Université d'été « Enseigner les sciences à l'école primaire »

Les cinq sens

Animateurs : Jean-François Laslaz, inspecteur de l'Éducation nationale à Moutiers, académie de Grenoble
Jean-Philippe Bourguignon, IUFM de Montpellier, centre de Perpignan

Observateur : Maryline Coquide, maître de conférence à l'IUFM de Rouen

Chacun des ateliers, suivi par quinze personnes, comporte :

  • deux séances de trois heures initiées par une courte phase de démarrage destinée à donner du sens aux activités, suivies d'activités d'investigation et de recherche par groupes de trois à quatre stagiaires ;
  • une séance de synthèse qui permet de prendre du recul et d'échanger sur le vécu, les démarches, les apprentissages en jeu et de les transposer en terme d'activité-élève au niveau de l'école primaire.

 

Phase de démarrage

On peut considérer cette phase comme collective dans la mesure où la même activité concerne tout le groupe. Elle s'est déroulée en deux étapes :

Une phase d'exploration et de découverte sensorielles d'un milieu

Pour cette étape, l'idéal est une sortie dans un milieu naturel ou en tout cas suffisamment riche pour s'approprier le milieu avec ses cinq sens et, pour cela, le patio de la résidence des Cyclades à la Grande Motte et les conditions météorologiques n'étaient pas des plus propices.

Après quelques minutes d'exploration sensorielle individuelle, l'animatrice met en commun les sensations et les observations de chacun à partir de quelques questions : Si vous aviez à me parler de cet endroit ? Quelle impression pouvez-vous me donner ? Si vous aviez un adjectif, un attribut à donner ?

Les odeurs, les souvenirs ainsi que la végétation méditerranéenne sont les premiers éléments évoqués.

Puis l'investigation s'arme de consignes plus précises, voire d'instruments. Par exemple, comparer les couleurs des feuilles à un nuancier préparé à l'aide du découpage d'images de catalogue, réaliser une palette des couleurs, récolter des sensations tactiles ou des échantillons d'odeurs, etc.

Une phase en salle qui permet une approche plus analytique...

... et l'émergence de certaines caractéristiques de chacun des sens.

Exemple 1 :

Matériel : une boîte en carton (boîte à chaussures) destinée à cacher un objet et percée latéralement de deux orifices qui permettent d'introduire les deux mains (gantées ou non) pour palper l'objet.

But : un stagiaire (un élève) doit faire deviner aux autres la nature de l'objet caché par l'animateur (ou le maître), soit en le leur décrivant, soit en répondant à leurs questions. Il n'a bien sûr à sa disposition que les informations tactiles.

Objectifs : 1/ Le toucher permet d'apprécier la forme, la texture, la "chaleur" d'un objet ; 2/ Pour exprimer mes sensations et donner des informations, j'ai besoin d'un vocabulaire précis.

Exemple 2 :

Matériel : un jeu de 5 cylindres de masses égales (25g) mais de nature et de taille différentes (matériel vendu par les maisons de matériel scolaire).

But : ranger les cylindres selon un ordre croissant de masse (une personne non avertie se trompe inéluctablement).

Objectif : les sensations sont très subjectives, elles peuvent me donner de fausses informations. Ici seule l'utilisation d'une balance me donne une information objective.

Exemple 3 :

Matériel : illusions d'optiques ou images ambiguës.

But : pour chaque image, exprimer ce que l'on voit.

Objectif : montrer qu'on observe ou ne reconnaît que ce qu'on sait déjà être présent ou possible.

Exemple 4:

Matériel : un bandeau pour les yeux, des échantillons de chocolat ou de bonbons.

Objectif : évoquer par des mots, des adjectifs les sensations de la dégustation de ces friandises. Comment mieux décrire des sensations ?

Phase de recherche et d'investigation

Elle comporte deux séries de manipulations ou recherches expérimentales sous forme de problèmes ou de défis posés aux stagiaires. Les consignes sont écrites pour chaque manipulation et éventuellement précisées par les animateurs qui se gardent d'intervenir, même en cas d'erreur. Les animateurs jouent surtout un rôle dans le recentrage ou la relance des activités.

Au-delà d'une expérimentation individuelle, les échanges au sein de chaque groupe, avec prise de notes sur un "cahier d'expériences", aboutiront à la réalisation d'un poster qui permettra la discussion, l'apport d'informations par les animateurs et la "validation" des résultats et des démarches proposées.

1ère séance : comment distinguer les saveurs ?

Elle concerne principalement le goût et comporte cinq situations différentes. Le goût est une sensation globale qui se dissocie mal de l'olfaction mais qui permet une investigation riche et une analyse très fine.

