Chapitre 6 : Modélisation des connaissances : praxéologies de référence,
4. Résultat : Praxéologie de référence
L’analyse institutionnelle couplée à l’analyse épistémologique (chapitre 3), nous conduit,
selon la méthodologie présentée au début de ce chapitre, à une proposition de
praxéologie de référence que nous développons ci-dessous.
Nous distinguons (en surlignant en bleu) les éléments praxéologiques propres à la
praxéologie de référence, qui disparaissent dans le cadre de l’institution scolaire (lycée)
dans laquelle notre étude se place.
Pour ces types de tâches ou tâches ainsi identifiés, nous distinguerons celles qui ne sont
pas à la charge de l’élèves mais à la charge de l’enseignant (*), de celles qui ne sont pas
mises en jeu (**) du fait des contraintes institutionnelles liées au matériel autorisé et/ou
disponible.
Chapitre 6 : Modélisation des connaissances : praxéologies de référence, institutionnelle, et personnelle
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Praxéologie de référence
Type de tâche T : Mettre en évidence le métabolisme de la fermentation alcoolique
La technique du principal type de tâche T est décrite par une succession de sous types de tâches : = {T’1, T’2, T’3} avec :
- T’1 : identifier, à partir de données, les réactifs et les produits de la fermentation alcoolique
- T’2 : préparer les dispositifs expérimentaux relatifs à la mise en évidence de la fermentation alcoolique - T’3 : mesurer la disparition des réactifs et l’apparition de produits de la fermentation alcoolique
T’1 : Identifier, à partir de données, les réactifs et les produits de la fermentation alcoolique
θ : La fermentation alcoolique est un processus biochimique par lequel des glucides, principalement le glucose, sont décomposés en milieu anoxique en éthanol et en dioxyde de carbone, avec libération d'énergie.
V1 : nature de l’information a) Totale
b) Partielle V2 : registre de représentation a) Equation bilan
b) Graphique c) Texte V1a V2a
T’11 : Relever les molécules (réactifs) placées à gauches de l’équation de réaction T’12 : Relever les molécules (produits) placées à droite de l’équation de réaction
θ : Dans une équation de réaction, les réactifs sont placés à gauche, et les produits sont placés à droite. V1a V2b
T’11 : Noter la/les molécule(s) (réactifs) dont la concentration diminue T’12 : Noter la/les molécule(s) (produits) dont la concentration augmente
θ : Les réactifs sont des espèces chimiques présentes dans le milieu réactionnel, dont la concentration tend à diminuer au cours du temps : les réactifs sont consommés, leurs atomes se réarrangent pour former de nouvelles molécules : les produits de cette réaction.
V1b V2c
T’11 : sélectionner les informations relatives aux réactifs et/ou produits de la fermentation alcoolique
T’12 : chercher, parmi les sources d’informations disponibles, les réactifs/produits de la fermentation alcoolique manquants
T’2 : préparer les dispositifs expérimentaux relatifs à la mise en évidence de la fermentation alcoolique V3 : microorganisme (a) Levures
(b) Bactéries
Résultat : Praxéologie de référence
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T’21 : préparer les microorganismes dans les conditions de milieux
T’211 : préparer xL de suspension de levures à xg/L *
T’2111 : noter le volume (Vt) total de suspension de levures à préparer T’2112 : calculer la masse de microorganismes (m)
τ’2112 : Cm = m /V
θ’2112: par définition, la concentration massique d’une espèce chimique est égale au quotient de
la masse par le volume de la solution (Cm = m /V)
T’2113: définir le volume d’eau distillée (Vd) pour mettre les levures en solution
τ’2113 : Veau distillée = V total de suspension
θ’2113: L’ajout d’eau distillée permet d’obtenir le réactif en solution afin de pouvoir l’injecter à la solution de levure. La précision de mesure n’a pas d’importance car elle n’aura pas d’impact sur
la qualité et les objectifs de l’expérience.
