Exercices à documents et questions ouvertes
À l'épreuve de sciences du brevet, tu as environ 30 minutes pour une discipline. Le sujet te donne des documents (tableau, graphique, schéma, texte) et des questions courtes, parfois une question ouverte à rédiger. Les connaissances de cours sont nécessaires, mais ce sont surtout tes réponses justifiées par les documents qui rapportent des points. Comment lire un document, calculer proprement et rédiger une réponse qui convainc le correcteur ? C'est ce que nous allons voir.
Lire et prélever dans un document
Un énoncé commence presque toujours par un verbe de consigne. Chaque verbe demande un travail précis.
| Consigne | Ce qu'on attend |
|---|---|
| Prélever, relever | Lire une valeur dans le document, avec son unité |
| Calculer | Poser l'opération, puis donner le résultat avec l'unité |
| Comparer | Dire ce qui est semblable et ce qui est différent, avec des valeurs |
| Identifier, nommer | Donner le nom exact, sans explication |
| Expliquer | Donner la cause, en utilisant le cours |
| Justifier | Appuyer la réponse sur une donnée du document ou sur une connaissance |
| Déduire | Tirer une conclusion à partir de ce qui précède |
| Proposer une hypothèse | Donner une réponse possible à la question posée, sous la forme « Si… alors… » |
Avant de répondre, regarde toujours le titre, les axes (grandeur et unité) et la légende. Voici un graphique type.
Document : un tableau indique la température moyenne annuelle d'une ville française : 11,5 °C en 1950, 12,0 °C en 1980, 13,2 °C en 2020. a) Prélever la température en…
Document : un tableau indique la température moyenne annuelle d'une ville française : 11,5 °C en 1950, 12,0 °C en 1980, 13,2 °C en 2020.
- a) Prélever la température en 1980.
- b) Calculer l'augmentation de température entre 1950 et 2020.
- c) Citer un gaz à effet de serre dont l'augmentation dans l'atmosphère contribue à ce phénomène.
Calculer à partir des données
Les calculs du brevet sont simples, mais il faut choisir le bon. On pose toujours l'opération avant de donner le résultat.
Document : un graphique montre la fréquence cardiaque d'un élève au repos (70 battements par minute) puis pendant une course de 10 minutes, où elle atteint 170…
Document : un graphique montre la fréquence cardiaque d'un élève au repos (70 battements par minute) puis pendant une course de 10 minutes, où elle atteint 170 battements par minute. Elle revient à 80 battements par minute 5 minutes après l'arrêt.
- a) Calculer l'augmentation de la fréquence cardiaque pendant l'effort.
- b) Expliquer cette augmentation en reliant besoins des muscles, dioxygène et nutriments.
- c) Indiquer ce que révèle le retour progressif à la valeur de repos.
Raisonner : hypothèse, expérience, témoin
Beaucoup de sujets présentent une expérience. Il faut savoir la décoder avec une démarche en quatre temps : problème → hypothèse → protocole → conclusion.
-
Une hypothèse est une réponse possible, que l'expérience peut confirmer ou contredire. Exemple : « Si la lumière est nécessaire à la photosynthèse, alors une élodée placée à l'obscurité ne dégagera pas de dioxygène. »
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Dans deux montages comparés, une seule condition change : c'est le facteur testé. Toutes les autres restent identiques (même plante, même température, même eau).
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Le montage de référence s'appelle le témoin. Il permet d'attribuer la différence observée à la seule condition modifiée.
Un élève veut montrer que la lumière est nécessaire à la photosynthèse chez une plante aquatique (élodée) en observant le dégagement de dioxygène. a) Formuler…
Un élève veut montrer que la lumière est nécessaire à la photosynthèse chez une plante aquatique (élodée) en observant le dégagement de dioxygène.
- a) Formuler l'hypothèse testée.
- b) Indiquer la condition qui doit changer et celle qui doit rester identique entre deux montages comparés.
- c) Écrire le résultat attendu pour le montage à l'obscurité.
Génétique : cellule-œuf, allèles, arbre généalogique
Deux situations reviennent souvent.