Compétences en jeu :

  • Séparer les différents paramètres physiologiques à l'origine de la sensation du goût
  • Développer une approche expérimentale : on peut faire varier les stimuli de façon indépendante, les supprimer, réaliser des mesures, etc.
  • Indirectement découvrir (ou redécouvrir) de nouvelles saveurs, les nommer, les qualifier
  • Prendre des notes comme écrit intermédiaire en vue d'un compte rendu.
  • Situation 1 - Reconnaître des fruits (yeux bandés et éventuellement nez bouché)

But: On demande à un stagiaire de reconnaître et de nommer, yeux bandés, des petits morceaux de fruits découpés dans différentes variétés de pommes, de poires ou de raisins. La reconnaissance peut se faire nez bouché, ce qui est beaucoup plus difficile car la rétro-olfaction ne peut plus s'exercer. On peut demander de reconnaître les morceaux de fruit qui vont ensemble.

Les stagiaires sont surpris par l'importance de l'olfaction dans la sensation gustative et prennent conscience que d'autres stimuli accompagnent le goût (comme l'appréciation de la texture de la pulpe ou de la peau des fruits).

Situation 2 - Reconnaître les quatre saveurs fondamentales (sucré, acide, salé, amer) et réaliser une cartographie de la langue

But: A l'aide de coton-tiges que l'on trempe dans quatre solutions et par apposition dans différentes régions de la langue (au fond, sur le bout, sur les côtés...), chacun doit produire une carte des sensations élémentaires.

Les résultats sont très spécifiques à chaque individu. La disposition des récepteurs sensoriels varie mais, généralement, le bout de la langue est beaucoup plus sensible que les autres régions.

Situation 3 - Comment rendre une solution de citron moins acide ?

Plusieurs solutions sont proposées :

  • en ajoutant du sucre
  • en diluant avec de l'eau

Garder une certaine quantité de la solution initiale comme témoin n'est pas une opération "naturelle" !

Situation 4 - Une même saveur peut-elle avoir des intensités différentes ?

But : Repérer et ranger cinq solutions d'eau sucrée (ou salée...) dans l'ordre de sensations croissantes.

Cette activité pose généralement peu de problème quant au résultat ; il peut y avoir une certaine saturation des récepteurs et besoin de se rincer la bouche entre deux tests. L'approche rationnelle de la démarche est quelquefois longue à émerger (comparaison des gobelets deux à deux).

Situation 5 - Reconnaître des poudres blanches (sel fin, sucre fin, poudre d'amande, édulcorant...), les qualifier et les décrire

Deuxième séance : les autres sens

Situation 1 - La vision (deux yeux valent mieux qu'un ! )

L'appréciation des distances et du relief ne peut se faire correctement qu'en vision binoculaire, c'est-à-dire dans la zone de recouvrement des deux champs de vision (OD/OG).

But : Debout, réussir à laisser tomber une boule de pâte à modeler sur une croix dessinée au centre d'une feuille. On marquera les impacts des essais successifs réalisés avec un œil puis avec les deux.

Une variante de cette activité consiste à placer sur une table une grande feuille de conférencier avec une croix centrale. En fixant la croix verticalement avec les deux yeux, il faut " piquer " avec un doigt vertical sur un crayon, marqueur ou cylindre fin quelconque, placé en différents endroits ; on note les échecs et réussites. Bien sûr, les 100% de réussite s'observe dans la région centrale du champ visuel, les échecs étant localisés en vision périphérique.

Situation 2 - Le toucher

Y a t-il des différences tactiles entre les différentes zones de notre corps ?

But : On déplie un trombone de façon à pouvoir stimuler simultanément la peau en deux points séparés de 1mm à quelques cm. On explore différentes régions de la surface du corps en appliquant une pointe ou les deux de façon à percevoir distinctement les deux stimuli (on peut aller jusqu'à une mesure de la distance seuil entre les 2 pointes). Il s'agit d'un problème de discrimination, certainement d'une densité différente des récepteurs sensoriels et d'une convergence des voies nerveuses sensitives (comme dans le cas de la vision centrale).

Résultat : garanti, de 1 à 2 mm sur la pulpe de l'index jusqu'à plusieurs cm sur la naissance du cou ou le dos ! Par contre la démarche d'exploration systématique et la rigueur de la collecte des résultats est loin d'être évidente.

Situation 3 - La sensation thermique est-elle toujours exacte ou relative ?

But : On trempe l'index successivement dans trois verres numérotés contenant de l'eau à des températures différentes (eau glacée, à température de la salle, eau chaude). Le cobaye a les yeux bandés.

Résultat : L'appréciation de la température de l'eau dépend de la stimulation précédente, d'où l'importance du temps d'immersion du doigt. L'expérience peut être renouvelée avec d'autres doigts.

Situation 4 - Appréciation d'un seuil d'audition

But: Mesurer la distance à partir de laquelle on perçoit le bruit d'une montre, pour chacune des oreilles (les yeux sont fermés).

