Deux productions, deux questions différentes
En SVT, on demande souvent « un schéma », mais ce mot recouvre des productions qui ne répondent pas à la même question. Le dessin d'observation répond à la question « qu'est-ce que je vois ? ». Il reproduit des structures réellement visibles, avec leurs formes, leurs positions relatives et leurs proportions, et il porte un titre, une échelle ou un grossissement et des légendes qui nomment les parties. Le schéma fonctionnel répond à la question « comment cela fonctionne-t-il ? ». Il ne cherche pas à ressembler à l'objet. Il représente des éléments qui interagissent et ce qui circule entre eux : de la matière, de l'énergie ou de l'information.
| Critère | Dessin d'observation | Schéma fonctionnel |
|---|---|---|
| Question posée | Qu'est-ce que je vois ? | Comment cela fonctionne-t-il ? |
| Éléments tracés | Structures visibles, formes réelles | Boîtes qui représentent des organes, des cellules ou des milieux |
| Proportions | Respectées, avec échelle | Sans importance, pas d'échelle |
| Flèches | Seulement pour pointer une légende | Elles représentent des flux ou des relations |
| Valeur de preuve | Témoigne d'une observation | Traduit une interprétation à partir de données |
La différence de statut est essentielle : le dessin d'observation rend compte d'un fait observé, alors que le schéma fonctionnel propose une explication. Il doit donc toujours pouvoir être justifié par des données.
Les trois ingrédients d'un schéma fonctionnel
Les boîtes désignent les lieux ou les acteurs : un organe, un type de cellules, un milieu comme l'air ou le sol. On y écrit un nom précis, jamais une phrase entière. Les flèches indiquent ce qui passe d'une boîte à une autre. Elles ont un sens, une origine et une destination, et elles sont étiquetées par ce qu'elles transportent. La légende explique le code graphique : que signifie une flèche pleine, une flèche en pointillés, une boîte colorée ? Sans légende, deux lecteurs peuvent comprendre deux choses différentes.
Il faut distinguer au moins trois natures de flux. La matière (dioxyde de carbone, eau, glucose, dioxygène) se représente par un type de flèche. L'énergie (lumière, énergie chimique) en réclame un autre, car la lumière n'est pas de la matière : elle apporte de l'énergie, elle ne devient pas un constituant de la plante. L'information (message nerveux, hormone) peut recevoir un troisième style. Ce choix de code est la partie la plus scientifique de la légende.
Démarche en six étapes
- Formuler la question fonctionnelle. Exemple : comment une feuille échange-t-elle du dioxyde de carbone avec l'air selon l'éclairement ?
- Lister les acteurs nécessaires pour répondre, et seulement eux. Chaque boîte doit servir la question.
- Identifier ce qui circule entre eux et classer chaque flux : matière, énergie ou information.
- Orienter chaque flèche à partir des données, en la nommant. Une flèche non justifiée par un document est une hypothèse et doit être signalée comme telle.
- Rédiger la légende : un code par nature de flux, des unités si des valeurs figurent, un titre qui reprend la question.
- Vérifier : chaque flèche peut-elle être reliée à une donnée ? Le schéma permet-il de répondre à la question de départ ? Qu'est-ce qu'il ne permet pas de conclure ?
Cas traité : une feuille dans une enceinte close
Données pédagogiques simplifiées. Une feuille verte est placée dans une petite enceinte transparente fermée. Un capteur mesure la teneur en dioxyde de carbone de l'air de l'enceinte toutes les 5 minutes, d'abord sous éclairage, puis dans l'obscurité avec une autre feuille de même espèce et de même surface. Les deux séries partent de la même valeur.
| Temps (min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|
| Teneur en CO2 sous éclairage (ppm) | 800 | 740 | 680 | 620 | 560 |
| Teneur en CO2 à l'obscurité (ppm) | 800 | 820 | 840 | 860 | 880 |
Question fonctionnelle : comment la feuille échange-t-elle du dioxyde de carbone avec l'air selon l'éclairement ?
Exploitation des données. Sous éclairage, la teneur diminue de 240 ppm en 20 minutes, soit 240 ÷ 20 = 12 ppm par minute. Dans l'obscurité, elle augmente de 80 ppm en 20 minutes, soit 80 ÷ 20 = 4 ppm par minute. Les variations sont régulières dans les deux cas. Au sens strict, les données montrent donc que, sous éclairage, la feuille prélève globalement du dioxyde de carbone à l'air, alors qu'à l'obscurité elle en rejette.