1. L'origine des chromosomes. Une cellule humaine possède 46 chromosomes, soit 23 paires ($2n = 46$). Les gamètes (spermatozoïde et ovule) n'en ont que 23 ($n = 23$). À la fécondation, la cellule-œuf reçoit 23 chromosomes de la mère et 23 du père : $23 + 23 = 46$. Le spermatozoïde apporte les chromosomes du père. Un enfant ressemble à ses parents car il reçoit une moitié de ses gènes de chacun. Il n'est identique à aucun des deux, car les gamètes sont tous différents (brassage lors de la méiose) et car la rencontre des gamètes se fait au hasard.
2. Une maladie récessive sur un arbre généalogique. Un allèle récessif ne s'exprime que s'il est présent en deux exemplaires. Une personne malade a donc le génotype $m//m$. Des parents sains qui ont un enfant malade portent chacun l'allèle $m$ : ils sont $M//m$ (hétérozygotes).
Pour calculer la probabilité d'un enfant malade, on construit l'échiquier de croisement de deux parents $M//m$.
| Gamètes | $M$ | $m$ |
|---|---|---|
| $M$ | $M//M$ | $M//m$ |
| $m$ | $M//m$ | $m//m$ |
Un seul des quatre cas est $m//m$ : la probabilité est $\frac{1}{4}$, soit 25 %.
Un schéma d'une cellule-œuf humaine indique deux lots de chromosomes : l'un provient de la mère, l'autre du père. Le nombre total de chromosomes est de 46. a) Indiquer…
Un schéma d'une cellule-œuf humaine indique deux lots de chromosomes : l'un provient de la mère, l'autre du père. Le nombre total de chromosomes est de 46.
- a) Indiquer le nombre de chromosomes provenant de chaque parent.
- b) Nommer la cellule reproductrice qui apporte les chromosomes du père.
- c) Expliquer pourquoi un enfant ressemble à ses deux parents sans être identique à l'un d'eux.
Document : une famille présente une maladie génétique récessive, la mucoviscidose. Les parents I1 et I2 sont sains. Leur enfant II1 est malade, et leur enfant II2 est…
Document : une famille présente une maladie génétique récessive, la mucoviscidose. Les parents I1 et I2 sont sains. Leur enfant II1 est malade, et leur enfant II2 est sain.
On note M l'allèle dominant (sain) et m l'allèle récessif (malade).
- a) Donner le génotype de l'enfant II1 et justifier.
- b) Donner le génotype des parents et justifier.
- c) Calculer la probabilité qu'un prochain enfant de ce couple soit malade.
Mettre en relation plusieurs documents
Quand un sujet donne plusieurs documents, la réponse n'est presque jamais dans un seul. Il faut les croiser : reprendre une donnée de chacun et les relier avec un mot comme « donc », « car », « ce qui explique ».
Deux notions du programme sont souvent testées.
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Antibiotique et vaccin. Un antibiotique est curatif : il détruit les bactéries déjà présentes (il est sans effet sur les virus). Un vaccin est préventif : il stimule la production d'anticorps et la mémoire immunitaire avant la maladie.
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Réponse immunitaire à une infection. Le nombre de micro-organismes augmente, puis les anticorps apparaissent avec un décalage de quelques jours, puis le nombre de micro-organismes diminue. On peut conclure que les anticorps participent à l'élimination du virus.
Document 1 : une maladie provoquée par une bactérie se soigne avec un antibiotique. Le nombre de bactéries (en milliers par mL) dans un prélèvement est de 500 au jour 0,…
Document 1 : une maladie provoquée par une bactérie se soigne avec un antibiotique. Le nombre de bactéries (en milliers par mL) dans un prélèvement est de 500 au jour 0, 800 au jour 2 sans traitement, et 50 au jour 2 avec traitement.
Document 2 : après la vaccination contre le tétanos, la concentration d'anticorps dans le sang passe de 0 à 12 unités en 3 semaines, puis reste élevée pendant plusieurs années.
- a) Comparer l'effet de l'antibiotique et celui du vaccin (rôle curatif ou préventif).
- b) Calculer le facteur de réduction du nombre de bactéries entre le jour 2 sans traitement et le jour 2 avec traitement.
- c) Expliquer comment la vaccination permet une réponse rapide lors d'une infection ultérieure.
Document 1 : une personne sans symptôme est dépistée positive à un virus. Le nombre de copies virales dans le sang est de 10² au jour 1, 10⁵ au jour 4, 10⁶ au jour 7,…
Document 1 : une personne sans symptôme est dépistée positive à un virus. Le nombre de copies virales dans le sang est de 10² au jour 1, 10⁵ au jour 4, 10⁶ au jour 7, puis 10³ au jour 14.