Résultat : Manipulation qui ne pose guère de problèmes (attention au bruit ambiant). On peut opérer, soit en éloignant la montre, soit en la rapprochant (subjectivité de la sensation). Bien sûr, les résultats moyens, de l'ordre de 60 cm, varient selon les individus.

Ce travail permet de déceler des déficiences auditives chez les élèves.

Situation 5 - Comment visualiser le déplacement du son dans l'air ?

But : Imaginer et réaliser une expérience qui montre le déplacement du son dans l'air.

Résultat : Après une approche empirique se basant sur des situations courantes (mur du son, fenêtre à double vitrage, recherche d'un écran arrêtant les sons), les stagiaires imaginent une expérience et réclament une cloche pour faire un vide absolu dans lequel on ferait sonner un réveil ! Une autre expérience consiste à émettre un son bref et deux "observateurs" séparés d'une centaine de mètres signalent en levant le bras le moment où ils perçoivent ce son.

Remarque : il semble qu'en absence de la notion d'onde sonore, une expérience reste difficile à trouver.

Séance de synthèse

Cet atelier sur les cinq sens a permis aux stagiaires de (re)découvrir les cinq sens comme un support privilégié d'initiation à la démarche scientifique. En effet, si l'on s'intéresse aux cinq sens à l'école maternelle, ils ne sont guère pris en compte au cycle 3 alors que ce domaine d'investigation est très riche, varié, propice à la mise en oeuvre de démarches scientifiques et concerne directement les enfants au quotidien puisque c'est de leur corps qu'il s'agit.

Les situations se sont révélées...

 

  • très riches, d'où la nécessité de prendre du temps pour bien poser les problèmes, éventuellement discuter la consigne, explorer puis interpréter les résultats ;
  • très complexes, alors qu'une première approche de la sensorialité peut sembler anodine, voire simpliste. Or les stagiaires se sont vite aperçus de la complexité des problèmes car cette sensorialité est globale et les différents sens interfèrent pour une unique "sensation". Très souvent les stagiaires sont revenus plusieurs fois sur une même démarche pour l'affiner, la préciser. Il ne peut en être autrement pour des élèves. La complexité des situations soulève d'ailleurs la difficulté de formulation d'une consigne univoque, non ambiguë, qui laisse cependant une grande part d'initiative à l'élève sous peine de tomber dans la simple manipulation très directive ;
  • très ludiques, source de plaisirs et avec une dimension " affective " importante ;
  • très motivantes, dans la mesure où les problèmes sont immédiats, concrets. Ils concernent chaque élève dans sa prise d'information sur le monde qui l'entoure. Ils peuvent être abordés (si ce n'est résolu) avec peu de matériel ;
  • propices à l'utilisation du langage, d'un vocabulaire précis pour nommer les objets, les sensations, les protocoles de manipulations. Il est indispensable d'avoir des référents communs pour pouvoir décrire les " choses " et c'est bien là l'objet de toutes les activités scientifiques ;
  • propices aux activités d'écriture, de schématisation ;
  • propices au travail en groupe avec des interactions fortes et à la communication dans la phase de restitution (aspect social).

Les démarches...

...utilisées par les stagiaires ont été très variées et semblent appartenir à trois catégories facilement identifiables. Elles sont personnelles et dépendantes de l'activité.

  • Un premier type de démarche repose sur le mode de l'assertion ou de l'injonction. Soit à partir de présupposés théoriques, d'acquis plus ou moins bien maîtrisés, de stéréotypes de réponse, d'une expérience vécue, d'un désir de réussir immédiatement, cette démarche se traduit quelquefois par une résistance à la preuve. Dans l'exemple des masses de densités différentes et de masses identiques, c'est tout juste si les stagiaires ne doutent pas de la justesse du pèse-lettre plutôt que de remettre en cause leurs sensations. Il en est de même pour l'expérience du trombone ou l'incrédulité fait douter des résultats expérimentaux.
  • Un deuxième type de démarche repose sur l'empirisme. La succession d'essais et d'erreurs, d'expériences pour voir et l'attitude inductive visent à cerner un protocole à partir des faits ou des essais.
  • Un troisième type de démarche, fréquente, repose sur une attitude plus rationnelle, plus rigoureuse. Elle est réflexive dans la mesure où il y a analyse des données du problème, formulation d'hypothèses préalables (anticipation de résultats = que va t-il se passer ? ) qui déboucheront sur un protocole expérimental. Ce protocole sera remanié jusqu'à l'obtention de résultats qui répondront au problème posé. Ce type de démarche s'accompagne généralement d'une attitude assez critique de la consigne donnée par le maître car elle débouche sur une problématique plus vaste que le problème posé. Dans nos ateliers, cette démarche ressort dans les expériences de discrimination tactile, de détermination du seuil auditif, dans la manifestation des ondes sonores...