Interprétation prudente. À l'obscurité, la feuille rejette du dioxyde de carbone parce que ses cellules respirent, comme toutes les cellules vivantes. Sous éclairage, la baisse mesurée est un bilan net : les cellules chlorophylliennes absorbent du dioxyde de carbone pour fabriquer de la matière organique par photosynthèse, et la respiration continue de produire une partie de ce gaz. Si l'on suppose que la respiration garde la même intensité sous éclairage qu'à l'obscurité (une hypothèse, non un résultat), la consommation brute vaut 12 + 4 = 16 ppm par minute. Cette valeur est donc à présenter comme une estimation conditionnelle.
Construction du schéma. Trois boîtes suffisent : « Air de l'enceinte », « Cellules chlorophylliennes de la feuille » et, dans la même feuille, « Autres cellules vivantes ». La légende définit trois codes : flèche pleine pour la matière, flèche en pointillés larges pour l'énergie, flèche fine pour une hypothèse non mesurée. On trace alors :
- une flèche pleine de « Air de l'enceinte » vers « Cellules chlorophylliennes », étiquetée « CO2 absorbé, sous éclairage (bilan : 12 ppm/min) » ;
- une flèche en pointillés larges, venant de l'extérieur du cadre vers les cellules chlorophylliennes, étiquetée « Lumière (énergie) » ;
- une flèche pleine de chacune des deux boîtes de cellules (« Cellules chlorophylliennes » et « Autres cellules vivantes », qui respirent toutes) vers « Air de l'enceinte », étiquetée « CO2 rejeté par respiration (bilan de la feuille : 4 ppm/min à l'obscurité) » ;
- une flèche fine des cellules chlorophylliennes vers « Air de l'enceinte », étiquetée « Dioxygène rejeté ? », car aucune donnée ne le mesure ici.
Limites. Une seule feuille par condition, une seule espèce et une seule durée : ce microdispositif illustre un mécanisme mais ne démontre pas que toutes les plantes se comportent de même. Le schéma ne renseigne ni sur la quantité de matière organique produite, ni sur son devenir.
Grille d'autoévaluation
| Critère | Acquis | À revoir |
|---|---|---|
| Le titre reprend la question fonctionnelle | ||
| Chaque boîte porte un nom précis et sert la question | ||
| Chaque flèche a un sens et une étiquette | ||
| Matière, énergie et information sont distinguées par un code | ||
| La légende explique chaque code utilisé | ||
| Chaque flèche est reliée à une donnée, ou signalée comme hypothèse | ||
| Les valeurs chiffrées portent leur unité | ||
| Les limites de la conclusion sont indiquées |
Erreurs fréquentes et pourquoi il faut les éviter
- Dessiner au lieu de schématiser. Reproduire la forme de la feuille avec ses nervures ne dit rien sur les échanges. Un schéma fonctionnel sacrifie la ressemblance au profit du sens.
- Utiliser une flèche pour tout. La même flèche signifiant tantôt « devient », tantôt « apporte », tantôt « est situé ici » rend le schéma illisible. Une flèche, un sens, une étiquette.
- Traiter la lumière comme de la matière. Elle est une source d'énergie. Elle ne figure pas parmi les constituants de la plante, et sa flèche doit être de nature différente de celle du dioxyde de carbone.
- Oublier la légende. Les couleurs et les pointillés n'ont aucun sens universel : c'est l'auteur qui les définit.
- Confondre bilan net et processus. Une baisse de dioxyde de carbone sous éclairage n'implique pas que la respiration s'arrête. Deux processus coexistent, et la mesure n'en donne que la différence.
- Représenter des flux sans donnée. Dessiner une flèche parce qu'on « sait » qu'elle existe, sans l'avoir justifiée dans la situation étudiée, mélange le cours et les documents. Si l'on souhaite la garder, on la signale comme hypothèse.
- Confondre corrélation et causalité. Deux grandeurs qui varient ensemble ne sont pas forcément liées par une relation de cause à effet. Une flèche de causalité exige un protocole qui isole le facteur, ici l'éclairement seul.
- Surcharger. Dix boîtes pour répondre à une question qui en demande trois masquent l'idée principale. On retire tout ce qui ne sert pas la réponse.
Adapter le schéma au niveau
Du cycle 3 au lycée, la démarche reste la même, seuls le vocabulaire et le niveau d'échelle changent. En début de collège, on schématise un organisme et son milieu avec des flèches nommées en mots courants. Plus tard, on introduit les cellules, les molécules et des grandeurs chiffrées avec leurs unités. Au lycée, on précise les structures, on hiérarchise les échelles (organe, cellule, molécule) et on discute explicitement la portée des données. À chaque niveau, la question à se poser avant de tracer une flèche est identique : qu'est-ce qui me permet d'affirmer qu'elle existe, et dans quel sens ?