Document 2 : la concentration d'anticorps spécifiques est nulle jusqu'au jour 5, puis augmente jusqu'au jour 14.
Document 3 : la personne a été en contact avec un malade au jour 0.
- a) Calculer le facteur de multiplication de la charge virale entre les jours 1 et 7.
- b) Mettre en relation les documents 1 et 2 pour expliquer la baisse de la charge virale.
- c) Expliquer pourquoi cette personne a pu contaminer d'autres personnes alors qu'elle ne présentait aucun symptôme et proposer deux gestes de prévention argumentés.
Rédiger une réponse argumentée
La question ouverte demande un petit texte de 8 à 10 lignes. Le correcteur cherche des notions du cours et des données du document, organisées en un raisonnement.
Dans les sujets à plusieurs documents, la dernière question demande parfois de discuter : donne des avantages, des limites, puis une conclusion personnelle. Par exemple, pour les énergies renouvelables :
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avantages : pas d'émission de CO₂ en fonctionnement, ressource inépuisable (document 2 : la centrale à charbon émet 0,9 t de CO₂ par MWh, émission évitée avec le solaire) ;
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limites : production liée à l'ensoleillement (1 800 h par an dans le Sud contre 1 400 h dans le Nord), surface utilisée (2 hectares), intermittence ;
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conclusion : une mesure possible est de combiner plusieurs sources d'énergie et de réduire sa consommation.
Question ouverte rédigée : dans une île, un papillon existe sous deux formes, claire et sombre. Avant la construction d'une usine, 90 % des papillons étaient clairs.…
Question ouverte rédigée : dans une île, un papillon existe sous deux formes, claire et sombre. Avant la construction d'une usine, 90 % des papillons étaient clairs. Après 50 ans de rejets de suie noircissant les troncs, 85 % sont sombres. Des oiseaux prédateurs repèrent plus facilement les papillons contrastant avec le tronc.
Rédiger un texte argumenté de 8 à 10 lignes expliquant l'évolution de la population, en utilisant les notions de variation, de sélection naturelle et d'hérédité.
Document 1 : une centrale solaire de 2 hectares produit 1 400 MWh par an. Document 2 : une centrale à charbon produit 1 400 MWh en émettant 1 260 tonnes de CO₂. Document…
Document 1 : une centrale solaire de 2 hectares produit 1 400 MWh par an.
Document 2 : une centrale à charbon produit 1 400 MWh en émettant 1 260 tonnes de CO₂.
Document 3 : la production d'électricité solaire dépend de l'ensoleillement (en moyenne 1 800 heures par an dans le Sud de la France, 1 400 dans le Nord).
- a) Calculer la masse de CO₂ émise par MWh pour la centrale à charbon.
- b) Calculer l'émission évitée en un an si la centrale solaire remplace la centrale à charbon.
- c) Discuter les avantages et les limites des énergies renouvelables en s'appuyant sur les documents, puis proposer une mesure adaptée à un territoire de votre choix (Nord ou Sud de la France), en la justifiant à l'aide du document 3.
Retour au début : pour réussir l'épreuve de sciences, tu lis les documents avec leur unité, tu calcules en posant l'opération, tu relies les documents entre eux et tu rédiges avec le plan « constat, variation et hérédité, sélection naturelle, conclusion ».
L'essentiel
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Respecte le verbe de consigne : prélever, calculer, comparer, expliquer, justifier, déduire.
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Lis le titre, les axes et les unités. Donne toujours la valeur avec son unité, dans une phrase.
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Pose l'opération : différence (final − initial), facteur (grand ÷ petit), quantité par unité (total ÷ nombre).
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Dans une expérience : une hypothèse « Si… alors… », une seule condition qui change, un témoin.
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Génétique : cellule-œuf $= 23 + 23 = 46$ chromosomes ; un malade récessif est $m//m$ ; deux parents $M//m$ ont une probabilité de $\frac{1}{4}$ d'avoir un enfant malade.
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Antibiotique = curatif (bactéries) ; vaccin = préventif (mémoire immunitaire). Relier les documents avec « donc », « car ».
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Question ouverte : constat → variation et hérédité → sélection naturelle → conclusion.