Remarque : un entraînement à ce troisième type de démarche est indispensable pour permettre aux maîtres de problématiser les situations d'apprentissage, de choisir un support d'activité-élève dont il maîtrisera mieux les enjeux et les objectifs.

Les manipulations représentent une "prise de risque" pour l'apprenant

Il est très intéressant de voir comment chacun avec sa personnalité négocie cette prise de risque. Bien sûr à ce moment l'attitude de l'animateur (du maître) est primordiale. Il y a acceptation des erreurs qui sont source de progrès, de remise en cause et d'apprentissage. Quelquefois cette prise de risque peut être complètement refusée, escamotée sous prétexte de ne pas savoir faire ou de ne pas "être un scientifique" !

Cette prise de risque suppose de la part de l'enseignant un changement d'attitude par rapport aux savoirs, aux apprentissages et aux élèves. L'enseignant doit lâcher prise, c'est-à-dire ne pas avoir l'ambition de tout maîtriser, de tout contrôler. Il y a dans toute situation expérimentale une part d'imprévu, d'inconnu.

Les phases d'écriture ont eu lieu à toutes les étapes de la démarche

Avant et pendant la recherche : pour poser les problèmes, concevoir un protocole, un dispositif, prendre des mesures, etc. Il s'agit alors d'écrits intermédiaires, tels qu'on peut les concevoir dans un cahier d'expériences.

Après la recherche lors de la réalisation des posters : la mutualisation de ces écrits donne lieu à des échanges argumentés entre les groupes. Sous condition de validation par le maître et de re-formulation, il s'agit alors d'écrits définitifs qui peuvent figurer au titre de traces écrites dans le cahier de sciences.

Les stagiairesont relevé la difficulté qu'avaient certainsde manipuler et d'écrire en même temps, non seulement pour des raisons pratiques, mais aussi pour des raisons de " disponibilité ". Cela pose le problème des moments d'écriture sur le cahier d'expériences. Aucune solution simple n'est proposée, mais il semble qu'il y ait un temps pour manipuler et un temps pour écrire.

Les différents rôles du maître

Ils ont été évoqués tout au long de ce compte rendu, de la phase de démarrage, d'émergence des problèmes jusqu'à la phase de re-formulation des résultats sous forme d'une trace écrite, point d'ancrage de nouveaux savoirs, en passant par la création de situations de recherche en terme de problématique-élève.

Complément scientifique : "Du sens pour les cinq sens"

Les sens ont un rôle important dans la connaissance du monde et la communication. Une multitude de stimulations arrivent constamment à l'organisme. Les organes des sens captent sélectivement ces stimulations et les codent en informations sensorielles. Ces informations sont transmises au cerveau par les nerfs. Vue, ouïe, toucher, odorat et goût : nos cinq sens nous permettent ainsi une représentation du monde extérieur. Mais nos sens ne se limitent pas aux cinq sens classiques. À ceux-ci s'ajoutent aussi les sensibilités profondes, venues de nos viscères, de nos muscles et de nos tendons et qui permettent le sens du mouvement et de la position dans l'espace (statesthésie, kinesthésie), ainsi que le sens de l'équilibre et celui de l'orientation. Les informations, provenant de tous ces sens, permettent d'orienter et adapter les mouvements de notre corps.

Pour donner "plus de sens aux cinq sens", nous verrons en quoi les sens, "fenêtres étroites" sur le monde extérieur, en reprenant l'expression de Guy Lazorthes (1986), sont une manifestation essentielle de la vie animale. Après des informations sur le fonctionnement de chacun des sens, quelques pistes d'exploitation pour l'école seront ensuite avancées.

Des "fenêtres étroites" sur le monde extérieur

La sensibilité est une manifestation essentielle de la vie animale. Elle existe même chez les formes de vie les plus simples. Avec les êtres pluricellulaires, l'équipement sensoriel se perfectionne et se diversifie. Les cellules nerveuses possèdent, en effet, une très grande capacité d'excitabilité et de réactivité. Étalées en surface ou rassemblées dans des organes récepteurs, les cellules réceptrices, qui sont des cellules nerveuses modifiées, se spécialisent pour capter de façon sélective les stimulations de toute nature : mécanique, thermique, chimique, ondulatoire, vibratoire... Chez les êtres les plus simples, leur rôle initial fut de détecter les variations du milieu environnant et les modifications de position de l'animal dans l'espace. Les animaux orientent ainsi leurs déplacements, en fonction des stimulations olfactives, lumineuses, sonores ou thermiques.

Comme tous les animaux, nous sommes en relation constante avec le milieu extérieur. On peut distinguer les récepteurs qui captent des messages émis à longue distance (comme ceux de l'œil et ceux de l'oreille), ceux qui captent des phénomènes proches (comme les cellules olfactives du nez ou les cellules gustatives de la bouche), ou bien encore les récepteurs qui répondent aux stimulations directement exercées sur le corps ou dans le corps. Les organes sensoriels sont des capteurs, grâce auxquels nous détectons ce à quoi nous sommes sensibles. Ces cellules et ces organes sont donc des intermédiaires entre le monde extérieur et l'être vivant.