T’2114 : préparer le matériel pour réaliser la suspension de levures
o t’21141 : prendre un bécher plus grand que le volume Vd
o t’21142 : prendre une balance (précise au mg) pour peser les levures
o t’21143 : prendre une éprouvette graduée adaptée au volume d’eau distillée à rajouter
o t’21144 : prendre un agitateur magnétique
θ’2114 : Les contenants doivent être adaptés pour recevoir le volume finale de solution. La
précision de mesure n’a pas d’importance sur la qualité et les objectifs de l’expérience. L’agitation permet d’homogénéiser la suspension en favorisant la dissolution du réactif dans
l’eau distillée ajoutée
T’2115 : mettre les levures en solution
o T’21151 : peser les levures (m) et les placer dans le bécher o T’21152 : rajouter le volume V d d’eau distillée
o T’21153 : homogénéiser la solution
T’2116 : laver le matériel à l’eau courante
θ’2116 : le lavage à l’eau permet d’enlever tous les résidus solides et liquides afin de ne pas
interférer avec les prochaines utilisations
T’212 : placer la suspension de levures dans les conditions du milieu
T’2121 : « affamer » les levures *
Première technique (non décrite) :
τ’2121 : laver les levures
θ’2121: laver les levures permet d’éliminer toute trace de substrat afin de les « affamer » et de les
rendre plus réactives lors de l’ajout de substrat pendant l’expérimentation
Deuxième technique :
τ’2121’ : agitation permanente
θ’2121’: l’agitation magnétique pendant quelques heures peut suffire à éliminer les reste de réactif
car les levures en le consommant vont épuiser le milieu de même que leurs réserves internes. o t’21211 : maintenir l’agitation magnétique dans la suspension pendant 2h o t’21212 : placer un bulleur
o T’21213 : contrôler le taux de glucose
τ’21213 : utilisation du glucotest ou de la liqueur de Fehling Technique τ’21212 du glucotest
θ’21213 : La liqueur de Fehling (méthode qualitative) en absence de sucre réducteur restera bleu après chauffage et deviendra rouge en leur présence.
Chapitre 6 : Modélisation des connaissances : praxéologies de référence, institutionnelle, et personnelle
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t’212131 : prélever à l’aide d’une pipette quelques gouttes de la suspension
- t’212132 : déposer quelques gouttes sur la ‘tête’ d’une bandelette de glucotest
- t’212133 : attendre quelques secondes
- t’212134 : comparer la couleur de la bandelette avec le référentiel
- t’212135 : noter le taux (intervalle) de glucose o T’21214 : renouveler T’2121 si nécessaire
Technique τ’21212 de la liqueur de Fehling
θ’21213 : Le glucotest (méthode quantitative et qualitative) en absence de glucose présentera une couleur correspondant à un taux de glucose nul.
- t’212121 : prélever à l’aide d’une pipette quelques ml de la suspension et les déposer dans un tube à essai
- t’212122 : ajouter quelques gouttes de liqueur de Fehling
- t’212123 : attendre quelques secondes
- t’212124 : chauffer le tube à essai
- t’212125 : observer la couleur T’21214 : renouveler T’2121 si nécessaire
T’2122 : prélever Xml de suspension de levures et les placer dans un contenant T’2123 : Nommer la solution à tester
T’2124 : placer la suspension à tester en anaérobie
τ’2124 : suppression des apports en dioxygène
θ2124 : Les levures réalisent provisoirement le métabolisme de la fermentation alcoolique pour gagner de l'énergie, quand l'oxygène nécessaire à la respiration cellulaire manque (condition anaérobie stricte)
La diminution de l’agitation et la mise en place d’un bouchon hermétique permettent de limiter les apports en dioxygène. Afin de favoriser la mise en anaérobie, les contenants doivent être remplis au maximum par la
suspension de levures afin de limiter la quantité d’O2 disponible aux levures pour un démarrage de la fermentation alcoolique plus rapide. Les gaz présents dans un milieu se dissolvent dans les liquides.
T’2126 : placer la suspension de levures à température optimale
θ2126 : la vitesse des réactions lors de la fermentation des levures dépend de la température du milieu. Chez les levures elle est optimale à 25°C. En dessous la vitesse ralentie, au dessus de 40°, les levures meurent et la réaction est stoppée.
