes à fleurs.

Relier l’étude des relations de parenté entre les êtres vivants, et l’évolution.

• Caractères partagés et classification.
• Les grands groupes d’êtres vivants, dont Homo sapiens, leur parenté et leur évolution.

Expliquer sur quoi reposent la diversité et la stabilité génétique des individus.

Expliquer comment les phénotypes sont déterminés par les génotypes et par l’action de l’environnement.

Relier, comme des processus dynamiques, la diversité génétique et la biodiversité.

• Diversité et dynamique du monde vivant à différents niveaux d’organisation; diversité des relations interspécifiques.
• Diversité génétique au sein d’une population ; héritabilité, stabilité des groupes.
• ADN, mutations, brassage, gène, méiose et fécondation.

Mettre en évidence des faits d’évolution des espèces et donner des arguments en faveur de quelques mécanismes de l’évolution.

• Apparition et disparition d’espèces au cours du temps (dont les premiers organismes vivants sur Terre).
• Maintien des formes aptes à se reproduire, hasard, sélection naturelle.

Attendus de fin de cycle

• Expliquer quelques processus biologiques impliqués dans le fonctionnement de l’organisme humain, jusqu’au niveau moléculaire : activités musculaire, nerveuse et cardio-vasculaire, activité cérébrale, alimentation et digestion, relations avec le monde microbien, reproduction et sexualité.
• Relier la connaissance de ces processus biologiques aux enjeux liés aux comportements responsables individuels et collectifs en matière de santé.

Connaissances et compétences associées

Exemples de situations, d’activités et de ressources pour l’élève

Expliquer comment le système nerveux et le système cardiovasculaire interviennent lors d’un effort musculaire, en identifiant les capacités et les limites de l’organisme.

• Rythmes cardiaque et respiratoire, et effort physique 

Mettre en évidence le rôle du cerveau dans la réception et l’intégration d’informations multiples.

• Message nerveux, centres nerveux, nerfs, cellules nerveuses.

Relier quelques comportements à leurs effets sur le fonctionnement du système nerveux.

• Activité cérébrale ; hygiène de vie : conditions d’un bon fonctionnement du système nerveux, perturbations par certaines situations ou consommations (seuils, excès, dopage, limites et effets de l’entraînement).

Ce thème se prête :

- à l’histoire des sciences, lorsque l’élève situe dans son contexte historique et technique l’évolution des idées sur la vaccination et les antibiotiques ;

- à l’interprétation évolutive d’adaptations concernant le fonctionnement humain ;

- à la prévention de conduites addictives ;

- aux applications biotechnologiques, lorsque l’élève  explique, à partir des connaissances acquises, les procédés et étapes de fabrication de vaccins et de techniques de procréation médicalement assistée.

L’élève construit ses compétences par des collaborations avec des partenaires dans le domaine de la santé (médecins, sportifs ; …).

Les exemples et les démarches choisies permettent à l’élève d’envisager les facteurs du bien-être physique, social et mental, et découvrir l’intérêt et les logiques des politiques de santé publique. Cette thématique contribue particulièrement à l‘enseignement moral et civique.

Expliquer le devenir des aliments dans le tube digestif.

• Système digestif, digestion, absorption ; nutriments.

Relier la nature des aliments et leurs apports qualitatifs et quantitatifs pour comprendre l’importance de l’alimentation pour l’organisme (besoins nutritionnels).

• Groupes d’aliments, besoins alimentaires, besoins nutritionnels et diversité des régimes alimentaires..

Relier le monde microbien hébergé par notre organisme et son fonctionnement.

• Ubiquité, diversité et évolution du monde bactérien.

Expliquer les réactions qui permettent à l’organisme de se préserver des micro-organismes pathogènes.

• Réactions immunitaires.

Argumenter l’intérêt des politiques de prévention et de lutte contre la contamination et/ou l’infection.

• Mesures d’hygiène, vaccination, action des antiseptiques et des antibiotiques.

Relier le fonctionnement des appareils reproducteurs à partir de la puberté aux principes de la maîtrise de la reproduction.

• Puberté ; organes reproducteurs, production de cellules reproductrices, contrôles hormonaux.

Expliquer sur quoi reposent les comportements responsables dans le domaine de la sexualité : fertilité, grossesse, respect de l’autre, choix raisonné de la procréation, contraception, prévention des infections sexuellement transmissibles.