Il existe différents types de sensibilités, auxquelles correspondent différents récepteurs. Plus que les "sens", c'est la nature de l'énergie excitatrice qui peut représenter un moyen de classement de la sensibilité de tous les êtres vivants : la sensibilité chimique (dont l'olfaction et la gustation), la sensibilité lumineuse (dont la vision), la sensibilité mécanique (l'audition mais aussi les sens tactiles).

Les sens permettent la perception du monde. Cependant, une multitude de stimulations, chimiques, physiques et électromagnétiques se déversent constamment sur notre organisme, sans que nous en ayons conscience et sans que nous puissions les détecter. Nous sommes insensibles à de nombreuses et infimes stimulations chimiques, aux rayonnements électromagnétiques très longs (ondes hertziennes) ou très courts (rayons gamma ou cosmiques), aux radiations lumineuses extrêmes (infrarouges ou ultraviolets), aux vibrations ultrasoniques et infrasoniques ; pour les observer, des détecteurs spéciaux sont nécessaires. L'information fournie par nos organes sensoriels est donc incomplète et incertaine. De puissance limitée, elle ne nous donne qu'une connaissance imparfaite du réel.

La traduction du monde extérieur, proposée par nos sens et qu'intègre notre cerveau, est une version parmi d'autres. Il en existe presque autant qu'il y a d'espèces animales. Certaines espèces ont non seulement des sens classiques plus perfectionnés que les nôtres, mais elles en possèdent qui nous sont inconnus. La vision des couleurs est, par exemple, très inégalement répartie chez les animaux, et l'œil humain ne perçoit qu'une partie des rayonnements électromagnétiques, ceux qui sont compris entre ce que nous caractérisons comme le "violet" (0, 4 micron de longueur d'onde) et le "rouge" (0, 8 micron). Pour suppléer à une mauvaise vision les reptiles ont dans le palais un organe olfactif supplémentaire (l'organe de Jacobson), auquel les mouvements de la langue envoient les informations olfactives.

L'évolution biologique a favorisé un perfectionnement des appareils sensoriels et un affinement des sensations. Chaque espèce perçoit le monde extérieur en fonction de ses organes des sens et des centres sensoriels du cerveau. Le monde que nous percevons est une construction de nos sens et de notre cerveau. Il est constamment mis en relation avec la mémoire sensorielle.

Fonctionnement des sens

Détection, "encodage", transmission, perception, sensation

Un appareil sensoriel comprend non seulement des capteurs, mais encore des centres de perception, situés dans le cerveau. Une partie n'est rien sans l'autre. Les stimulations sensorielles, venues du monde extérieur ou de l'intérieur de notre organisme, sont recueillies par des récepteurs spécifiques qui les captent, les filtrent et les codent en signaux. La nature, l'intensité, la durée des stimulations sont ainsi transformées en signaux électriques qui sont transmis par les nerfs aux aires sensorielles spécialisées de l'écorce cérébrale.

Les appareils sensoriels sont tous construits sur le même schéma : trois parties correspondent à la réception, à la transmission et à la perception. Réception, perception et sensation représentent des temps successifs. Les données, captées par les récepteurs sensoriels et perçues par les aires corticales sensorielles, resteraient élémentaires, informes et sans signification si elles n'étaient pas filtrées, rassemblées, analysées, complétées, corrigées, reconnues, puis classées et stockées dans les centres supérieurs du cerveau. Le cerveau n'enregistre pas seulement les stimulations olfactives, visuelles ou sonores du monde extérieur. Iil les traite, les compare à d'autres informations mémorisées et les "interprète", l'interprétation pouvant d'ailleurs parfois être trompeuse.

Le toucher

Le toucher est un sens essentiel pour tous les primates, et pour les humains en particulier. Les chercheurs pensent que la fonction de préhension (assurée par les mains ou par les pieds) a donné davantage d'importance au toucher, ce qui a contribué à son développement. Associé au développement de la préhension, c'est un sens qui intervient aussi dans la socialisation.

Le toucher met en jeu l'ensemble de l'enveloppe corporelle. Des capteurs spécialisés ou des terminaisons nerveuses libres, réparties dans toute la peau, permettent une sensibilité à la pression ou à la température. Les récepteurs ne sont cependant pas répartis uniformément sur tout le corps. Ils sont situés plus particulièrement dans les endroits exposés qui sont donc très sensibles. Ainsi, par exemple, les capteurs sensoriels sont très nombreux sur la paume des mains ou l'extrémité des doigts (250 récepteurs au cm2).