τ’2126 : utilisation d’un bain marie
T’2127 : contrôler les paramètres du milieu dans la suspension **
τ’2127 : utilisation de sondes portatives
o T’21271 : tester la présence d’O2
τ’21271 : utilisation d’une sonde à O2
- T’212711 : allumer la sonde portative et choisir le mode ‘liquide’
- T’212712 : plonger la sonde dans la suspension et laisser la valeur se stabiliser
- T’212713 : comparer le taux relevé avec le seuil de tolérance o T’21272 : tester la présence d’éthanol
τ’21271
o T’21273 : tester la présence de CO2
τ’21271
Résultat : Praxéologie de référence
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T’22 : préparer le dispositif expérimental de mesure du réactif
V4 : réactif (glucides) a) Osides b) Oses
V5 : oses a) Galactose
b) Glucose c) Fructose
V6 : méthode expérimentale de mesure a) Qualitative seule b) Quantitative V4bV5b
T’221 : préparer xml de solution de glucose à xg/L *
T’2211 : noter le volume (Vt) total de réactif à préparer T’2212 : calculer la masse de réactif (m)
τ’2212 : Cm = m/V
T’2213: calculer le volume d’eau distillée (Vd) pour mettre le réactif en solution
τ’2213 : Veau distillée = V total de réactif
T’2214 : préparer le matériel pour réaliser la solution de réactif
o T’22141 : prendre un bécher plus grand que le volume Vd
o T’22142 : prendre une balance (précise au mg) pour peser le réactif
o T’22143 : prendre une éprouvette graduée adaptée au volume d’eau distillée à rajouter
o T’22144 : prendre un agitateur manuel
T’2215 : mettre le réactif en solution
o T’22151 : peser le réactif et la placer dans le bécher o T’22152 : rajouter le volume Vd d’eau distillée o T’22153 : homogénéiser la solution
T’2216: laver le matériel à l’eau courante
V5b V6b
T’222 : préparer un tableau de recueil de données
T’223 : préparer le dispositif du glucotest
θ223 : Les bandelettes de glucotest sont spécifiques du glucose. Cette méthode est qualitative ou semi-quantitative et donne une précision à 0,1% de glucose. La lecture se fait par un code couleur qui correspond à un intervalle de concentration en glucose.
T’23 : préparer le dispositif expérimental de mesure des produits
V6 : méthode expérimentale de mesure a) Qualitative seule b) Quantitative
V6a pour l’éthanol:
τ’23 : utilisation de bichromate de potassium
θ23: l'éthanol contenu dans le milieu sera oxydé en acide éthanoïque par les ions dichromates, de couleur orange, qui se transformeront alors en ions chrome (III), de couleur verte
V7 : état du bichromate de potassium a) Solide (éthylotest) b) liquide
Chapitre 6 : Modélisation des connaissances : praxéologies de référence, institutionnelle, et personnelle
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Nous relevons une variable institutionnelle V3, qui est fixée par l’institution scolaire
dans laquelle nous nous plaçons. En effet, la variable V3 (microorganismes) peut
prendre plusieurs valeurs, nous en distinguons deux qui peuvent être à l’origine de
difficultés identifiées a priori :
a) levures
b) bactéries
9L’institution, du fait de ses contraintes et notamment celle liée à l’utilisation du vivant,
fixe la valeur « levure ». Or une variable n’existe qu’à partir du moment où elle propose
au minimum deux valeurs, ainsi, la variable V3 disparaît dans l’institution scolaire.
Il en est de même pour les variables V4 et V7. Pour cette dernière, la manipulation du
bichromate de potassium liquide étant interdit dans les établissements scolaires, la
variable V7 ne peut prendre qu’une seule valeur « solide ». Elle n’est donc plus présente
dans l’institution scolaire.
Certaines variables institutionnelles modélisées dans la praxéologie de référence,
peuvent être effectivement en lien avec une difficulté identifiée a priori dans la
littérature. Par exemple, la variable V3 peut être à l’origine d’une difficulté, notamment
9
Zymomonas
mobilis est une bactérie anaérobie facultative à Gram négatif en forme de bâtonnet particulièrement connue pour ses capacités de fermentation alcoolique qui l'ont fait étudier pour la production industrielle d'éthanol pour biocarburants.V7a
T’231 : préparer un éthylotest
T’232 : préparer un tableau de recueil de données
V6a pour le CO2:
’23: raccordement des levures à l’eau de chaux
θ23 : l’eau de chaux réagit en présence de dioxyde de carbone. Elle se trouble en présence de dioxyde de carbone (CO2) qu'elle met en évidence. Le précipité blanc ainsi formé est du carbonate de calcium (CaCO3).
t’231 : prendre un tuyau flexible
t’232 : remplir un tube à essai d’eau de chaux
t’233: raccorder un tube à essai d’eau de chaux à chaque solution
T’3 : mesurer la disparition des réactifs et l’apparition des produits de la fermentation alcoolique
θ3: Les réactifs sont des espèces chimiques présentes dans le milieu réactionnel, dont la concentration tend à diminuer au cours du temps : les réactifs sont consommés, leurs atomes se réarrangent pour former de nouvelles molécules : les produits de cette réaction.
T’31 : ajouter le réactif dans la solution à tester
θ31 : l’ajout du glucose (réactif) permet de démarrer la réaction et donc de marquer le début de l’expérience T’32 : mesurer la quantité de réactif
T’33: mesurer l’apparition des produits dans la solution à tester
T’33: observer l’apparition des produits dans la solution à tester T’34 : laver le matériel
Résultat : éléments de praxéologies personnelles a priori
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