Carnet de Bord commun pour l’enseignant de Physique …

Montre cardio-fréquencemètre

ONISEP/Pro2science/Montre cardio-fréquencemètre 1

Carnet de Bord commun pour l’enseignant de Physique Chimie et de S.V.T

Disciplines associées :

Physique-Chimie, S.V.T - apport des Mathématiques, E.P.S

Problématique :

Les montres cardio fréquencemètre présenteraient des dysfonctionnements dans certaines situations : Comprendre le fonctionnement de ces montres et mettre en évidence les causes réelles de leurs dysfonctionnements.

Compétences travaillées :

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.

Domaine du socle : 4, 2, 1

Concevoir, créer, réaliser

Concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental.

Domaine du socle : 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)




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.

Domaine du socle : 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.


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.

Domaine du socle : 3, 4, 5



Programme du cycle 4:

Physique Chimie S.V.T

Signaux lumineux

Exploiter

expérimentalement la

propagation rectiligne

de la lumière dans le

vide et le modèle du

rayon lumineux.

Lumière : sources,

propagation, vitesse

de propagation,

année lumière.

Modèle du rayon

lumineux.

Notion de

fréquence : maîtriser

la notion de

fréquence.

Comprendre que

l’utilisation du son et

Les activités

proposées permettent

de sensibiliser les

élèves aux risques

d’emploi des sources

lumineuses (laser par

exemple).

Les élèves

découvrent différents

types de

rayonnements

(lumière visible,

ondes radio,

rayonsX ...)

Les exemples

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.

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.

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



de la lumière permet

d’émettre, de

transporter un signal

donc une information.

Exploiter les lois de

l’électricité.

L’intensité du

courant électrique

est la même en tout

point d’un circuit qui

ne compte que des

dipôles en série.

Relation tension-

courant : loi d’Ohm.

Loi d’unicité des

tensions.

abordés privilégient

les phénomènes

naturels et les

dispositifs concrets

Les exemples de

circuits électriques

privilégient les

dispositifs rencontrés

dans la vie courante :

automobile, appareils

portatifs, installations

et appareils

domestiques.

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.

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’EMC



Productions envisagées

réalisation d'un article de journal sur l’ENT comprenant les tests réalisés,

réalisation d'une notice de montre,

réalisation d'affiches publicitaires avec les améliorations proposées de la montre,

etc.

Matériel spécifique

- 1 montre cardio-fréquencemètre : plusieurs choix possibles, dont la Fitbit Charge HR

- 2 ou 3 micro-contrôleur Arduino et leur câble USB

- 2 ou 3 capteurs cardiaques pour Arduino

- 2 ou 3 PC



Chronologie des séances

Physique-Chimie

Séance 1 : Etude de la source de la lumière

Séance 2 : Etude du capteur (1/2)

Séance 3 : Etude du capteur (2/2)

Séance 4 : Pour élaborer l'expérience

Séance 5 : Essai de son expérience - Remédiation

Séance 6 : Pour mesurer, organiser ses résultats

Séance 7 : Pour mettre ses idées en place - conception

de l'article.

S.V.T

Séance 1 : Comprendre le fonctionnement du capteur

d'un point de vue biologique

Etude de la vascularisation

Séance 2 : Comprendre le fonctionnement du capteur

d'un point de vue biologique

Etude de la variation des débits sanguins

Séance 3 : Activité sur la vasoconstriction,

vasodilatation

Séance 4 : Activité sur l'organisation de la

circulaton sanguine et/ou le rôle du coeur avec dissection

Séance 5 : Recherche de facteurs pouvant entraver le fonctionnement du capteur

Séance 6 : Pour mesurer, organiser ses résultats

Séance 7 :Rédaction et préparation à l'oral

TEMPS FORT DE CONCERTATION DE L’EQUIPE

TEMPS FORT DE CONCERTATION DE L’EQUIPE



À réaliser :

(Chronologie reprise sur: https://prezi.com/mzilzfbepybr/carnet-de-bord-professeur/ )

en Physique - Chimie

En amont de l’E.P.I :