L'odorat

Comme pour tous les animaux terrestres, les odeurs arrivent aux récepteurs par la respiration. La muqueuse olfactive des fosses nasales de l'Homme est riche, mais ses capacités peuvent paraître bien restreintes par rapport à celles de nombreux autres mammifères. Le chien, par exemple, possède 25 millions de cellules olfactives, ce qui lui procure un pouvoir de perception 1000 à 1 million de fois supérieur à celui de l'Homme.

Comme les autres sens, l'odorat fait appel à des millions de cellules réceptrices. Les cellules sensorielles olfactives sont des cellules ciliées, prolongées à leur base par des fibres nerveuses qui vont constituer les nerfs sensoriels. Ceux-ci conduisent les messages codés en signaux électriques jusqu'au cerveau. Contrairement aux autres systèmes sensoriels, les cellules olfactives se renouvellent constamment, ce qui pose un problème scientifique pour expliquer la mémorisation et la reconnaissance des sensations olfactives. On ne sait pas bien expliquer, non plus, les relations entre constitution chimique d'une molécule odorante et effet olfactif.

Le goût

Lorsque l'on déguste un aliment, l'essentiel n'est pas perçu par la langue mais par le nez. Ainsi, le carré de chocolat mis en bouche dégage des substances volatiles qui atteignent la muqueuse olfactive des fosses nasales par voie rétronasale. La perception d'un aliment dépend donc autant de ses arômes que de ses molécules "sapides" aussi les dégustateurs professionnels emploient le terme de "flaveurs" plutôt que de "saveurs", terme regroupant saveurs et arômes dégagés par un aliment.

Les récepteurs olfactifs sont les bourgeons du goût, rassemblés essentiellement dans les papilles de la langue. On reconnaît, classiquement, quatre saveurs fondamentales : sucré, salé, acide, amer, auxquelles s'ajoute la saveur "unami" (saveur qui correspond au monoglutamate de sodium). Elles sont décelées par différentes régions de la langue : l'amer au fond, l'acide sur les côtés, le salé et le sucré à l'extrémité. Ceci représente une disposition générale, mais il y a une grande variabilité individuelle dans la répartition des récepteurs gustatifs. La sensibilité à chacune des saveurs fondamentales permet la perception des mélanges et donc d'une infinité de saveurs.

Le goût et l'odorat sont des sens peu faciles à étudier. La physiologie du goût, comme celle de l'odorat, reste encore peu comprise et la perception gustative n'est pas totalement élucidée. On sait cependant qu'aux quatre saveurs fondamentales correspondent quatre types de récepteurs, car chaque perception gustative pure peut être engendrée par le mélange des quatre catégories, mais d'autres sensibilités voisines, en particulier l'olfaction, ont aussi une grande importance. On sait également que la concentration des substances joue un rôle très important (par exemple, une même sorte de molécule peut donner une sensation différente selon sa concentration).

La vision

Le champ de vision dépend de la position des yeux. Les yeux très latéraux de nombreux petits mammifères élargissent de la sorte leur champ de vision. C'est le fait de capter deux images légèrement différentes, et donc la vision binoculaire, qui permet la perception du relief et une appréciation des distances.

Les millions de récepteurs sensoriels de la rétine effectuent un codage de tous les signaux optiques reçus (contraste, couleur, durée...). Les cônes, qui permettent la vision diurne, celle des couleurs et des détails, prédominent dans la " tache jaune " de l'œil, au centre de laquelle l'acuité visuelle est maximale : en cet endroit, chaque cellule sensorielle est directement reliée aux centres optiques du système nerveux central. Les bâtonnets, qui gèrent la vision nocturne, se répartissent à la périphérie de la rétine. D'autres cellules, horizontales, forment des liaisons transversales entre elles. Le point aveugle, lieu de passage du nerf optique, n'a pas de cellules visuelles : il est donc incapable de recevoir une stimulation.

L'ouïe

Les analogies entre l'oreille et l'ouïe des poissons sont nombreuses. Les chercheurs estiment que le sens de l'audition a commencé à évoluer quand les vertébrés sont sortis de l'eau, en relation avec un nouveau mode de communication et le besoin de surveiller l'environnement pour se défendre. L'appareil capable de déceler les vibrations en milieu aérien s'est progressivement perfectionné, des amphibiens aux vertébrés, pour aboutir à l'audition.

Les récepteurs de l'audition réagissent aux ondes acoustiques. Le champ auditif humain s'étend de 20 à 20 000 Hz environ. La meilleure discrimination se fait aux alentours de 1 000 à 2 000 Hz, fréquences qui correspondent à celles de la voix humaine. Plutôt que de considérer l'organe sensoriel seul, soulignons encore ici le rôle du cerveau, capable, par exemple, d'extraire les paroles d'une conversation dans le brouhaha de l'environnement.

L'oreille dite " externe " (pavillon, conduit auditif, tympan) capte les sons.

L'oreille moyenne, remplie d'air, transmet les vibrations de la membrane tympanique par les chaînes des osselets, jusqu'à la fenêtre ovale sur lesquelles s'appuie l'étrier.