Ouvrir un compte sur : o la plateforme de badge (ici Credly) o Googledrive pour y déposer les documents pédagogiques initiaux ainsi

que le formulaire de demande de badges numériques

Création des collections de Badges numériques Avant la première séance : placer les documents illustrant la problématique sur l’ENT Séance dite « 0 » en salle pupitre : Récupérer les adresses mail de tous : par leur demande de premier badge, sur Credly en particulier. Une semaine avant la séance 01 sur le capteur : dépôt sur l’E.N.T d’une « capsule » portant sur la lumière et la couleur, notion qualitative de fréquence et de période. Avant la séance 4 : Temps fort de concertation de l'équipe - Objectif premier : vérifier l'avancement respectif des séquences disciplinaires avant de laisser les élèves élaborer les expériences et tests Durant la séance 04 :

présentation de l’Arduino, de son capteur et de l’acquisition des données par l’ordinateur relié en USB

Mise en ligne de la capsule résumant cette présentation Entre la séance 04 et la séance 05 :

dépouillement des mails des élèves et de leur demande de matériel.

Mise en place du matériel : o les logiciels Arduino et Processing installés sur les 2 ou 3 ordinateurs o le sketch chargé dans les Arduino o le câblage des capteurs cardiaques à l'Arduino réalisé

o et le matériel possible réclamé par les équipes pour tester les limitations.

Avant la séance 06 : temps fort de concertation de l'équipe - Objectif premier : validation des expériences finales - préparation du matériel - et préparation à l'encadrement des expériences Et placer sur l’E.N.T l’aide à la rédaction pour l’article final

https://prezi.com/mzilzfbepybr/carnet-de-bord-professeur/%20%20)

http://prezi.com/1-dvheaslshh/?utm_campaign=share&utm_medium=copy&rc=ex0share



en SVT

Ce genre de capteur se base sur les variations de flux / débit sanguin pour déterminer

la fréquence cardiaque. (Présentation prezi : https://prezi.com/hew8sleh5chr/la-montre-cardio-frequencemetre/

Séance 1 : Étude de la vascularisation du poignet, zone de mesure du débit

sanguin par le capteur

Documents nécessaires :

photographies d'angiographies de la main,

schémas de la vascularisation de la main et du poignet.

Activité : Les élèves vont, lors de cette séance à partir d’un ensemble de documents, étudier la

vascularisation du poignet sous le capteur pour y découvrir des vaisseaux sanguins différents :

Artères, veines et capillaires au niveau de la peau et des muscles.

Observations microscopiques possibles

Séance 2 : Étude de la variation des débits sanguins au repos et lors d'un effort

au niveau de différents organes


tableaux de comparaison des débits sanguins au niveau de différents organes au repos et

lors d'une activité.

Activités possibles : A partir du tableau de données, travailler sur les modes de représentations en

faisant construire aux élèves différents types de diagrammes (circulaires, en bâtons ...)

L’étude de la variation des débits sanguins permet de mettre en évidence une augmentation du débit

sanguin au niveau de la peau lors d'un effort, ce que détecte le capteur.

Séances 3 et 4 : Comprendre l’origine du débit sanguin et de ses variations

Séance 3 : Comment expliquer ces variations de débits sanguins au niveau de

certains organes ?

Activité possible sur la vasoconstriction, vasodilatation. Activité possible sur l'organisation de la circulation sanguine :

circulation générale en parallèle et circulation pulmonaire en série par rapport à la circulation générale.

Séance 4 : Quelle est l’origine du débit sanguin ? Activité :

Mettre en évidence le rôle du cœur avec possibilité de réaliser une dissection.

Établir un lien entre activité cardiaque et respiratoire.

https://prezi.com/hew8sleh5chr/la-montre-cardio-frequencemetre/

https://prezi.com/hew8sleh5chr/la-montre-cardio-frequencemetre/



Séance 5 : Recherche des facteurs pouvant entraver le fonctionnement du

capteur : intégration du parcours avenir et du parcours santé


Explication de ce qu'est une angiographie. (technique d’imagerie médicale permettant

l’analyse des vaisseaux sanguins par radiographie)

Description du déroulement de l'examen en précisant le rôle des professionnels avant,

pendant et après l'angiographie, permettant ainsi la découverte de différents métiers.