L'oreille interne, située dans une cavité du rocher (labyrinthe osseux), permet aussi le sens de la pesanteur. Elle comprend l'utricule (vésicule supérieure avec trois canaux semi-circulaires), la saccule (vésicule inférieure) et la cochlée (sorte de "limaçon") qui est le siège de l'audition. Les ondes acoustiques produisent des variations de pression de la lymphe de l'oreille interne qui stimulent ainsi les cellules sensorielles. La cochlée joue un rôle d'analyseur de fréquence : elle entre en vibration à des points bien précis, correspondant chacun à une fréquence sonore, du plus aigu (20 000 Hz) au plus grave (20 Hz) des sons perçus. Les stimulations sont alors codées (fréquence, intensité, durée) et les signaux sont conduits au cerveau par le nerf auditif.

La cochlée est un organe très fragile. Si la sensibilité auditive diminue avec l'âge (en particulier pour les sons aigus), elle peut également être irrémédiablement endommagée par un environnement sonore excessif.

Une école des sens

Le toucher, le goût et l'odorat sont des sens qui nécessitent une stimulation de contact ou de proximité. La vision et l'audition permettent une sensibilité de stimulation à distance. Dans notre civilisation de l'image et du développement de la communication, ces informations "éloignées" prennent une part de plus en plus importante.

Les réseaux sensitifs se formant dans les premières années enfantines ; l'école, en particulier l'école maternelle, peut solliciter des capacités sensorielles (en particulier celles relatives aux informations de "proximité", que l'environnement social sollicite apparemment moins) et permettre une éducation au goût. De nombreuses activités, relatives à la découverte de l'environnement par les sens ou bien plus centrées sur la découverte et la compréhension du fonctionnement de son corps, contribuent à développer les capacités sensorielles de l'élève, son attention, et à enrichir son vocabulaire. Les perspectives d'éducation à la santé et à la sécurité ne seront pas oubliées.

Pour les plus jeunes, des activités de manipulation, de comparaison et de classement permettent de découvrir ses sens, de découvrir une diversité de sensations, de verbaliser ces sensations, et de mettre en relation les organes sensoriels et leurs fonctions. Les classements peuvent être qualitatifs, quantitatifs, ou hédonistes (agréables ou désagréables).

Pour les élèves plus âgés (cycle 2 et cycle 3), des défis à relever, des petits problèmes à résoudre par des démarches d'investigation, des activités de classement, de rangement et de discrimination, conduisent à mieux connaître les appareils sensoriels, leurs limites et l'importance du cerveau. Sans aborder des explications scientifiques, hors de portée des élèves et inutiles dans ce contexte, il est possible que les investigations relatives aux cinq sens permettent de différencier peu à peu différents paramètres. Les élèves peuvent ainsi être conduits à distinguer des paramètres physiques (la nature, la durée, la fréquence et l'intensité de la stimulation sensorielle), et des paramètres sensoriels (le seuil de perception et la discrimination entre deux stimulations voisines).

Pour les élèves plus âgés, la comparaison des différentes démarches qui ont été suivies pour réaliser les activités et la confrontation des résultats ou des classements effectués sont aussi l'occasion de différencier :

- des facteurs objectifs (comment se mettre d'accord ? Comment décrire de façon objective ses sensations ? Peut-on mettre à l'épreuve les différents résultats ? Peut-on les valider ? Peut-on mesurer ? ) ;

- des facteurs subjectifs (et ainsi accepter ces différences, individuelles ou culturelles).

BIBLIOGRAPHIE

Pour aller plus loin

- Alain Gullino (1997). Odeurs et saveurs. Flammarion collection Dominos.
- André Holley (1999). L'Eloge de l'odorat. Éditions Odile Jacob.
- D. Ackerman (1993). Le livre des sens. Librairie générale française, Le Livre de poche.
- Guy Lazorthes (1986). L'ouvrage des sens. Flammarion.
- "Arrière-plan scientifique" du module Insight "Les 5 sens" (la main à la pâte).
- "Tous les sens". Ensemble d'articles parus dans Le Monde, été 2000.

Pour des compléments culturels

- Jean-Didier Bagot, Christine Ehm, Roberto Casati, Jérôme Dokic, Elizabeth Pacherie (1998). ABCdaire des cinq sens. Éditions Flammarion.

Pour les enfants

- (1986). Cinq livres des Éditions Bordas, Collection "Le petit chercheur".
- L'odorat, le toucher, le goût (1991). Trois livres des Éditions Gallimard, collection "Mes premières découvertes".
- Jeux sur les cinq sens. Éditions Nathan.

Propositions pour la classe

Elles figurent dans les trois tableaux suivants (CF. annexes 1-3)

Annexe 1 - Types d'activités de classe sur " les cinq sens " selon les cycles : bâtir et élargir un référent commun

CYCLE 1CYCLE 2CYCLE 3
Réalisation de palettes de couleurs Idem Idem
Utilisation de nuanciers à l'aide de pages de magazine Idem Réalisation de son propre nuancier
Détermination des seuils d'écoute
Labyrinthe tactile
Opérations de tri de matériaux selon la texture
Travail sur les aliments :
L'aspect, la couleur
La texture
Les odeurs
La saveur
Cartographie de la langue, mélange et discrimination de saveurs, seuil et intensités de saveurs Idem
Les transformations subies Idem
Éducation à la santé et à la sécurité Idem
Préserver ses organes des sens (audition, vue, toucher)
Projet d'école : Environnement sonore des classes
Travail sur l' aménagement de la classe les coins lecture, repos
l'éclairage
le bruit
les points écoute
Idem
POSTURE de DECOUVERTE POSTURE ANALYTIQUE

Annexe 2 - Séquence de classe cycle 2 sur les saveurs (réalisée par J.-P. Curtit, A.-M. Giretet, Gérald Vervendel)

THEME ET CYCLE

PROBLEME OU
DEFI

ACTIVITES PROPOSEES

MOTS CLES OBJECTIFS DE CONNAISSANCE

AUTRE OBJECTIFS
METHODOLOGIQUES (M) TRANSVERSAUX (T)

Les saveurs

Problème: Une même saveur peut-elle avoir des intensités différentes ?

Défi : Repérer et ranger par ordre croissant une saveur présentant des intensités différentes.

Matériel :

- 5 solutions sucrées dosées graduellement, au moins 2 litres de chaque pour la classe
- par groupe 5 gobelets numérotés qui contiennent chacun une solution différente
- 1 gobelet par élève pour tester avec son nom
- le cahier d'expériences
- 1 feuille de conférencier et un marqueur

Consignes d'activités :

1/ Ranger les gobelets du moins sucré au plus sucré (en utilisant son gobelet)
2/ Noter sur votre cahier comment vous avez fait en dessinant ou en écrivant
3/ Confronter les résultats avec les autres élèves du groupe et aboutir à un rangement
4/ Dessiner sur la feuille le résultat du groupe

(les gobelets avec leur numéro dans le bon ordre)

Intense

Saveur

Croissant

(ou décroissant)

Opération de rangement dans un ordre (M)

Opération de codage/décodage

Utilisation des lettres ou chiffres inscrits sur les gobelets

Communiquer

Ecoute du travail des autres
Par écrit à partir de l'écrit du cahier d'expériences
Par l'oral lors de la phase de mutualisation des résultats

Annexe 3 : Exemple de séquence de classe pour le cycle 1 (petite section) avec comme thème : " les 5 sens "

Comptine :

C'est un petit bonhomme
Petit, petit, petit
Sa tête est une pomme
Son nez est un radis
Ses yeux sont des groseilles
Sa bouche est un bonbon
Et il a pour oreilles deux tranches de melon

Remarque : pour le toucher, il y a la main qui touche les différentes parties du visage lors de la récitation de la comptine.

THEME ET CYCLE

INTITULE DU DEFI

LES ACTIVITES PROPOSEES

OBJECTIFS DE CONNAISSANCE

OBJECTIFS AUTRES

Les 5 sens

Je reconnais des aliments et je sais les trier (un seul critère à la fois)

1/ Apprentissage d'une comptine

2/ Consigne : "Montre-moi la partie du visage que je nomme" et "Nomme-moi la partie du visage que je montre"

3/ Matériel : aliments énumérés dans la comptine
- Découverte des aliments par les cinq sens
- Toucher : insister sur le vocabulaire dur/mou, gros/petit, lisse/rugueux
- Odorat : agréable/pas agréable, j'aime/j'aime pas
- Vision : couleurs rouge, orange, blanc, jaune...formes, une boule, c'est arrondi comme un œuf...
- Ouïe : ça craque sous la dent, ça fait du bruit
- Goût : acide, ça pique, sucré, j'aime, je n'aime pas

4/ Reconnaître 2 morceaux d'aliments identiques et association d'un morceau à sa représentation par utilisation d'un seul sens

5/ Tri à faire pour chacun des 5 sens
un critère à la fois sans oublier "je ne sais pas" exemple pour le goût :
sucré/non sucré/je ne sais pas
Chaque table peut avoir un tri différent à faire

- Nommer les différentes parties du visage
- Localiser les 5 sens
- Associer un morceau goûté (ou vu, senti...) à sa représentation (image) et à l'aliment réel
- Langage (vocabulaire précis)
- En liaison avec la M.S commencer à parler d'un objet sans qu'il soit là

Mémorisation

Meilleure connaissance du schéma corporel

 

Actes de l'université d'été - Enseigner les sciences à l'école primaire

Mis à jour le 12 mai 2011
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