(parcours avenir):

• médecin radiologue :

• infirmier : Infirmier / infirmière . Onisep TV

• manipulateur en électroradiologie médicale : Manipulateur / manipulatrice en

électroradiologie médicale . Onisep TV

Activité : Rechercher des facteurs pouvant faire varier le débit sanguin au niveau du capteur, donc

agissant sur la circulation sanguine :

température,

maladies (maladie de Raynaud, plaques d'athérome...) ou anomalies (ex : angiomes...) mises

en évidence par angiographie.

Activité possible : Travailler sur le parcours santé en étudiant la manière de prendre soin de ses

vaisseaux sanguins, donc de son système cardiovasculaire, avec la possibilité d'y intégrer une

découverte de métiers comme :

diététicien : Diététicien / diététicienne

coach sportif : Conseiller sportif / conseillère sportive

Séance 6 : Tests

Mise en œuvre des protocoles expérimentaux.

Présentation et exploitation des résultats pour répondre au problème posé.

Proposition des améliorations à apporter à la montre.

Penser à la montre connectée de demain.

Séance 7 : Rédaction et préparation à l’oral.

Journaliste : Journaliste . Onisep TV

Autres séances possibles : les objets connectés et le développement durable

Utilisation et exploitation de ressources non inépuisables (ex : terres rares) pour la fabrication

des objets connectés.

Le recyclage des objets connectés.

http://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Metier/Metiers/infirmier-infirmiere

https://oniseptv.onisep.fr/video/infirmier-hopital-public

http://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Metier/Metiers/manipulateur-manipulatrice-en-electroradiologie-medicale

http://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Metier/Metiers/manipulateur-manipulatrice-en-electroradiologie-medicale

https://oniseptv.onisep.fr/video/manipulatrice-en-electroradiologie-medicale-hopital

http://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Metier/Metiers/dieteticien-dieteticienne

http://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Metier/Metiers/conseiller-sportif-conseillere-sportive-en-salle-de-remise-en-forme

http://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Metier/Metiers/journaliste

https://oniseptv.onisep.fr/video/journaliste



Évaluation

Tout au long de l’E.P.I, auto-évaluation des compétences travaillées par la mise en place d'un système de badges numériques. Ceux-ci peuvent être diversement distribués :

o réclamés par les élèves, en ligne, à partir de leur auto évaluation (suppose de leur part une réflexion concernant la progression de leurs compétences)

o attribués par l'enseignant "in situ" o ou lors de l'évaluation finale.

Co-évaluation lors de la remise de la tâche finale (Article et Grand Oral)

https://www.mindmeister.com/fr/642490742?t=GgnENXRwfP

https://www.mindmeister.com/fr/642490742?t=GgnENXRwfP



L’Arduino et son logiciel – Processing – le capteur cardiaque dédié o Les tutoriels gratuits pour l’Arduino sont nombreux, en voici quelques uns : http://eskimon.fr/ebook-tutoriel-arduino http://www.craslab.org/arduino/LivretArduinoFr06.pdf o Le logiciel Processing, gratuit, se trouve sur le site : https://processing.org Capteur cardiaque : Plusieurs capteurs cardiaques se trouvent pour les Arduino (attention aux temps de livraison !) ainsi que les sketches à charger dans l’Arduino. Le câblage est toujours le même : on alimente entre le 5V et le GND et le capteur renvoie sur une entrée, par défaut l’entrée A0.

Creative Commons : images are CC BY-NC-SA 3.0

http://eskimon.fr/ebook-tutoriel-arduino

http://www.craslab.org/arduino/LivretArduinoFr06.pdf

https://processing.org/

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/



Copie-écran du formulaire de demande de badge :



Exemples de badges numériques de compétences pouvant être obtenus au cours de l’E.P.I

(https://credly.com/u/2190742)

https://credly.com/u/2190742





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